基于多路径传输和接收数据的方法、装置和系统的制作方法

基于多路径传输和接收数据的方法、装置和系统的制作方法
【专利摘要】本发明的各实施方式提供基于多路径传输和接收数据的方法、装置和系统。在本发明的一个实施方式中，提供了一种基于多路径传输数据的方法，包括：在第一设备和第二设备之间建立基于WiMAX连接的多个路径；在多个路径中传输数据队列中的数据帧；获取多个路径的质量状况；以及基于质量状况，调节数据队列中的数据帧在多个路径中的传输。在本发明的一个实施方式中，提供了一种基于多路径接收数据的方法，包括：在第一设备和第二设备之间建立基于WiMAX连接的多个路径；在多个路径中接收多个数据帧；基于多个路径的质量状况，将接收到的多个数据帧进行处理。在本发明的一个实施方式中，还提供了相应的装置和系统。
【专利说明】基于多路径传输和接收数据的方法、装置和系统
【技术领域】
[0001]本发明的各实施方式涉及数据通信，更具体地，涉及基于多路径传输和接收数据的方法、装置和系统。
【背景技术】
[0002]通信技术的发展提供了多种多样的数据通信方式，使得可以根据具体的应用环境来选择适合的方式进行通信。目前，全球互通微波存取(Worldwide Interooerability forMicrowave Access,WiMAX),已经成为一项高速无线数据网络标准。WiMAX可以提供多种应用服务，包括最后一英里无线宽带接入、热点、移动通信回程线路以及作为商业用途在企业间的高速联网，等等。由于WiMAX具有传输速度较快、传输距离较远并且成本相对较低等优点，WiMAX已经被应用于例如物联网等应用环境中。
[0003]数据采集与监视控制系统(SupervisoryControl And Data Acquisition, SCADA)是物联网应用中的一个重要方面。SCADA系统一般包括具有监控程序及数据收集能力的计算机控制系统，可以广泛应用于电力、冶金、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。在SCADA中可以采用WiMAX技术来在监控中心以及现场监视设备之间进行通信。然而，现场监视设备通常分布较广，并且有可能会受到被监视设备或者其他设备的干扰。由于在SCADA系统所用的无线通信频段内，WiMAX往往和传统的窄带无线通信系统并存，面临比较恶劣的通信环境。因而如何确保能够可靠并且实时地传输数据成为WiMAX研究领域的一个焦点。

【发明内容】

[0004]因而，期望能够开发一种能够支持WiMAX技术以更加可靠的方式进行数据通信的技术方案，并且期望该技术方案在与原有通信模式兼容的情况下，尽量减少对于硬件设备和软件配置的修改；还期望该技术方案可以在准确可靠的基础上提高数据传输效率。为此，本发明的各实施方式提供了基于多路径传输和接收数据的方法和装置。
[0005]根据本发明的一个方面，提供了一种基于多路径传输数据的方法，包括:在第一设备和第二设备之间建立基于WiMAX连接的多个路径；在多个路径中传输数据队列中的数据帧；获取多个路径的质量状况；以及基于质量状况，调节数据队列中的数据帧在多个路径中的传输。
[0006]根据本发明的一个方面,该方法在MAC (Media Access Control,媒体访问控制)层之上实现。
[0007]根据本发明的一个方面，提供了一种基于多路径接收数据的方法，包括:在第一设备和第二设备之间建立基于WiMAX连接的多个路径；在多个路径中接收多个数据帧；基于多个路径的质量状况，将接收到的多个数据帧进行处理。
[0008]根据本发明的一个方面，该方法在MAC层之上实现。
[0009]根据本发明的一个方面，提供了一种基于多路径处理数据的方法，包括:在第一设备和第二设备之间建立基于WiMAX连接的多个路径；在第一设备处，在多个路径中传输数据队列中的数据帧；检测多个路径的质量状况；以及基于质量状况，调节数据队列中的数据帧在多个路径中的每个路径中的传输；在第二设备处，在多个路径中接收数据帧；基于多个路径的质量状况，将接收到的数据帧进行处理。
[0010]根据本发明的其他方面，进一步提供了用于实现上述方法的装置和系统。
[0011]采用本发明所述的方法和装置，可以在尽可能少地改动现有通信设备的情况下，确保以更加可靠和/或高效的方式传输数据。并且在各种通信环境(例如，存在不同程度干扰的环境)下，可以不同程度地降低/消除现有WiMAX通信中可能出现的各种传输错误。在本发明的各个实施方式中，在发送端处可以采用不同的策略进行数据帧的发送:例如，采用所有信道传送同样的数据帧以降低误码率，或将数据帧分配到各个路径实现传输吞吐量或其他最优；在接收端处，可以在多个路径中接收数据帧；基于所接收到的传输策略(例如通过控制信道接收)，将接收到的数据帧进行处理。
【专利附图】

【附图说明】
[0012]通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0013]图1示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性计算机系统/服务器12的框图；
[0014]图2示出了根据一个解决方案的用于传输和接收数据的方法的示意图；
[0015]图3示意性示出了根据本发明一个实施方式的基于多路径传输和接收数据的方案的架构图；
