CN101030942B - 控制无线数据流传输系统的参数的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于控制无线数据流传输系统的参数的方法和设备。控制无线数据流传输系统的参数的方法，包括：根据数据流中的当前包传输状态，控制可以单独包为单位被控制的多个第一参数；使用第一参数传输预定义数目的包，并且获得关于在传输预定义数目的包过程中第一参数的使用的统计信息；和参照统计信息和期望的服务质量(QoS)控制可以包组为单位被控制的多个第二参数。

Description

控制无线数据流传输系统的参数的方法和设备
本申请要求于2006年3月3日提交到韩国知识产权局的第10-2006-0020391号韩国专利申请的优先权，该申请完全公开于此以资参考。
                        技术领域
符合本发明的方法和设备涉及数据通信，更具体地讲，涉及一种控制无线数据流传输系统的参数的方法和设备，当经由无线信道发送数据流时，其能够自适应地控制参数。
                        背景技术
由于无线通信信道的时变和衰减特性，引起无线通信系统的网络性能频繁改变。现有技术的无线通信系统通过选择性地控制预定层的多个参数来确保所需要的服务质量(QoS)。然而，当无线通信信道的特性改变时，现有技术的无线通信系统可能不能够保证令人满意的性能。另外，现有技术的无线通信系统使用由多个独立层构成的分层系统架构来控制多个参数，从而可能不能够实现所需要的QoS。
                        发明内容
本发明提供一种用于控制无线数据流传输系统的参数的方法和设备，该方法和设备通过考虑到无线通信信道的经常改变的特性有效地利用无线网络资源来增强无线数据流传输系统的数据传输性能。
根据本发明的一方面，提供一种控制无线数据流传输系统的参数的方法，包括：根据数据流中的当前包传输状态，控制可以单独包为单位被控制的多个第一参数；使用第一参数传输预定义数目的包，并且获得关于在传输预定义数目的包过程中第一参数的使用的统计信息；和参照统计信息和期望的服务质量(QoS)控制可以包组为单位被控制的多个第二参数。
根据本发明的另一方面，提供一种用于控制无线数据流传输系统的参数的设备，包括：第一参数控制单元，根据数据流中的当前包传输状态，控制可以单独包为单位被控制的多个第一参数；计算单元，使用第一参数传输预定义数目的包，并且获得关于在传输预定义数目的包过程中第一参数的使用的统计信息；和第二参数控制单元，参照统计信息和期望的服务质量(QoS)控制可以包组为单位被控制的多个第二参数。
                        附图说明
通过下面结合附图对示例性实施例进行的详细描述，本发明的上述和其他特征和方面将会变得更加清楚，其中：
图1是根据本发明示例性实施例的包括用于控制无线数据流传输系统的参数的设备的无线数据流传输系统的框图；
图2是示出根据本发明示例性实施例的控制无线数据流传输系统的参数的方法的流程图；
图3是用于解释根据本发明另一示例性实施例的控制无线数据流传输系统的参数的方法的框图；
图4是用于解释图3示出的方法的方面的图，图4示出根据本发明示例性实施例的设置有各种数据传输率的无线信道；
图5是示出根据本发明另一示例性实施例的控制无线数据流传输系统的参数的方法的流程图，并且解释第一参数的控制与第二参数的控制之间的关系；
图6是示出根据本发明示例性实施例的如图5所示的方法中执行的第二参数的控制的详细流程图；和
图7是根据本发明示例性实施例的用于控制无线数据流传输系统的参数的设备的框图。
                      具体实施方式
现在，将参照显示本发明示例性实施例的附图更加全面地描述本发明。
