[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

摘要

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。

主权项

一种面向实时WiFi的基于信道统计信息的速率自适应方法，其特征在于，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；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；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：组号空间流数是否支持SGI20MHZ/40MHZ01否2012否2021是2032是2041否4052否4061是4072是40这样，就组成了二维速率探测表rateProbeTable[MCS_group][rate_group]；当需要探测的时候，从rateProbeTable选择需要探测的速率；第五步：如果本次发送不需要接收ACK，为了确保数据包尽可能被对方接收，那么直接用传统速率来发送，不给它分配MCS速率；否则执行第六步；第六步：初始化参数。调用minstrel_ht_rate_init函数，对各个速率的参数初始化，参数包括吞吐率、投递率、吞吐率与投递率的加权平均；将所有速率的参数均初始化为0；第七步：探测频率。发送方有两种状态，发送状态和探测状态；通过定时器触发探测事件，probe_interval为探测间隔，timeEvent为触发探测的计时器，探测间隔计时器减少到0时，执行第八步；第八步：探测速率的选择。在探测阶段，发送方设置两个连续的探测序列进入Probe状态，第一个序列被用于探测当前使用的空间流，其中数据的10％是在与max_tp_rate同一个MCS组的两个相邻速率发送的。因此多速率重试序列r1＝Up_Probe()、r2＝max_tp_rate、r3＝Down_Probe()；第二序列中的探测是基于目前使用的流的数量，10％的数据包在另一个窗口被发送在其他候选的速率；如果发送方只有一个空间流，向右进行高速率探测，调用的函数是Right_Probe()和Right_Down_Probe()；否则，对于其它情况向左进行低速率探测，调用的函数是Left_Probe()和Left_Up_Probe()；在探测期间，max_tp_rate保持在多速率重试序列中。在这两个探针序列之后，发送者返回Tx(发送)状态。每个速率发送完后调用minstrel_ht_update_caps()函数，对速率参数进行更新，对所有探测的五个速率的表现(吞吐率与投递率的加权平均)进行评估，得到最佳速率在二维速率探测表中的索引sample_idx；然后执行第十步；第九步：发送完后更新速率状态。聚合帧发送完之后，根据收到的ACK确认帧调用minstrel_ht_rate_status函数，来计算MRR(多速率重传)中每个速率发送的次数ci和最终发送成功的速率的sample_idx；针对每个MRR速率，发送后调用minstrel_ht_update_caps更新每个速率的吞吐率、投递率、吞吐率与投递率的加权平均；第十步：发送速率的选择。在第九步获得成功发送速率的sample_idx，用这个速率与当前吞吐率最高的速率max_tp_rate进行比较，如果sample_idx速率大于max_tp_rate，sample_idx速率就会成为当前新的吞吐率最高的速率max_tp_rate，也就是当前的发送速率，否则max_tp_rate不变；然后执行第七步到第十步。