專利名稱：一種動(dòng)態(tài)調(diào)整wimax系統(tǒng)中mac層的重傳時(shí)延的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信領(lǐng)域，更具體的涉及一種動(dòng)態(tài)調(diào)整WIMAX系統(tǒng)中MAC層的 重傳時(shí)延的方法。
背景技術(shù)：
在WIMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access,高速城域微波接入)技術(shù) 中，網(wǎng)絡(luò)部分被分成RAN(Radio Access Network,無線接入網(wǎng))禾卩CN(Core Network,核 心網(wǎng))兩大部分，RAN主要由AP(Access Point,接入點(diǎn))組成?？罩薪涌谑侵冈赪IMAX 的AP和UE(User Equipment,用戶設(shè)備)之間的接口 。在WIMAX移動(dòng)通信系統(tǒng)中，根據(jù) IEEE 802.16系列協(xié)議的規(guī)定，為了提供不同QoS的各種業(yè)務(wù)，設(shè)計(jì)了五種基本類型的服 務(wù)流UGS(Unsolicited Grant Service,非請(qǐng)求授予業(yè)務(wù))，RT-VR(Real-time Variable-rate Service,實(shí)時(shí)可變比特率業(yè)務(wù))，NRT-VR(Non-Real-time Variable-rate Service,非實(shí)時(shí)可 變比特率業(yè)務(wù))，ERT-VR(Extended Real-time Variable-rate Service,擴(kuò)展的實(shí)時(shí)可變比特率 業(yè)務(wù))，BE(Best Effort Service,最大努力業(yè)務(wù))，以及不同的QoS服務(wù)參數(shù)包括最大保 持速率Maximum Sustained Traffic Rate, 最大延遲Maximum Latency, 最大抖動(dòng) Tolerated Jitter, 還有請(qǐng)求/傳輸?shù)牟煌呗?。WIMAX無線通信系統(tǒng)為我們提供了向用戶提供類型豐富的高速多媒體業(yè)務(wù)的可能 性，其中空中接口的數(shù)據(jù)傳輸速度是非常重要的因素之一。WIMAX基站的結(jié)構(gòu)里， MAC(Media Access Control,媒體訪問控制)層主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸，它采用以連接為單位 的機(jī)制在AP和UE之間進(jìn)行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸。ARQ(Automatic Repeat reQuest，自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā))機(jī)制是MAC層的傳輸方式中的一種 常用方法，用以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院退俣?。在正EE 802.16系列協(xié)議當(dāng)中，在MAC 層采用ARQ機(jī)制的傳輸按照附圖1中的狀態(tài)機(jī)進(jìn)行處理。每個(gè)需要被傳輸?shù)膮f(xié)議數(shù)據(jù)單 元(PDU)可能被視為一個(gè)塊(block)整體地進(jìn)行傳輸，也可能被分成若干塊(block)進(jìn)行傳 輸。我們?cè)趥鬏斆恳粋€(gè)塊的時(shí)候，都會(huì)啟動(dòng)這個(gè)塊的重傳定時(shí)器(Retry Timer),當(dāng)重傳 定時(shí)器到期也就是達(dá)到RTO(Retry Time Out)的時(shí)間長(zhǎng)度的時(shí)候，如果發(fā)送者沒有從接受 者那里收到正確的確認(rèn)消息，我們會(huì)重新傳輸這個(gè)塊并且重新啟動(dòng)重傳定時(shí)器，直到這
個(gè)塊的全部生命周期結(jié)束為止。因此，重傳定時(shí)器的長(zhǎng)度即RTO的數(shù)值的設(shè)置在一定程 度上決定了 MAC層當(dāng)中的ARQ傳輸機(jī)制的效果和性能。WIMAX系統(tǒng)中的每個(gè)連接都包含用于描述業(yè)務(wù)類型和屬性的QoS參數(shù)集合。一 條帶有ARQ機(jī)制的連接在建立的時(shí)候會(huì)協(xié)商和設(shè)定相關(guān)的ARQ參數(shù)來保證連接的傳輸 速度和可靠性。這些配置的參數(shù)和無線信道的狀況決定了 ARQ連接的傳輸效率。在現(xiàn)行 的WIMAX系統(tǒng)之中，在每個(gè)連接的建立的時(shí)候，它的QoS參數(shù)集合中的各種參數(shù)，包 括ARQ的參數(shù)也被設(shè)置完成。但是在實(shí)際的業(yè)務(wù)過程中，由于無線傳輸信道的質(zhì)量在不 停的發(fā)生變化，所以預(yù)先設(shè)定的參數(shù)不一定能保證最好的傳輸效果。