图1是根据本发明示例性实施例的包括用于控制无线数据流传输系统的参数的设备110的无线数据流传输系统的框图。参照图1，设备110的特征在于基于关于无线数据流传输系统的多个短期参数(即，在短时间段内被控制的层参数)的信息来自适应地控制无线数据流传输系统的多个长期参数(即，在长时间段被控制的层参数)。无线数据流传输系统包括：发送单元100，发送例如语音数据、音频数据和视频数据的多媒体数据；和多个客户机200。设备110位于无线数据流传输系统的发送端。设备110以作为可被发送的最小数据单位的单独包为单位来控制媒体访问控制(MAC)层140和物理层150的多个参数，基于从用于发送预定义数目的包的MAC层140和物理层150的参数的使用获得的统计数据确定当前信道状态，并且基于确定的结果调整应用层120和传输/网络层130的多个参数。换句话说，设备110基于关于可在短时间段内被控制的层的多个短期参数的信息来确定当前信道状态，并且调整在长于短期参数的较长时间段内被控制的层的多个长期参数。短期参数现在将被称为第一参数，仅在发送预定义数目的包之后可被控制的长期参数现在将被称为第二参数。可以单独包为单位容易地控制MAC层140和物理层150的参数，从而所述参数被分类为第一参数，而仅在发送预定义数目的包之后可控制传输/网络层130和应用层120的参数，从而所述参数被分类为第二参数。
分类为第一参数的MAC层140和物理层150的参数的例子包括传输功率、数据传输率、均衡信息、重试限制、帧长、准备发送(RTS)率和清除发送(CTS)率。分类为第二参数的传输/网络层130和应用层120的参数的例子包括拥塞窗口大小、包大小、缓冲器大小、前向纠错编码率、交织包大小、隐藏、后处理编解码信息和流数量。
图2是示出根据本发明示例性实施例的控制无线数据流传输系统的参数的方法的流程图。参照图2，在操作210，根据数据流中的多个包的当前传输状态，控制可以单独包为单位被控制的例如MAC层和物理层的参数的多个第一参数。可根据是否接收到对当前正发送的包的应答的确认(ACK)来确定当前传输状态。在操作220，使用第一参数发送预定义数目的包，并且获得关于在发送预定义数目的包的过程中第一参数的使用的统计数据。例如，可以任意数据传输率发送数据流中的多个包。如果经由无线信道发送预定义数目的包(为所述无线信道提供多个数据传输率，例如54Mbps、48Mbps、36Mbps、24Mbps、18Mbps、12Mbps和6Mbps作为默认数据传输率)，则对以各个默认传输率传输的预定义数目的包进行计数，从而获得关于在传输预定义数目的包的过程中第一参数“数据传输率”的使用的统计数据。统计数据可稍后用于使用预定函数来确定参考值。通过将参考值与预定阈值进行比较，参考值可用于确定当前信道状态，考虑期望的服务质量(QoS)来确定预定阈值。稍后将更加详细地描述参考值和当前信道状态的确定。在操作230，根据当前信道状态的确定结果以包组为单位控制例如传输/网络层和应用层的参数的多个第二参数。
图3是用于解释根据本发明另一示例性实施例的控制无线数据流传输系统的参数的方法的框图，图4是用于解释图3示出的方法的方面的图，图4示出根据本发明示例性实施例的设置有各种数据传输率的无线信道。
参照图3，在操作301，无线数据流传输系统的所有层的参数被分别初始化为预定义的默认值。在操作302，根据初始化的结果传输实际数据包或测试数据包，并且根据是否接收到对实际数据包或测试数据包的应答的确认(ACK)来确定是否需要调整第一参数。如果在操作302接收到对实际数据包或测试数据包的应答的ACK，则该方法进行到操作304。在操作304，以常规传输状态传输包。然而，如果在操作302没有接收到对实际数据包或测试数据包的应答的ACK帧，则确定没有根据初始化结果正确发送数据，从而该方法进行到操作303。
