CN115190537A - 一种无线链路动态选择方法及系统 - Google Patents

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CN115190537A CN202210577236.6A CN202210577236A CN115190537A CN 115190537 A CN115190537 A CN 115190537A CN 202210577236 A CN202210577236 A CN 202210577236A CN 115190537 A CN115190537 A CN 115190537A
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Abstract

本发明公开了一种无线链路动态选择方法及系统，多个第一通信接口与上层应用通信连接，多个第二通信接口分别与多条无线链路相连接，通过第一通信接口将所述上层应用发送的业务数据传输到拆分聚合模块，所述拆分聚合模块将所述业务数据按无线链路的传输能力进行数据流的拆分，拆分后的数据流经过链路选择模块，所述链路选择模块选择无线链路状态良好的一条或多条无线链路进行并行传输；在接收业务数据时，来自第二通信接口的业务数据经过所述拆分聚合模块聚合为所述上层应用可识别的数据流，完成业务通信。本发明通过检测无线链路的状态，根据链路状态参数排序的结果，可以动态调整每条无线链路所承载的数据流的数量。

Description

一种无线链路动态选择方法及系统
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种无线链路动态选择方法、系统、移动终端及计算机可读存储介质。
背景技术
负载均衡技术主要用来处理来自客户端大量的并发数据请求，将访问流量分配到多个服务器节点，其所处理的请求或数据流都是彼此独立且完整的；传统的负载均衡设备不具备对输入的单条数据流的拆分能力，而只是根据服务器端的负载情况为多条数据流选择不同的目的服务器。目前负载均衡技术主要面向云端网络或集群网络，负载均衡设备与云服务器或集群服务器的连接为有线连接，有线通信链路的变化特性与无线链路有很大差别，现有负载均衡技术无法直接应用于无线链路的选择，并且目前的负载均衡设备不支持将数据流按通信链路的承载能力进行拆分，只能按应用本身产生的不同数据流进行调度。
链路聚合技术指将多个物理端口汇聚在一起，形成一个逻辑端口，以实现出入流量吞吐量在各成员端口的负荷分担，以实现了链路动态汇聚与解汇聚的LACP(LinkAggregation Control Protocol，链路汇聚控制协议)协议为代表，在数据链接层实现的聚合传输方式，通常需要网卡或交换机支持该协议，与上层协议无关，多用于有线链路传输，无线链路传输通常不支持该协议。此外，该协议不支持上层数据流的拆分，无法实现按流的调度。现有链路聚合技术主要将通信设备的物理端口进行聚合或捆绑，需要现有的无线传输设备支持(且进行链路聚合的所有链路的无线设备需要完全相同或具有一致的接口芯片)，且只有当各端口对应的通信链路性能接近时才能有较好的传输效果。
LWA异构网络聚合技术主要面向LTE网络和WiFi网络的聚合技术研究，且主要通过在核心网侧实现两个网络数据的聚合或拆分，需要进行核心网改造。
也就是说，现有的负载均衡技术、链路聚合技术和LWA异构网络聚合技术都不支持无线链路级别的数据流拆分，并且都不能在接入网侧实现无线链路的聚合，在核心网侧实现无线链路聚合需要无线传输设备完全相同且性能接近。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种无线链路动态选择方法、系统、移动终端及计算机可读存储介质，旨在解决现有技术不支持无线链路级别的数据流拆分，并且都不能在接入网侧实现无线链路的聚合的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种无线链路动态选择方法，所述无线链路动态选择方法基于无线链路动态选择系统实现，所述无线链路动态选择系统包括拆分聚合模块和链路选择模块，所述拆分聚合模块和所述链路选择模块连接，所述拆分聚合模块通过多个第一通信接口与上层应用通信连接，所述链路选择模块通过多个第二通信接口分别与多条无线链路相连接；所述无线链路动态选择方法包括：
上层应用发送业务数据时，所述拆分聚合模块将来自所述第一通信接口的业务数据按无线链路的传输能力进行数据流的拆分，其中，每个拆分的数据流不超过单条无线链路的最大传输能力；拆分后的数据流经过所述链路选择模块，所述链路选择模块根据链路传输状态通过所述第二通信接口选择无线链路状态良好的一条或多条无线链路进行并行传输；
上层应用接收业务数据时，来自所述第二通信接口的业务数据经过所述拆分聚合模块聚合为所述上层应用可识别的数据流，以完成业务通信。
所述的无线链路动态选择方法，其中，所述链路传输状态为链路传输的时延由小到大排序，时延越小的无线链路的链路传输能力越好。
所述的无线链路动态选择方法，其中，所述链路传输状态为接收无线信号强度由大到小排序，信号强度越大的无线链路的链路传输能力越好。
所述的无线链路动态选择方法，其中，所述链路传输状态为按照一定权重综合时延和接收无线信号强度的影响后，按链路质量由高到低排序，链路质量越高的无线链路的链路传输能力越好。
所述的无线链路动态选择方法，其中，所述上层应用可识别的数据流表示所述拆分聚合模块将被拆分的多条数据流聚合成一条完整的数据流。
所述的无线链路动态选择方法，其中，若所述上层应用所需的业务速率为N，无线链路的理论传输速率为Mn，n为无线链路的编号，则以所有无线链路理论传输速率的最小值Ne＝min(Mn)作为业务流量拆分的最小单元，将来自所述第一通信接口的业务数据共拆分成[N/min(Mn)]条业务数据流，第i条无线链路承载的最大数据传输能力[Mi/Ne]，[]表示取整数部分，i表示n中的一个。