所以我們提出一種 根據(jù)信道質(zhì)量動(dòng)態(tài)調(diào)整的 ARQ參數(shù)(比如 ARQ_RETRY—TIMEOUT ， ARQ—BLOCK—LIFETIME )的方法來提高M(jìn)AC層的傳輸效率。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種動(dòng)態(tài)調(diào)整WIMAX系統(tǒng)中MAC層的重傳時(shí)延的方法， 該方法根據(jù)ARQ的基本原理和無線信道特性，提出一個(gè)實(shí)用高效的自適應(yīng)方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種動(dòng)態(tài)調(diào)整WIMAX系統(tǒng)中MAC層的重傳時(shí) 延的方法，其特征在于，包括用往返時(shí)間RTT和第一加權(quán)參數(shù)得到第一加權(quán)值；用平滑往返時(shí)間SRTT和第二加權(quán)參數(shù)得到第二加權(quán)值；用第一加權(quán)值和第二加權(quán)值得到第二平滑往返時(shí)間SRTT';比較往返時(shí)間RTT和第二平滑往返時(shí)間SRTT'，得到比較結(jié)果；根據(jù)比較結(jié)果確定第二重傳時(shí)延RTO'。優(yōu)選的，在得到第一加權(quán)值的步驟中，將往返時(shí)間RTT和第一加權(quán)參數(shù)的乘積作為 第一加權(quán)值。優(yōu)選的，在得到第二加權(quán)值的步驟中，將平滑往返時(shí)間SRTT和第二加權(quán)參數(shù)的乘 積作為第二加權(quán)值。優(yōu)選的，在得到第二平滑往返時(shí)間SRTT，的步驟中，將第一加權(quán)值和第二加權(quán)值的 和作為第二平滑往返時(shí)間SRTT'。優(yōu)選的，在根據(jù)比較結(jié)果確定第二重傳時(shí)延RTO，的步驟中，如果往返時(shí)間小于第 二平滑往返時(shí)間SRTT'，那么，第二重傳時(shí)延RTO'為重傳時(shí)延RTO和第一調(diào)整參數(shù)的 乘積；如果往返時(shí)間RTT大于等于第二平滑往返時(shí)間SRTT'，那么，第二重傳時(shí)延RTO'
為重傳時(shí)延RTO和第二調(diào)整參數(shù)的乘積。優(yōu)選的，如果上個(gè)協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU包被丟棄，第二重傳時(shí)延RTO'等于重傳時(shí) 延RTO。優(yōu)選的，第一加權(quán)參數(shù)與第二加權(quán)參數(shù)的和為1。本發(fā)明為WIMAX系統(tǒng)的MAC層設(shè)計(jì)了一種動(dòng)態(tài)調(diào)整重傳時(shí)延的方法，根據(jù)當(dāng)前 不同連接的無線信道的傳輸質(zhì)量，實(shí)時(shí)調(diào)整動(dòng)態(tài)重傳時(shí)延，為各個(gè)連接提供適當(dāng)?shù)膫鬏?速度，從而達(dá)到降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)延和提高傳輸速度的效果。


圖1為IEEE 802.16協(xié)議中規(guī)定的ARQ機(jī)制的狀態(tài)機(jī)示意圖；圖2為本發(fā)明的動(dòng)態(tài)調(diào)整重傳時(shí)延和固定重傳時(shí)延在不同誤碼率條件下的比較。
具體實(shí)施方式
WIMAX移動(dòng)通信系統(tǒng)中的AP(Access Point)和UE終端之間的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸在MAC 層進(jìn)行，對(duì)于這種傳輸?shù)目刂茖儆跓o線資源管理的范疇。根據(jù)IEEE 802.16協(xié)議的規(guī)定，在WIMAX系統(tǒng)的ARQ機(jī)制中，在連接建立的時(shí) 候會(huì)進(jìn)行該連接的各種參數(shù)集合的協(xié)商，比如，設(shè)置ARQ機(jī)制的參數(shù)重傳時(shí)延RTO (Retry Time Out)為一個(gè)定值。如果重傳時(shí)延RTO的值設(shè)定的過大，就會(huì)導(dǎo)致協(xié)議數(shù)據(jù)單元 PDU包傳輸?shù)膰?yán)重遲延；如果重傳時(shí)延RTO的值設(shè)置在一個(gè)比較低的水平上，就會(huì)導(dǎo)致 傳輸過程中的較大的丟包率。本申請(qǐng)采用一種根據(jù)無線信道狀況而動(dòng)態(tài)調(diào)整的ARQ參數(shù)的方法，調(diào)整ARQ的重 傳時(shí)延RTO的值來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。我們根據(jù)同一個(gè)連接上面的前一時(shí)間段的PDU包傳 輸?shù)那闆r來調(diào)整重傳時(shí)延RTO的數(shù)值。