在操作303，根据当前信道状态将用于发送数据的各种参数中可以单独包为单位被控制的第一参数减小一个等级(notch)。例如，参照图4，如果在操作301第一参数“数据传输率”被初始化为默认数据传输率54Mbps，并且在操作302没有接收到对以数据传输率54Mbps发送的实际数据包或测试数据包的应答的ACK，那么在操作S303，第一参数“数据传输率”被减小一个等级，即从54Mbps减小到48Mbps，并且以减小的数据传输率(即以数据传输率48Mbps)来发送多个包。
如果没有接收到对在操作303传输的包的应答的ACK帧，则该方法进行到操作308。在操作308，以与操作303中相同的传输率传输多个包。如果接收到对在操作308中传输的包的应答的ACK，则该方法返回到操作303。在操作308传输的包的数目受限。如果以与操作303中相同的传输率在操作308中没有正确地传输这种受限数目的包，则确定在操作303中执行的第一参数的调整不足以保证在当前信道状态中数据的正确传输，并且该方法进行到操作307。
如果代表以在操作303中获得的减小的第一参数值成功发送的包的数目的包数量ACK_success_threshold超过最大预定阈值，则第一参数增加一个等级，并且该方法返回操作302。例如，如果以在操作303获得的减小的数据传输率(即以数据传输率48Mbps)成功发送的包的数目达到预定义的最大阈值，则第一参数“数据传输率”增加一个等级，即从48Mbps增加到54Mbps，并且该方法返回到操作302。根据本示例性实施例，使用前述方法，第一参数可一起或者彼此分离地被控制。
在操作304，根据被分别设置为与最佳信道状态相应的最佳值的第一参数发送数据，并且这种类型的传输状态被称为常规传输状态。只要成功传输包，就在常规传输状态下传输数据。然而，如果在常规状态下传输包的过程中至少发生一次包丢失，则该方法进行操作305，并且当前的传输状态从常规传输状态切换到常规重传状态。如果在常规重传状态下传输包的过程中发生包丢失，则该方法返回操作303。
同时，通过使用采用关于在传输预定义数目的包(例如M包，M是整数)过程中第一参数的使用的统计数据的预定函数来确定调整第二参数所需的参考值W。例如，假设数据传输率54Mbps、48Mbps、36Mbps、24Mbps直到6Mbps被提供用于发送单元401和接收单元403之间的无线信道作为默认数据传输率，如图4所示，发送单元401和接收单元404之间发送的总共十四个包中，七个包以默认数据传输率54Mbps发送，三个包以数据传输率48Mbps发送，两个包以默认数据传输率36Mbps发送，并且两个包以默认传输率24Mbps发送。通过确定以各个默认数据传输率传输的包数量，确定的包数量分别乘以赋给默认数据传输率的多个权值w1、w2、w3、w4直到wn，并将相乘的结果相加来获得参考值W。因此，如下述等式所示，可确定上述例子的参考值W：W＝7w1+3w2+2w3+2w4。
参照图3，参考值W与考虑需要的QoS确定的预定阈值进行比较。其后，根据比较的结果，该方法进行操作306或307。详细地讲，如果赋给高数据传输率的权值大于赋给低数据传输率的权值，例如，如果w1＝20、w2＝15、w3＝10和w4＝5，则参考值W是215。假设考虑到需要的QoS，预定阈值被确定为在下限为100和上限为200的范围内，则由于参考值W大于预定阈值范围的上限，该方法进行操作306。如果参考值W小于预定阈值范围的下限，则该方法进行操作307。
在操作306，基于当前信道状态分别将多个第二参数调整为与比当前信道状态更有效但不如当前信道状态稳定的信道状态相应的多个值。第二参数的例子包括“前向纠错编码率”、“交织深度”和“交织包大小”。第二参数“前向纠错编码率”、“交织深度”和“交织包大小”涉及数据流的冗余。因此，如果确定当前信道状态好，则期望甚至在第二参数“前向纠错编码率”、“交织深度”和“交织包大小”被减小之后，也将正确发送数据。