[0016]图4A和图4B分别示意性示出了根据本发明一个实施方式的基于多路径来传输和接收数据的方法的流程图；
[0017]图5示意性示出了根据本发明一个实施方式的通信协议模型；
[0018]图6示意性示出了根据本发明一个实施方式的基于多路径来传输和接收数据的数据流的示意图；
[0019]图7A-图7C示意性示出了在不同干扰状态下使用本发明各实施方式的方法的示意图；以及
[0020]图8A和图SB分别示意性示出了根据本发明一个实施方式的基于多路径来传输和接收数据的装置的示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
[0022]所属【技术领域】的技术人员知道，本发明可以实现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即:可以是完全的硬件、也可以是完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，还可以是硬件和软件结合的形式，本文一般称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，在一些实施例中，本发明还可以实现为在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质中包含计算机可读的程序代码。
[0023]可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是一但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括:具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPR0M或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
[0024]计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
[0025]计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括一但不限于一无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
[0026]可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言-诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言-诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络一包括局域网(LAN)或广域网(WAN)-连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
[0027]下面将参照本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述本发明。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，这些计算机程序指令通过计算机或其他可编程数据处理装置执行，产生了实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的装置。
[0028]也可以把这些计算机程序指令存储在能使得计算机或其他可编程数据处理装置以特定方式工作的计算机可读介质中，这样，存储在计算机可读介质中的指令就产生出一个包括实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的指令装置(instructionmeans)的制造品(manufacture)。
[0029]也可以把计算机程序指令加载到计算机、其他可编程数据处理装置、或其他设备上，使得在计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令能够提供实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的过程。
[0030]图1示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性计算机系统/服务器12的框图。图1显示的计算机系统/服务器12仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
[0031]如图1所示，计算机系统/服务器12以通用计算设备的形式表现。计算机系统/服务器12的组件可以包括但不限于:一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。
[0032]总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。
[0033]计算机系统/服务器12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机系统/服务器12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
