[发明专利]虚拟无线通信网络系统及其建立方法

说明书

技术领域

本发明涉及虚拟无线通信网络系统及其建立方法。

背景技术

随着无线通信技术的发展，各种无线通信协议、无线通信技术的开发工作变得越来越引人关注。对于新的无线通信技术，需要在实际应用之前评估其运行性能。

总的来说，评估无线通信技术的现有方法有两种。其一是在真实环境中架设真实的通信系统，例如包括多个节点、服务器等，在该系统上实现开发的无线通信技术并以此来评估其性能。然而，很显然，这样的方法受到了场地、维护、硬件成本等限制。因此，这样的评估往往只能在小范围的情况下(具有较少的通信节点和较小的测试面积)进行，这限制了评估的准确性和实用性。

另一方面，提出了使用虚拟无线网络来评估新技术性能的方法。例如，提出了使用计算机或者虚拟机来模拟无线网络中的节点，从而模拟整个无线通信网络中的信号传输等行为，以此来评估新技术的性能。这种方法具有成本低、可裁剪性好、方便灵活等优点，因此具有较大的应用前景。

在使用虚拟无线网络的情况下，需要使每个虚拟节点的通信行为符合真实无线通信中的节点的行为。例如，在真实的无线网络中，相互邻近的几个通信节点之间可能存在着干扰。于是，在这些节点在同一时刻试图传输数据时，可能由于存在干扰而导致数据包丢失。因此，在实现虚拟网络时，也需要模拟这样的干扰情况。

此外，对于例如基于IEEE.802.11协议的通信来说，发送数据和接收数据需要计算信号的通信质量。例如，当接收到的数据包的信噪比低于预定阈值时，认为数据包所承载的信息已经很大程度上发生了改变，因此，将有可能丢弃该数据包。本领域技术人员可以根据本发明的教导将其中的实质和精神应用于其他通信协议。

在现有技术中，例如参见2005年3月30日由HRL Laboratories，LLC的Gavin Holland撰写的“Wireless Network Emulation System(WiNE)，Final Technical Report”，已经提出了使用虚拟机和虚拟节点的方式来模拟无线通信网络的技术方案。在现有技术中，将虚拟节点布置在虚拟机上，并且在物理机上设置尽可能多的虚拟机从而模拟尽可能多的无线节点。这样，实际上采用了有线网络的环境来模拟无线通信的行为。为了模拟无线节点的通信行为，在现有技术中设置有虚拟的中央服务器，所有虚拟节点的通信行为，例如发送和接收，都首先报告给该中央服务器。

更具体地，该中央服务器知道全部虚拟节点的布置、相互之间的干扰、模拟通信的所有参数等，由此来决定每一个虚拟节点的通信行为。如图2所示，例如，当一个虚拟节点201希望发出一个数据包时，其首先向中央服务器200报告该行为。此时，中央服务器确定可能影响该虚拟节点201的发送行为的其他虚拟节点(例如202和203)，根据这些节点的状态来决定该虚拟节点201是否能够成功发出数据包。例如当中央服务器200发现虚拟节点201附近的另一虚拟节点202也正在发送数据时(表明存在无线通信干扰)，该中央服务器200根据虚拟网络的预设参数计算两个虚拟节点之间的干扰强度、信道质量等，当计算结果表明来自虚拟节点202干扰强烈到足以导致虚拟节点201发送信号失败时，中央服务器200指示该虚拟节点201此次发送失败。另一方面，当虚拟节点201接收数据时，中央服务器200根据其他节点的行为、网络环境、通信参数等计算该接收数据包的信噪比，当发现信噪比低于预定阈值时，指示正在接收数据包的虚拟节点201丢弃该数据包，并请求重新发送。当服务器认为通信成功时，各虚拟节点之间的数据包被允许发送(通过有线网络，未示出)。

从上述技术方案可以看出，中央服务器知道全部虚拟节点的通信情况，并且决定各虚拟节点的行为，从而模拟无线通信。

然而，上述现有技术的方案存在着如下的缺陷。第一，可以看出，所有的通信都由该服务器分析、指派。故此，中央服务器是整个虚拟系统的性能瓶颈。当虚拟节点数目增加时，所包含的计算量将呈几何数级增加。第二，在该方案中，每一个数据包必须首先由服务器进行分析和判断，这影响了通信流的实时性。最后，购置高性能的服务器将带来相当多的成本支出，而服务器的稳定性也将成为整个虚拟网络运行的关键因素。

发明内容