CN112468264B - 高速网络中吞吐量和发射功率优化方法、系统及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高速网络中吞吐量和发射功率优化方法、系统及存储介质，包括：获取当前时刻的误帧率和信噪比门限区间；根据所述误帧率与所述信噪比门限区间的大小关系确定网络状态；根据所述网络状态调整当前时刻的传输速率和发射功率。本发明通过误帧率与所述信噪比门限区间的比较确定网络状态，并根据网络状态去调整当前时刻的传输速率和发射功率，能够根据当前信道状况选择适合数据帧发送的最佳速率，从而提高网络的性能；同时能够调整发射功率，提供电池的使用寿命。

Description

高速网络中吞吐量和发射功率优化方法、系统及存储介质
技术领域
本发明涉及网络的技术领域，尤其是涉及一种高速网络中吞吐量和发射功率优化方法、系统及存储介质。
背景技术
现有的IEEE802.11协议中高速率控制算法推荐是minstrelHt(速率调整算法)，这种算法是一种基于重试链机制、数学抽样统计计算的过程，适用于high throughput(高吞吐量)、very high throughput(甚高吞吐量)、high efficiency(高效率)等高速率场景。同时发射功率总是恒定，不管在那种场景，发射功率一直不变，一般选择最高发射功率等级。
但是，minstrelHt算法是基于窗口内统计发送成功或者失败MPDU的个数来更新速率。这种方法不能实时反馈当前信道条件，对时变信道的实时性、准确性的估计效果会偏差，从而会影响整个网络的性能。同时发射功率一直以最高发射功率等级发射，从能量的角度上讲，影响网络中节点电池的使用寿命。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种高速网络中吞吐量和发射功率优化方法，能够根据当前信道状况选择适合数据帧发送的最佳速率，从而提高网络的性能。
本发明还提出一种高速网络中吞吐量和发射功率优化系统。
本发明还提出一种计算机可读存储介质。
第一方面，本发明的一个实施例提供了高速网络中吞吐量和发射功率优化方法，包括：
获取当前时刻的误帧率和信噪比门限区间；
根据所述误帧率与所述信噪比门限区间的大小关系确定网络状态；
根据所述网络状态调整当前时刻的传输速率和发射功率。
本发明实施例的高速网络中吞吐量和发射功率优化方法至少具有如下有益效果：通过误帧率与所述信噪比门限区间的大小关系确定网络状态，并根据网络状态去调整当前时刻的传输速率和发射功率，能够根据当前信道状况选择适合数据帧发送的最佳速率，从而提高网络的性能；同时能够调整发射功率，提供电池的使用寿命。
根据本发明的另一些实施例的高速网络中吞吐量和发射功率优化方法，所述获取当前时刻的误帧率，包括：
在预设时间窗口中获取数据帧传输失败次数和数据帧传输总次数；
根据所述传输失败次数和所述数据帧传输总次数确定所述误帧率。
根据本发明的另一些实施例的高速网络中吞吐量和发射功率优化方法，所述信噪比门限区间通过RTS门限自适应调整算法不断更新。
根据本发明的另一些实施例的高速网络中吞吐量和发射功率优化方法，所述网络状态以下的一种或多种包括：网络信号优状态、网络信号稳定状态、网络信号差状态。
根据本发明的另一些实施例的高速网络中吞吐量和发射功率优化方法，所述根据所述误帧率与所述信噪比门限区间的比较确定网络状态，包括：
若所述误帧率小于所述信噪比门限区间，确定所述网络状态为所述网络信号优状态；
若所述误帧率位于所述信噪比门限区间内，确定所述网络状态为所述网络信号稳定状态；
若所述误帧率大于所述信噪比门限区间，确定所述网络状态为所述网络信号差状态。
根据本发明的另一些实施例的高速网络中吞吐量和发射功率优化方法，所述根据所述网络状态调整当前时刻的传输速率和发射功率，包括：
若所述网络状态为所述网络信号优状态或所述网络信号差状态，根据预设的发射功率需求区间调整当前的所述传输速率和所述发射功率；
