TWI411267B - 無線處理裝置佇列長度評估與無線網路中信號接收品質評估技術 - Google Patents

無線處理裝置佇列長度評估與無線網路中信號接收品質評估技術 Download PDF

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Description

無線處理裝置佇列長度評估與無線網路中信號接收品質評估技術 發明領域
本發明一般關於傳輸及接收資訊流的裝置且尤其是關於可被用於藉由監控資訊流來決定這些裝置之操作特性的技術。例如，本發明可被用於決定無線網路內的接收器、路由器和存取點的操作特性，該等裝置傳輸且接收被安排在封包內的多媒體資訊流。
 發明背景
在無線網路之上的即時多媒體流量的遞送預期是第三代移動電話、WiFi和WiMAX無線網路中的重要應用。在此等應用中，多媒體資訊流(如代表影像和聲音的數位資料)被組織成封包。多媒體源發送這些封包流給處理裝置，例如在通訊通道之上傳輸該等封包給末端使用者接收器的路由器或無線存取點。如果一處理裝置不能立即傳輸一封包，則其將該封包暫時儲存在一佇列中或緩衝區中直到該封包可被傳輸。例如，當該無線通訊通道正被另一處理裝置使用時，一無線存取點可能無法傳輸一封包。
當一處理裝置(例如一路由器)以比它傳輸速率高的速率接收資訊時，被儲存在該佇列或緩衝區內的資訊量增加。如果在一非常長的時期進入速率保持比流出速率高，則緩衝區內被儲存的資訊的佔用程度(level of occupancy)將增加，直到達到由該緩衝區儲存容量指示的最大佔用程度。在此情形期間(被稱作為緩衝區溢出)，資訊丟失是不可避免的，因為當資訊到達時該處理裝置必須丟棄該資訊或其必須自緩衝區丟棄資訊以獲得空間來儲存正到達的資訊。在典型的無線網路(符合IEEE 802.11a或802.11g標準)中，例如，處理裝置(例如無線存取點和路由器)以等於100Mb/s的速率接收來自有線通訊路徑的資訊，且其等在無線通訊路徑之上以不高於54Mb/s的速率轉送或傳輸該資訊。例如，如果該處理裝置以接近100Mb/s的速率接收來自該有線路徑的資訊，則其無法在無線路徑上以足夠高以跟上被接收到之資訊之到達速率的一速率傳輸資訊。該緩衝區佔用程度增加直到緩衝區儲存的需求超過該緩衝區容量。一些資訊將會丟失，因為在其可被轉送或傳輸之前其必須被丟棄。
由於傳輸通道內的雜訊或干擾原因，資訊也可能丟失。此類型的丟失在很多無線網路中是普遍的，但經由使用再傳輸及前向錯誤改正(FEC)技術可被減少。不幸的是，這些技術增加了必須被傳輸的資料量，從而降低了資訊可被該等處理裝置傳輸的有效速率，且因此強加緩衝區儲存的更大需求。
國際專利申請案號PCT/US2006/020861，由Bauer和Jiang在2006年5月26日提出申請，名為“Method and System for Optimizing Forward Error Correction of Multimedia Streaming over Wireless Networks”，在2007年1月11日公開，公開號為WO 2007/005160，描述了可被用於對一封包式網路選擇一對FEC參數(n ，k )的技術，對於一組n 封包最小化由緩衝區溢出引起的資訊丟失，其中k ＝攜帶多媒體資料的封包數，而(n －k )＝在該組n 封包內的錯誤改正封包數。(此申請案在以下被稱作為“FEC最佳化申請案(FEC Optimization Application”)且其全部內容以參照方式被併入本文)。這些技術需要數個輸入參數，包括最大的緩衝區佔用程度(此處被稱作為緩衝區大小或緩衝區容量)以及競爭或干擾資訊到達該處理裝置的速率。所需要的是評估這些參數的方式，而不需要具有該處理裝置內部操作的知識及不需要存取該處理裝置內部操作。
藉由使用控制一來源提供資訊給該處理裝置的速率的另一種技術，由緩衝區溢出引起的資訊丟失可被減少或消除。所需要的是利用測量緩衝區佔用程度實現此技術的方式，該技術不需要具有關於該處理裝置之內部操作的知識或不需要存取該處理裝置之內部操作而可被獲得。
 發明概要
本發明的一目的是提供數種方式，用以藉由監控由處理裝置傳輸的資訊來決定如路由器和無線存取點的處理裝置之操作特性。例如，操作特性(如緩衝區容量和緩衝區佔用程度)可被判定出。本發明的一目的也是提供數種方式，用以評估監控情況(如訊號雜訊比)是否足以允許操作特性被相當精確度地決定出。