[0034]系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM) 30和/或高速缓存存储器32。计算机系统/服务器12可以进一步包括其他可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图1未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图1中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如⑶-ROM，DVD-ROM或者其他光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。
[0035]具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括——但不限于——操作系统、一个或者多个应用程序、其他程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。
[0036]计算机系统/服务器12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机系统/服务器12交互的设备通信，和/或与使得该计算机系统/服务器12能与一个或多个其他计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口 22进行。并且，计算机系统/服务器12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与计算机系统/服务器12的其他模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合计算机系统/服务器12使用其他硬件和/或软件模块，包括但不限于:微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
[0037]图2示出了根据一个解决方案的用于传输和接收数据的方法的示意图200。在此方案中，网络环境中的控制中心210是整个系统的核心，控制中心210通过骨干网络220连接至基站230 (可以包括基带单兀(Baseband Unit)和远程无线头(Remote Radio Head,RRH))，并且接入设备240(例如，部署在监控现场或者其他位置的远程终端单元(RemoteTerminal Unit，RTU))通过单一的WiMAX连接与基站230通信。尽管图2中仅示出了一个基站230和一个接入设备240，根据具体应用环境，还可以设置更多的基站和/或接入设备。
[0038]在此解决方案中，为了提高WiMAX连接的可靠性，提出了一种在相同载波介质中支持多个通信协议的方法，即在该WiMAX连接上运行不同的通信协议。尽管根据WiMAX的质量状况来调整所采用的通信协议可以在一定程度上提高数据传输的可靠性，然而当该单一 WiMAX连接被严重干扰甚至断开时，无法进行可靠的数据传输或者根本不能进行传输。
[0039]针对现有技术中的各种缺陷，本发明提供了一种基于多路径传输和接收数据的技术方案。应当注意，尽管在下文中以在基站和接入设备之间的通信为示例阐明本发明的各个实施方式，本发明还可以应用于基站和接入设备以外的其他设备之间的通信，前提是能够在各设备之间建立基于WiMAX连接的多条路径。
[0040]在本发明的实施方式中，通过在通信设备之间建立多个路径(例如，WiMAX连接)并基于各路径的质量状况调整数据在多条路径中的传输，可以增强数据传输的抗干扰能力，提高数据传输的可靠性进而提高传输效率。现在将参见附图3-图8A和图SB来详细描述本发明的各个实施方式。
[0041]图3示意性示出了根据本发明一个实施方式的基于多路径传输和接收数据的方案的架构图300。在图3所示的网络环境中，基带单元B30连接至多个远程无线头332-336。在此实施方式中，基带单元330和多个RRH 332-336对应于图2所示的基站230。这里的RRH332-336相当于基站的多个天线，可以分布于不同的地理位置因而可以增强基站的通信能力。在此实施方式中，接入设备被配置为与多个RRH建立WiMAX连接(例如，接入设备340分别与RRH 332-336建立三个WiMAX连接，接入设备342分别与RRH 332和336建立两个WiMAX连接)。以此方式，可以确保在某个或某些WiMAX连接受到干扰或断开时，可以利用其他WiMAX的通信能力支持通信。
[0042]应当注意，在本发明的实施方式中，尽管多个路径的质量状况不同、传输能力不同，然而基于与多路径相适应的传输策略，可以将全部的多个路径整合为一体，即对外表现为单一的传输路径。并且在整合后的单一传输路径之上，可以建立通用的IP层。换言之，本发明的各个实施方式并不改变IP层及以上各层的通信协议，并且可以使得IP层以下的数据传输更为可靠。
[0043]在本发明的一个实施方式中，提供了一种基于多路径传输数据的方法，包括:在第一设备和第二设备之间建立基于WiMAX连接的多个路径；在多个路径中传输数据队列中的数据帧；获取多个路径的质量状况；以及基于质量状况，调节数据队列中的数据帧在多个路径中的传输。