當(dāng)發(fā)現(xiàn)一個(gè)連接的信道質(zhì)量不好，MAC層花費(fèi) 較多的時(shí)間來傳輸數(shù)據(jù)包的時(shí)候，我們就應(yīng)該降低該連接的重傳時(shí)延RTO的數(shù)值，加快 重傳的頻率以提高傳輸效率；另一方面，當(dāng)發(fā)現(xiàn)一個(gè)連接的信道質(zhì)量較好，MAC層花費(fèi) 較少的時(shí)間來傳輸數(shù)據(jù)包的時(shí)候，我們就應(yīng)該提高該連接的重傳時(shí)延RTO的數(shù)值。從簡(jiǎn)化的情況來說，測(cè)量的往返時(shí)間RTT (Round Trip Time)表示一個(gè)協(xié)議數(shù)據(jù)單 元PDU包的所包含的全部碎片(fragment)完全成功傳輸?shù)乃ㄙM(fèi)的時(shí)間，也就是整個(gè) PDU傳輸完成花費(fèi)的時(shí)間；平滑往返時(shí)間SRTT(Smooth Round Trip Time)是一個(gè)中間變 量，它的作用相當(dāng)于對(duì)往返時(shí)間RTT進(jìn)行濾波；第二平滑往返時(shí)間SRTT'代表下個(gè)周 期的平滑往返時(shí)間；重傳時(shí)延RTO指的是重傳前使用的時(shí)延；第二重傳時(shí)延RTO，代表
下個(gè)周期的重傳時(shí)延。同時(shí)，設(shè)定第一調(diào)整參數(shù)a，在本實(shí)施例中設(shè)為1.2，第一參數(shù)a的值可以根據(jù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)情況進(jìn)行調(diào)整；，第二調(diào)整參數(shù)e ，在本實(shí)施例中設(shè)為o.8，第二參數(shù)e的值可以根據(jù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)情況進(jìn)行調(diào)整；第一加權(quán)參數(shù)入，在本實(shí)施例中設(shè)為0.25，第一加權(quán)參數(shù)入的值可以根據(jù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)情況進(jìn)行調(diào)整；第二加權(quán)參數(shù)入'，在本實(shí)施例中為0.75，第一加權(quán)參數(shù)A和第二加權(quán)參數(shù)A '的和為l;我們采用下面的方法來動(dòng)態(tài)調(diào)整重傳時(shí)延RTO的值，用往返時(shí)間RTT和第一加權(quán)參數(shù)入的乘積作為第一加權(quán)值；用平滑往返時(shí)間SRTT和第二加權(quán)參數(shù)A '的乘積作為第二加權(quán)值；用第一加權(quán)值和第二加權(quán)值的和作為第二平滑往返時(shí)間SRTT';然后，如果往返時(shí)間RTT小于第二平滑往返時(shí)間SRTT'，第二重傳時(shí)延RTO'等于重傳時(shí)延RTO和第一參數(shù)a的乘積；如果，往返時(shí)間RTT大于等于第二平滑往返時(shí)間SRTT'，第二重傳時(shí)延RTO'等于重傳時(shí)延RTO和第一參數(shù)e的乘積；如果上個(gè)協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU包被丟棄，第二重傳時(shí)延RTO'等于重傳時(shí)延RTO。根據(jù)以上的方法，RTO會(huì)根據(jù)傳輸情況動(dòng)態(tài)的更新和調(diào)整當(dāng)RTT的數(shù)值下降的時(shí)候，RTO會(huì)增大，反過來當(dāng)RTT的數(shù)值上升的時(shí)候，RTO的數(shù)值會(huì)減小。RTO的初始值是每個(gè)連接的建立的時(shí)候協(xié)商確定的。假設(shè)SRTT是一個(gè)中間變量，初始值可以設(shè)為與RTO初值相同。我們應(yīng)該為RTO設(shè)定取值的范圍，其下限可以設(shè)定為物理幀的周期時(shí)間長(zhǎng)度，上限可以設(shè)定為協(xié)商時(shí)的初始值的兩倍。為了更加直觀的表述動(dòng)態(tài)調(diào)整重傳時(shí)延RTO的方法，還利用一個(gè)公式進(jìn)行說明按照以下公式來計(jì)算出SRTT，和RTO':SRTT^ (1- ;i) x SRTT + ;i x RTTi 7D'=i 7D,(如果上個(gè)包被夷棄 )為了驗(yàn)證本發(fā)明的所獲得的技術(shù)效果，釆用NS2(net simulation 2)軟件進(jìn)行模擬。模 擬的結(jié)果如圖2所示，進(jìn)一步證明動(dòng)態(tài)調(diào)整MAC層的重傳時(shí)延的方法是有效的。在圖2中，我們采用固定時(shí)延100，固定時(shí)延200，固定時(shí)延400來分別代表長(zhǎng)度 為100毫秒，200毫秒，400毫秒的固定重傳時(shí)延RTO的傳輸方式。從圖2中可以看出，結(jié)點(diǎn)為三角形的折線代表固定時(shí)延IOO，結(jié)點(diǎn)為菱形的折線代表