以下討論的本發明的各種實現可以評估一處理裝置內一緩衝區的容量，可以評估在特定時間點上一處理裝置內一緩衝區佔用程度，以及藉由監控由該處理裝置傳輸的資訊可以測量這些評估的可靠性。以下討論的所有實現假定該處理裝置是一種轉送裝置，如接收來自一有線或光學路徑的一或多個輸入資訊流且在一無線路徑之上傳輸一或多個輸出資訊流的一無線存取點，其中輸入資訊流和輸出資訊流被安排在離散片段中。這些實現的一些假定該處理裝置內的該緩衝區對於資訊片段實現先入先出(FIFO)佇列。
藉由參考以下討論和附圖，本發明的各種特徵和其較佳實施例可被較好地理解。以下討論的內容和圖式僅被闡明作為範例，不應被理解成表示對本發明範圍的限制。
圖式簡單說明
第1圖是一通訊系統的示意方塊圖。
第2至4圖是具有一訊框流之序列號的封包示意圖。
第5圖是說明一過程中之步驟的流程圖，該過程被用於對在一時間間隔期間被傳輸的特有封包數進行計數。
第6至9圖是一訊框流內的封包示意圖。
 較佳實施例之詳細說明 A、介紹
第1圖是一通訊系統的示意性說明，其中一或多個資料源2、4提供傳達被安排在封包內的資訊的源信號。在至少一些封包內攜帶的資訊可以是(例如)多媒體資訊。由該資料源2提供的源信號傳達被安排在與一些應用程式有關的“主要封包(primary packet)”內的資訊。其他資料源(例如資料源4)也提供傳達被安排在稱作為“競爭封包(competing packet)”的封包內之資訊的源信號，因為後者的封包競爭需用來服務該等主要封包的資源；然而，來自這些其他資料源的源信號不需要攜帶相同類型的資訊，且該等競爭封包不需要以與對資料源2所描述的方式相同的方式被安排。
來自該等資料源2、4的源信號沿著通訊路徑3、5被分別傳送到處理裝置10。這些通訊路徑3、5可被各種廣泛的通訊技術實現。例如，使用如金屬線或光纖的介質且符合任何IEEE 802.3標準的技術可被使用。該處理裝置10(例如可以是一路由器或一無線存取點)接收來自每一資料源2、4的封包且將至少一些封包的資訊儲存在一緩衝區內。處理裝置10沿著通訊路徑11傳輸資訊封包，一或多個接收器(例如接收器20)接收該等資訊封包。該通訊路徑11可被各種廣泛的技術實現，包括(例如)那些符合任何IEEE 802.11標準的無線技術。該通訊系統可包括其他想要的接收器、傳輸器及資料源。
該接收器20代表本發明各種層面可在其中被執行的一裝置。在如以下描述的該通訊系統的那些實現中，該通訊路徑11是一廣播或多播媒體。該接收器20監控該通訊路徑11且利用以下描述的技術分析由該處理裝置10傳輸的資訊。去往該接收器20以及任何其他接收器的資訊被監控及被分析。該接收器20也可接收且處理想要用於一或多個其他應用的資訊。
在此通訊系統內的裝置可合併各種錯誤改正或錯誤回復技術，例如習知的前向錯誤改正(FEC)程序或服務品質程序，例如資料源或處理裝置重傳一接收器沒有告知收到的那些封包。
第1圖所示的示意性說明省略了大量元件，該等元件可能在一通訊系統的實際實現中是想要的但對於解釋本發明不是必需的。例如，該圖式沒有說明以下元件：確定該通訊路徑11是否暢通所需的元件，即其他封包處理裝置目前是否使用該通訊路徑11或可能阻止接收器20接收的一些類型的干擾是否存在。此外也沒有顯示的是以下一些元件：自該接收器20獲得封包上丟失或重傳封包需求的任何資訊所需的元件。
遍及此揭露的剩餘部分，較特別的提及由以下實現形成，在該等實現中在該等資料源和處理裝置之間的通訊路徑符合該等IEEE 802.3標準之一，且在處理裝置和接收器之間的通訊路徑符合IEEE 802.11標準之一。沿著這些通訊路徑被傳達的資訊流依據一媒體存取控制(MAC)協定被安排，該MAC協定將資訊安排成為包括附加到一MAC標頭之應用資料封包的MAC訊框。該MAC標頭包括應用資料源的網路位址(“源位址”)和應用資料想要的接收者或數個接收者的網路位址(“目的位址”)。實現的這些細節被提供作為範例。實質上本發明可以任何想要的通訊技術被使用。
對於符合IEEE 802.3和IEEE 802.11標準的技術，傳達資訊封包的MAC訊框被傳輸及接收，就技術而言是精確的說法；然而，藉由有時描述這些類型的行為為傳輸和接收封包，以下討論可稍微被簡化。