若网络状态为所述网络信号稳定状态，保持当前的所述传输速率和所述发射功率。
根据本发明的另一些实施例的高速网络中吞吐量和发射功率优化方法，还包括：
确定在数据传输前RTS/CTS机制的使用状态；
若数据传输前，所述RTS/CTS机制的使用状态为使用，则根据RTS门限自适应调整算法更新所述信噪比门限区间，并根据所述信噪比门限区间修正传输速率。
第二方面，本发明的一个实施例提供了高速网络中吞吐量和发射功率优化系统，包括：
获取模块，用于获取当前时刻的误帧率和信噪比门限区间；
处理模块，用于根据所述误帧率和所述信噪比门限区间的大小关系确定网络状态；
调整模块，用于根据所述网络状态调整当前的传输速率和发射功率。
本发明实施例的高速网络中吞吐量和发射功率优化系统至少具有如下有益效果：通过误帧率与所述信噪比门限区间的比较确定网络状态，并根据网络状态去调整当前时刻的传输速率和发射功率，能够当前信道状况选择适合数据帧发送的最佳速率，从而提高网络的性能；同时能够调整发射功率，提供电池的使用寿命。
第三方面，本发明的一个实施例提供了计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如第一方面所述的高速网络中吞吐量和发射功率优化方法。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1是本发明实施例中高速网络中吞吐量和发射功率优化方法的一具体实施例流程示意图；
图2是本发明实施例中高速网络中吞吐量和发射功率优化方法的一具体实施例流程示意图；
图3是本发明实施例中高速网络中吞吐量和发射功率优化方法的一具体实施例流程示意图；
图4是本发明实施例中高速网络中吞吐量和发射功率优化方法的一具体实施例流程示意图；
图5是本发明实施例中高速网络中吞吐量和发射功率优化方法的一具体实施例流程示意图；
图6是本发明实施例中高速网络中吞吐量和发射功率优化系统的一具体实施例模块框图。
附图标记：100、获取模块；200、处理模块；300、调整模块。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，如果涉及到方位描述，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。如果某一特征被称为“设置”、“固定”、“连接”、“安装”在另一个特征，它可以直接设置、固定、连接在另一个特征上，也可以间接地设置、固定、连接、安装在另一个特征上。
在本发明实施例的描述中，如果涉及到“若干”，其含义是一个以上，如果涉及到“多个”，其含义是两个以上，如果涉及到“大于”、“小于”、“超过”，均应理解为不包括本数，如果涉及到“以上”、“以下”、“以内”，均应理解为包括本数。如果涉及到“第一”、“第二”，应当理解为用于区分技术特征，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
IEEE802.11协议中高速率控制(rate control)算法一般是minstrelHt，这种算法是一种基于重试链机制、数学抽样统计计算的过程，适用于HT(high throughput)、VHT(very high throughput)、HE(high efficiency)等高速率场景。同时发射功率总是恒定，不管在那种场景，发射功率一直不变，一般选择最高发射功率等级。
其中，minstrelHt算法基于窗口内统计发送成功或者失败MPDU的个数来更新速率。这种方法不能实时反馈当前信道条件，对时变信道的实时性、准确性的估计效果会偏差，从而会影响整个网络的性能。同时发射功率一直以最高发射功率等级发射，从能量的角度上讲，影响网络中节点电池的使用寿命。
基于此，本申请公开了一种高速网络中吞吐量和发射功率优化方法、系统及存储介质，能够在时变信道条件下，能够很好对时变信道实时性、准确性进行准确的估计，并根据当前信道状况选择是合格数据帧发送的最佳速率，从而提高网络的性能，同时能够调整发射功率，提供电池的使用寿命。
