专利名称：链路质量评估方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及网络测试领域，特别涉及一种链路质量评估方法和装置。
背景技术：
随着WSN(Wireless Sensor Network，无线传感器网络)的发展，其被广泛应用于 环境监测、目标跟踪、入侵检测、交通控制和智能家居等军用或民用领域。由于网络无线链 路容易受环境影响产生数据丢失现象，造成链路质量的不稳定。在实际应用中，准确有效地 评估出无线链路质量对提高整个无线通信网络的可靠性和有效性具有十分重要的作用，并 且对网络拓扑控制、路由协议、功率控制和定位等技术的设计有重要影响。无线传感器网络 链路质量与网络中的数据包传输冲突大大相关，因此，PRR(Packet Reception Ratio，数据 包正确接收率)指标能直接反映网络的链路质量状态，被广泛地用于链路质量评估，其具 体评估方式包括在网络中，通过发送大量的Hello报文消息，以获取PRR值。然而，由于大 量Hello报文造成的时延影响，PRR值并不能快速及时地反映链路质量的变化。同时，发送 大量的Hello报文消息也加重了能量消耗与网络负载，这对低能量和低带宽的WSN具有致 命影响。基于PRR指标评估方法的这一不足，其他若干链路指标(如链路质量标识LQI、接 收信号强度标识RSSI)被用于评估链路质量以代替PRR指标，目标是使用最少的评估开销 (如时间、能量)对链路质量进行评估，且精确度接近PRR，即与PRR有较高的相关性。其中， 相关性是通过相关系数来衡量的，相关系数的取值范围为(-1，+1)，相关系数越接近于1，表 明两随机变量相关程度越高，即该链路指标对链路质量的评估越接近于PRR，评估越准确。现阶段，大量的传感节点使用LQI (Link Quality hdicator，链路质量标识)来反 映瞬时链路质量。节点的物理层在每次成功接收的数据包中可以提取LQI值，其实现简单。 现有很多的研究已经考虑了将LQI作为链路质量评估指标的问题，并考虑在单个数据包传 输情况下LQI的稳定性。研究表明，在传输几百个数据包情况下，LQI能对链路质量提供比 较精确的估计，同时在不同采样频率(窗口)下LQI与PRR具有不同的相关性。在对现有技术进行分析后，发明人发现现有技术至少具有如下缺点使用LQI做评估指标对链路进行评估，其评估效果同采样窗口大小关系密切，选 用一段时间(采样窗口)内的LQI均值来描述链路质量，即对接收到的所有数据包分成若 干组，每一组内的数据包的个数为m(即采样窗口大小)，在每一组内计算数据包的LQI均 值。一般来说，采样窗口越大，计算的链路质量结果越准确，但是时延越长。在现有技术中， 计算LQI均值时，使用的窗口大小一般是120。当采样窗口较小(小于120)时，LQI均值与 PRR的相关性比较低，无法对链路质量做出较为准确的判断。因此，采用LQI均值指标只能 准确评估较长时间的链路质量的平均情况，不能及时反映链路的瞬时状态。
发明内容
本发明实施例提供了一种链路质量评估方法和装置。所述技术方案如下
一种链路质量评估方法，包括获取链路上预设采样窗口内所有数据包的链路质量标识；根据所述预设采样窗口内所有数据包的链路质量标识，获取所述预设采样窗口内 的链路质量偏移率，所述链路质量偏移率为数据包的链路质量标识变化率；根据所述链路质量偏移率与预设阈值，对所述链路质量进行评估。一种链路质量评估装置，包括链路质量标识获取模块，用于获取链路上预设采样窗口内所有数据包的链路质量 标识；链路质量偏移率获取模块，用于根据所述预设采样窗口内所有数据包的链路质量 标识，获取所述预设采样窗口内的链路质量偏移率，所述链路质量偏移率为数据包的链路 质量标识变化率；评估模块，用于根据所述链路质量偏移率与预设阈值，对所述链路质量进行评估。一种无线路由器，所述无线路由器包括上述的链路质量评估装置。本发明实施例提供的技术方案的有益效果是通过获取预设采样窗口内的链路质量偏移率，并根据该质量偏移率对无线传感网 络链路质量进行评估，相较于现有技术的方法，与PRR有更好的相关性，也能更稳定精准的 表征链路质量，且无论窗口大小，链路质量偏移率与PRR的相关性均大于LQI均值与PRR的 相关性，对链路质量的判断更加准确，能够快速准确的估计传感器网络无线链路的质量状 况，具有良好的及时性和有效性。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可 以根据这些附图获得其他的附图。