所述的无线链路动态选择方法，其中，[N/min(Mn)]条业务数据流作为流量调度最小单元，受所述链路选择模块调度。
所述的无线链路动态选择方法，其中，所述无线链路动态选择方法还包括：
每间隔一定时间T对所有无线链路的链路传输状态进行测试，并按照最新测试结果重新进行排序，按更新后的排序列表对数据流单元进行重新分配。
所述的无线链路动态选择方法，其中，所述无线链路动态选择方法还包括：
当无线链路的传输能力发生动态变化时，所述拆分聚合模块按照一定时间窗口内的链路状态更新数据业务的拆分和聚合操作。
所述的无线链路动态选择方法，其中，所述第一通信接口和所述第二通信接口的类型相同。
所述的无线链路动态选择方法，其中，所述上层应用为业务服务器或客户端应用程序。
所述的无线链路动态选择方法，其中，多条无线链路的链路传输能力相同或者不同。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种无线链路动态选择系统，其中，所述无线链路动态选择系统包括：
拆分聚合模块和链路选择模块；所述拆分聚合模块和所述链路选择模块连接，所述拆分聚合模块通过多个第一通信接口与上层应用通信连接，所述链路选择模块通过多个第二通信接口分别与多条无线链路相连接；
所述拆分聚合模块用于在上层应用发送业务数据时将来自所述第一通信接口的业务数据按无线链路的传输能力进行数据流的拆分，其中，每个拆分的数据流不超过单条无线链路的最大传输能力；拆分后的数据流经过所述链路选择模块，所述链路选择模块用于根据链路传输状态通过所述第二通信接口选择无线链路状态良好的一条或多条无线链路进行并行传输；
所述拆分聚合模块还用于在上层应用接收业务数据时将来自所述第二通信接口的业务数据聚合为所述上层应用可识别的数据流，以完成业务通信。
本发明中，多个第一通信接口与上层应用通信连接，多个第二通信接口分别与多条无线链路相连接，通过第一通信接口将所述上层应用发送的业务数据传输到拆分聚合模块，所述拆分聚合模块将所述业务数据按无线链路的传输能力进行数据流的拆分，每个拆分的数据流不超过单条无线链路的最大传输能力，拆分后的数据流经过链路选择模块，所述链路选择模块选择无线链路状态良好的一条或多条无线链路进行并行传输，即选择无线链路状态良好的第二通信接口发送数据；在接收业务数据时，来自第二通信接口的业务数据经过所述拆分聚合模块聚合为所述上层应用可识别的数据流，完成业务通信。本发明通过检测无线链路的状态，根据链路状态参数排序的结果，可以动态调整每条无线链路所承载的数据流的数量，能够支持应用流量的拆分及合并，并且将拆分后的流量分配到不同的无线链路进行并行传输。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种无线链路动态选择方法，其中，所述无线链路动态选择方法基于无线链路动态选择系统实现，所述无线链路动态选择系统包括拆分聚合模块、链路选择模块和多个探测反馈模块，所述拆分聚合模块和所述链路选择模块连接，所述拆分聚合模块通过多个第一通信接口与上层应用通信连接，所述链路选择模块通过多个所述探测反馈模块分别与多个第二通信接口连接，多个所述第二通信接口分别与多条无线链路相连接；所述无线链路动态选择方法包括：
上层应用发送业务数据时，所述拆分聚合模块将来自所述第一通信接口的业务数据按无线链路的最小传输能力进行数据流的拆分，其中，每个拆分的数据流不超过单条无线链路的最大传输能力；拆分后的数据流经过所述链路选择模块，多个所述探测反馈模块探测所连接的无线链路的链路质量，以根据链路质量进行链路排序，并反馈给所述链路选择模块，所述链路选择模块根据所述探测反馈模块反馈的链路质量通过所述第二通信接口选择无线链路状态良好的一条或多条无线链路将拆分的多组业务数据逻辑子流进行并行传输；其中，所述业务数据逻辑子流为多组报头中拥有相同业务数据逻辑子流序号的报文的集合；
上层应用接收业务数据时，来自所述第二通信接口的业务数据经过所述拆分聚合模块聚合为所述上层应用可识别的数据流，以完成业务通信。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种无线链路动态选择系统，其中，所述无线链路动态选择系统包括：
拆分聚合模块、链路选择模块和多个探测反馈模块；所述拆分聚合模块和所述链路选择模块连接，所述拆分聚合模块通过多个第一通信接口与上层应用通信连接，所述链路选择模块通过多个所述探测反馈模块分别与多个第二通信接口连接，多个所述第二通信接口分别与多条无线链路相连接；
所述拆分聚合模块用于在上层应用发送业务数据时将来自所述第一通信接口的业务数据按无线链路的最小传输能力进行数据流的拆分，其中，每个拆分的数据流不超过单条无线链路的最大传输能力；拆分后的数据流经过所述链路选择模块；
多个所述探测反馈模块用于探测所连接的无线链路的链路质量，以根据链路质量进行链路排序，并反馈给所述链路选择模块；
所述链路选择模块用于根据所述探测反馈模块反馈的链路质量通过所述第二通信接口选择无线链路状态良好的一条或多条无线链路将拆分的多组业务数据逻辑子流进行并行传输；其中，所述业务数据逻辑子流为多组报头中拥有相同业务数据逻辑子流序号的报文的集合；
所述拆分聚合模块还用于上层应用接收业务数据时将来自所述第二通信接口的业务数据聚合为所述上层应用可识别的数据流，以完成业务通信。
