新型多标准用于无线通讯网络中动态分配重传控制数据重传的方法
【专利说明】新型多标准用于无线通讯网络中动态分配重传控制数据重传的方法
[0001]本发明新型多标准用于无线通讯网络中动态分配重传控制数据重传的方法属于网络应用领域。
[0002]多标准用于无线通讯网络中动态分配重传控制数据重传的方法是一种新型的无线网络方法。
[0003]与传统的带固定设备(如基站)的无线网络相比，其显著特点是网络中没有固定的通信设施，网络中所有通信节点都是移动的，每个移动节点既是终端又是路由器，能够提高包的存储转发功能。
[0004]因此，无线自组织网络具有很高的可靠性和灵活性，可广泛应用于敌对和不易建设固定通信设施的环境中，如野战通信、紧急搜救、临时会议等。
明确地考虑了基于IEEE 802.11框架结构的无线自组织网络中TCP不公平性问题。
[0005]这里分析了单跳无线节点间TCP公平性问题，通过改进802.11回退算法来改进在不同TCP分组长度下的公平性，其基本思想是每个节点根据自己实际得到的带宽与应允的带宽之间的比来设置竞争窗口，给出了公平性模型与冲突解析之间的转换机制，并由此推导出了能够取得成比例的公平性的退避算法，对单条直线链路TCP稳定性进行了分析。
[0006]但是，之前的研究考虑的拓扑结构都比较简单，基本上是一条链状拓扑上不同节点间的TCP公平性，没有考虑多条并行链路间TCP流的公平性。
这里结合IEEE802.1lDCF和TCP本身，对无线自组织网络中并行链路间TCP流的不公平性进行仿真。采用跨层思想，将传输层的数据重传率作为TCP流不公平发生的一个重要条件，通过重传率的变化动态改变MAC层竞争窗口的大小，从而提高并行链路间TCP流的公平性。
[0007]通过仿真分析，证明了改进算法可以有效地提高链路间TCP流的公平性。
为了对无线自组织网络里TCP流公平性问题进行仿真分析，我们采用了 LBNL(Lawrence Berkeley Nat1nal Laboratory)开发的仿真平台 NS-2。
[0008]相邻节点间的距离为250m，干扰范围是550m，相邻节点在彼此的发送和接收范围之内。
[0009]仿真的物理层和数据链路层采用IEEE802.11DCF，路由协议使用DSR，TCP版本为Newreno0
[0010]模拟时间为100s,无线信道带宽为2Mbps。
[0011]3G长期演进系统(LTE)的标准化工作已经全面展开，并得到了大家的广泛关注。
[0012]各种先进的无线传输技术即将在该系统中得到应用，包括混合自动重传请求(HARQ)技术。
[0013]根据重传发生时刻的不同，HARQ可以分为同步和异步两类。
[0014]同步HARQ由于接收端预先已知传输的发生时刻，HARQ进程的序号可以从子帧号获得；异步HARQ进程的传输可以发生在任何时刻，HARQ进程的处理序号需要连同数据一起发送。
[0015]由于HARQ技术能够很好地补偿无线移动信道时变和多径衰落对信号传输的影响，已成为LTE中的关键技术之一。
[0016]该技术将会随着3G长期演进系统的发展不断完善。
随着数据网络的飞速发展，基于数据业务的通信在各种通信中占的比重越来越大，作为主要支持话音业务的第二代移动通信系统已经不能够满足人们对数据业务的需求。
[0017]如今世界各移动通信设备制造商和运营商已从对第三代移动通信系统的概念认同阶段进入到具体的设计、规划和实施阶段。
[0018]在第三代移动通信的发展过程中，随着R99、R4、R5、R6和R7各个系统版本技术规范的发布，第三代移动通信合作计划(3GPP)组织作为宽带码分多址(WCDMA)和时分同步码分多址(TD-SCDMA)这两个系统进行国际标准化工作的主要组织，为基于带码分多址(CDMA)技术的第三代移动通信技术的发展发挥了重要的作用，近年来这些系统逐渐进入了商用的进程。
[0019]为了满足更高速率业务的需求，3GPP于2004年12月正式开始了 3G长期演进(LTE)系统标准化工作。
[0020]推动LTE的出发点是保证3G系统未来10年的竞争力，使其性能、功能等得到全面提升。
[0021]3G LTE重点考虑的方面主要包括降低时延、提高用户的数据率、增大系统容量和覆盖范围以及降低运营成本等。
[0022]为了满足这些要求，需要对无线接口以及无线网络的架构进行一些改进。相应的研究将围绕多个方面展开，包括:物理层的空中接口、层二与层三间的接口，通用移动通信系统陆地无线接入网(UTRAN)结构的调整和与射频相关的问题等。