固定時(shí)延200，結(jié)點(diǎn)為矩形的折線代表固定時(shí)延400，而結(jié)點(diǎn)為圓形的折線代表本發(fā)明即 可動(dòng)態(tài)調(diào)整的重傳時(shí)延。從模擬的結(jié)果可以看出，代表本發(fā)明的可動(dòng)態(tài)調(diào)整的重傳時(shí)延的折線在不同的誤碼 率的情況下的平均時(shí)延總是低于代表固定時(shí)延的折線，也就是說動(dòng)態(tài)調(diào)整MAC層的重 傳時(shí)延的方法產(chǎn)生了低于的固定RTO的傳輸方式的平均時(shí)延，直接提高了 MAC層的數(shù) 據(jù)傳輸效率。以上具體模擬僅限于說明本發(fā)明的動(dòng)態(tài)調(diào)整MAC層的重傳時(shí)延的方法。依據(jù)本發(fā) 明方法，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以很容易地發(fā)明，或通過其他方式予以改進(jìn)，應(yīng)該知 道凡不脫離本發(fā)明思想的任何改進(jìn)都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種動(dòng)態(tài)調(diào)整WIMAX系統(tǒng)中MAC層的重傳時(shí)延的方法，其特征在于，包括用往返時(shí)間RTT和第一加權(quán)參數(shù)得到第一加權(quán)值；用平滑往返時(shí)間SRTT和第二加權(quán)參數(shù)得到第二加權(quán)值；用第一加權(quán)值和第二加權(quán)值得到第二平滑往返時(shí)間SRTT’；比較往返時(shí)間和第二平滑往返時(shí)間，得到比較結(jié)果；根據(jù)比較結(jié)果確定第二重傳時(shí)延RTO’。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，在得到第一加權(quán)值的步驟中，將往返時(shí)間RTT和第 一加權(quán)參數(shù)的乘積作為第一加權(quán)值。
3、 如權(quán)利要求l所述的方法，在得到第二加權(quán)值的步驟中，將平滑往返時(shí)間SRTT 和第二加權(quán)參數(shù)的乘積作為第二加權(quán)值。
4、 如權(quán)利要求l所述的方法，在得到第二平滑往返時(shí)間的步驟中，將第一加權(quán)值和 第二加權(quán)值的和作為第二平滑往返時(shí)間SRTT'。
5、 如權(quán)利要求l所述的方法，在根據(jù)比較結(jié)果確定第二重傳時(shí)延RTO'的步驟中， 如果往返時(shí)間RTT小于第二平滑往返時(shí)間SRTT'，那么，第二重傳時(shí)延RTO，為重傳時(shí) 延RTO和第一調(diào)整參數(shù)的乘積；如果往返時(shí)間RTT大于等于第二平滑往返時(shí)間SRTT'， 那么，第二重傳時(shí)延RTO'為重傳時(shí)延RTO和第二調(diào)整參數(shù)的乘積。
6、 如權(quán)利要求l所述的方法，如果上個(gè)協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU包被丟棄，第二重傳時(shí) 延RTO'等于重傳時(shí)延RTO。
7、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中第一加權(quán)參數(shù)與第二加權(quán)參數(shù)的和為1。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種動(dòng)態(tài)調(diào)整WIMAX系統(tǒng)中MAC層的重傳時(shí)延的方法，用往返時(shí)間RTT和第一加權(quán)參數(shù)得到第一加權(quán)值，用平滑往返時(shí)間SRTT和第二加權(quán)參數(shù)得到第二加權(quán)值，用第一加權(quán)值和第二加權(quán)值得到第二平滑往返時(shí)間SRTT’，比較往返時(shí)間RTT和第二平滑往返時(shí)間SRTT’，得到比較結(jié)果，根據(jù)比較結(jié)果確定第二重傳時(shí)延RTO’。本發(fā)明為WIMAX系統(tǒng)的MAC層設(shè)計(jì)了一種動(dòng)態(tài)調(diào)整重傳時(shí)延的方法，根據(jù)當(dāng)前不同連接的無線信道的傳輸質(zhì)量，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地調(diào)整重傳時(shí)延，為各個(gè)連接提供適當(dāng)?shù)膫鬏斔俣?，從而達(dá)到降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)延和提高傳輸速度的效果。
文檔編號(hào)H04L1/18GK101159522SQ20071017807
公開日2008年4月9日 申請(qǐng)日期2007年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月26日
發(fā)明者巍 高 申請(qǐng)人:北京北方烽火科技有限公司