本发明通过检测无线链路的状态(根据按照基站已知的物理层客观能力以及周期性的时延测试)，给无线链路按照状态从好到坏进行排序，并根据无线链路的质量好坏进行分配数据流(优先把数据流分配给链路质量好的链路，质量不好的链路滞后分配或者不分配)，从而实现调整每条无线链路所承载的数据流的数量；通过设计拆分聚合模块支持应用流量的拆分及合并，并且通过链路选择模块将拆分后的流量分配到不同的无线链路进行并行传输；在无线通信接入网侧实现多种无线链路选择。
附图说明
图1是LTE/5G双连接的架构示意图；
图2是利用本发明的无线链路动态选择系统在PDCP层之上做流量分割的原理示意图；
图3是利用本发明的无线链路动态选择系统在PDCP层做流量分割的原理示意图；
图4是本发明无线链路动态选择系统的第一较佳实施例的原理示意图；
图5是本发明无线链路动态选择方法的第一较佳实施例中上层应用发送业务数据的原理示意图；
图6是本发明无线链路动态选择方法的第一较佳实施例中上层应用接收业务数据的原理示意图；
图7是本发明无线链路动态选择系统的第二较佳实施例的原理示意图；
图8是本发明无线链路动态选择方法的第二较佳实施例中上层应用发送业务数据的原理示意图；
图9是本发明无线链路动态选择方法的第二较佳实施例中上层应用接收业务数据的原理示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
随着未来数据通量进一步增大，甚至需求达到100G、200G等的速率，并且数据链路种类可能是异构的，显然无法选择优质链路的同构链路传输已经满足不了数据传输需求。针对业务需求超出单基站业务传输能力时，就需要聚合异构基站进行传输。
为了解决未来5G之后更先进的6G异构链路(包括WIFI链路、可见光链路、毫米波链路等)能够实现聚合传输的问题；为了实现不止5G和LTE的组网融合还要有更高的吞吐、更广的覆盖，从而提高整个网络系统的无线资源利用率，降低系统切换的时延，提高用户和系统性能。
3GPP在R15中提出了LTE/5G双连接技术实现了LTE和5G融合组网。如图1所示，表示LTE/5G双连接的架构，可以看出此技术是在PDCP层做流量分割，使得数据流流向不同的链路。
如图2和图3所示，表示本发明装置(无线链路动态选择系统)架构，可以看出与LTE/5G双连接架构不同，本发明既可以在PDCP层之上做流量分割(图2)，也可以在PDCP层做分割(图3)。
本发明第一较佳实施例所述的无线链路动态选择系统，如图4所示，所述无线链路动态选择系统包括：拆分聚合模块和链路选择模块；所述拆分聚合模块和所述链路选择模块连接，所述拆分聚合模块通过多个第一通信接口与上层应用通信连接，所述链路选择模块通过多个第二通信接口分别与多条无线链路(例如无线链路1，无线链路2…，无线链路n)相连接。
其中，所述拆分聚合模块用于在上层应用发送业务数据时将来自所述第一通信接口的业务数据按无线链路的传输能力进行数据流的拆分，其中，每个拆分的数据流不超过单条无线链路的最大传输能力；拆分后的数据流经过所述链路选择模块，所述链路选择模块用于根据链路传输状态通过所述第二通信接口选择无线链路状态良好的一条或多条无线链路进行并行传输；所述拆分聚合模块还用于在上层应用接收业务数据时将来自所述第二通信接口的业务数据聚合为所述上层应用可识别的数据流，以完成业务通信。
基于所述无线链路动态选择系统，本发明较佳实施例所述的无线链路动态选择方法包括发送数据流程和接收数据流程，如图5所示，表示上层应用发送业务数据的流程，如图6所示，表示上层应用接收业务数据的流程。
具体地，如图5所示，所述上层应用发送业务数据时，所述拆分聚合模块将来自所述第一通信接口的业务数据按无线链路的传输能力进行数据流的拆分，其中，每个拆分的数据流不超过单条无线链路的最大传输能力；拆分后的数据流经过所述链路选择模块，所述链路选择模块根据链路传输状态通过所述第二通信接口选择无线链路状态良好的一条或多条无线链路进行并行传输。
其中，所述上层应用为业务服务器或客户端应用程序。
其中，所述第一通信接口和所述第二通信接口的类型相同，属于同一种接口。
其中，所述拆分聚合模块具有拆分和聚合功能，可以将完整的数据流进行拆分，也可以将被拆分的数据流进行聚合。
其中，多条无线链路的链路传输能力相同或者不同，即每一个第二通信接口单独连接一条无线链路，且链路能力可以各不相同。
其中，所述链路传输状态包括时延状态、接收无线信号强度状态或者综合时延和接收信号强度的影响的状态，还可以是控制帧、设备主动上报等方式；例如所述链路传输状态为链路传输的时延由小到大排序(即将所有的无线链路按照时延由小到大进行排序)，时延越小的无线链路的链路传输能力越好；例如所述链路传输状态为接收无线信号强度由大到小排序(即将所有的无线链路按照接收无线信号强度由大到小进行排序)，信号强度越大的无线链路的链路传输能力越好；例如所述链路传输状态为按照一定权重综合时延和接收无线信号强度的影响后，按链路质量由高到低排序(即将所有的无线链路按照链路质量由高到低进行排序)，链路质量越高的无线链路的链路传输能力越好。
也就是说，本发明对比无线链路传输的时延或接收无线信号强度，时延越小越好，信号强度越大越好，或通过其他手段(如控制帧、设备主动上报等方式)知晓无线链路的传输能力从而判定某无线链路是否状态良好。
假设所述上层应用所需的业务速率为N，无线链路的理论传输速率为Mn，n为无线链路的编号，则以所有无线链路理论传输速率的最小值Ne＝min(Mn)作为业务流量拆分的最小单元，将来自所述第一通信接口的业务数据共拆分成[N/min(Mn)]条业务数据流，第i条无线链路承载的最大数据传输能力[Mi/Ne]，[]表示取整数部分，Mi指第i条无线链路，i表示n中的一个，[N/min(Mn)]条业务数据流作为流量调度最小单元，受所述链路选择模块调度。