[0023]为了克服无线移动信道时变和多径衰落对信号传输的影响，3G LTE可以采用基于前向纠错(FEC)和自动重传请求(ARQ)等差错控制方法，来降低系统的误码率以确保服务质量。
[0024]虽然FEC方案产生的时延较小，但存在的编码冗余却降低了系统吞吐量；ARQ在误码率不大时可以得到理想的吞吐量，但产生的时延较大，不宜于提供实时服务。
[0025]为了克服两者的缺点，将这两种方法结合就产生了混合自动重传请求(HARQ)方案:即在一个ARQ系统中包含一个FEC子系统，当FEC的纠错能力可以纠正这些错误时，则不需要使用ARQ ;只有当FEC无法正常纠错时，才通过ARQ反馈信道请求重发错误码组。
ARQ和FEC的有效结合不仅提供了比单独的FEC系统更高的可靠性，而且提供了比单独的ARQ系统更高的系统吞吐量。
[0026]因此，随着对高数据率或高可靠业务需求的迅速发展，HARQ成为无线通信系统中的一项关键技术并得到了深入的研究，并必将应用于3G LTE系统中。
[0027]无线技术给人们带来的影响是无可争议的。
[0028]如今每一天大约有15万人成为新的无线用户，全球范围内的无线用户数量现今已经超过2亿。
[0029]这些人包括大学教授、仓库管理员、护士、商店负责人、办公室经理和卡车司机。
[0030]他们使用无线技术的方式和他们自身的工作一样都在不断地更新。
[0031]从二十世纪七十年代，人们就开始了无线网的研究。
[0032]在整个二十世纪八十年代，伴随着以太局域网的迅猛发展，以具有不用架线、灵活性强等优点的无线网以己之长补〃有线〃所短，也赢得了特定市场的认可，但也正是因为当时的无线网是作为有线以太网的一种补充，遵循了 IEEE802.3标准，使直接架构于802.3上的无线网产品存在着易受其他微波噪声干扰，性能不稳定，传输速率低且不易升级等弱点，不同厂商的产品相互也不兼容，这一切都限制了无线网的进一步应用。
[0033]这样，制定一个有利于无线网自身发展的标准就提上了议事日程。到1997年6月，IEEE终于通过了 802.11标准。
[0034]802.11标准是IEEE制定的无线局域网标准，主要是对网络的物理层(PH)和媒质访问控制层(MAC)进行了规定，其中对MAC层的规定是重点。各厂商的产品在同一物理层上可以互操作，逻辑链路控制层(LLC)是一致的，即MAC层以下对网络应用是透明的。
[0035]这样就使得无线网的两种主要用途〃多点接入〃和〃多网段互连〃，易于质优价廉地实现。
[0036]对应用来说，更重要的是，某种程度上的〃兼容〃就意味着竞争开始出现；而在IT这个行业，〃兼容〃，就意味着〃十倍速时代〃降临了。
[0037]在MAC层以下,802.11规定了三种发送及接收技术:扩频(SpreadSpectrum)技术；红外(Infared)技术；窄带(NarrowBand)技术。
[0038]而扩频又分为直接序列(DirectSequence, DS)扩频技术(简称直扩)，和跳频(FrequencyHopping, FH)扩频技术。直序扩频技术，通常又会结合码分多址CDMA技术。
[0039]根据预测，今后几年，无线网在全世界将有较大的发展，单只美国无线局域网销售额就将从1997年的2.1亿美元增加到2001年的8亿美元。
[0040]这一应用已深入到人们生活和工作的各个方面，包括日常使用的手机、无线电话等，其中3G、WLAN、UWB、蓝牙、宽带卫星系统、数字电视都是21世纪最热门的无线通信技术的应用。
[0041 ] 无线通信主要包括微波通信和卫星通信。
[0042]微波是一种无线电波，它传送的距离一般只有几十千米。但微波的频带很宽，通信容量很大。微波通信每隔几十千米要建一个微波中继站。
[0043]卫星通信是利用通信卫星作为中继站在地面上两个或多个地球站之间或移动体之间建立微波通信联系。
[0044]分布协调功能(DistributedCoordinat1n Funct1n, DCF)是一种基于带冲突避免的载波侦听多重访问(CSMA/CA)的随机访问机制。对碰撞包的重传采用二进制指数回退策略。
[0045]它是为无线局域网(Wireless LAN, WLAN)制定的MAC规范。
基于IEEE 802.1lDCF的无线自组织网络