以下討論的一些示範性實現使用具有時間資訊的封包(被稱作為“探測封包(probe packet)”)來測量信號傳播和處理延遲。除非不同地註解，否則這些示範性實現是基於以下假定的：該等信號以一可忽略、固定的或可以被該接收器20預知的時間量將這些探測封包自其等各自來源傳達到該處理裝置10。
B、評估緩衝區佔用
在下文被描述的一些技術被用於評估在該處理裝置10內目前的緩衝區佔用程度。
1、基本技術
一種緩衝區佔用評估技術的一實現使用一探測封包且基於一些假設：(1)一資料源在時間t S 發送一探測封包，且將該發送時間t S 插入到該封包或伴隨該探測封包的控制資訊內，(2)在該發送時間t S 和到達該處理裝置10的時間之間的間隔是可忽略的，(3)該處理裝置10緩衝且隨後以一可被該接收器20觀測到的形式傳輸該探測封包和其發送時間，(4)該探測封包的資料源和該接收器20使用彼此同步的時鐘，(5)該處理裝置10使用其緩衝區實現一先入先出(FIFO)佇列方案，以及(6)緩衝區佔用程度根據已被儲存在緩衝區內但未被擷取的封包數而被測量出。
如果當一探測封包到達該處理裝置10時，緩衝區佔用程度在時間t S 是L ，則該緩衝區在時間t S 時具有在該FIFO佇列中在該探測封包之前的L 個封包。該處理裝置10不傳輸該探測封包，直到所有的L 個之前封包被傳輸。當該處理裝置10傳輸該探測封包且該探測封包在時間t R 被該接收器20觀測到時，藉由在從t S 到t R 的間隔期間對由該處理裝置10傳輸的特有封包數計數，該接收器20可判定在該處理裝置10內在時間t S 時存在的緩衝區佔用程度。
如果該接收器20對於所有在此間隔期間被傳輸的特有封包計算出位元組總數，則緩衝區佔用程度可根據位元組被表示出。若想要的話，該接收器20也可說明在資料源和該處理裝置10之間的任何傳播延遲。
2、對封包計數
該接收器20必須對由該處理裝置10傳輸且由其接收的所有特有封包進行計數。僅對那些去往該接收器20本身的封包計數是不夠的。可能沒有任何封包將去往該接收器20。
在很多實際的實現中，如果想要的接收器沒有接收到無錯誤的封包，則該處理裝置10需要重傳該封包。如果該通訊路徑11的傳輸媒體遭受到可破壞資訊封包的雜訊和其他干擾，則此技術尤其有用。在如此等的實現中，該接收器20必須保有其接收到的所有MAC訊框的記錄，從而其可判定哪些封包由該處理裝置10傳輸以及哪些封包是特有的。藉由利用每一MAC訊框內的循環冗餘碼(CRC)來偵測錯誤及利用一改正過程(例如前向錯誤改正)來改正盡可能多的資料錯誤、檢查MAC標頭內的資訊以判定該MAC訊框是否由該處理裝置10所傳輸，以及持有在該訊框內指示該MAC訊框是否表示封包重傳的其他資訊的記錄，這可被實現。
藉由檢查在該MAC標頭內已知為方向旗標的資訊和源位址，一MAC訊框是否由該處理裝置10傳輸可被判定出。藉由檢查該MAC標頭內已知為封包順序欄位的其他資訊，一MAC訊框是否表示一封包重傳可被判定出。若想要的話，一傳輸-再試指示符(已知為Retry_flag)也可被使用。
很多協定(例如那些符合IEEE 802.11標準的)使用一些方法來識別由相同的裝置傳輸的每一特有的封包。IEEE 802.11標準指定一個12位元的欄位，其對每一特有的封包傳送一單調增加的序列號。該序列號對於每一攜帶一特有封包的隨後MAC訊框增加一。如果由相同裝置傳輸的兩個鄰近的MAC訊框具有相同的序列號，則隨後的訊框被認為代表其本身封包的重傳。如果兩個鄰近的MAC訊框具有相差1(以模數212 計算)的序列號，其中較早的訊框具有較低的數(以模數212 計算)，則該兩個訊框被認為是傳送一封包流內的特有連續封包。在一訊框流內具有序列號1、2、3、4的四個特有封包P1、P2、P3、P4在第2圖中被示意性說明。
如果該通訊路徑11是一無線通訊路徑，則一較低的信號雜訊比或較強的干擾信號可阻止該接收器20辨識由該處理裝置10傳輸的一些封包。如果該接收器20是想要的接收者，則此丟失可由該處理裝置10辨識出，因為該接收器20沒有回應封包的成功接收。該處理裝置10重傳該封包，直到回應成功接收。然而如果該接收器20不是想要的接收者，則丟失可能無法被偵測到。此情形在第3圖中被示意性 說明，其中虛線框代表具有一未被該接收器20觀測到的封包P3的訊框。
該接收器20也可能由於其他原因而未能觀測到一封包，例如較低的處理速度或實現該接收器20中各種特徵的電路或程式化中的缺陷。丟失的原因對於本發明而言不是重要的。