在操作307，第二参数被分别调整为与比当前信道状态更稳定但不如当前信道状态有效的信道状态相应的多个值。在操作307，如果确定当前信道状态差，则基于当前信道状态增大第二参数“前向纠错编码率”、“交织深度”和“交织包大小”，从而确保比在当前信道状态更稳定但不如在当前信道状态下有效的数据传输。根据本发明示例性实施例，在操作306和307，可将参考值W与考虑需要的QoS确定的阈值进行比较，可根据比较的结果选择多个参数值子集之一，并且第二参数可被分别设置为包括在被选参数值子集中的多个参数值。当选择参数值子集之一时，除了比较的结果之外，也可考虑失败包传输的数目、成功包传输的数目以及包重传的数目。对此，多个计数器可用于对失败包传输的数目、成功包传输的数目以及包重传的数目进行计数。
图5是示出根据本发明示例性实施例的控制无线数据流传输系统的参数的方法的流程图，并且解释第一参数的控制(操作510)和第二参数的控制(操作520)之间的关系。参照图5，该方法包括多个第一参数被控制的操作510，以及基于关于在发送预定义数目的包的过程中第一参数的使用的统计数据控制多个第二参数的操作520。
作为控制第一参数的部分，在操作511，初始化根据当前参数设置进行包的传输，并且通过根据是否接收到对包的应答的ACK来确定是否成功传输包。在操作512，根据确定的结果合适地调整第一参数，以便容易地与当前信道状态相应。
其后，在操作530，参照每当传输一包，就将计数器的计数值加1的计数器的当前计数值来确定已经传输的包的数量。如果确定的包的数量少于预定义值，则该方法进行操作540。在操作540，根据在操作512执行的调整结果传输包，并且计数器的计数值加1。重复执行操作540直到已传输的包的数量超过预定义值。另一方面，如果确定的包数量已经大于预定义值，则关于在传输预定义数目的包过程中第一参数的使用的统计数据被分析。如上所述，通过在预定函数中使用的统计数据来确定参考值W。参考值W与考虑需要的QoS确定的预定阈值进行比较。随后，在操作522，根据比较结果该方法进行如图3所示的操作306或操作307。其后，将计数器复位，并且再次执行该方法。
图6是示出根据本发明示例性实施例的如图5所示的方法中执行的第二参数的控制的详细流程图。参照图6，在操作610，基于关于在传输预定义数目的包过程中多个第一参数的使用的统计数据计算代表当前信道状态的参考值W。详细地讲，通过对根据每个第一参数可被设置为的多个默认值中的每个默认值传输的预定义数目的包进行计数，并且对每个第一参数代入计数结果并将多个权值赋给相应第一参数的默认值来确定参考值W。例如，对于第一参数“数据传输率”，可以这样的方式：赋给高默认数据传输率的权值大于赋给较低默认数据传输率的权值，将多个权值分别赋给多个默认数据传输率。随后，确定以各个默认数据传输率传输的包数量。其后，确定的包数量乘以各个权值，并且将相乘的结果相加，从而获得参考值W。
在操作620，通过将参考值W与考虑需要的QoS确定的预定阈值进行比较来确定当前信道状态好还是坏。例如，如果参考值W大于预定阈值，则确定当前信道状态好。相反，如果参考值W小于预定阈值，则确定当前信道状态坏。
在操作630，根据在操作620获得的确定结果调整多个第二参数。详细地讲，如果确定当前信道状态好，则将第二参数分别调整为与比当前信道状态更有效但不如当前信道状态稳定的信道状态相应的多个值。第二参数的例子包括“前向纠错编码率”、“交织深度”和“交织包大小”。具体地讲，第二参数“前向纠错编码率”、“交织深度”和“交织包大小”涉及数据流的冗余。因此，如果确定当前信道状态好，则期望甚至在第二参数“前向纠错编码率”、“交织深度”和“交织包大小”被减小之后，也将正确发送数据。相反，如果确定当前信道状态坏，则第二参数“前向纠错编码率”、“交织深度”和“交织包大小”被增大，从而增强了响应于误差的准备，并且增加了数据传输成功率。