例如以所述无线链路动态选择系统与AP(Wireless Access Point，无线访问接入点)连接为例，假设连接了4个AP，即有4条无线链路(分别为AP1、AP2、AP3、AP4)。4条链路能力(理论传输速率)分别为：M1＝400Mbps，M2＝500Mbps，M3＝1Gbps，M4＝2Gbps。此时Ne＝min(Mn)＝min(M1)＝400Mbps。
现有N＝2Gbps的TCP业务流，拆分为[N/Ne]＝2Gbps/400Mbps＝5条业务数据流，那么第一条链路(AP1)最大承载1条数据流([400/400]＝1)，第二条链路(AP2)最大承载1条数据流([500/400]＝1)，第三条链路(AP3)最大承载2条数据流([1000/400]＝2)，第四条链路(AP4)最大承载5条数据流([2000/400]＝5)；后续将根据无线链路的状态和承载能力进行调度；也就是说，这5条业务数据流作为流量调度最小单元，受所述链路选择模块调度。
本发明中，数据流以Ne作为流量调度单元，初始状态时，按照链路传输的时延由小到大或接收无线信号强度由大到小(或按照一定权重综合时延和接收信号强度的影响后，按链路质量由高到低)选取无线链路进行数据发送，并按照[Mn/Ne]分配数据流，直到所有流量单元都分配完毕，即把[N/Ne]条业务数据流作为流量调度最小单元，所有的业务数据流按照无线链路的链路状态拆分成多个单元，并分配给对应的无线链路进行传输。
每间隔一定时间T对所有无线链路的链路传输状态进行测试，并按照最新测试结果重新进行排序，按更新后的排序列表对数据流单元进行重新分配。
对于可以通过其他手段(如控制帧、设备主动上报等方式)知晓无线链路的传输能力时，假定为Mnow，在为该链路分配流量时将按照[Mnow/Ne]分配流量单元。
例如，仍以所述无线链路动态选择系统与AP连接为例，假设4条链路时延分别为：t1＝1ms，t2＝2ms，t3＝0.5ms,t4＝3ms，按时延排序得到：t3<t1<t2<t4；上述拆分的5条业务数据流首先分配至AP3链路，直到其最大承载能力，即本例中分配[M3/Ne]＝[1Gbps/400Mbps]＝2条流给AP3链路，同理依次分配1条流给AP1，1条流给AP2，1条流给AP4，直到所有流量单元分配完；如果有链路承载能力高的链路，同时满足链路状态好，就可以优先分配，最后可能会出现落空的链路。
具体地，如图6所示，所述上层应用接收业务数据时，来自所述第二通信接口的业务数据经过所述拆分聚合模块聚合(一条完整的数据流被拆分成多条后，由于不完整、分拆的数据包顺序混乱所以不能被上层应用识别，所以需要聚合操作)为所述上层应用可识别的数据流(即将被拆分的一条完整的数据流复原)，以完成业务通信。此时的所述链路选择模块不需要使用到，则此时不需要所述链路选择模块，或者此时的所述链路选择模块只起到数据传输的作用。
进一步地，当无线链路的传输能力发生动态变化时，所述拆分聚合模块按照一定时间窗口内的链路状态更新数据业务的拆分和聚合操作。
本发明通过检测无线链路的状态，根据链路状态参数排序的结果，可以动态调整每条无线链路所承载的数据流的数量，能够支持应用流量的拆分及合并，并且将拆分后的流量分配到不同的无线链路进行并行传输。
无线链路级别的数据流拆分，可实现多条无线链路并行传输；相比于核心网侧做负载均衡只能根据应用本身产生的不同流进行拆分，在接入网侧对数据流进行拆分可以更匹配通信链路的承载能力，也不需要应用侧做其他适配。无线链路级别的数据流聚合，接入网侧实现无线链路的聚合也突破了核心网侧负载均衡需要无线传输设备完全相同且性能接近的局限性，支持现有无线设备的连接。基于本发明系统的新的数据流调度方法，支持数据流的动态调度，充分匹配、利用了无线链路资源。
综上所述，本发明提供一种无线链路动态选择方法及系统，多个第一通信接口与上层应用通信连接，多个第二通信接口分别与多条无线链路相连接，通过第一通信接口将所述上层应用发送的业务数据传输到拆分聚合模块，所述拆分聚合模块将所述业务数据按无线链路的传输能力进行数据流的拆分，每个拆分的数据流不超过单条无线链路的最大传输能力，拆分后的数据流经过链路选择模块，所述链路选择模块选择无线链路状态良好的一条或多条无线链路进行并行传输，即选择无线链路状态良好的第二通信接口发送数据；在接收业务数据时，来自第二通信接口的业务数据经过所述拆分聚合模块聚合为所述上层应用可识别的数据流，完成业务通信。本发明通过检测无线链路的状态，根据链路状态参数排序的结果，可以动态调整每条无线链路所承载的数据流的数量，能够支持应用流量的拆分及合并，并且将拆分后的流量分配到不同的无线链路进行并行传输。
进一步地，本发明第二较佳实施例所述的无线链路动态选择系统，如图7所示，所述无线链路动态选择系统包括：拆分聚合模块、链路选择模块和多个探测反馈模块；所述拆分聚合模块和所述链路选择模块连接，所述拆分聚合模块通过多个第一通信接口与上层应用(如业务服务器或客户端应用程序)通信连接，所述链路选择模块通过多个所述探测反馈模块分别与多个第二通信接口连接，多个所述第二通信接口分别与多条无线链路(例如无线链路1，无线链路2…，无线链路n)相连接(如与AP、基站相连接)，每一个第二通信接口单独连结一条无线链路，且链路能力可以各不相同。若本发明装置(无线链路动态选择系统)位于PDCP层之上那第一通信接口与第二通信接口都符合N3接口；若在在PDCP层，第一通信接口符合N3接口，第二通信接口为PDCP到RLC之间的接口。
其中，所述拆分聚合模块用于在上层应用发送业务数据时将来自所述第一通信接口的业务数据按无线链路的最小传输能力进行数据流的拆分，其中，每个拆分的数据流不超过单条无线链路的最大传输能力；拆分后的数据流经过所述链路选择模块；多个所述探测反馈模块用于探测所连接的无线链路的链路质量，以根据链路质量进行链路排序，并反馈给所述链路选择模块；所述链路选择模块用于根据所述探测反馈模块反馈的链路质量通过所述第二通信接口选择无线链路状态良好的一条或多条无线链路将拆分的多组业务数据逻辑子流进行并行传输；其中，所述业务数据逻辑子流为多组报头中拥有相同业务数据逻辑子流序号的报文的集合；所述拆分聚合模块还用于上层应用接收业务数据时将来自所述第二通信接口的业务数据聚合为所述上层应用可识别的数据流，以完成业务通信。