[0044]参见图4A，其中示意性示出了根据本发明一个实施方式的基于多路径来传输数据的方法的流程图400A。首先，在步骤S402A中，在第一设备和第二设备之间建立基于WiMAX连接的多个路径。在此的多个路径例如可以是如图3所示的在两个设备之间建立的WiMAX连接。例如，在一个设备(例如，部署在监控现场或者其他位置的远程终端单元)中，可以拥有多个独立的基带射频模块，因此可以同时与其他设备直接或者间接地建立多个WiMAX连接(例如，图3中的基带单元330与接入设备340之间间接地存在多个路径)。[0045]应当注意，在本发明的实施方式中，第一设备和第二设备可以是支持多路径连接的单一物理设备，或者还可以是部署在不同位置的分布式设备(例如，可以认为图3中所示的基带单元330和多个RRH 332-336是一个分布式设备)。在本发明的上下文中，基站可以包括基带单元与相关联的远程无线头。
[0046]在步骤S404A中，在多个路径中传输数据队列中的数据帧。可以基于不同规则来在多个路径中传输数据，例如，在初始时可以在多个路径中同时传输相同或者不同的待传输数据，或者还可以在初始时传输用于评估每个路径的质量状况的测试数据。
[0047]在步骤S406A中，获取多个路径的质量状况。在此步骤中，检测的质量状况是基于对于之前传输时的测量值获得的。获取多个路径的质量状况目的在于在后续步骤中可以按照多个路径的传输能力来调整数据传输。可以在多个路径中传输表示各个路径的质量状况的质量数据，以便在接收端可以知晓各个路径的质量状况。
[0048]最后在步骤S408A中，基于质量状况，调节数据队列中的数据帧在多个路径中的传输。在此实施方式中，“调节”是指控制在哪个路径中传输什么数据，例如，可以优先在质量状况较好的路径中传输数据，可以在质量状况较差的路径中传输较少的数据甚至不传输数据，还可以在多个路径中传输相同或者不同的数据帧。
[0049]在本发明的一个实施方式中，该方法在MAC层之上实现。在此实施方式中，在WiMAX通信的MAC层之上插入一个控制层，以调节在多个路径中传输数据。以此方式，尽管在第一设备和第二设备之间建立了多个路径，对于外部而言该多个路径仅表现出单一的WiMAX连接。换言之，尽管通过多个路径向接收端发送传输队列中的数据帧，在接收端处可以将经由多个路径接收的数据帧处理为单一的数据流。因而，这种多路径对于外界是透明的，并且在MAC层之上的IP层、传输层并不需要进行改变。在此实施方式中，插入到MAC层之上的控制层作用在于可以根据预定义的调节策略控制数据帧的传输。
[0050]在本发明的一个实施方式中，质量状况是以下中的任一项或者组合:块误码率(Block Error Rate, BLER)、服务质量类(Quality of Service, QoS)指示符以及信道质量指示符(Channel Quality Indicator,CQI)。块误码率可以表示有差错的数据块与接收到的总数据块的数量之比，数值越大则表示路径中的传输质量越差，反之则表示传输质量越好。服务质量类指示符包括传输的带宽、传送的时延、数据的丢包率等。信道质量指示符表示当前信道在接收端的接收质量。在本发明的实施方式中可以采用能够评价路径连接质量的任何参数来表示质量状况，并将其作为调节在多个路径之间传输数据的依据。
[0051]在本发明的一个实施方式中，基于质量状况，调节数据队列中的数据帧在多个路径中的传输包括:响应于多个路径中的每个路径的质量状况满足第一阈值范围，在多个路径中的每个路径中传输数据队列中的相同数据帧，其中第一阈值范围是与质量状况相关联的数值的范围。在本发明的一个实施方式中，基于质量状况，调节数据队列中的数据帧在多个路径中的传输包括:响应于多个路径中的至少一个路径的质量状况满足第二阈值范围，平衡在多个路径中的每个路径中的传输流量，其中第二阈值范围是与质量状况相关联的数值的范围。
[0052]当以不同的参数描述路径中的质量状况时，可以定义不同的边界条件。总体上，可以将分支条件定义为:当每个路径的质量状况都较差时，在多个路径中的每个路径中传输数据队列中的相同数据帧；当多个路径中的至少一个的质量状况较好时，可以平衡在多个路径中的每个路径中的传输流量(例如，优先在质量状况较好的路径中传输数据)。
[0053]例如，当以块误码率表示质量状况时，可以定义:当多个路径中的每个路径的块误码率大于或者等于预定阈值(例如，10-100%)时(S卩，质量状况满足第一阈值范围)，在多个路径中的每个路径中传输数据队列中的相同数据帧。在此实施方式中，“ 10% ”仅仅是预定阈值的一个特定示例，本领域技术人员可以根据具体情况定义其他的数值。此实施方式表示，当每个路径的传输质量都较差的时候，可以在每个路径中传输相同的数据帧。此时尽管每个路径的传输质量都较差，但是在接收端可以从经由多个路径传输的数据帧中选择正确的数据帧，并丢弃其他不正确的数据帧，因而可以在一定程度上提高数据传输的可靠性。
[0054]又例如，当以块误码率表示质量状况时，可以定义:当多个路径中的至少一个路径的块误码率小于预定阈值(例如，0-10%)时(S卩，质量状况满足第二阈值范围)，平衡在多个路径中的每个路径中的传输流量。此实施方式表示，多个路径中存在至少一个传输质量较好的路径，因而可以根据传输质量的好坏来分配在质量较好的路径中传输数据。基于不同的目的，还可以按照其他方式分配在多个路径中传输数据。
