專利名稱：無線廣播數(shù)據(jù)包丟失原因檢測及速率自適應方法及系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于無線網(wǎng)絡傳輸技術領域，具體涉及一種無線廣播數(shù)據(jù)包丟失原因檢測及速率自適應方法及系統(tǒng)。
背景技術：
隨著無線網(wǎng)的迅速發(fā)展，尤其是3G網(wǎng)絡出現(xiàn)之后，無線網(wǎng)的應用需求越來越大。 但由于無線網(wǎng)帶寬低，信道質量不穩(wěn)定等固有特性，從而導致利用無線進行視頻的傳輸面臨很大的挑戰(zhàn)。采用無線網(wǎng)廣播模式是解決無線網(wǎng)帶寬瓶頸的一種有效方法。相對單播模式，廣播能極大的節(jié)省帶寬。例如，假定當前發(fā)送源的可用帶寬為W，需要同時給N個鄰居節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)。如果采用單播模式，發(fā)送源則需要給每個節(jié)點單獨發(fā)送一份完全一樣的拷貝，因此每個鄰居節(jié)點實際被分到的平均帶寬為W/N ；但是如果采用廣播模式，發(fā)送源則只需要發(fā)送一份數(shù)據(jù)，所有的鄰居節(jié)點均能收到數(shù)據(jù)，因此每個鄰居節(jié)點實際被分到的帶寬為W。當 N比較大的情況下，采用單播模式各個鄰居節(jié)點實際分到的帶寬太小，極不利于視頻這種需要高帶寬支持的數(shù)據(jù)的傳輸，而采用廣播則不存在這個問題。在IEEE802. 11標準中，通過采用不同的信號調制方式和信道編碼機制，目前的大部分無線產(chǎn)品在物理層都是支持多速率的。例如采用IEEE802. Ilb協(xié)議進行傳輸，在物理層支持四種不同速率(1Mbps，2Mbps，5. 5Mbps和11Mbps)，IEEE802. Ilg支持十二種不同速率(最高可達54Mbps)。然而在無線廣播領域，無線裝置支持多速率的特性并沒有被充分利用，在IEEE802. 11標準中，廣播采用的最低傳輸速率(如果采用IEEE802. Ilb協(xié)議，那么傳輸速率將被固定為1Mbps)，而且一般也僅僅用來傳輸一些控制信息。這也是無線廣播一直沒有被廣泛使用的原因之一。另外，由于無線信道比較脆弱，容易受到干擾的影響，從而導致無線網(wǎng)在傳輸過程中的丟包率比較大。導致無線網(wǎng)在傳輸過程中丟包的原因一般可以分為兩大類，一是由于干擾導致數(shù)據(jù)包丟失，在這種情況下應采取二進制指數(shù)回退算法，等待一定時間后再傳輸； 另一種原因是由于在傳輸過程中信號衰減，信號強度太弱導致接收方無法接受而導致的丟包，在這種情況下一般靠改變物理層的調制方式，更改傳輸速率來減小丟包率。然而在實際的傳輸過程中，一旦發(fā)生了丟包，很難確定導致丟包的真正原因。目前存在的一些技術雖然實現(xiàn)了依據(jù)丟包率對傳輸速率進行自適應調整，但由于其沒有判斷導致丟包的真正原因， 所以在有干擾的情況下，其性能或急劇下降。由此可見，要想充分利用無線網(wǎng)帶寬以及無線裝置支持多速率的特性，實現(xiàn)無線視頻廣播，需要解決如下兩個問題一是判斷出導致丟包的真正原因；二是如何選擇合適的傳輸速率。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種無線廣播數(shù)據(jù)包丟失原因檢測及速率自適應方法及系統(tǒng)。該方法及系統(tǒng)用于解決無線廣播領域難以確定導致丟失數(shù)據(jù)包的原因和無線設備支持多速率的特性沒有被充分利用的問題。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下