藉由偵測在序列號流中的間斷或跳躍以及對肯定是遺失而引起跳躍的特有封包數目進行計數，在對封包計數時由於遺失封包引起的錯誤可被改正。對於符合IEEE 802.11標準之一的實現而言，例如，對遺失封包的計數N MISSING 可由以下運算式被計算出：N MISSING =Q STOP -Q START -1 (1)其中Q START =緊接在跳躍之前的訊框之序列號；以及Q STOP =緊接在該跳躍之後的訊框之序列號。
依據各種IEEE 802.11無線網路的經驗型測試建議想要說明多達四個的遺失封包。如果四個或更少的封包遺失，則跳躍發生在序列號流中，其小於或等於5(以模數212 計算)。在第3圖所示的範例中，在序列號流中的一跳躍存在於具有封包P2和P4的訊框之間，該等封包P2和P4具有序列號2和4。該跳躍的大小是4-2=2，表示一封包遺失。此一遺失封包P3的計數可被包括在由該接收器20觀測到的封包總計數內。
如果在序列號流內的一跳躍較大，則一些其他類型的錯誤可能發生，而代替未能觀測到封包的錯誤，或兩種錯 誤皆發生。例如，在一接收到之封包內的序列號可能被一種未能改正的方式所破壞。此情形的一範例在第4圖中被示意性說明，其中封包P3的序列號(在二進制中表達為00011)的最低有效位元已被一位元中的一錯誤所破壞而變成19(表達為10011)。該位元錯誤產生19-2=17的跳躍。說明此一種較大跳躍的封包數不應被計數，因為非常可能的是在一或多個訊框內的序列號已被破壞，而不是大量封包未被觀測到。對於第4圖所示的範例而言，該接收器20的一較佳實現應該將表面上具有序列號19的封包P3計數為僅一個封包。
除了該等序列號內未被改正的位元錯誤之外，序列號的大量跳躍可由至少兩個其他原因引起。一個原因是較差的信號接收品質，例如由一極低的信號雜訊比(SNR)所引起的，其使得該接收器20觀測到非常少的MAC訊框。大量跳躍是由於大量遺失的封包引起的。以下討論的一些技術可被用於判定此情形是否存在。另一原因是該處理裝置10可實現非嚴格FIFO的排隊方案，因為其對於某些情形下的傳輸對封包重新排序。經驗型測試已顯示出，每當該等裝置遭遇至多個接收器之一的一無線鏈結的品質降低時，一些符合IEEE 802.11的處理裝置(例如路由器或無線存取點)可以以一非嚴格FIFO的順序自其等緩衝區擷取及傳輸封包。如果此一處理裝置在數次重傳之後沒有接收到來自一想要的接收器之已成功接收到一特定封包P1的回應，則該處理裝置可傳輸去往另一接收器的另一封包P2，即使在佇列中該P2封包在該P1封包之後。事實上，該佇列中的封包被重 新排序，這在由該處理裝置傳輸的封包流之序列號引入一跳躍。當排隊方案不按照FIFO時，緩衝區佔用程度的評估變得更加複雜。
幸運的是，通常僅對於序列號流內的小量跳躍足以說明遺失封包，而不需嘗試決定說明由位元錯誤、較差的信號接收品質或封包重排引起的序列號中的大量跳躍的封包數。
第5圖所示的圖式表示可被用於實現以上描述的技術的一過程，該等技術使用對於由該處理裝置10傳輸的訊框流被記錄的資訊。此資訊包括當探測封包由其資料源發送時每一探測封包的發送時間Ts (被假定為到達該處理裝置10的時間)、當每一封包被該接收器20觀測到時的觀測時間Tr 以及封裝每一封包之訊框的序列號Q 。參考第5圖所示的圖式，步驟S100藉由初始化目前 (current )為對於探測封包訊框被記錄的參考資訊，建立一“目前訊框”、自該目前訊框內探測封包之發送時間Ts 初始化開始時間T _start 、自該目前訊框之序列號Q 初始化值seqnr 以及初始化該封包計數N 等於1。探測封包訊框的觀測時間Tr 代表封包在其中需被計數的時間間隔的結束時間T _end 。步驟S102藉由設定目前 (current )為對於在訊框流內緊接在目前訊框之前的訊框被記錄的參考資訊，建立一新的目前訊框，且自該新的目前訊框之觀測時間Tr 設定值T _obs 。步驟S104判定該值T _obs 是否在開始時間T _start 之前。如果該T _obs 在T _start 之前，則過程以代表在時間間隔[T _start ，T _end ]內封包計數的值N 結束。如果該值T _obs 沒有在開始時間T _start 之前，則該 過程繼續步驟S106，其將值seqnr 轉移至oldseqnr ，且自目前訊框之序列號Q 重設值seqnr 。在鄰近訊框的序列號之間的跳躍 (jump )或差值被計算出。步驟S108判定跳躍 (jump )的絕對值是否大於一臨界值，該臨界值在此範例中是5。如果跳躍 (jump )的絕對值大於該臨界值，則步驟S110將封包計數N 增加1。如果跳躍 (jump )的絕對值不大於臨界值，則步驟S112將計數增加跳躍 (jump )值。然後該過程繼續步驟S102。