其中，本发明的拆分聚合模块具有拆分和聚合功能，当业务从一端发送到另一端时，发送端是拆分模块，对应的接收端就是聚合模块。当无线链路的传输能力变化时，可按照一定时间窗口内的链路状态更新数据业务的拆分和聚合操作。拆分聚合模块输入是来自第一通信接口的IP业务数据流，输出是业务数据流拆分的多组业务数据逻辑子流。
其中，本发明的链路选择模块可以通过接收探测反馈模块的链路质量反馈，选择状态良好的链路进行数据传输。链路选择模块输入是拆分聚合模块输出的多组业务数据逻辑子流(其实质是多组报头中拥有相同业务数据逻辑子流序号的报文的集合)，输出是根据链路选择模块创建的业务数据逻辑子流和无线链路对应关系表将业务数据逻辑子流发送到合适的无线链路。
其中，本发明的第三通信接口(图7)传输的数据是报头记录其所属业务数据逻辑子流序号的报文。
其中，本发明的探测反馈模块可以探测链路质量，根据链路质量给链路排序，并反馈给链路选择模块，从而进行链路选择。其中判定某无线链路是否状态良好首先按照基站已知的物理层客观能力进行预先配置，然后可定期向基站发出ping命令，根据每个基站相应的反应时间来判定链路的质量好坏。
基于所述无线链路动态选择系统，本发明较佳实施例所述的无线链路动态选择方法包括发送数据流程和接收数据流程，如图8所示，表示上层应用发送业务数据的流程，如图9所示，表示上层应用接收业务数据的流程。
具体地，如图8所示，上层应用发送业务数据时，所述拆分聚合模块将来自所述第一通信接口的业务数据按无线链路的最小传输能力进行数据流的拆分，其中，每个拆分的数据流不超过单条无线链路的最大传输能力；拆分后的数据流经过所述链路选择模块，多个所述探测反馈模块探测所连接的无线链路的链路质量，以根据链路质量进行链路排序，并反馈给所述链路选择模块，所述链路选择模块根据所述探测反馈模块反馈的链路质量通过所述第二通信接口选择无线链路状态良好的一条或多条无线链路将拆分的多组业务数据逻辑子流进行并行传输，也就是选择无线链路状态良好的第二通信接口发送数据；其中，所述业务数据逻辑子流为多组报头中拥有相同业务数据逻辑子流序号的报文的集合。
其中，所述上层应用为业务服务器或客户端应用程序。所述第一通信接口和所述第二通信接口的类型相同，属于同一种接口，功能不同。所述拆分聚合模块具有拆分和聚合功能，可以将完整的数据流进行拆分，也可以将被拆分的数据流进行聚合。多条无线链路的链路传输能力相同或者不同，即每一个第二通信接口单独连接一条无线链路，且链路能力可以各不相同。
具体地，如图9所示，上层应用接收业务数据时，来自所述第二通信接口的业务数据经过所述拆分聚合模块聚合(一条完整的数据流被拆分成多条后，由于不完整、分拆的数据包顺序混乱所以不能被上层应用识别，所以需要聚合操作)为所述上层应用可识别的数据流(即将被拆分的一条完整的数据流复原)，以完成业务通信。
进一步地，对于数据流拆分过程，假定应用所需的业务大小为N(由多个报文组成)，无线链路的理论传输速率为Mi，i为无线链路编号。
以所有无线链路理论传输速率的最小值Ne＝min(Mi)作为业务流量拆分的最小数据流单元，计算得到具体需要将业务拆分成
Figure BDA0003662649330000192
条业务数据逻辑子流，用Nn代表每条业务数据逻辑子流，n为业务数据逻辑子流的编号(
Figure BDA0003662649330000191
表示向上取整)。
按顺序给报文编号(按顺序唯一标识每个报文)：若本装置(无线链路动态选择系统)建立在核心网与PDCP层之间，那先给业务流中的每个报文按照报文排列顺序在报头中依次增加序列号；若本装置(无线链路动态选择系统)建立在PDCP层，直接利用PDCP机制：PDCP在做报文传输时为每个报文都增加了PDU序列号后再传输给终端，终端在缓存机制中通过PDU序列号或添加的报头序列号聚合为原业务数据流。
拆分方法：建立动态的业务数据逻辑子流数据分配情况表，并初始化业务数据逻辑子流数据分配情况表，如下表：
N<sub>1</sub> N<sub>2</sub> N<sub>3</sub> ... N<sub>n</sub>
Obytes Obytes Obytes Obytes
为每条业务数据逻辑子流分配报文：在分配报文时，每条报文都根据业务数据逻辑子流数据分配情况表分配到拥有数据量最少的业务数据逻辑子流，如果出现两条或多条业务数据逻辑子流拥有同样多数据量的话那就将当前报文分配给编号小的业务数据逻辑子流。同时，在每个报文前端加上业务数据逻辑子流序列号，业务数据逻辑子流数据分配情况表根据当前业务数据逻辑子流数据分配情况不断更新。最终全部报文都分别分配到不同的业务数据逻辑子流中，且每条业务数据逻辑子流的大小都为
Figure BDA0003662649330000201
以本发明与AP连接为例，假设连接了4个AP，即有4条无线链路(AP1、AP2、AP3、AP4)，4条链路能力(理论传输速率)分别为：M1＝400Mbps，M2＝500Mbps，M3＝1Gbps，M4＝2Gbps。此处Ne＝min(Mi)＝400Mbps。
其中，如果N是Ne的倍数，现有N＝2G的TCP业务流(由无数条大小为100bytes到1500bytes不等的报文组成)，此例子中假设前十个报文大小分别为：300bytes，300bytes，500bytes，100bytes，600bytes，1000bytes，800bytes，900bytes，100bytes，200bytes。