一種無線廣播數(shù)據(jù)包丟失原因檢測方法，包括以下步驟(1)發(fā)送端廣播數(shù)據(jù)包；(2)接收端接收到數(shù)據(jù)包后，周期性地統(tǒng)計數(shù)據(jù)包中接收信號的強度指示RSSI信息和數(shù)據(jù)包的錯誤率PER信息，并將統(tǒng)計的RSSI信息和PER信息周期性地反饋給發(fā)送端；(3)發(fā)送端根據(jù)接收端反饋的RSSI信息和PER信息，判斷導致數(shù)據(jù)包丟失的原因。一種無線廣播數(shù)據(jù)包丟失原因檢測系統(tǒng)，包括發(fā)送端和接收端；所述發(fā)送端用于廣播數(shù)據(jù)包，所述接收端用于接收發(fā)送端廣播的數(shù)據(jù)包；其特征在于所述接收端包括用于周期性地統(tǒng)計數(shù)據(jù)包中接收信號的強度指示RSSI信息和數(shù)據(jù)包的錯誤率PER信息的統(tǒng)計裝置，以及用于將統(tǒng)計裝置統(tǒng)計的RSSI信息和PER信息周期性地反饋給發(fā)送端的反饋裝置；所述發(fā)送端包括用于根據(jù)接收端反饋的RSSI信息和PER信息，判斷導致數(shù)據(jù)包丟失原因的判斷裝置。一種無線廣播速率自適應方法，包括以下步驟(1)發(fā)送端廣播數(shù)據(jù)包；(2)接收端接收到數(shù)據(jù)包后，周期性地統(tǒng)計數(shù)據(jù)包中接收信號的強度指示RSSI信息和數(shù)據(jù)包的錯誤率PER信息，并將統(tǒng)計的RSSI信息和PER信息周期性地反饋給發(fā)送端；(3)發(fā)送端根據(jù)接收端反饋的RSSI信息和PER信息，判斷導致數(shù)據(jù)包丟失的原因；(4)根據(jù)數(shù)據(jù)包丟失原因調整無線廣播速率。一種無線廣播速率自適應系統(tǒng)，包括發(fā)送端和接收端；所述發(fā)送端用于廣播數(shù)據(jù)包，所述接收端用于接收發(fā)送端廣播的數(shù)據(jù)包；其特征在于所述接收端包括用于周期性地統(tǒng)計數(shù)據(jù)包中接收信號的強度指示RSSI信息和數(shù)據(jù)包的錯誤率PER信息的統(tǒng)計裝置；以及用于將統(tǒng)計裝置統(tǒng)計的RSSI信息和PER信息周期性地反饋給發(fā)送端的反饋裝置；所述發(fā)送端包括用于根據(jù)接收端反饋的RSSI信息和PER信息，判斷導致數(shù)據(jù)包丟失原因的判斷裝置；以及用于根據(jù)判斷裝置判斷出的數(shù)據(jù)包丟失的原因調整速率的調整裝置。本發(fā)明所述方法及系統(tǒng)，發(fā)送端通過對接收端反饋的RSSI和PER與預先設定閾值的比較分析，能夠準確地確定數(shù)據(jù)包丟失的原因是信道存在干擾還是信號衰減，并能夠根據(jù)數(shù)據(jù)包丟失的原因及接收端反饋的PER與預先設定閾值的比較結果來自動調整無線廣播速率，從而充分地利用了無線網(wǎng)帶寬及無線設備支持多速速的特性，提高了無線廣播的效率和服務質量。


圖1是具體實施方式
中無線廣播系統(tǒng)的結構和數(shù)據(jù)流圖；圖2是實施例1中無線廣播數(shù)據(jù)包丟失原因檢測系統(tǒng)結構圖3是實施例1中無線廣播數(shù)據(jù)包丟失原因檢測方法流程圖；圖4是實施例1中判斷數(shù)據(jù)包丟失原因的方法流程圖；圖5是實施例2中無線廣播速率自適應系統(tǒng)結構圖；圖6是實施例2中無線廣播速率自適應方法流程圖；圖7是實施例2中根據(jù)數(shù)據(jù)包丟失的原因調整速率的方法流程圖。
具體實施方式
本發(fā)明主要應用于無線網(wǎng)絡視頻廣播領域中，其核心思想是接收端接收發(fā)送端廣播的數(shù)據(jù)包，周期性地對數(shù)據(jù)包中的RSSI (Received SignalStrength Indication，接收信號的強度指示)和PER (Packet Error Rate，數(shù)據(jù)包的錯誤率)進行統(tǒng)計，然后將其返回給發(fā)送端；發(fā)送端則根據(jù)這些統(tǒng)計數(shù)據(jù)對信道質量進行評估，并根據(jù)信道質量調整傳輸速率進行下一次傳輸。下面結合實施例和附圖對本發(fā)明進行詳細描述。圖1是本實施方式所述的無線網(wǎng)絡結構和數(shù)據(jù)流圖，包括發(fā)送端11和接收端12， 一個發(fā)送端11可以連接多個接收端12。