图7是根据本发明示例性实施例的用于控制无线数据流传输系统的参数的设备700的框图。参照图7，设备700包括第一参数控制单元710、计算单元720和第二参数控制单元730。
第一参数控制单元710根据用于传输数据流中的包的当前信道状态来控制多个第一参数，第一参数是可以单独包为单位被控制的参数。详细地讲，实际数据包或测试数据包被传输，并且通过确定是否接收到对实际数据包或测试数据包的应答的ACK来确定是否已成功传输实际数据包或者测试数据包。如果确定已成功传输实际数据包或者测试数据包，则第一参数被分别调整为与比当前信道状态更有效但不如当前信道状态稳定的信道状态相应的多个值。另一方面，如果确定在传输实际数据包或者测试数据包期间发生了包丢失，则第一参数被分别调整为与比当前信道状态更稳定但不如当前信道状态有效的信道状态相应的多个值。
计算单元720确定以每个第一参数的多个默认设置中的每个默认值传输的包的数量，并且通过使用确定的包的数量确定代表当前信道状态的参考值W。
第二参数控制单元730根据当前信道状态的好或坏，来控制多个第二参数。通过将参考值W与考虑需要的QoS确定的阈值进行比较来确定当前信道状态好还是坏。
本发明可被实现为硬件、固件、软件或其任何的组合，其中，硬件是具有电子元件、电磁元件、光学元件、电光元件、机械元件或机电元件的物理架构，软件是逻辑结构、方法、过程、程序、子程序、处理、算法、公式或函数，固件是可被安装或嵌入硬件架构(例如闪存、ROM或EPROM)中的逻辑结构、方法、过程、程序、子程序、处理、算法或公式。固件的例子包括微码、可写控制存储以及微编程架构。当本发明实现为软件或固件时，本发明的多个元件与用于执行必要任务的代码段相应，其中，软件/固件可包括用于执行本发明的操作的代码或用于模拟或仿真这些操作的代码。程序或代码段可被存储在可由处理器或机器访问的介质中，或者可经由传输介质作为载波携带的计算机数据信号或者载波调制的信号来传输。可被处理器读取或访问的介质或者可被机器读取或访问的介质可以是可存储并传输数据的任意介质。可被处理器读取或访问的介质或者可被机器读取或访问的介质的例子包括电子电路、半导体存储器装置、ROM、闪存、EPROM、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质和射频(RF)链接。计算机数据信号可以是可经由例如电子网络信道、光纤、空气、电磁波和RF链接的传输介质传输的任意信号。可从例如互联网或内联网的计算机网络下载代码段。可被机器读取并访问的介质可实现为生产的产品。此外，可被机器读取并访问的介质可包括可在相应介质中执行的程序代码。程序代码段的例子包括执行本发明的操作的机器可读代码。这里，术语“数据”是指被编码从而可被机器读取的任意类型的信息(例如，程序、代码和文件)。
根据本发明示例性实施例，可通过基于关于低层参数的统计信息控制上层参数来保证无线网络资源的有效利用。另外，通过根据不断改变的信道环境自适应地改变参数来增强数据传输服务的质量。
尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的普通技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (12)

1.一种控制无线数据流传输系统的参数的方法，包括：
根据数据流中的当前包传输状态，控制可以单独包为单位被控制的多个第一参数；
使用第一参数传输预定义数目的包，并且获得关于在传输预定义数目的包过程中第一参数的使用的统计信息；和
参照统计信息和期望的服务质量QoS控制可以包组为单位被控制的多个第二参数，
其中，所述控制第一参数的步骤包括：使用第一参数的当前值传输实际数据包或测试数据包；和根据是否已成功传输实际数据包或测试数据包来改变第一参数的当前值，