第一方面，参照图1，本发明实施例公开了一种高速网络中吞吐量和发射功率优化方法，包括：
S100、获取当前时刻的误帧率和信噪比门限区间；
S200、根据误帧率与信噪比门限区间的大小关系确定网络状态；
S300、根据网络状态调整当前时刻的传输速率和发射功率。
由于传输速率和发射速率影响着数据传输的效果，因此通过根据误帧率和信噪比门限区间进行比较以确定网络状态，并根据网络状态调整当前时刻的传输速率和发射功率，以便于根据不同的误帧率区间去调整数据帧的传输速率和发射功率，根据当前时刻的信道状态选择合适的数据帧传输速率和发射功率，以提高网络的性能。
参照图2，在一些实施例中，误获取当前时刻的误帧率，包括：
S110、在预设时间窗口中获取数据帧传输失败次数和数据帧传输总次数；
S120、根据传输失败次数和数据帧传输总次数确定误帧率。
其中，当数据传输开始时，在预设时间窗口获取数据帧传输状况，且预设时间窗口根据用户的需求设置。若在预设时间窗口中数据帧传输失败则通过计数器加一，通过计数器计算得到的数据帧传输失败次数以及数据帧传输总次数计算得到误帧率。具体地，根据计数器计算得到的数量除以数据帧传输总次数得到误帧率。因此，通过计数器计算数据帧传输减一能够快速得到误帧率。
例如，预设时间窗口为T，则计数器计算数据帧传输失败次数为a，在预设时间窗口内数据帧传输总次数为n，则误帧率为f＝a/b。
在一些实施例中，信噪比门限区间通过RTS门限自适应调整算法不断更新。其中，信噪比门限区间是随着时间不断更新，且采用RTS门限自适应调整算法不断更新信噪比门限区间以得到更优的信噪比门限区间。
通过RTS门限自适应调整算法不断更新信噪比门限区间以得到更符合网络数据帧传输的状况，以提高根据不同的信噪比门限区间划分的网络状态的准确性，进而更加精确地调整网络质量。
参照图3，在一些实施例中，高速网络中吞吐量和发射功率优化方法，还包括：
S400、确定在数据传输前RTS/CTS机制的使用状态；
S500、若数据传输前，RTS/CTS机制的使用状态为使用，则根据RTS门限自适应调整算法更新信噪比门限区间，并根据信噪比门限区间修正传输速率。
通过在开启的时间窗口内，每次进行数据传输都要判断是否要使用RTS/CTS机制。由于终端可以选择RTS/CTS或者基本的方式进行分组传送，以根据数据分组长度采用不同的方式进行传送，因此需要通过误帧率与信噪比门限区间进行比较以确定以哪一种方式进行传送，且信噪比门限区间的取值适合与否将直接影响信道的传输效率。因此，若使用启RTS/CTS机制，则根据RTS门限自适应调整算法更新信噪比门限区间，通过调整信噪比门限区间以修正传输速率，以不断地调整当前时刻的数据帧的传输速率和发送功率，进而提高数据帧传输的效果。
在一些实施例中，网络状态以下的一种或多种包括：网络信号优状态、网络信号稳定状态、网络信号差状态。
通过将网络状态划分为网络信号优状态、网络信号稳定状态和网络信号差状态，以通过误帧率与信噪比门限区间进行比较后划分成三个网络状态，以便于根据不同的网络状态采用不同的方式调整传输速率和发射功率，从而根据当前信道状态选择适合数据帧发送的最佳速率，从而提高网络的性能，同时能够调整发射功率，提供电池的使用寿命。
参照图4，在一些实施例中，步骤S200包括：
S210、若误帧率小于信噪比门限区间的下限，确定网络状态为网络信号优状态；
S220、若误帧率位于信噪比门限区间内，确定网络状态为网络信号稳定状态；
S230、若误帧率大于信噪比门限区间的上限，确定网络状态为网络信号差状态。