發(fā)送端11向接收端12廣播數(shù)據(jù)包，接收端12接收數(shù)據(jù)包，并周期性地統(tǒng)計數(shù)據(jù)包中的RSSI和PER后，反饋給發(fā)送端11。實施例1圖2出示了本實施例中無線廣播數(shù)據(jù)包丟失原因檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括發(fā)送端11 和接收端12 ；所述發(fā)送端11用于廣播數(shù)據(jù)包，所述接收端12用于接收發(fā)送端11廣播的數(shù)據(jù)包。接收端12包括用于周期性地統(tǒng)計數(shù)據(jù)包中RSSI信息和PER信息的統(tǒng)計裝置121， 以及用于將統(tǒng)計裝置121統(tǒng)計的RSSI信息和PER信息周期性地反饋給發(fā)送端11的反饋裝置122。發(fā)送端11包括用于根據(jù)接收端12反饋的RSSI信息和PER信息，判斷導致數(shù)據(jù)包丟失原因的判斷裝置111。圖3出示了采用圖2所示系統(tǒng)檢測無線廣播數(shù)據(jù)包丟失原因的方法流程。該方法包括以下步驟(1)發(fā)送端11廣播數(shù)據(jù)包。發(fā)送端11連續(xù)廣播視頻數(shù)據(jù)，其物理底層的初始速率為1Mbps，采用802. Ilb協(xié)議。(2)接收端12接收到數(shù)據(jù)包后，周期性地統(tǒng)計數(shù)據(jù)包中RSSI信息和PER信息，并將統(tǒng)計的RSSI信息和PER信息周期性地反饋給發(fā)送端11。上述統(tǒng)計和返回的時間周期是一種實驗數(shù)據(jù)，其取值范圍最好定在秒級，并且在1 到5秒之間比較合適，主要考慮到人眼對視頻的暫留效應。本實施例中，時間周期取2秒。(3)發(fā)送端11根據(jù)接收端12反饋的RSSI信息和PER信息，判斷導致數(shù)據(jù)包丟失的原因。通常情況下，數(shù)據(jù)包丟失的原因或者是信道存在干擾，或者是信號衰減。圖4出示了判斷數(shù)據(jù)包丟失原因的具體過程，包括如下步驟首先判斷RSSI值是否大于閾值RSSImax，如是，則斷定數(shù)據(jù)包丟失的原因為信道存在干擾。否則判斷RSSI值是否小于閾值RSSImin，如是，則斷定數(shù)據(jù)包丟失的原因為信號衰減。在僅僅通過RSSI無法確定信道十分存在干擾的情況下，即RSSI處于閾值RSSImin和RSSImax之間，需要結合PER對信道進行評估。如果RSSI處于閾值RSSImin和RSSImax之間且PER值大于閾值PERmid，則數(shù)據(jù)包丟失原因為信道存在干擾；否則，數(shù)據(jù)包丟失原因為信號衰減。上述閾值可以通過實驗獲得，在有干擾的條件下和在無干擾的條件下比較各自的 RSSI和PER特性。RSSImax、RSSImin和PERmid的取值和無線網(wǎng)絡特定的環(huán)境有關，本實施例中，RSSImax取值為40dBm(分貝毫瓦)，RSSImin的取值為25dBm。PERmid的最佳取值范圍在 13% 20%之間，本實施例中取值為16%實施例2圖5出示了本實施例中無線廣播速率自適應系統(tǒng)結構。該系統(tǒng)在實施例1所示系統(tǒng)的基礎上，在發(fā)送端11設有用于根據(jù)判斷裝置判斷出的數(shù)據(jù)包丟失的原因調整速率的調整裝置112。圖6出示了本實施例中無線廣播速率自適應系統(tǒng)的方法流程，在實施例1所示方法的基礎上，增加根據(jù)數(shù)據(jù)包丟失原因調整無線廣播速率的步驟。調整裝置112根據(jù)數(shù)據(jù)包丟失的原因調整速率的具體過程如下，如圖7所示如果數(shù)據(jù)包丟失原因為信道存在干擾，則執(zhí)行二進制指數(shù)回退算法(該算法為現(xiàn)有算法)，不調整速率。如果數(shù)據(jù)包丟失原因為信號衰減，則通過如下方式調整速率判斷PER值是否大于閾值PERmax，如是，則表明信道質量很差，此時通過降低傳輸速率來降低丟包率。相反，如果PER值小于閾值PERmin，則表明信道質量很好，此時通過提高傳輸速率來提高系統(tǒng)的吞吐量。