图1是本发明链路质量评估方法一个实施例的流程图；图2是本发明链路质量评估方法另一个实施例的流程图；图3是本发明链路质量评估方法另一个实施例的流程图；图4是本发明链路质量评估方法另一个实施例的流程图；图5是本发明链路质量评估装置一个实施例的结构示意图；图6是本发明链路质量评估装置一个实施例的结构示意图；图7是本发明链路质量评估装置一个实施例的结构示意图；图8是本发明链路质量评估装置一个实施例的结构示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方 式作进一步地详细描述。图1为本发明链路质量评估方法一个实施例的流程图；如图1所示，本实施例的方 法包括
101 获取链路上预设采样窗口内所有数据包的链路质量标识；102 根据该预设采样窗口内所有数据包的链路质量标识，获取该预设采样窗口内 的链路质量偏移率，该链路质量偏移率为数据包的链路质量标识变化率；103 根据该链路质量偏移率与预设阈值，对该链路质量进行评估。通过获取预设采样窗口内的链路质量偏移率，并根据该质量偏移率对无线传感网 络链路质量进行评估，相较于现有技术的方法，与PRR有更好的相关性，也能更稳定精准的 表征链路质量，且无论窗口大小，链路质量偏移率与PRR的相关性均大于LQI均值与PRR的 相关性，对链路质量的判断更加准确，能够快速准确的估计传感器网络无线链路的质量状 况，具有良好的及时性和有效性。图2为本发明链路质量评估方法另一个实施例的流程图；如图2所示，在上述实施 例的基础上，本实施例的方法包括201 获取预设采样窗口 ；在本发明实施例中，该窗口大小是指该窗口中数据包的个数，该预设采样窗口可 以由技术人员在开发时设置，也可以由系统根据其处理速度和繁忙程度进行判断，并根据 判断结果在预设值中切换。该预设采样窗口的大小为N，一般地，该窗口大小的取值为120。202:获取该预设采样窗口内所有数据包的IjQI LQI1. .. LQIi,其中，UlIi为第i个 数据包的LQI值，i为大于或等于2且小于或等于N的自然数；本领域技术人员可以获知， 现有技术中有多种获取LQI的方法，例如可以在每次成功接收分组后可以从接收节点直接 提取LQI数值。203 获取预设采样窗口内第i个数据包和第i_l个数据包间的链路质量偏移率 ORJjQIi ；本实施例中，用OILLQIi (Offset Rate of LQI，链路质量变化率)来表征连续LQI 的变化。具体地，该步骤203中的获取方法包括获取第i个数据包和第i_l个数据包间的 LQI差值的绝对值，除以第i_l个数据包的LQI值，得到该预设采样窗口内第i个数据包和 第i_l个数据包间的链路质量偏移率OILLQIi,其计算公式如下
权利要求
1.一种链路质量评估方法，其特征在于，包括获取链路上预设采样窗口内所有数据包的链路质量标识；根据所述预设采样窗口内所有数据包的链路质量标识，获取所述预设采样窗口内的链 路质量偏移率，所述链路质量偏移率为数据包的链路质量标识变化率；根据所述链路质量偏移率与预设阈值，对所述链路质量进行评估。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述预设采样窗口内所有数据包的 链路质量标识，获取所述预设采样窗口内的链路质量偏移率，具体包括根据所述预设采样窗口内所有数据包的链路质量标识，获取所述预设采样窗口内第i 个数据包和第i_l个数据包间的链路质量偏移率OILLQIi,其中，所述预设采样窗口的大小为N，i为大于或等于2且小于或等于N的自然数，LQIi 为第i个数据包的链路质量标识；根据所述OILLQIi,获取所述预设采样窗口内的链路质量偏移率0R_LQI。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，获取所述预设采样窗口内第i个数据包和 第i_l个数据包间的链路质量偏移率OILLQIi,具体包括获取第i个数据包和第i_l个数据包间的LQI差值的绝对值，除以第i_l个数据包的 LQI值，得到所述预设采样窗口内第i个数据包和第i_l个数据包间的链路质量偏移率0R_ LQIi ；相应地，根据所述OILLQIi,获取所述预设采样窗口内的链路质量偏移率0R_LQI，具体 包括将所述预设采样窗口内所有相邻数据包间的链路质量偏移率OILLQIi累加，并除以 N-1，将得到的商作为所述预设采样窗口内的链路质量偏移率0R_LQI。