若误帧率小于信噪比门限区间的下限，则认为在单位时间内数据帧大部分接收成功，则认为当前时刻的网络状态为网络信号优状态。当误帧率位于信噪比门限区间内，则认为当前时刻的数据帧接收失败在能够接受的范围内，则认为当前的网络状态为网络信号稳定状态。若误帧率大于信噪比门限区间的上限，则认为数据帧的接收失败数量过多，已经影响了数据帧的正常接收，则认为当前时刻的网络状态为网络信号差状态，若仍然以很低的发射功率和传输速率，则会继续影响数据帧的接收。因此，通过根据误帧率与信噪比门限区间的比较，以区分网络状态为网络信号优状态、网络信号稳定状态和网络信号差状态，以准确且快速的划分当前时刻的网络状态，以便于采用何种方式调整传输速率和发射功率，保证网络的性能。
参照图5，在一些实施例中，步骤S300包括：
S310、若网络状态为网络信号优状态或网络信号差状态，根据预设的发射功率需求区间调整当前的传输速率和发射功率；
S320、若网络状态为网络信号稳定状态，保持当前的传输速率和发射功率。
其中，预设的发射功率需求区间根据用户需求设置。若网络状态处于网络信号优状态时，则认为当前数据帧成功接收的次数多，若当前的发射功率大于发射功率需求区间的上限，则降低当前时刻的发射功率。若当前的发射功率小于发射功率需求区间的下限，则正调整传输速率和增加发射功率。若网络状态为网络信号稳定状态，则认为当前的网络状态良好，不进行传输速率的调整也不进行发射功率的调整，保证当前的传输速率和发射功率。若网络状态为网络信号差状态，且当前的发射功率小于发射功率需求区间的下限，则增加当前的发射功率，且适当提高传输速率，若当前的发射功率大于发射功率需求区间的上限，则降低当前的发射功率和传输速率。通过根据不同的网络状态、当前的发射功率与发射功率需求区间确定不同方式调整传输速率和发射功率，以根据当前信道状况选择适合数据帧发送的发送功率和传输速率，从而干扰提高网络的性能。
下面参考图1至图5以一个具体的实施例详细描述根据本发明实施例的高速网络中吞吐量和发射功率优化方法。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对发明的具体限制。
当数据传输开始时，获取数据帧传输状况，若数据帧传输成功则通过计数器减一，通过计数器计算得到的传输失败次数以及数据帧传输的总数量，以根据计数器计算得到的数量除以数据帧传输的总数量得到误帧率。若误帧率小于信噪比门限区间的下限，则认为在单位时间内数据帧大部分接收成功，则认为当前时刻的网络状态为网络信号优状态。当误帧率位于信噪比门限区间内，则认为当前时刻的数据帧接收失败在能够接受的范围内，认为当前的网络状态为网络信号稳定状态。若误帧率大于信噪比门限区间的上限，则认为数据帧的接收失败数量过多，已经影响了数据帧的正常接收，则认为当前时刻的网络状态为网络信号差状态，若仍然以很低的发射功率和传输速率，则会继续影响数据帧的接收。若网络状态处于网络信号优状态时，则认为当前数据帧成功接收的次数多，若当前的发射功率大于发射功率需求区间的上限，则降低当前时刻的发射功率。若当前的发射功率小于发射功率需求区间的下限时，则正调整传输速率和增加发射功率。若网络状态为网络信号稳定状态，则认为当前的网络状态良好，不进行传输速率的调整也不进行发射功率的调整，保证当前的传输速率和发射功率。若网络状态为网络信号差状态，且当前的发射功率小于发射功率需求区间的下限，则增加当前的发射功率，且适当提高传输速率，若发射功率大于发射功率需求区间的上限，则降低当前的发射功率和传输速率。通过根据不同的网络状态、发射功率与发射功率需求区间以采用不同方式调整传输速率和发射功率，以根据当前信道状况选择适合数据帧发送的发送功率和传输速率，从而干扰提高网络的性能。
第二方面，参照图6，本发明实施例还公开了高速网络中吞吐量和发射功率优化系统，包括：获取模块100、处理模块200和调整模块300；获取模块100用于获取当前时刻的误帧率和信噪比门限区间；处理模块200用于根据误帧率和信噪比门限区间确定网络状态；调整模块300用于根据网络状态调整当前的传输速率和发射功率。
其中，高速网络中吞吐量和发射功率优化系统的具体执行过程参照第一方面高速网络中吞吐量和发射功率优化方法，此处不再赘述。
