[发明专利]面向实时WiFi的基于信道统计信息的速率自适应方法

说明书

本发明公开了一种面向实时WiFi的基于信道统计信息的速率自适应方法，包括以下步骤：链路调度采用集中式，即关闭CSMA/CA，采用TDMA的方式，AP为每个站分配固定的调度时间，每个站的数据发送是实时可预测的。接着实时获取无线网络信道统计信息，根据统计信息更新来决定发送速率选择。前者是估计机制，用来估算信道质量；后者是响应机制，实现速率的自适应调节。通过探询机制，控制短期和长期信道质量变化，分别不断智能监控传输历史，并且探测可能胜过当前速率的新数据速率。通过有效的传输速率调整来快速适应这些变化。因此，TDMA链路调度和基于信道信息统计的速率自适应方法优化了无线链路上的吞吐量(或延迟)性能。

技术领域

本发明涉及无线通信传输技术，尤其涉及一种在TDMA链路调度的实时数据传输的基础上，基于信道信息统计的速率自适应方法，采用TDMA实时链路调度，根据具体应用和不同的信道条件快速获得最佳发送速率，提高无线链路的吞吐量。

背景技术

无线网络技术已因其移动性的巨大优势，更容易部署以及减少维护和配置成本。但是现有的CSMA/CA机制，不确定的延迟不能够提供实时可靠的数据包交付，而且多数情况下信道条件处在不停的动态变化。如何提供可预测的数据包交互，缩小请求的延时，并且及时的调整数据发送速率来减少对系统性能的影响，根本的问题是链路调度不可控和无线信道遭受不受控制的干扰，由于流动性，干扰和来自隐藏站的争夺，导致吞吐量的性能比较差。如何根据具体应用，控制链路调度和感知信道条件快速获得发送速率成为研究的焦点。TDMA链路调度为每个站分配固定的请求和响应时间，速率适应(RA)是802.11设备基础资源的管理问题，它的目标是在不同的环境下优化无线链路吞吐量。默认的内核minstrel采用CSMA/CA，在干扰较少，信道条件较好或者信道条件变化缓慢的情况下能够拥有最佳的表现，在信道条件快速变化的时候的表现却极具降低，本发明基于这些缺陷，对默认的链路调度和速率适应方法进行了改进。高速无线网络要求一个有效控制机制优化实时的链路调度和基于时变信道条件的速率选择。在一些文献中，有一些RA算法专为最近的标准而设计。但是，其中许多实施和测试仅使用网络模拟器NS-2进行测试。此外，目前这些提出的RA算法没有在实践中使用现有设备驱动，因为他们需要修改IEEE 802.11标准。

发明内容

本发明的目的在于针对现在的研究热点——一种在实时数据传输的基础上，如何快速获得适合信道质量的发送速率、减少探测时间、提高无线链路的吞吐量，提出一种在TDMA链路调度的实时数据传输的基础上，基于信道信息统计的速率自适应方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种面向实时WiFi的基于信道统计信息的速率自适应方法，包括以下步骤：

第一步：关闭CSMA/CA；

第二步：在Ath9k中构建TDMA链路调度组件，分别为用于触发链路调度的定时器模块、用于对接入的站安排调度顺序的链路调度模块、用于管理接入的站的信道接入控制模块。进入第三步；

第三步：构建链路调度超帧，为每个站分配上行和下行链路调度，在每次调度轮循的开始，在第一个时隙AP发送信标帧，用于全局时间同步；前三步作为TDMA链路调度，下面开始发送数据包速率的选择；

第四步：初始化二维速率探测表。对速率的管理通过速率组来实现，MCS_group是一个根据MCS(调制与编码策略)组成的长度为8的数组；rate_group是一个长度为8的数组，按配置顺序分别是：