[发明专利]一种无线网络中丢包时间计算方法

说明书

一种无线网络中丢包时间计算方法。基于最大传输次数约束，研究数据包进入队列头时刻点到被丢弃时刻点之间的平均时间（丢包时间）性能，定义了丢包时间模型。丢包时间模型包含两个子模型，单个丢包的平均时间计算模型和丢包的概率计算模型。在单个丢包的平均时间计算中，包含了平均等待时间、传输碰撞判断时间和其他节点数据传输时间三部分内容。结合单个丢包平均时间和丢包概率，可以得到平均丢包时间。在业务负载较重的网络性能分析中，丢包时间占用了较多的信道资源，可以将本发明提出的丢包时间模型作为网络时延计算中的一部分。

技术领域

本发明涉及无线通信数据链路层技术领域，研究无线环境下网络性能。

背景技术

本发明中，丢包是指数据包在传输中，从i=0开始计算传输次数，一直到i=m-1次传输过程中，连续发生传输碰撞，达到最大传输次数（m次），从而被丢弃；丢包时间是指数据包进入传输队列头时间点到丢包时间点之间的平均持续时间。

现有的无线通信协议性能分析方案中，均包含了网络时延的性能分析。通常，在这些性能分析方案中，网络时延仅包含数据包成功传输的平均所用时间。

本专利所分析丢包时间的计算方法，数据包在传输过程中，发生连续碰撞，达到最大传输次数，导致被丢弃。因此，达到最大重传次数被丢弃数据包经历了信道接入过程和数据包多次传输过程，占用了大量的信道资源。丢包时间一直没有得到系统分析，其所占用的时间也并没有加入网络性能分析中。达到最大传输次数被丢弃的数据包，经历了数据包传输的全部阶段，单个丢包具有最大的平均时间。当网络中节点数量较少，产生的数据业务量较少，通常达到最大传输次数丢包数量较少，平均丢包时间对于网络性能影响很小。当网络中活动节点数量多，产生的数据业务量大，相应达到最大传输次数的丢包数量也大，丢包所占用的无效传输时间长，对于网络性能影响巨大。

基于IEEE802.11协议中的DCF方案，分析100个活动节点处于饱和状态的网络场景，丢包时间与成功传输网络时延比值超过40%。即，所有传输的数据包，接近一半的数据包都因为达到最大传输次数而被丢弃。然而，现有的时延计算模型中，都没有对丢包时间进行分析。

为了更好区分和说明，将时延区分两种：一种是成功传输数据包的网络时延，称为成功传输网络时延，该内容已经在现有文献得到完整分析；另一种是达到最大传输次数的丢包时间，是本发明的主要内容。

发明内容

本发明的技术方案是，一种统计分析无线网络环境中丢包时间的计算方法。针对数据包传输过程中因为发生连续碰撞，达到最大传输次数而被丢弃的情况，本发明分析给出了丢包时间计算方法。包含两个子计算方法：单个数据包丢包的平均时间计算方法和数据包丢包概率计算方法。其中，单个数据包丢包平均时间计算方法包括三部分：(a) 数据包队列头平均等待时间；(b) 数据包传输碰撞判断时间；(c) 其他节点数据传输时间。

假设m表示数据包最大传输次数，可以得到具体计算如下所述。

1）单个数据包丢失的平均时间计算方法，主要包括三部分内容：

(a)数据包每次传输尝试前在队列头的等待时间，∑_i=0^m-1 E[U_i]，其中，E[U_i]表示第i次传输所需要的平均等待时间；

(b) 数据包传输碰撞判断总时间(m-1)*T_C，其中，T_C表示碰撞判断时间；

(c)数据包传输等待过程中，其他数据包传输事件所占信道总时间T_OT；

单个数据包因为达到最大传输次数丢包的平均时间T_ST=∑_i=0^m-1 E[U_i]+T_OT+m*T_C 。