一种无线自组织网络的可用带宽估计方法

本发明涉及一种无线自组织网络的可用带宽估计方法，属于无线网络带宽估计。

背景技术：

1、近年来，无线通信和网络技术迅速发展，应用需求日益增多。传统的wifi无线网接入技术很难满足在无任何基础网络支撑场景下的通信需求，为此出现了自组织网络。该网络是一种不依赖于固定基础设施的、自组织的无线网络，组网方便快捷，不受时间和空间限制，可广泛应用于战场、应急救援、或危险环境等场合。与基于固定基础设施的网络不同，自组织网络作为一种多跳无线网络，由多个移动节点构成，这些节点可以随时加入或离开网络，在网络中可充当通信主机或数据包的中继节点，此外，网络还具备自组织和自愈合的能力。

2、由于自组织网络节点能量有限且移动性强，再加上无线信道的高动态性，可能存在射频干扰和通信遮挡，因此，网络可达吞吐量通常比系统标称值低很多。例如，802.11g标准理论上可提供54mb/s的速率，但在典型室内环境中只有15-30mb/s，通信条件较差时平均吞吐量可能仅有1-1.5mb/s，远低于期望值。所以，如果能够对链路上的可用带宽进行准确估计，并据此调整数据发送速率，将能够充分利用自组织网络中有限的带宽资源，从而大幅提高业务的服务质量(qos，quality ofservice)。

3、可用带宽是指端到端通信所能获得的最大数据传输速率。可用带宽估计是提高自组织网络带宽资源利用率，增强qos保障水平，以及进行网络规划与管理的重要环节，对无线自组织网络的整体性能优化发挥着重要作用。

4、目前，可用带宽估计的方法主要分为主动法和被动法。主动方法由于需要发送端到端的探测包来估计可用带宽，因此会给网络带来较大的开销。相比之下，被动法无需发送端到端的探测包，因而降低了开销，在低带宽环境下仍能提供较高的估计准确性。然而，现有被动式带宽估计方法对信道上传输的业务数据量具有较大的依赖性，性能往往受到用户业务流特征的影响。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种无线自组织网络的可用带宽估计方法，通过对无线链路上传输的业务报文的ack应答信息进行采样，实现对链路的可用带宽的估计。本发明不需要主动发送带宽探测数据包，开销小，估计准确度高，且链路动态适应性强，可广泛用于各类无线链路中。

2、为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

3、第一方面，本发明提供了一种无线自组织网络的可用带宽估计方法，包括：

4、发送方a发送数据包至接收方b；发送方a接收接收方b返回的ack应答数据包，利用收到的ack应答数据包进行带宽估计，具体包括如下步骤：

5、根据发送方a能够支持的数据包最大发送速率，计算在预先设置的时间间隔t内能够发送的最大数据包数量nmax，其中t为常数；

6、带宽估计样本计算步骤，包括：在带宽估计的第k个间隔时间t内，计算所有ack数据包样本的累计应答数据量sk，并计算该时间间隔内的带宽估计样本bk＝sk/t；

7、根据最大数据包数量nmax和发送方a的数据包发送速率，通过带宽估计样本bk计算第k个间隔时间内的带宽估计值

8、如果带宽估计时长小于预先设置的带宽估计总时长ta，则令k＝k+1，转到带宽估计样本计算步骤；否则结束带宽估计，得到最终的估计值。

9、进一步的，所述根据最大数据包数量nmax和发送方a的数据包发送速率，通过带宽估计样本bk，计算第k个间隔时间内的带宽估计值包括：

10、如果t时间内作为带宽估计样本的ack应答数据包数量小于nmax/2，则带宽估计值等于前一个估计值的0.2倍，加上第k个间隔时间内的带宽估计样本bk和第k-1个间隔时间内的带宽估计样本bk-1的均值的0.8倍；

11、如果t时间内作为带宽估计样本的ack应答数据包数量小于nmax，则带宽估计值等于前一个估计值的0.6倍，加上第k个间隔时间内的带宽估计样本bk和第k-1个间隔时间内的带宽估计样本bk-1的均值的0.4倍；

12、如果发送方a当前采用最大速率发送数据，则带宽估计值等于前一个估计值的0.6倍，加上第k个间隔时间内的带宽估计样本bk和第k-1个间隔时间内的带宽估计样本bk-1的均值的0.4倍；

13、如果以上都不是，则带宽估计值等于前一个估计值的0.9倍，加上第k个间隔时间内的带宽估计样本bk和第k-1个间隔时间内的带宽估计样本bk-1的均值的0.1倍。

14、第二方面，本发明提供了一种无线自组织网络的可用带宽估计方法，适用于发送方a，所述方法包括：

15、发送数据包至接收方b；

16、接收接收方b返回的ack应答数据包，利用收到的ack应答数据包进行带宽估计，具体包括如下步骤：

17、根据发送方a能够支持的数据包最大发送速率，计算在预先设置的时间间隔t内能够发送的最大数据包数量nmax，其中t为常数；

18、带宽估计样本计算步骤，包括：在带宽估计的第k个间隔时间t内，计算所有ack数据包样本的累计应答数据量sk，并计算该时间间隔内的带宽估计样本bk＝sk/t；

19、根据最大数据包数量nmax和发送方a的数据包发送速率，通过带宽估计样本bk计算第k个间隔时间内的带宽估计值

20、如果带宽估计时长小于预先设置的带宽估计总时长ta，则令k＝k+1，转到带宽估计样本计算步骤；否则结束带宽估计，得到最终的估计值。

21、进一步的，所述根据最大数据包数量nmax和发送方a的数据包发送速率，通过带宽估计样本bk计算第k个间隔时间内的带宽估计值包括：

22、如果t时间内作为带宽估计样本的ack应答数据包数量小于nmax/2，则带宽估计值等于前一个估计值的0.2倍，加上第k个间隔时间内的带宽估计样本bk和第k-1个间隔时间内的带宽估计样本bk-1的均值的0.8倍；