其中，改变第一参数的当前值的步骤包括：如果接收到对实际数据包或测试数据包的应答的确认ACK，则增加第一参数的当前值；和如果没有接收到对实际数据包或测试数据包的应答的ACK，则减小第一参数的当前值，
其中，所述传输预定义数目的包的步骤包括：确定以每个第一参数的多个默认值中的每个默认值传输的包的数量，其中，确定的以每个第一参数的多个默认值中的每个默认值传输的包的数量的总数等于预定义数目；和基于确定的以每个第一参数的多个默认值中的每个默认值传输的包的数量，计算指示当前信道状态的参考值，
其中，所述控制第二参数的步骤包括：通过将基于统计信息计算的参考值与阈值进行比较来判断当前信道状态；和根据所述对当前信道状态的判断来增加或减小第二参数的当前值。
2.如权利要求1所述的方法，其中，第一参数包括用于物理层和MAC层中的至少一个中的参数。
3.如权利要求2所述的方法，其中，第一参数包括传输功率、数据传输率、均衡信息、重试限制、帧长、准备发送RTS率和清除发送CTS率中的至少一个。
4.如权利要求1所述的方法，其中，第二参数包括用于传输层、网络层和应用层中的至少一个中的参数。
5.如权利要求4所述的方法，其中，第二参数包括拥塞窗口大小、包大小、缓冲器大小、前向纠错编码率、交织包大小、隐藏、后处理编解码信息和流数量中的至少一个。
6.如权利要求1所述的方法，其中，计算参考值的步骤包括：将确定的以每个第一参数的多个默认值中的每个默认值传输的包的数量乘以分别赋给每个第一参数的多个默认值中的每个默认值的权值，并且将相乘的结果相加。
7.一种用于控制无线数据流传输系统的参数的设备，包括：
第一参数控制单元，根据数据流中的当前包传输状态，控制可以单独包为单位被控制的多个第一参数；
计算单元，使用第一参数传输预定义数目的包，并且获得关于在传输预定义数目的包过程中第一参数的使用的统计信息；和
第二参数控制单元，参照统计信息和期望的服务质量QoS控制可以包组为单位被控制的多个第二参数，
其中，第一参数控制单元通过使用第一参数的当前值来传输实际数据包或测试数据包，并且通过如果接收到对实际数据包或测试数据包的应答的ACK，则增加第一参数的当前值，如果没有接收到对实际数据包或测试数据包的应答的ACK，则减小第一参数的当前值，根据是否已成功传输实际数据包或测试数据包来改变第一参数的当前值，
其中，计算单元确定以每个第一参数的多个默认值中的每个默认值传输的包的数量，基于确定的以每个第一参数的多个默认值中的每个默认值传输的包的数量，计算指示当前信道状态的参考值，其中，确定的以每个第一参数的多个默认值中的每个默认值传输的包的数量的总数等于预定义数目，
其中，第二参数控制单元通过将基于统计信息计算的参考值与阈值进行比较来判断当前信道状态，并且根据所述对当前信道状态的判断来增加或减小第二参数的当前值。
8.如权利要求7所述的设备，其中，第一参数包括用于物理层和MAC层中的至少一个中的参数。
9.如权利要求8所述的设备，其中，第一参数包括传输功率、数据传输率、均衡信息、重试限制、帧长、准备发送RTS率和清除发送CTS率中的至少一个。
10.如权利要求7所述的设备，其中，第二参数包括用于传输层、网络层和应用层中的至少一个中的参数。
11.如权利要求10所述的设备，其中，第二参数包括拥塞窗口大小、包大小、缓冲器大小、前向纠错编码率、交织包大小、隐藏、后处理编解码信息和流数量中的至少一个。
12.如权利要求7所述的设备，其中，计算单元通过将确定的以每个第一参数的多个默认值中的每个默认值传输的包的数量乘以分别赋给每个第一参数的多个默认值中的每个默认值的权值，并且将相乘的结果相加来计算参考值。
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