具体拆分方法：
计算应该拆分为
Figure BDA0003662649330000202
条业务数据逻辑子流，每条数据流的大小是400M。
建立并初始化业务数据逻辑子流数据分配情况表，如下：
N<sub>1</sub> N<sub>2</sub> N<sub>3</sub> N<sub>4</sub> N<sub>5</sub>
Obytes Obytes Obytes Obytes Obytes
分配报文：
当前所有业务数据逻辑子流的数据量相同，按照编号顺序分配第一个报文给N1，此报文大小为300bytes：
N<sub>1</sub> N<sub>2</sub> N<sub>3</sub> N<sub>4</sub> N<sub>5</sub>
300bytes Obytes Obytes Obytes Obytes
N2-N5的数据量小且相同，按照编号顺序分配第二个报文给N2，此报文大小为300bytes：
N<sub>1</sub> N<sub>2</sub> N<sub>3</sub> N<sub>4</sub> N<sub>5</sub>
300bytes 300bytes Obytes Obytes Obytes
N3-N5的数据量小且相同，按照编号顺序分配第三个报文给N3，此报文大小为500bytes：
N<sub>1</sub> N<sub>2</sub> N<sub>3</sub> N<sub>4</sub> N<sub>5</sub>
300bytes 300bytes 500bytes Obytes Obytes
N4和N5的数据量小且相同，按照编号顺序分配第四个报文给N4，此报文大小为100bytes：
N<sub>1</sub> N<sub>2</sub> N<sub>3</sub> N<sub>4</sub> N<sub>5</sub>
300bytes 300bytes 500bytes 100bytes 0bytes
N5的数据量较小，分配第五个报文给N5，此报文大小为600bytes：
N<sub>1</sub> N<sub>2</sub> N<sub>3</sub> N<sub>4</sub> N<sub>5</sub>
300bytes 300bytes 500bytes 100bytes 600bytes
当前N4的数据量较小，分配第六个报文给N4，此报文大小为1000bytes：
N<sub>1</sub> N<sub>2</sub> N<sub>3</sub> N<sub>4</sub> N<sub>5</sub>
300bytes 300bytes 500bytes 1100bytes 600bytes
N1、N2的数据量小且相同，按照编号顺序分配第七个报文给N1，此报文大小为800bytes：
N<sub>1</sub> N<sub>2</sub> N<sub>3</sub> N<sub>4</sub> N<sub>5</sub>
1100bytes 300bytes 500bytes 1100bytes 600bytes
N2的数据量较小，分配第八个报文给N2，此报文大小为900bytes：
N<sub>1</sub> N<sub>2</sub> N<sub>3</sub> N<sub>4</sub> N<sub>5</sub>
1100bytes 1200bytes 500bytes 1100bytes 600bytes
N3的数据量较小，分配第九个报文给N3，此报文大小为100bytes：
N<sub>1</sub> N<sub>2</sub> N<sub>3</sub> N<sub>4</sub> N<sub>5</sub>
1100bytes 1200bytes 600bytes 1100bytes 600bytes
N3、N5的数据量小且相同，按照编号顺序分配第十个报文给N3，此报文大小为200bytes：
N<sub>1</sub> N<sub>2</sub> N<sub>3</sub> N<sub>4</sub> N<sub>5</sub>
1100bytes 1200bytes 800bytes 1100bytes 600bytes
按照各子流数据量大小和编号顺序分配下个报文……，最终，所有报文都分配完毕，每条业务数据逻辑子流大小都为400M。
其中，如果N不是Ne的倍数，现有N＝900M的TCP业务流(由无数条大小为100bytes到1500bytes不等的报文组成)。计算应该拆分为
Figure BDA0003662649330000231
条业务数据逻辑子流，每条数据流的大小是300M。具体分配报文的方法与上述方法类似。
进一步地，数据流调度过程：
业务数据逻辑子流作为流量调度最小数据流单元，受链路选择模块调度：
初始状态时，按照物理层客观链路质量由高到低给无线链路排序。
Mi为第i条无线链路，第i条无线链路承载的最大数据传输能力(即最多分配数据逻辑子流的数量)为
Figure BDA0003662649330000232
(
Figure BDA0003662649330000233
表示向下取整)。
基于轮询方式，根据链路质量排序顺序以及链路承载能力给每条链路分配待传输的业务数据逻辑子流。遵循原则：链路承载能力高且链路状态好的链路优先分配，反之链路承载能力低且链路状态差的链路滞后分配或不分配。所有的业务数据逻辑子流都要根据无线链路的状态和承载能力分配给对应的无线链路进行传输。
根据分配情况建立业务数据逻辑子流和无线链路对应关系表，如下表：
业务数据子流 无线链路
N<sub>1</sub> M<sub>i</sub>
N<sub>2</sub> M<sub>i</sub>
N<sub>3</sub> M<sub>i</sub>
... ...