如果PER位于二者之間，則維持原速率不變。閾值PERmax、PERmin可以通過實驗獲得，即通過在不同速率下，距離發(fā)送源不同距離時對應的PER的大小關系及變化情況獲得PERmax、PERmin的經(jīng)驗值。本實施例中，PERmax取值為31%，PERmin的取值為13%。顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其同等技術的范圍之內，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種無線廣播數(shù)據(jù)包丟失原因檢測方法，其特征在于包括以下步驟(1)發(fā)送端廣播數(shù)據(jù)包；(2)接收端接收到數(shù)據(jù)包后，周期性地統(tǒng)計數(shù)據(jù)包中接收信號的強度指示RSSI信息和數(shù)據(jù)包的錯誤率PER信息，并將統(tǒng)計的RSSI信息和PER信息周期性地反饋給發(fā)送端；(3)發(fā)送端根據(jù)接收端反饋的RSSI信息和PER信息，判斷導致數(shù)據(jù)包丟失的原因。
2.如權利要求1所述的無線廣播數(shù)據(jù)包丟失原因檢測方法，其特征在于步驟(2)中， 所述周期在1到5秒之間。
3.如權利要求1所述的無線廣播數(shù)據(jù)包丟失原因檢測方法，其特征在于步驟(2)中， 所述周期為2秒。
4.如權利要求1至3之一所述的無線廣播數(shù)據(jù)包丟失原因檢測方法，其特征在于步驟(3)中，根據(jù)RSSI信息和PER信息確定導致數(shù)據(jù)包丟失原因的方法包括以下步驟判斷RSSI值是否大于閾值RSSImax，如是，則數(shù)據(jù)包丟失的原因為信道存在干擾；否則判斷RSSI值是否小于閾值RSSImin，如是，則數(shù)據(jù)包丟失的原因為信號衰減；否則判斷PER值是否大于閾值PERmid，如是，則數(shù)據(jù)包丟失原因為信道存在干擾；否則，數(shù)據(jù)包丟失原因為信號衰減。
5.如權利要求4所述的無線廣播數(shù)據(jù)包丟失原因檢測方法，其特征在于所述閾值 RSSImax取值為40分貝毫瓦，閾值RSSImin的取值為25分貝毫瓦，閾值PERmid的取值范圍在 13% 20%之間。
6.如權利要求5所述的無線廣播數(shù)據(jù)包丟失原因檢測方法，其特征在于所述閾值 PERmid的取值為16%。
7.一種無線廣播數(shù)據(jù)包丟失原因檢測系統(tǒng)，包括發(fā)送端(11)和接收端(12)；所述發(fā)送端(11)用于廣播數(shù)據(jù)包，所述接收端(12)用于接收發(fā)送端(11)廣播的數(shù)據(jù)包；其特征在于所述接收端(12)包括用于周期性地統(tǒng)計數(shù)據(jù)包中接收信號的強度指示RSSI信息和數(shù)據(jù)包的錯誤率PER信息的統(tǒng)計裝置(121)，以及用于將統(tǒng)計裝置(121)統(tǒng)計的RSSI信息和 PER信息周期性地反饋給發(fā)送端(11)的反饋裝置(122)；所述發(fā)送端(11)包括用于根據(jù)接收端(12)反饋的RSSI信息和PER信息，判斷導致數(shù)據(jù)包丟失原因的判斷裝置(111)。
8.如權利要求7所述的無線廣播數(shù)據(jù)包丟失原因檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述判斷裝置(111)通過如下方式判斷數(shù)據(jù)包丟失的原因判斷RSSI值是否大于閾值RSSImax，如是，則數(shù)據(jù)包丟失的原因為信道存在干擾；否則判斷RSSI值是否小于閾值RSSImin，如是，則數(shù)據(jù)包丟失的原因為信號衰減；否則判斷PER值是否大于閾值PERmid，如是，則數(shù)據(jù)包丟失原因為信道存在干擾；否則，數(shù)據(jù)包丟失原因為信號衰減。