3、用於計數的可選擇的方法
如果想要的話，封包可以以其他方式被計數。一可選擇的方式計算在具有那些訊框之控制資訊內時間值的該等訊框的序列號之間的差值，該等時間值接近上述的發送時間t S 和觀測時間t R 。依據此技術，該接收器20保持訊框記錄，該等訊框具有其等對應的序列號和在一時間間隔的發送時間資訊，該時間間隔在一探測封包的發送時間t START =t S 開始，在該探測封包的觀測時間t END =t R 結束。具有一等於或大於時間t START 之時間值的最早訊框被識別為開始訊框，而具有一等於或小於時間t END 之時間值的最後訊框被識別為結束訊框。此方法嘗試識別出在時間間隔[t START ，t END ]的第一和最後訊框。在結束訊框和開始訊框之序列號之間的差值D 被計算出(以模數212 計算)，而在此間隔期間的封包計數自運算式D +1被獲得。此封包計數的方法一般不如上述的方法可靠，因為在該等訊框之序列號未改正的位元錯誤可能引起計算出的封包計數的重大錯誤。
前述段落中所描述的方法可被修改以僅考慮那些看來不具有由核對訊框CRC所指示的位元錯誤的訊框。這實質上消除了由被破壞的資料引起的錯誤，但通常也提供對緩衝區佔用的評估，當信號接收品質較低時該緩衝區佔用非常少。當信號接收品質較低時，一般而言很少有具有良好CRC的訊框被觀測到，且很可能的是被識別為開始和結束訊框的訊框不是在時間間隔[t START ，t END ]的實際第一和最後訊框。在該時間間隔內被認為分別是開始和結束訊框之訊框的之前和之後的訊框可能被錯誤地自計算出的計數排除。
4、FIFO佇列的變化
上述技術假定緩衝區被用於實現一嚴格地或至少實質上依從FIFO的排隊方案。這些技術可適用於與其他排隊方案的實現一起工作。在以下段落中描述的一方案對於不同級別的封包提供分別的FIFO佇列。
實現符合IEEE 802.11之技術的一處理裝置10也可包括利用多級別FIFO排隊方案的一服務品質(QoS)增強技術。在依據IEEE 802.11e標準的一實現中，封包被置於由MAC標頭內一個三位元流量識別符(TID)欄位指示的八個排隊級別或優先權之一內。藉由識別且計數一特定排隊級別的封包，上述技術可被用於評估該特定排隊級別的緩衝區佔用程度。
上述的一些程序被用於避免或減少由遺失封包引起的計數錯誤。對於一種特定排隊級別的遺失封包數的精確評估較難以獲得，因為每一遺失封包可能屬於任何可能的級別。這可以多種方式被處理。兩種技術在以下段落被描述。
在一技術中，該接收器20保持可被其TID欄位之值識別出的每一級內所有封包的一移動平均值、在一指定的間隔內對可被其TID欄位之值識別出的封包數進行計數，以及使用上述過程來評估在該指定的間隔內無法被TID欄位觀測到或識別出的未分級的封包數。藉由以所有移動平均值之和除該級的移動平均值，每一級的一相對機率被計算出。藉由以一特定級的相對機率乘在該間隔內未分級之封包總數，對在給定間隔內屬於該級的未分級之封包數的評估被計算出。此評估被加到該級的計數。
此技術可被改進以實現將一排隊優先權與每一排隊級別結合。依據此改進的技術，該接收器20對每一排隊級別保持一不間斷的緩衝區佔用程度評估，且僅對於一具有等於或大於一具有大於零之緩衝區佔用的最高優先權級的排隊優先權的那些級別，從移動平均值計算出相對優先權。此改進是根據觀測到一較低優先權級的一封包在該被指定的間隔期間不可能或不太可能被傳輸。
C、評估緩衝區容量
藉由確保緩衝區被填充至容量且使用上述的任何方法評估緩衝區佔用程度，該處理裝置10的緩衝區容量可被評估出。藉由以一速率發送封包流給該處理裝置10且具有足夠高以驅使該緩衝區進入一溢出狀態的長度，該緩衝區可被填充至容量。
在一實現中，一封包流以超過處理裝置之傳輸率的一速率在一些時間間隔(例如100msec.)被發送給該處理裝置10，然後緩衝區佔用程度如上被評估。另一探測封包流以相同速率在一較長的時間間隔(例如200msec.)被發送給該處理裝置10，然後該緩衝區佔用程度被再次評估。如果在該等兩個被評估的程度之間沒有明顯差異，則可假定二者封包流可以填充該緩衝區至其容量。如果在該等被評估的程度之間存在明顯差異，則該過程可利用較長的探測封包流被重複，直到被評估的程度不再增加。