N<sub>n</sub> M<sub>i</sub>
每间隔一定时间T定期对所有无线链路的时延进行测试(通过向每条链路连接的基站发ping命令)，并按时延由小到大排序，更新时延排序列表后，按上述规则对数据逻辑子流进行重新分配。
仍以上述设备与AP连接为例：
假设4条链路时延分别为：t1＝1ms，t2＝2ms，t3＝0.5ms，t4＝3ms。根据时延大小，可得到链路质量排序为：AP3＞AP1＞AP2＞AP4。
且已知4条链路能力(理论传输速率)分别为：M1＝400Mbps，M2＝500Mbps，M3＝1Gbps，M4＝2Gbps。故第一条链路最大承载
Figure BDA0003662649330000241
条数据流，同理第二条链路最大承载1条数据流，第三条链路最大承载2条数据流，第四条链路最大承载5条数据流。
上述拆分的5条业务数据逻辑子流首先分配至链路质量最好的AP3链路，直到其最大承载能力(2条数据流)，所以第一条业务数据逻辑子流和第二条业务数据逻辑子流送至AP3。同理分配第三条业务数据逻辑子流送至AP1，第四条业务数据逻辑子流送至AP2，第五条业务数据逻辑子流送至AP4。
业务数据逻辑子流和无线链路对应关系表为：
业务数据子流 无线链路
N<sub>1</sub> M<sub>3</sub>
N<sub>2</sub> M<sub>3</sub>
N<sub>3</sub> M<sub>1</sub>
N<sub>4</sub> M<sub>2</sub>
N<sub>5</sub> M<sub>4</sub>
本发明通过检测无线链路的状态(根据按照基站已知的物理层客观能力以及周期性的时延测试)，给链路按照状态从好到坏进行排序，并根据链路的质量好坏进行分配数据流(优先把数据流分配给链路质量好的链路，质量不好的链路滞后分配或者不分配)，通过上述过程从而实现调整每条无线链路所承载的数据流的数量；本发明通过设计拆分聚合模块支持应用流量的拆分及合并，并且通过链路选择模块将拆分后的流量分配到不同的无线链路进行并行传输；本发明实现了在无线通信接入网侧实现多种无线链路选择。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
当然，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关硬件(如处理器，控制器等)来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取的计算机可读存储介质中，所述程序在执行时可包括如上述各方法实施例的流程。其中所述的计算机可读存储介质可为存储器、磁碟、光盘等。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (15)

1.一种无线链路动态选择方法，其特征在于，所述无线链路动态选择方法基于无线链路动态选择系统实现，所述无线链路动态选择系统包括拆分聚合模块和链路选择模块，所述拆分聚合模块和所述链路选择模块连接，所述拆分聚合模块通过多个第一通信接口与上层应用通信连接，所述链路选择模块通过多个第二通信接口分别与多条无线链路相连接；所述无线链路动态选择方法包括：
上层应用发送业务数据时，所述拆分聚合模块将来自所述第一通信接口的业务数据按无线链路的传输能力进行数据流的拆分，其中，每个拆分的数据流不超过单条无线链路的最大传输能力；拆分后的数据流经过所述链路选择模块，所述链路选择模块根据链路传输状态通过所述第二通信接口选择无线链路状态良好的一条或多条无线链路进行并行传输；
上层应用接收业务数据时，来自所述第二通信接口的业务数据经过所述拆分聚合模块聚合为所述上层应用可识别的数据流，以完成业务通信。
2.根据权利要求1所述的无线链路动态选择方法，其特征在于，所述链路传输状态为链路传输的时延由小到大排序，时延越小的无线链路的链路传输能力越好。
3.根据权利要求1所述的无线链路动态选择方法，其特征在于，所述链路传输状态为接收无线信号强度由大到小排序，信号强度越大的无线链路的链路传输能力越好。
4.根据权利要求1所述的无线链路动态选择方法，其特征在于，所述链路传输状态为按照一定权重综合时延和接收无线信号强度的影响后，按链路质量由高到低排序，链路质量越高的无线链路的链路传输能力越好。
5.根据权利要求1所述的无线链路动态选择方法，其特征在于，所述上层应用可识别的数据流表示所述拆分聚合模块将被拆分的多条数据流聚合成一条完整的数据流。