第三方面，本发明实施例还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如第一方面的高速网络中吞吐量和发射功率优化方法。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (8)

1.高速网络中吞吐量和发射功率优化方法，其特征在于，包括：
获取当前时刻的误帧率和信噪比门限区间；
根据所述误帧率与所述信噪比门限区间的大小关系确定网络状态；
根据所述网络状态调整当前时刻的传输速率和发射功率；
确定在数据传输前RTS/CTS机制的使用状态；
若数据传输前，所述RTS/CTS机制的使用状态为使用，则根据RTS门限自适应调整算法更新所述信噪比门限区间，并根据所述信噪比门限区间修正所述传输速率。
2.根据权利要求1所述的高速网络中吞吐量和发射功率优化方法，其特征在于，所述获取当前时刻的误帧率，包括：
在预设时间窗口中获取数据帧传输失败次数和数据帧传输总次数；
根据所述传输失败次数和所述数据帧传输总次数确定所述误帧率。
3.根据权利要求1至2任一项所述的高速网络中吞吐量和发射功率优化方法，其特征在于，所述网络状态包括以下的一种或多种：网络信号优状态、网络信号稳定状态、网络信号差状态。
4.根据权利要求3所述的高速网络中吞吐量和发射功率优化方法，其特征在于，所述根据所述误帧率与所述信噪比门限区间的比较大小关系确定网络状态，包括：
若所述误帧率小于所述信噪比门限区间的下限，确定所述网络状态为所述网络信号优状态；
若所述误帧率位于所述信噪比门限区间内，确定所述网络状态为所述网络信号稳定状态；
若所述误帧率大于所述信噪比门限区间的上限，确定所述网络状态为所述网络信号差状态。
5.根据权利要求4所述的高速网络中吞吐量和发射功率优化方法，其特征在于，所述根据所述网络状态调整当前时刻的传输速率和发射功率，包括：
若所述网络状态为所述网络信号优状态或所述网络信号差状态，根据预设的发射功率需求区间调整当前时刻的所述传输速率和所述发射功率；
若网络状态为所述网络信号稳定状态，保持当前时刻的所述传输速率和所述发射功率。
6.根据权利要求5所述的高速网络中吞吐量和发射功率优化方法，其特征在于，所述若所述网络状态为所述网络信号优状态或所述网络信号差状态，根据预设的发射功率需求区间调整当前时刻的所述传输速率和所述发射功率，包括：
若所述网络状态为所述网络信号优状态，且若当前时刻的所述发射功率大于所述发射功率需求区间的上限，则降低当前时刻的所述发射功率；
若所述网络状态为所述网络信号优状态，且若当前时刻的所述发射功率小于所述发射功率需求区间的下限，则增加当前时刻的所述传输速率和所述发射功率；
若所述网络状态为所述网络信号差状态，且当前时刻的所述发射功率小于所述发射功率需求区间的下限，则增加当前时刻的所述发射功率和所述传输速率；
若所述网络状态为所述网络信号差状态，且若当前时刻的所述发射功率大于所述发射功率需求区间的上限，则降低当前时刻的所述发射功率和所述传输速率。
7.高速网络中吞吐量和发射功率优化系统，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取当前时刻的误帧率和信噪比门限区间；
处理模块，用于根据所述误帧率和所述信噪比门限区间的大小关系确定网络状态；
调整模块，用于根据所述网络状态调整当前时刻的传输速率和发射功率；还用于确定在数据传输前RTS/CTS机制的使用状态；若数据传输前，所述RTS/CTS机制的使用状态为使用，则根据RTS门限自适应调整算法更新所述信噪比门限区间，并根据所述信噪比门限区间修正所述传输速率。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如权利要求1至6任一项所述的高速网络中吞吐量和发射功率优化方法。
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