[0055]在本发明的一个实施方式中，还可以针对服务质量类和信道质量指示符定义相应的第一阈值范围和第二阈值范围。
[0056]在本发明的一个实施方式中，可以动态调整第一阈值范围和第二阈值范围，例如可以将上文所述的预定阈值修改为12%等，以便制定更为符合各个路径中质量状况的规则。
[0057]在本发明的一个实施方式中，平衡在多个路径中的每个路径中的传输流量包括:预测在多个路径中的每个路径中传输一数据帧的预测完成时间；以及在与最短预测完成时间相对应的路径中传输数据帧。例如，当以将传输效率最大化为目的时，可以根据历史经验预测在每个路径中传输待传输数据帧所使用的时间，并选择每单位时间传输最大数据量的路径；针对特定数据帧则可以选择预测完成时间最短的路径。
[0058]在本发明的一个实施方式中，平衡在多个路径中的每个路径中的传输流量包括:预测在多个路径中的每个路径中传输一数据帧的功率消耗；以及在与最小功率消耗相对应的路径中传输数据帧。例如，当以将功率消耗最小化为目的时，可以根据历史经验预测在每个路径中传输待传输数据帧所使用的能量，并选择每单位功率传输最大数据量的路径；针对特定数据帧则可以选择预测功率消耗最小的路径。
[0059]在本发明的一个实施方式中，第一设备和第二设备分别是基站和接入设备。在上文中参见图4A所述的数据传输方法并不特别限定所传输的数据是下行链路数据还是上行链路数据。当采用上述方法从基站向接入设备传输数据帧时，传输过程可以被称为下行链路数据传输；而当采用上述方法从接入设备向基站传输数据帧时，传输过程可以被称为上行链路数据传输。应当注意，在本发明的实施方式中，第一设备和第二设备还可以是能够与基站和接入设备进行直接或者间接通信的其他设备。
[0060]在本发明的一个实施方式中，提供了一种基于多路径接收数据的方法，包括:在第一设备和第二设备之间建立基于WiMAX连接的多个路径；在多个路径中接收多个数据帧；基于多个路径的质量状况，将接收到的多个数据帧进行处理。
[0061]图4B示意性示出了根据本发明一个实施方式的基于多路径来接收数据的方法的流程图400B。图4B所示的接收方法是与如图4A所示的传输方法相对应的方法，在下文中将省略对于两种方法中所涉及的相同内容的描述。
[0062]首先，在步骤S402B中，在第一设备和第二设备之间建立基于WiMAX连接的多个路径；在步骤S404B中，在多个路径中接收多个数据帧。所接收的多个数据帧可能是针对相同数据的数据帧，也可能是针对不同数据的数据帧，此时需要基于多个路径的质量状况进行处理。在步骤S406B中，基于多个路径的质量状况，将接收到的多个数据帧进行处理。在此“处理”的含义是，与传输时所采用的策略相对应地，将多个路径中接收到的数据进行“恢
叉ο
[0063]在本发明的一个实施方式中，可以在控制信道中传输发送端进行发送时所采用的传输策略，并在接收端处可以基于经由控制信道传输的传输策略来对接收到的数据帧进行处理。在此的传输策略关联于多个路径的质量状况，例如，当多个路径中的每个路径的质量状况满足第一阈值范围时，采用一种传输策略；当多个路径中的至少一个路径的质量状况满足第二阈值范围时，采用另一传输策略。
[0064]在本发明的一个实施方式中，该方法在MAC层之上实现。与参见图4A所示的传输方法类似，接收方法也可以在WiMAX连接的MAC层之上实现。现在参见图5详述如何实现本发明的传输和接收方法。
[0065]图5示意性示出了根据本发明一个实施方式的通信协议模型500。在图5中分别示出了在基站510A和接入设备510B中各层的示意图。在图5中的基站端和接入设备端，从下向上分别示出了:物理层，MAC层552A-554A、552B-554B，流控制层540A、540B，IP层530A、530B以及UDP/TCP/SCTP层520A、520B。应当注意，根据本发明的实施方式，在基站510A的IP层530A和MAC层552A-554A之间分别插入流控制层540A，在基站510B的IP层530B和MAC层552B-554B之间分别插入流控制层540B，以此方式可以确保IP层以下的数据传输更为可靠。
[0066]在本发明的一个实施方式中，基于多个路径的质量状况，将接收到的多个数据帧进行处理包括:针对多个数据帧，响应于多个路径中的每个路径的质量状况满足第一阈值范围，选择各个路径中正确的数据帧，其中第一阈值范围是与质量状况相关联的数值的范围。在本发明的一个实施方式中，基于多个路径的质量状况，将接收到的多个数据帧进行处理包括:针对多个数据帧，响应于多个路径中的至少一个路径的质量状况满足第二阈值范围，根据多个数据帧中的序列号或者时间戳来连接多个数据帧，其中第二阈值范围是与质量状况相关联的数值的范围。
[0067]在此的第一阈值范围和第二阈值范围是与上文中在传输方法中的第一阈值范围和第二阈值范围相一致。继续上文的示例，当质量状况满足第一阈值范围时，此时每个路径的传输质量都较差，因而在传输过程中利用每个路径传输相同的数据帧。相应地，在接收过程中，仅需从经由多个路径接收到的数据帧中选择正确(例如，基于校验码实现)的数据帧即可。