9.一種無線廣播速率自適應方法，其特征在于包括以下步驟(1)發(fā)送端廣播數(shù)據(jù)包；(2)接收端接收到數(shù)據(jù)包后，周期性地統(tǒng)計數(shù)據(jù)包中接收信號的強度指示RSSI信息和數(shù)據(jù)包的錯誤率PER信息，并將統(tǒng)計的RSSI信息和PER信息周期性地反饋給發(fā)送端；(3)發(fā)送端根據(jù)接收端反饋的RSSI信息和PER信息，判斷導致數(shù)據(jù)包丟失的原因；(4)根據(jù)數(shù)據(jù)包丟失原因調整無線廣播速率。
10.如權利要求9所述的無線廣播速率自適應方法，其特征在于步驟(4)中所述根據(jù)數(shù)據(jù)包丟失原因調整無線廣播速率的方法如下如果數(shù)據(jù)包丟失原因為信道存在干擾，則執(zhí)行二進制指數(shù)回退算法，不進行速率調整； 如果數(shù)據(jù)包丟失原因為信號衰減，則通過如下方式調整速率 判斷PER值是否大于閾值PERmax，如是，則降低速率；否則判斷PER值是否小于閾值PERmin，如是，則提高速率；否則，速率不變。
11.如權利要求10所述的無線廣播速率自適應方法，其特征在于所述閾值PERmax取值為31%，閾值PERmin的取值為13%。
12.一種無線廣播速率自適應系統(tǒng)，包括發(fā)送端(11)和接收端(12)；所述發(fā)送端(11) 用于廣播數(shù)據(jù)包，所述接收端(12)用于接收發(fā)送端(11)廣播的數(shù)據(jù)包；其特征在于所述接收端(12)包括用于周期性地統(tǒng)計數(shù)據(jù)包中接收信號的強度指示RSSI信息和數(shù)據(jù)包的錯誤率PER信息的統(tǒng)計裝置(121)；以及用于將統(tǒng)計裝置(121)統(tǒng)計的RSSI信息和 PER信息周期性地反饋給發(fā)送端(11)的反饋裝置(122)；所述發(fā)送端(11)包括用于根據(jù)接收端(12)反饋的RSSI信息和PER信息，判斷導致數(shù)據(jù)包丟失原因的判斷裝置(111)；以及用于根據(jù)判斷裝置(111)判斷出的數(shù)據(jù)包丟失的原因調整速率的調整裝置(112)。
13.如權利要求12所述的無線廣播速率自適應系統(tǒng)，其特征在于，所述判斷裝置(111) 通過如下方式判斷數(shù)據(jù)包丟失的原因判斷RSSI值是否大于閾值RSSImax，如是，則數(shù)據(jù)包丟失的原因為信道存在干擾；否則判斷RSSI值是否小于閾值RSSImin，如是，則數(shù)據(jù)包丟失的原因為信號衰減；否則判斷PER值是否大于閾值PERmid，如是，則數(shù)據(jù)包丟失原因為信道存在干擾；否則，數(shù)據(jù)包丟失原因為信號衰減。
14.如權利要求12或13所述的無線廣播速率自適應系統(tǒng)，其特征在于，所述調整裝置 (112)通過如下方式調整速率如果數(shù)據(jù)包丟失原因為信道存在干擾，則執(zhí)行二進制指數(shù)回退算法，不進行速率調整； 如果數(shù)據(jù)包丟失原因為信號衰減，則判斷PER值是否大于閾值PERmax，如是，則降低速率；否則判斷PER值是否小于閾值PERmin，如是，則提高速率；否則，速率不變。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無線廣播數(shù)據(jù)包丟失原因檢測及速率自適應方法及系統(tǒng)，屬于無線網(wǎng)絡傳輸技術領域?，F(xiàn)有技術中，存在難以確定導致丟包的原因和沒有充分利用無線設備支持多速率的特性等技術問題。本發(fā)明主要根據(jù)RSSI和PER進行沖突檢測，確定導致丟包的原因；根據(jù)沖突檢測的結果，針對導致丟包的不同原因，進行速率自適應調整。本發(fā)明能夠準確地確定數(shù)據(jù)包丟失的原因，并能夠根據(jù)數(shù)據(jù)包丟失的原因自動調整無線廣播速率，從而提高了無線廣播效率和服務質量。
文檔編號H04W28/04GK102223202SQ20101015085
公開日2011年10月19日 申請日期2010年4月16日 優(yōu)先權日2010年4月16日
發(fā)明者周超, 張行功, 郭宗明, 陸黎川 申請人:北京北大方正電子有限公司, 北京大學, 北大方正集團有限公司