6.根据权利要求1所述的无线链路动态选择方法，其特征在于，若所述上层应用所需的业务速率为N，无线链路的理论传输速率为Mn，n为无线链路的编号，则以所有无线链路理论传输速率的最小值Ne＝min(Mn)作为业务流量拆分的最小单元，将来自所述第一通信接口的业务数据共拆分成[N/min(Mn)]条业务数据流，第i条无线链路承载的最大数据传输能力[Mi/Ne]，[]表示取整数部分，i表示n中的一个。
7.根据权利要求6所述的无线链路动态选择方法，其特征在于，[N/min(Mn)]条业务数据流作为流量调度最小单元，受所述链路选择模块调度。
8.根据权利要求1所述的无线链路动态选择方法，其特征在于，所述无线链路动态选择方法还包括：
每间隔一定时间T对所有无线链路的链路传输状态进行测试，并按照最新测试结果重新进行排序，按更新后的排序列表对数据流单元进行重新分配。
9.根据权利要求1所述的无线链路动态选择方法，其特征在于，所述无线链路动态选择方法还包括：
当无线链路的传输能力发生动态变化时，所述拆分聚合模块按照一定时间窗口内的链路状态更新数据业务的拆分和聚合操作。
10.根据权利要求1所述的无线链路动态选择方法，其特征在于，所述第一通信接口和所述第二通信接口的类型相同。
11.根据权利要求1所述的无线链路动态选择方法，其特征在于，所述上层应用为业务服务器或客户端应用程序。
12.根据权利要求1所述的无线链路动态选择方法，其特征在于，多条无线链路的链路传输能力相同或者不同。
13.一种无线链路动态选择系统，其特征在于，所述无线链路动态选择系统包括：
拆分聚合模块和链路选择模块；所述拆分聚合模块和所述链路选择模块连接，所述拆分聚合模块通过多个第一通信接口与上层应用通信连接，所述链路选择模块通过多个第二通信接口分别与多条无线链路相连接；
所述拆分聚合模块用于在上层应用发送业务数据时将来自所述第一通信接口的业务数据按无线链路的传输能力进行数据流的拆分，其中，每个拆分的数据流不超过单条无线链路的最大传输能力；拆分后的数据流经过所述链路选择模块，所述链路选择模块用于根据链路传输状态通过所述第二通信接口选择无线链路状态良好的一条或多条无线链路进行并行传输；
所述拆分聚合模块还用于在上层应用接收业务数据时将来自所述第二通信接口的业务数据聚合为所述上层应用可识别的数据流，以完成业务通信。
14.一种无线链路动态选择方法，其特征在于，所述无线链路动态选择方法基于无线链路动态选择系统实现，所述无线链路动态选择系统包括拆分聚合模块、链路选择模块和多个探测反馈模块，所述拆分聚合模块和所述链路选择模块连接，所述拆分聚合模块通过多个第一通信接口与上层应用通信连接，所述链路选择模块通过多个所述探测反馈模块分别与多个第二通信接口连接，多个所述第二通信接口分别与多条无线链路相连接；所述无线链路动态选择方法包括：
上层应用发送业务数据时，所述拆分聚合模块将来自所述第一通信接口的业务数据按无线链路的最小传输能力进行数据流的拆分，其中，每个拆分的数据流不超过单条无线链路的最大传输能力；拆分后的数据流经过所述链路选择模块，多个所述探测反馈模块探测所连接的无线链路的链路质量，以根据链路质量进行链路排序，并反馈给所述链路选择模块，所述链路选择模块根据所述探测反馈模块反馈的链路质量通过所述第二通信接口选择无线链路状态良好的一条或多条无线链路将拆分的多组业务数据逻辑子流进行并行传输；其中，所述业务数据逻辑子流为多组报头中拥有相同业务数据逻辑子流序号的报文的集合；
上层应用接收业务数据时，来自所述第二通信接口的业务数据经过所述拆分聚合模块聚合为所述上层应用可识别的数据流，以完成业务通信。
15.一种无线链路动态选择系统，其特征在于，所述无线链路动态选择系统包括：
拆分聚合模块、链路选择模块和多个探测反馈模块；所述拆分聚合模块和所述链路选择模块连接，所述拆分聚合模块通过多个第一通信接口与上层应用通信连接，所述链路选择模块通过多个所述探测反馈模块分别与多个第二通信接口连接，多个所述第二通信接口分别与多条无线链路相连接；
所述拆分聚合模块用于在上层应用发送业务数据时将来自所述第一通信接口的业务数据按无线链路的最小传输能力进行数据流的拆分，其中，每个拆分的数据流不超过单条无线链路的最大传输能力；拆分后的数据流经过所述链路选择模块；
多个所述探测反馈模块用于探测所连接的无线链路的链路质量，以根据链路质量进行链路排序，并反馈给所述链路选择模块；
所述链路选择模块用于根据所述探测反馈模块反馈的链路质量通过所述第二通信接口选择无线链路状态良好的一条或多条无线链路将拆分的多组业务数据逻辑子流进行并行传输；其中，所述业务数据逻辑子流为多组报头中拥有相同业务数据逻辑子流序号的报文的集合；
所述拆分聚合模块还用于上层应用接收业务数据时将来自所述第二通信接口的业务数据聚合为所述上层应用可识别的数据流，以完成业务通信。
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