[0068]当质量状况满足第二阈值范围时，表示多个路径中存在至少一个传输质量较好的路径，此时在多个路径中传输的是内容不同的数据帧。因而在接收时，可以根据多个数据帧中的帧序列号或时间戳来连接多个数据帧。本领域技术人员可以首先将接收到的多个数据帧置入缓存中，继而根据质量状况和各数据帧中的帧序列号或时间戳，来决定丢弃哪些数据帧以及如何组装各个数据帧。[0069]在本发明的一个实施方式中，质量状况是以下中的任一项或组合:块误码率、服务质量类指示符以及信道质量指示符。在本发明的一个实施方式中，第一设备和第二设备分别是基站和接入设备。
[0070]图6示意性示出了根据本发明一个实施方式的基于多路径来传输和接收数据的示意图600。图6中左侧示出了在基站610A侧的数据流的示意图，而右侧示出了在接入设备610B侧的数据流的示意图。图6中以不同图例分别示出了下行链路(DL)数据、上行链路(UL)数据、质量数据和控制数据的流向。
[0071 ] 现在将结合DL数据的流向进行说明。首先，DL数据从基站6IOA —侧的IP层620A、经由接入点632A进入流控制层630A(如箭头A所示)，这里的DL缓存642A用于缓存待发送队列中的数据，并且DL数据可以在DL流控制636A和DL缓存642A之间传递。继而，DL数据在DL流控制636A的控制下，分别如箭头Cl-Dl以及箭头C2-D2所示进入MAC层650A和652A，并通过物理层分别传输至接入设备610B端的MAC层650B和652B。接着，DL数据如箭头El-Fl以及箭头E2-F2所示进入流控制层630B内的DL流控制636B。DL缓存642B用于缓存经由多个路径接收到的DL数据，并且DL数据可以在DL流控制636B和DL缓存642B之间通信。接着，DL数据从DL流控制636B传输到接入点632B (如箭头G所示)，继而按照如箭头H所示的方向进入接入设备610B侧的IP层620B。
[0072]在基站610A —侧，策略控制640A可以从MAC层650A和652A获取各路径的质量数据(如箭头Yl和Y2所示)，并且策略控制640A可以基于质量数据向DL流控制636A发送指明如何在多个路径上传输数据的控制数据(如箭头Z所示)。在接入设备610B—侧，类似地，策略控制640B可以从MAC层650B和652B获取路径的质量数据(如箭头Xl和X2所示)，并且策略控制640B可以基于质量数据向DL流控制636B发送指明如何组合来自多个路径上的数据的控制数据(如箭头W所示)。
[0073]上文仅仅示意性示出了从基站向接入设备传输下行链路数据的过程。上行链路数据的传输方向与下行链路数据的传输方向相反，本领域技术人员可以根据图6中的虚线箭头的示意方向，了解与上行链路数据传输有关的细节。在上行链路数据传输中所应用到的质量数据和控制数据的方式类似，在此不再赘述。应当注意，上行链路数据可以是在设备现场所监控到的数据(例如，图像或者视频等)，而下行链路数据可以是从控制中心发送的控制命令等。在不同的应用环境中，上行链路数据/下行链路数据可以承载不同的信息。
[0074]图7A-图7C示意性示出了在不同程度的干扰下使用本发明各实施方式的方法的示意图700A-700C。具体地，在图7A中，接入设备720A通过两个WiMAX连接分别连接至远程无线头710A和712A。此时两个WiMAX连接都处于较好的质量状况，因而可以基于上文所述的例如将传输效率最大化的目的、或者将能量消耗最小化的目的来平衡在两个WiMAX连接中的数据传输。
[0075]在图7B中，接入设备720B通过两个WiMAX链接分别连接至远程无线头710B和712B。此时远程无线头712B处于干扰范围730B内，造成接入设备720B和远程无线头712B之间的WiMAX连接质量状况较差甚至被断开，此时可以主要经由接入设备720B和远程无线头7IOB之间的WiMAX连接传输数据。
[0076]在图7C中，接入设备720C通过两个WiMAX连接分别连接至远程无线头710C和712C。此时接入设备720C处于干扰范围730C内，两个WiMAX连接质量状况都不好，为了实现更可靠的数据传输，可以在两个WiMAX连接中传输相同的数据帧，并且在接收端选择正确的数据帧。
[0077]参见图7A-图7C所示的三种情况下的示例可以发现，通过在通信设备之间设置多个路径(例如，WiMAX连接)，在存在不同程度干扰的情况下，本发明中各实施方式的方法可以提供更为可靠并且高效的数据传输。
[0078]图8A和图SB分别示意性示出了根据本发明一个实施方式的基于多路径来传输和接收数据的装置的示意图800A和800B。如图8A所示，提供了 一种基于多路径传输数据的装置，包括:建立模块810A，配置用于在第一设备和第二设备之间建立基于WiMAX连接的多个路径；传输模块820A，配置用于在多个路径中传输数据队列中的数据帧；获取模块830A，配置用于获取多个路径的质量状况；以及调节模块840A，配置用于基于质量状况，调节数据队列中的数据帧在多个路径中的传输。
[0079]在本发明的一个实施方式中，装置在MAC层之上实现。
[0080]在本发明的一个实施方式中，调节模块840A包括:数据传输模块，配置用于响应于多个路径中的每个路径的质量状况满足第一阈值范围，在多个路径中的每个路径中传输数据队列中的相同数据帧，其中第一阈值范围是与质量状况相关联的数值的范围。
[0081]在本发明的一个实施方式中，调节模块840A进一步包括:平衡模块，配置用于响应于多个路径中的至少一个路径的质量状况满足第二阈值范围，平衡在多个路径中的每个路径中的传输流量，其中第二阈值范围是与质量状况相关联的数值的范围。