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述预设采样窗口内所有数据包的 链路质量标识，获取所述预设采样窗口内的链路质量偏移率，具体包括获取所述预设采样窗口内LQI的均值；根据所述均值，获取预设采样窗口内LQI的二阶方差值，将所述二阶方差值作为所述 预设采样窗口内的链路质量偏移率。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述预设采样窗口内所有数据包的 链路质量标识，获取所述预设采样窗口内的链路质量偏移率，具体包括获取所述预设采样窗口内每两个相邻数据包之间LQI的差值；对所述每两个相邻数据包之间LQI的差值求平方和，并获取平方和值的归一化数值， 将所述平方和值的归一化数值作为所述预设采样窗口内的链路质量偏移率。
6.一种链路质量评估装置，其特征在于，包括链路质量标识获取模块，用于获取链路上预设采样窗口内所有数据包的链路质量标识；链路质量偏移率获取模块，用于根据所述预设采样窗口内所有数据包的链路质量标 识，获取所述预设采样窗口内的链路质量偏移率，所述链路质量偏移率为数据包的链路质 量标识变化率；评估模块，用于根据所述链路质量偏移率与预设阈值，对所述链路质量进行评估。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述链路质量偏移率获取模块包括第一获取单元，用于根据所述预设采样窗口内所有数据包的链路质量标识，获取所述 预设采样窗口内第i个数据包和第i_l个数据包间的链路质量偏移率OILLQIi,其中，所述预设采样窗口的大小为N，i为大于或等于2且小于或等于N的自然数，LQIi 为第i个数据包的链路质量标识；第二获取单元，用于根据所述OILLQIi,获取所述预设采样窗口内的链路质量偏移率 0R_LQI。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一获取单元具体用于获取第i个数 据包和第i_l个数据包间的LQI差值的绝对值，除以第i-Ι个数据包的LQI值，得到所述预 设采样窗口内第i个数据包和第i_l个数据包间的链路质量偏移率OILLQIi ；相应地，所述第二获取单元具体用于将所述预设采样窗口内所有相邻数据包间的链路 质量偏移率OILLQIi累加，并除以N-1，将得到的商作为所述预设采样窗口内的链路质量偏 移率 ORJjQI。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述链路质量偏移率获取模块包括第三获取单元，用于获取所述预设采样窗口内LQI的均值；第四获取单元，用于根据所述均值，获取预设采样窗口内LQI的二阶方差值，将所述二 阶方差值作为所述预设采样窗口内的链路质量偏移率。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述链路质量偏移率获取模块包括第五获取单元，用于获取所述预设采样窗口内每两个相邻数据包之间LQI的差值；第六获取单元，用于对所述每两个相邻数据包之间LQI的差值求平方和，并获取平方 和值的归一化数值，将所述平方和值的归一化数值作为所述预设采样窗口内的链路质量偏 移率。
11.一种无线路由器，其特征在于，所述无线路由器包括权利要求6 10任一项所述的 链路质量评估装置。
全文摘要
本发明公开了一种链路质量评估方法和装置，属于网络测试领域。该方法包括获取链路上预设采样窗口内所有数据包的链路质量标识；根据所述预设采样窗口内所有数据包的链路质量标识，获取所述预设采样窗口内的链路质量偏移率，所述链路质量偏移率为数据包的链路质量标识变化率；根据所述链路质量偏移率与预设阈值，对所述链路质量进行评估。所述装置包括链路质量标识获取模块、链路质量偏移率获取模块和评估模块，该发明通过获取预设采样窗口内的链路质量偏移率，并根据该质量偏移率对无线传感网络链路质量进行评估，相较于现有技术的方法，与PRR有更好的相关性，也能更稳定精准的表征链路质量，且无论窗口大小，链路质量偏移率与PRR的相关性均大于LQI均值与PRR的相关性，对链路质量的判断更加准确，能够快速准确的估计传感器网络无线链路的质量状况，具有良好的及时性和有效性。
文档编号H04W24/08GK102137425SQ201110045249
公开日2011年7月27日 申请日期2011年2月24日 优先权日2011年2月24日
发明者钱莉, 陈爱 申请人:华为技术有限公司