专利名称：开环窄带信道延时控制方法
技术领域：
本发明涉及一种开环窄带通信信道的延时控制方法。
背景技术：
数据通信一般由数据终端(DTE)、数据电路终端设备(DCE)、信道等部分组成。DTE 和DCE之间的接口方式较多，如
图1给出了 DTE和DCE之间为RS232串口的示例。假设信道速率为Si，DTE和DCE之间接口速率为S2，信源速率为S3。在窄带信道中，因信道速率受限，为避免缓冲、丢失、数据错乱等问题，大多数情况均要求Sl与S2相等。 接下来，为了更好的对延时进行分析，将对端到端的传输延时进行建模，如图2所示。信息的传输在大多数的情况均以数据包的形式出现，从物理层反映即为一定长度的字节流，在开放式系统互联参考模型(OSI)中，属于数据链路层的协议。为便于分析，假设数据包长度为n，DTE和DCE均以η为单位对数据流进行处理。如图2所示，单条报文从启动发送开始到接收端完整收到，其总延时为R = R1+R2+R3+R4+R5+R6+R7在上式中，R4为信道延时，比如在短波、超短波信道中，该延时为电磁波在介质 (空气)传输的延时，在话音信道中，该延时为电信号在导线上的传输延时，理论上说电磁波和电信号的传输时延均等效为光速，即3Χ 108m/s，所以R4在总延时R中为极小量，可忽略不计。同样地，分析R7，随着各种硬件平台处理能力的大幅度提高，其能力已远远高于窄带信道的通信速度，所以R7也趋于零，在总延时R中可忽略不计。对Rl进行分析，其值仅与 S2的速度和信源速率S3有关，若S3 < S2，即信源速率小于等于DTE和DCE之间串口波特率，则DTE中发送缓冲不会出现累积，Rl近似为0 ；若S3 > S2，即信源速率大于DTE和DCE 之间串口波特率，如果该情况持续维持，则DTE中发送缓冲会逐渐出现累积，此时若S3不进行降速(比如强制丢失不重要的数据等)，Rl的值会逐渐增大，呈单调递增趋势。又有R2 = R6 = n/S2。R3与R5之和为信道速率总延时，为n/(Si)，可以得出R = R1+R2+R3+R5+R6 = Rl+2Xn/S2+n/Sl(1)为了将问题进行简化分析，假设S3 ^ S2，则Rl近似为0，得出R = 2Xn/S2+n/Sl(2)如前述分析，则可以看出，若设定信道速率Sl与接口速率S2相等，则总延时R = 3XSlDCE和信道传输之间的传输延时仅占三分之一，而DTE和DCE之间的接口延时却占了三分之二。同样地，考虑Si、S2、S3在各种组合下DTE和DCE的缓冲区情况，则会得出如表1 的结果。如表1所示，在编号1、2、3、4的情况下，均会出现缓冲区溢出，且一旦发生，数据的丢弃是随机，从而破坏了数据链路层的结构，导致在接收端无法正确接收到正确报文。在现有处理方法中，大多数情况均要求Sl与S2相等，该方法会导致了延时增大， 且无法避免在S3 > S2时，DTE中缓冲区的累积导致的延时增大、数据随机丢失的问题。同时，因为窄带信道带宽极为有限，必须保证重要数据的优先传输，这也是窄带信道数据传输中的关键问题。表1各种Si、S2、S3的速度组合下DTE和DCE的缓冲区情况
权利要求
1.一种开环窄带信道延时控制方法，其特征在于包括如下步骤(1)在程序启动时，对变量S1、S2、TH、L进行初始化，其中S2值设定为Sl值的2 200 倍；Sl为信道速率，作为常量保存，程序初始化阶段赋值；S2为接口速率，作为常量保存，程序初始化阶段赋值；TH为最大超时阈值，作为常量保存，程序初始化阶段赋值；L用于估计 DCE中当前缓冲的大小，在数据包成功发送过程中更新两次该值，在数据包因延时超阈值被丢弃过程中更新一次该值，程序初始化阶段赋值为0 ；(2)当有新的数据包需要发送时，先判断是否有多个数据包同时发送，如有多个数据包同时发送，则首先将数据包按照优先级进行排列，然后进入下一步；如仅有一个数据包，则直接进入下一步；(3)提取优先级最高的数据报，如仅有一个数据包，则提取该数据包；(4)更新TC、NC和L，其中，TC为当前数据包产生时刻，每次有新数据包发送时更新；NC 为当前数据包长度，每次有新数据包发送时更新；(5)估算更新当前数据包估计传输延时D；其中，D为当前数据包估计传输延时，每次有新数据包发送时更新；(6)若D大于最大超时阈值TH，则丢弃该报文，直接进入下一步；否则，发送该报文，在发送该报文后，更新L、TL、NL的值，然后进入下一步；其中，TL用于记录上次发送数据包的时刻，每次成功发送数据包后更新；NL为上次发送数据包长度，每次成功发送数据包后更新；(7)判断数据包优先级队列是否已发完，如果未发送完毕，跳转到步骤(3)，否则跳转到步骤O)。
2.根据权利要求1所述的开环窄带信道延时控制方法，其特征在于，步骤中，L的更新方法为若L为0，则L的值不变；若L不为0，则L = L-Sl X (TC-TL-NL/S2)。
3.根据权利要求1所述的开环窄带信道延时控制方法，其特征在于，步骤(5)中，按下式更新当前数据包估计传输延时D，D = (NC+D/S1+2XNC/S2
4.根据权利要求1所述的开环窄带信道延时控制方法，其特征在于，步骤(6)中，L、TL、NL的值更新方法为L = L+NCTL = TCNL = NC ο
全文摘要
本发明公开一种开环窄带信道延时控制方法，通过提高接口速率来降低传输延时；通过以数据包为单位进行延时估计，使得在发送端即可将数据包延时已知，保证在DTE中不会存在缓冲区累积；通过实时估计DCE中的缓冲区长度，可有效避免DCE中缓冲区溢出所造成数据随机丢弃的数据包错乱问题；通过为每个数据包设定传输优先级，可保证高优先级数据优先发送；本发明还给出了递推的实现方法，开销低，实时性较好，可应用于短波、超短波、拨号网络、专线等低速通信传输系统中。
文档编号H04L12/56GK102158317SQ20111012785
公开日2011年8月17日 申请日期2011年5月17日 优先权日2011年5月17日
发明者史健, 常传文, 茅文深, 高志军 申请人:中国电子科技集团公司第二十八研究所