[0082]在本发明的一个实施方式中，平衡模块包括:第一预测模块，配置用于预测在多个路径中的每个路径中传输一数据帧的预测完成时间；以及第一传输模块，配置用于在与最短预测完成时间相对应的路径中传输数据帧。
[0083]在本发明的一个实施方式中，平衡模块840A包括:第二预测模块，配置用于预测在多个路径中的每个路径中传输一数据帧的功率消耗；以及第二传输模块，配置用于在与最小功率消耗相对应的路径中传输数据帧。
[0084]在本发明的一个实施方式中，质量状况是以下中的任一项或组合:块误码率、服务质量类指示符。
[0085]在本发明的一个实施方式中，第一设备和第二设备分别是基站和接入设备。
[0086]在本发明的一个实施方式中，提供了 一种基于多路径接收数据的装置。如图8A所示，该装置包括:建立模块810B，配置用于在第一设备和第二设备之间建立基于WiMAX连接的多个路径；接收模块820B，配置用于在多个路径中接收多个数据帧；处理模块830B，配置用于基于多个路径的质量状况，将接收到的多个数据帧进行处理。
[0087]在本发明的一个实施方式中，装置在MAC层之上实现。
[0088]在本发明的一个实施方式中，处理模块830B包括:选择模块，配置用于针对多个数据帧，响应于多个路径中的每个路径的质量状况满足第一阈值范围，从多个路径中选择正确的数据帧，其中第一阈值范围是与质量状况相关联的数值的范围。
[0089]在本发明的一个实施方式中，处理模块830B包括:连接模块，配置用于针对多个数据帧，响应于多个路径中的至少一个路径的质量状况满足第二阈值范围，根据多个数据帧中的帧序列号或时间戳来连接多个数据帧，其中第二阈值范围是与质量状况相关联的数值的范围。[0090]在本发明的一个实施方式中，质量状况是以下中的任一项:块误码率、服务质量类指示符。
[0091 ] 在本发明的一个实施方式中，第一设备和第二设备分别是基站和接入设备。
[0092]在本发明的一个实施方式中，提供了一种基于多路径处理数据的方法，包括:在第一设备和第二设备之间建立基于WiMAX连接的多个路径；在第一设备处，在多个路径中传输数据队列中的数据帧；检测多个路径的质量状况；以及基于质量状况，调节数据队列中的数据帧在多个路径中的每个路径中的传输；在第二设备处，在多个路径中接收数据帧；基于多个路径的质量状况，将接收到的数据帧进行处理。
[0093]在本发明的一个实施方式中，提供了一种基于多路径处理数据的系统，包括:建立模块810A,配置用于在第一设备和第二设备之间建立基于WiMAX连接的多个路径；传输模块820A，配置用于在多个路径中传输数据队列中的数据帧；获取模块830A，配置用于获取多个路径的质量状况；以及调节模块840A，配置用于基于质量状况，调节数据队列中的数据中贞在多个路径中的传输；建立模块810B,配置用于在第一设备和第二设备之间建立基于WiMAX连接的多个路径；接收模块820B，配置用于在多个路径中接收多个数据帧；处理模块830B，配置用于基于多个路径的质量状况，将接收到的多个数据帧进行处理。
[0094]附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0095]以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本【技术领域】的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本【技术领域】的其他普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
【权利要求】
1.一种基于多路径传输数据的方法，包括: 在第一设备和第二设备之间建立基于WiMAX连接的多个路径； 在所述多个路径中传输数据队列中的数据帧； 获取所述多个路径的质量状况；以及 基于所述质量状况，调节所述数据队列中的数据帧在所述多个路径中的传输。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法在MAC层之上实现。
3.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述质量状况，调节所述数据队列中的数据中贞在所述多个路径中的传输包括: 响应于所述多个路径中的每个路径的质量状况满足第一阈值范围，在所述多个路径中的每个路径中传输所述数据队列中的相同数据帧； 其中所述第一阈值范围是与所述质量状况相关联的数值的范围。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中基于所述质量状况，调节所述数据队列中的数据帧在所述多个路径中的传输包括: 响应于所述多个路径中的至少一个路径的质量状况满足第二阈值范围，平衡在所述多个路径中的每个路径中的传输流量，其中所述第二阈值范围是与所述质量状况相关联的数值的范围。
5.根据权利要求4所述的方法，其中平衡在所述多个路径中的每个路径中的传输流量包括: 预测在所述多个路径中的每个路径中传输一数据帧的预测完成时间；以及 在与最短预测完成时间相对应的所述路径中传输所述数据帧。
