[发明专利]一种基于WiFi的TCP和UDP流吞吐量分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及IEEE802.11无线局域网领域，建立一个针对UDP和TCP协议同时存在的系统模型，并提出一种基于WiFi的吞吐量分析方法。

背景技术

近年来，以TCP/IP(TransferControlProtocol/InternetProtocol)为核心的Internet取得了飞速的发展，已成为现代社会最重要的基础设施之一。如今，它逐渐渗透到社会的各个领域，成为知识经济的基础和载体，并在人类社会的政治、经济、军事、文化和商业等各个领域产生着日益广泛和深远的影响。

自1994年中国接入Internet以来，我国互联网就一直保持高速发展，接入方式从传统电话拨号、ISND发展为ADSL、数据专线、光纤以太网等多种方式，网络承载的业务也由传统的WWW、FTP、Email等占绝对地位向承担包括语音、数据、视频等在内的综合业务及增值服务发展。

据统计，网络容量成倍增加的同时，网络性能并没有如人们期望那样的相应提高，其中对网络速度非常满意和比较满意的总和仅为36.7％。一方面,多年来因特网本身特别是因特网在国内的运行情况一直未被充分测量；另一方面,随着Internet网络规模不断扩大，实时业务的不断扩展和用户对网络速度、网络性能要求的不断提高，人们对于服务的质量和服务验证的需求亦已日益增长。

随着无线局域网接入速度的提高和安全的加强，无线局域网终端产品越来越多，尤其是移动手机里面嵌入了WiFi芯片，使手机也具备了无线局域网接入功能。通过WiFi手机等终端设备上网的用户越来越多，而手机用户主要以手机视频和文件下载等用途为主。这些应用都涉及到传输层对应的UDP和TCP协议，如何有效地对它们进行吞吐量的建模和分析，对于改善WLANs终端的应用服务效果有很大的影响。

通过阅读大量文献发现，对于IEEE802.11协议的分析，其主要是基于DCF模型，而后续的大部分文献均采用的Bichan提出来的二维离散马尔科夫模型进行分析。此后，Calietal.等人提出了一个P-Persitent模型用以分析IEEE802.11吞吐量，并得到更为精确的估计，也是到目前为止最为理想的分析IEEE802.11DCF协议的模型。

然而，分析传输层吞吐量的文献并不多，主要集中于两个大类：(1)Adhoc，(2)InfrastructureBSS。针对Adhoc网络，已有的文献中分析研究的跳数均很少，比如一跳。在BSS网络中，分析比较多的仅仅只是TCP的单向饱和流(上行或下行)。而研究双向TCP流的非常之少，对于UDP吞吐量分析研究的文献则更少，无法真实地反映现实无线通信系统中网络吞吐量和网络的性能。

基于上述问题，本发明提出一种针对UDP和TCP协议同时存在的系统模型，并提出一种基于WiFi的吞吐量分析方法。

发明内容

本发明旨在同时存在UDP和TCP协议情况下，提出吞吐量的分析模型和分析方法，从而得出更为精确的吞吐量估计。

本发明的技术方案：

系统模型如附图1所示，同一接入点AP下的移动终端之间进行数据交流。假设在任何时间，每个无线站点都是单个的上行或下行流。表示TCP下行链路的接收站点数目，表示TCP上行链路的发送站点数目。AP转发TCPACK给发送者或TCP数据给接收者，S^T表示一个站点产生的TCP流，S_u^T是一个站点发送TCP上行数据，S_d^T表示一个站点接收TCP下行数据。

模型假设：

S.1:TCP流没有丢包损失，也就是每个站点的传输队列无穷大避免缓冲区溢出。

S.2:信道为理想的信道，不会影响帧传输。

S.3:无线信道是系统链路的瓶颈。

S.4:只考虑长时间的TCP链接，也就是有无穷的数据需要发送。

S.5:在接收点的应用程序从socket接收缓冲区读数据的速率为它从网络接收到的速率。

S.6:不考虑ACK延迟。