藉由以足夠的速率和長度發送數個探測封包流給該處理裝置10以填充該緩衝區至其容量、對每一流獲得緩衝區佔用評估，以及計算該等評估的一平均值，可獲得該緩衝區容量的一相當精確的測量。
D、其他應用 1、評估競爭流量到達率
評估緩衝區佔用程度可被用於得到評估用於不同應用，如以上提到的FEC最佳化申請案中被揭露的技術的其他參數。可被評估的一參數是所謂“競爭封包”之到達率，該等“競爭封包”與一“主要封包”流競爭處理資源和通訊頻寬。藉由得到對緩衝區佔用程度如何快速變化的測量，在緩衝區佔用程度低於緩衝區容量的時間間隔期間此可被實現。
參考第1圖所示的通訊系統，例如，假設由資料源2發送的封包流是前述段提到的主要封包流。如果該裝置內的緩衝區佔用程度低於緩衝區容量，則主要封包和所有其他競爭封包的到達率之和等於封包被處理裝置10傳輸的速率和緩衝區佔用程度變化的速率之和。例如，如果緩衝區佔用程度在時間t 1 是b 1 ，且緩衝區佔用程度在時間t 2 是b 2 ，若沒有由緩衝區溢出引起的封包丟失，則以下等式成立： 其中b 1 ＝在時間t 1 被儲存在緩衝區內的封包數；b 2 ＝在時間t 2 被儲存在緩衝區內的封包數；p A ＝主要封包的到達率；p C ＝競爭封包的到達率；且p D ＝所有封包的傳輸率。
該等速率和時間可根據任何實際上所需的任何時間單位來表示，但根據如該FEC最佳化申請案中所定義的時間槽(time slot)之相同時間間隔來表示這些值或許是方便的。這些時間槽的期間被建立，從而在任何給定的時間槽內，該封包處理裝置10可接收來自指定流的一封包、可接收一競爭封包且可傳輸一封包，但在一時間槽內僅僅一指定的封包和僅僅一競爭封包可被接收且在一時間槽內僅一封包可被傳輸。此可被表示為0 p A ，p C ，p D 1。
在很多應用中，主要封包的到達率p A 被先驗地指定給該接收器20，且藉由在一些時期對由該處理裝置10傳輸的封包數計數以及計算每時間槽或任何其他想要的單位時間期間的平均速率，傳輸率p D 可被測量出。時間t i 的緩衝區佔用程度b i 可利用上述的任何方法被評估出。競爭封包的到達率可自以下運算式被評估出，該運算式藉由重排運算式(2)而獲得：
自運算式(3)計算出的速率對於緩衝區佔用程度增加或減少時的間隔是有效的，但如果該緩衝區溢出或由於任何其他原因而丟失封包，則其是無效的。若想要的話，則競爭封包的到達率可自數個評估的一線性或移動平均值得到。
2、評估傳輸率
當緩衝區不是空的時，評估緩衝區佔用量可被用於得出用於不同應用(如在FEC最佳化申請案中揭露的技術)中的傳輸率參數p D 。當封包排隊進緩衝區且準備傳輸時，該參數代表該處理裝置10可以達到的傳輸率。如果在一些時間間隔期間該緩衝區不是空的，則藉由對在該間隔期間被傳輸的封包數計數且計算平均速率(如上所述)，對在此間隔期間的傳輸率的評估可被計算出。
然而，若在所有或部分計數間隔時緩衝區是空的，則一些其他技術需要用於計算此參數，因為被觀測到的封包的平均速率很可能低估當緩衝區不是空的時該裝置可以達到的傳輸率。一可被用於使用一載波感測多重存取/碰撞避免(CSMA/CA)協定之網路中的方法在下文被描述。此方法的精確度依賴於CSMA/CA協定的某些特性且依賴於當一封包到達用於傳輸時緩衝區是否是空的。CSMA/CA協定的有關特性和可被用於判定緩衝區是否是空的之一技術在下文被描述。
3、控制發送率
緩衝區佔用程度的評估可被用於控制一或多個資料源的發送率，以防止該處理裝置10內的緩衝區溢出。有多個已知的速率控制方法使用通常被稱作為早期擁塞通知(ECN)的特徵，但若該緩衝區佔用程度提高至高於某一臨界值時，則這些已知的方法要求該處理裝置10監控緩衝區佔用程度且在一封包內設定一特定的ECN旗標。當想要的封包接收器偵測到該ECN旗標時，其發送一ECN回饋封包給對應的資料源。該資料源藉由降低其發送率來回應該ECN回饋封包。
不幸地，ECN無法被廣泛地實現。此外，如果該處理裝置10是一無線存取點，則該裝置不適用於實現ECN。依據開放式系統互連(OSI)參考模型，該ECN旗標應該被一在OSI層3(網路層)上操作的設備所設定。路由器典型地在OSI層3上操作但無線存取點(實質上是有線和無線網路之間的橋接器)典型地在OSI層2(連結層)上操作。