23、如果t时间内作为带宽估计样本的ack应答数据包数量小于nmax，则带宽估计值等于前一个估计值的0.6倍，加上第k个间隔时间内的带宽估计样本bk和第k-1个间隔时间内的带宽估计样本bk-1的均值的0.4倍；

24、如果发送方a当前采用最大速率发送数据，则带宽估计值等于前一个估计值的0.6倍，加上第k个间隔时间内的带宽估计样本bk和第k-1个间隔时间内的带宽估计样本bk-1的均值的0.4倍；

25、如果以上都不是，则带宽估计值等于前一个估计值的0.9倍，加上第k个间隔时间内的带宽估计样本bk和第k-1个间隔时间内的带宽估计样本bk-1的均值的0.1倍。

26、第三方面，本发明提供了一种无线自组织网络的可用带宽估计方法，适用于接收方b，所述方法包括：

27、接收发送方a发送的数据包；

28、发送ack应答数据包至发送方a，使得发送方a利用收到的ack应答数据包进行带宽估计。

29、第四方面，本发明提供了一种无线自组织网络的可用带宽估计装置，适用于发送方a，所述装置包括：

30、第一发送模块，用于发送数据包至接收方b；

31、第一接收模块，用于接收接收方b返回的ack应答数据包，利用收到的ack应答数据包进行带宽估计，具体包括如下单元：

32、第一最大数据包数量计算单元，用于根据发送方a能够支持的数据包最大发送速率，计算在预先设置的时间间隔t内能够发送的最大数据包数量nmax，其中t为常数；

33、第一带宽估计样本计算单元，用于在带宽估计的第k个间隔时间t内，计算所有ack数据包样本的累计应答数据量sk，并计算该时间间隔内的带宽估计样本bk＝sk/t；

34、第一带宽估计值计算单元，用于根据最大数据包数量nmax和发送方a的数据包发送速率，通过带宽估计样本bk计算第k个间隔时间内的带宽估计值

35、第一迭代单元，用于在判断带宽估计时长小于预先设置的带宽估计总时长ta时，令k＝k+1，转到第一带宽估计样本计算单元；否则结束带宽估计，得到最终的估计值。

36、进一步的，所述第一带宽估计值计算单元中，根据最大数据包数量nmax和发送方a的数据包发送速率，通过带宽估计样本bk计算第k个间隔时间内的带宽估计值包括：

37、如果t时间内作为带宽估计样本的ack应答数据包数量小于nmax/2，则带宽估计值等于前一个估计值的0.2倍，加上第k个间隔时间内的带宽估计样本bk和第k-1个间隔时间内的带宽估计样本bk-1的均值的0.8倍；

38、如果t时间内作为带宽估计样本的ack应答数据包数量小于nmax，则带宽估计值等于前一个估计值的0.6倍，加上第k个间隔时间内的带宽估计样本bk和第k-1个间隔时间内的带宽估计样本bk-1的均值的0.4倍；

39、如果发送方a当前采用最大速率发送数据，则带宽估计值等于前一个估计值的0.6倍，加上第k个间隔时间内的带宽估计样本bk和第k-1个间隔时间内的带宽估计样本bk-1的均值的0.4倍；

40、如果以上都不是，则带宽估计值等于前一个估计值的0.9倍，加上第k个间隔时间内的带宽估计样本bk和第k-1个间隔时间内的带宽估计样本bk-1的均值的0.1倍。

41、第五方面，本发明提供了一种无线自组织网络的可用带宽估计装置，适用于接收方b，所述装置包括：

42、第二接收模块，用于接收发送方a发送的数据包；

43、第二发送模块，用于发送ack应答数据包至发送方a，使得发送方a利用收到的ack应答数据包进行带宽估计。

44、第六方面，本发明提供一种电子设备，包括处理器及存储介质；

45、所述存储介质用于存储指令；

46、所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据第二方面或第三方面中任一项所述方法的步骤。

47、第七方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第二方面或第三方面中任一项所述方法的步骤。

48、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

49、1、本发明提供一种无线自组织网络的可用带宽估计方法，借助无线链路上传输的业务流的ack数据包实现对链路带宽的被动式探测和估计，与其他同类方法相比，在链路状态良好、有遮挡和用户移动场景下均具有更高的估计准确性，且带宽估计标准差最小。同时，该估计方法能够及时跟上链路带宽的动态变化，更好地适应无线链路不稳定的动态变化。此外，该方法探测和估计开销小，更适合在带宽受限的无线网络中使用。

50、2、本发明通过对无线链路上传输的业务报文的ack应答信息进行采样，实现对链路的可用带宽的估计。本发明不需要主动发送带宽探测数据，开销小，可广泛用于各类带宽受限的无线链路中。