6.根据权利要求4所述的方法，其中平衡在所述多个路径中的每个路径中的传输流量包括: 预测在所述多个路径中的每个路径中传输一数据帧的功率消耗；以及 在与最小功率消耗相对应的所述路径中传输所述数据帧。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述质量状况是以下中的任一项或组合:块误码率、服务质量类指示符以及信道质量指示符。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述第一设备和第二设备分别是基站和接入设备。
9.一种基于多路径接收数据的方法，包括: 在第一设备和第二设备之间建立基于WiMAX连接的多个路径； 在所述多个路径中接收多个数据帧； 基于所述多个路径的质量状况，将接收到的所述多个数据帧进行处理。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述方法在MAC层之上实现。
11.根据权利要求9所述的方法，其中基于所述多个路径的质量状况，将接收到的所述多个数据帧进行处理包括:针对所述多个数据帧， 响应于所述多个路径中的每个路径的质量状况满足第一阈值范围，从所述多个路径中选择正确的数据帧，其中所述第一阈值范围是与所述质量状况相关联的数值的范围。
12.根据权利要求9-11中任一项所述的方法，其中基于所述多个路径的质量状况，将接收到的所述多个数据帧进行处理包括:针对所述多个数据帧，响应于所述多个路径中的至少一个路径的质量状况满足第二阈值范围，根据所述多个数据帧中的帧序列号或时间戳来连接所述多个数据帧，其中所述第二阈值范围是与所述质量状况相关联的数值的范围。
13.根据权利要求9-11中任一项所述的方法，其中所述质量状况是以下中的任一项或者组合:块误码率、服务质量类指示符以及信道质量指示符。
14.根据权利要求9-11中任一项所述的方法，其中所述第一设备和第二设备分别是基站和接入设备。
15.一种基于多路径传输数据的装置，包括: 建立模块，配置用于在第一设备和第二设备之间建立基于WiMAX连接的多个路径； 传输模块，配置用于在所述多个路径中传输数据队列中的数据帧； 获取模块，配置用于获取所述多个路径的质量状况；以及 调节模块，配置用于基于所述质量状况，调节所述数据队列中的数据帧在所述多个路径中的传输。
16.根据权利要求15所述的装置，其中所述装置在MAC层之上实现。
17.根据权利要求15所述的装置，其中所述调节模块包括: 数据传输模块，配置用于响应于所述多个路径中的每个路径的质量状况满足第一阈值范围，在所述多个路径中的每个路径中传输所述数据队列中的相同数据帧； 其中所述第一阈值范围是与所述质量状况相关联的数值的范围。
18.根据权利要求15-17中的`任一项所述的装置，其中所述调节模块进一步包括: 平衡模块，配置用于响应于所述多个路径中的至少一个路径的质量状况满足第二阈值范围，平衡在所述多个路径中的每个路径中的传输流量，其中所述第二阈值范围是与所述质量状况相关联的数值的范围。
19.根据权利要求18所述的装置，其中所述平衡模块包括: 第一预测模块，配置用于预测在所述多个路径中的每个路径中传输一数据帧的预测完成时间；以及 第一传输模块，配置用于在与最短预测完成时间相对应的所述路径中传输所述数据帧。
20.根据权利要求18所述的装置，其中所述平衡模块包括: 第二预测模块，配置用于预测在所述多个路径中的每个路径中传输一数据帧的功率消耗；以及 第二传输模块，配置用于在与最小功率消耗相对应的所述路径中传输所述数据帧。
21.根据权利要求15-17中任一项所述的装置，其中所述质量状况是以下中的任一项或组合:块误码率、服务质量类指示符以及信道质量指示符。
22.根据权利要求15-17中任一项所述的装置，其中所述第一设备和第二设备分别是基站和接入设备。
23.一种基于多路径接收数据的装置，包括: 建立模块，配置用于在第一设备和第二设备之间建立基于WiMAX连接的多个路径； 接收模块，配置用于在所述多个路径中接收多个数据帧； 处理模块，配置用于基于所述多个路径的质量状况，将接收到的所述多个数据帧进行处理。
24.根据权利要求23所述的装置，其中所述装置在MAC层之上实现。
25.根据权利要求23所述的装置，其中所述处理模块包括: 选择模块，配置用于针对所述多个数据帧，响应于所述多个路径中的每个路径的质量状况满足第一阈值范围，选择所述多个数据帧中正确的数据帧，其中所述第一阈值范围是与所述质量状况相关联的数值的范围。
26.根据权利要求23-25中的任一项所述的装置，其中所述处理模块包括: 连接模块，配置用于针对所述多个数据帧，响应于所述多个路径中的至少一个路径的质量状况满足第二阈值范围，根据所述多个数据帧中的帧序列号或者时间戳来连接所述多个数据帧，其中所述第二阈值范围是与所述质量状况相关联的数值的范围。
27.根据权利要求23-25中的任一项所述的装置，其中所述质量状况是以下中的任一项或组合:块误码率、服务质 量类指示符以及信道质量指示符。
28.根据权利要求23-25中的任一项所述的装置，其中所述第一设备和第二设备分别是基站和接入设备。
【文档编号】H04W28/02GK103716835SQ201210375932
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年9月29日 优先权日:2012年9月29日
【发明者】张继正, 郭常杰, 马骞, 杨林, 谢苏苏, 林红斌, 王青 申请人:国际商业机器公司