不同於已知的ECN控制方法，此處描述的控制方法不需要該處理裝置10內的任何特定特徵或功能。依據此方法，只要被評估的緩衝區佔用程度符合一或多個準則，該接收器20利用類似於那些上述的方法監控緩衝區佔用程度且發送一ECN回饋封包給對應的資料源。例如，該接收器20可實現一種簡單的方案，例如當被評估的緩衝區佔用程度超過某一臨界值時發送一ECN回饋封包。若想要的話，則該接收器20可實現一較複雜的方案，該方案對於一特定的資料源是最佳的，例如考慮佔用的變化率及佔用程度。
此方法可被用於使用傳輸控制協定(TCP)的單躍式網路。根據TCP，一資料源增加其發送率直到其被通知發生了封包丟失。回應於該通知，該資料源降低其發送率然後以一較慢的速率再次增加。此過程重複，引起發送率振盪。此過程的一缺點是其依靠封包丟失。此丟失在一些應用例(如串流多媒體應用)中是無法容忍的或至少是非常令人討厭的。對於此等類型的應用而言，發送率應被控制而不需要封包丟失。
使用本發明之緩衝區佔用評估技術的控制過程沒有此缺點。封包丟失不是必需的。該接收器20可偵測到一即將發生的緩衝器溢出且使用與一封包丟失已發生的相同通知來通知資料源。當緩衝區佔用程度超過一臨界值時此通知可被發出。此臨界值的精確值對於一些應用不是重要的，因為大於零的任何緩衝區佔用指示發送率太高。
E、時鐘同步
以上討論的緩衝區佔用評估技術假定探測封包的資料源和該接收器20使用彼此同步的時鐘。這些技術可適用於說明兩個時鐘不同步但彼此相差量幾乎固定或變化緩慢的情形。該接收器20調整資料源時鐘的一表示以實現與其自身時鐘同步。依賴於簡單假定的一基本調整技術首先被描述。更多不依賴於此假定的複雜技術接著被描述。
例如，參考第1圖所示的通訊系統，一探測封包被該資料源2在時間t S 發送，且該封包沿著通訊路徑3傳播到該處理裝置10。如果當該封包到達時該處理裝置10內的緩衝區是空的，則假定該封包立即在一固定的、非常短的處理時間間隔之後沿著通訊路徑11被傳輸。被傳輸的封包之後幾乎立即被該接收器20觀測到。在發送時間t S 和觀測時間t R 之間的延遲ε等於該通訊路徑3和該通訊路徑11的總傳播時間加上該處理裝置10緩衝、擷取及傳輸該封包的處理時間。如果該通訊路徑3符合IEEE 802.3標準之一，而該通訊路徑11符合IEEE 802.11標準之一，則該延遲ε典型地大約為1 msec之階數(order)。
在該觀測時間t R 和真實的發送時間(表示相對於該接收器20之時鐘)之間的延遲可被表示為： 其中真實的發送時間可藉由重排運算式(4)被表示為： 其中δ ＝同步發送和接收時鐘的調整值。
給出延遲ε的一精確評估，該接收器20可利用以下運算式對該調整值δ 計算一相當精確的值，該運算式是運算式(5)的重排：δ ＝t R －t S －ε (6)
δ 的計算出的值中的任何錯誤至多是延遲ε的大小。藉由使用此計算出的值，兩個時鐘可以以相當精確的ε值被同步，假如與典型地發生在該處理裝置10內的排隊延遲相比時，該ε值非常小。例如，如果當緩衝區充滿時該延遲ε是1msec.且該排隊延遲是100msec.，則被該接收器20觀測到的時鐘時間的誤差不超過百分之一，這意味著上述的技術可評估緩衝區容量，誤差不超過百分之一。
如果延遲ε的值相對較大但固定，則藉由從延遲ε的值排除沿著該通訊路徑3的傳播延遲，在發送和接收時鐘之間的精確同步仍可被實現。以上討論的技術是根據一假定，即該發送時間t S 實質上等於探測封包到達該處理裝置10的時間。如果沿著該路徑3的傳播延遲太大而使此假定不正確，則藉由使用排除沿著路徑3之傳播延遲的延遲ε的值計算該調整值δ ，一探測封包的發送時間t S 可被調整以補償此情形。
上述的時鐘同步技術被一假定簡單化，即探測封包沿著該通訊路徑11由該處理裝置10傳輸，而沒有任何排隊延遲。在此假定下，一探測封包的傳輸僅延遲一固定的、非常短的時間間隔，其中該處理裝置10處理該探測封包的接收和傳輸。如果在該處理裝置10準備傳輸封包時，來自另一傳輸器的雜訊或競爭流量阻止該通訊路徑11成為閒置狀態，此假定無效。在這些情形下，該封包遭受到另外的延遲，因為在可傳輸封包之前，該處理裝置10必須等待直到該通訊路徑11閒置。如果該通訊路徑11實現例如一CSMA/CA協定，則該處理裝置10等待的時間量無法被另一裝置(例如接收器20)精確地計算出或預知。因此，該時鐘調整值δ 無法被精確地計算出。
