[发明专利]开环窄带信道延时控制方法

说明书

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S1，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S1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n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3×10⁸m/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R1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，R1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)，R1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/(S1)，可以得出：

R＝R1+R2+R3+R5+R6＝R1+2×n/S2+n/S1      (1)

为了将问题进行简化分析，假设S3≤S2，则R1近似为0，得出：

R＝2×n/S2+n/S1              (2)

如前述分析，则可以看出，若设定信道速率S1与接口速率S2相等，则：

总延时R＝3×S1

DCE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S1、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S1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S1、S2、S3的速度组合下DTE和DCE的缓冲区情况

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有处理方法的不足，提供了一种提高窄带通信信道通信性能的开环控制方法。

技术方案：为降低传输延时，考虑降低DTE和DCE之间的接口延时，因R2＝R6＝n/S2，其中数据包大小n无法改变，如果要降低R2(或R6)，只能提高S2的速度，即接口速率。如图3给出了从物理层角度来观察的示意图，箭头之上的图表示的是S1和S2速度相等的示意，箭头之下的图是S2速度高于S1速度的示意图。

在实际使用中，只考虑n、S1、S2是不够的，还必须将信源速率S3考虑在内，当S3≤S2时，虽可以使R1近似为0，但若S3＞S1，且这种情况维持，则DCE的发送缓冲会逐渐出现累积，这样会带来两个无法容忍的结果：

(1)因发送端缓冲持续累积，R3的延时会持续增长；

(2)在发送端DCE因缓冲持续累积至内存溢出后，会丢失数据，且这种数据的丢失为随机丢弃，发送端DTE无法控制，很有可能导致在接收端无法接收到正确的数据包。

为了解决上述问题，采用的解决办法是在DTE上通过控制S3的速度以匹配S1，具体方法是：