只要該通訊路徑11對於在一探測封包之傳輸時間t R 之前的指定時期是閒置的，則藉由使得該接收器20計算時鐘－調整值δ ，在該計算出的值δ 中由雜訊或競爭流量產生的錯誤可被避免。在一遵循IEEE 802.11的網路中，此被指定的時期應該至少如以下描述的DIFS間隔那麼長。當該通訊路徑11閒置時，該接收器20無法可靠地判定該處理裝置10是否能偵測到該接收器20無法觀測到的傳輸。藉由使得該接收器20多次計算時鐘－調整值δ 且比較該等多個值，由此情形產生的問題可被避免或至少大大減少。如果不同的計算產生的δ 值實質上是相同的，則很可能用於每次計算的探測封包沒有遭到任何排隊延遲。該接收器20可重複該等計算直到足夠確信獲得δ 的一計算值。
當每一探測封包被接收到時，該接收器20施加該時鐘－調整值δ 給發送時間值t S 。如果該等發送和接收時鐘相對彼此沒有偏離，則如果想要的話，對於每一段通訊時間δ 的值可以僅被決定一次。如果在兩個時鐘之間的差異變化，則在想要的時候該調整值δ 的一修正值可被決定出。
I、判定緩衝區是否是空的
假如在測量之時間時處理裝置10之緩衝區是空的，則該時鐘調整值δ 可以合理的精確度被測量。以上討論的緩衝區佔用評估技術無法精確判定該緩衝區是否是空的，因為此等技術的精確度依賴於資料源時鐘和接收器時鐘是否同步。如果該通訊路徑11使用一被稱作為分散式協調功能(DCF)的CSMA/CA協定，則在以下段落中討論的技術可被該接收器20實現以較可靠地判定該緩衝區是否是空的。此技術的基本原理可被認為是必要的且可被用於使用不同通訊技術的網路中。
在符合IEEE 802.11標準的CSMA/CA網路中，該處理裝置10在其嘗試傳輸一封包之前判定該通訊路徑11是否忙碌。如果該通訊路徑11在已知為分散式訊框間隔(DIFS)的一段指定時期不忙碌(該DIFS可被表示為DIFS ＝50μsec.)，則該處理裝置10傳輸封包且然後等待來自想要的接收器之關於封包已成功接收的肯定回應(ACK)。如果該處理裝置10在一指定的時期(已知為短訊框間隔(SIFS)，其是10μsec.)之後沒有接收到一ACK，則其將重傳該封包。如果該通訊路徑11忙碌或如果一重傳是需要的，則該處理裝置10在嘗試傳輸之前等待一段計算出的時期直到該通訊路徑11是空的。該時期等於DIFS 時間間隔加上由以下描述的“退避演算法(backoff algorithm)”計算出的“退避時間間隔”。該處理裝置10根據觀測到的流量使用載波感測電路和虛擬載波感測(VCS)指示器的組合來判定該通訊路徑11是否忙碌。此過程的細節對於理解本發明的原理不是必需的，且可從此討論中忽略。
該退避演算法依據以下運算式計算等於一些時間槽數的退避間隔：T W ＝R．TS (7)其中R ＝間隔[0，CW ]的一亂數或虛擬亂數；CW ＝競爭視窗間隔；以及TS ＝一時間槽的間隔。
例如，對於IEEE 802.11b而言，時間槽TS 的長度是20μsec.且該競爭視窗(CW )間隔具有一初始的最小值CW min ＝31個時間槽。例如對於IEEE 802.11g而言，時間槽TS 的長度是9μsec.且該CW 間隔具有一初始的最小值CW min ＝15個時間槽。該CW 視窗的長度可最大增加到1023個時間槽，如以下所解釋的。
該處理裝置10使用一倒數計時器以在嘗試傳輸之前等待等於T W 的一時間間隔。如果該處理裝置10感測到該通訊路徑11忙碌，則該倒數計時器停止直到該通訊路徑11對DIFS 間隔保持閒置。當該倒數計時器為零時，該處理裝置10嘗試傳輸。接收到來自想要的接收器20的ACK使得該處理裝置10重設CW 為其最小值CW min ，為下一封包的傳輸作準備。如果未接收到一ACK，則CW 的值被加倍至其最大允許值且該過程重複下一嘗試的傳輸。
以下描述的技術是基於一封包之第一或初始傳輸被觀測到的等待時間。一封包的第一傳輸可藉由設定在MAC標頭中稱作為Retry _flag 的位元值與所有隨後的封包重傳有所區別。該Retry _flag 對於第一傳輸被設定為零，而對於任何隨後的重傳被設定為1。該技術基於以下事實：如果由該處理裝置10傳輸的一封包之第一傳輸之前為等於DIFS ＋T WX 的最大可能等待間隔，在該最大可能等待間隔期間沒有其他傳輸發生，包括來自相同或鄰近網路的其他傳輸器的傳輸，則該處理裝置10內的緩衝區可知是空的。該間隔T WX 可被表達為：T WX ＝CW min ．TS (8)
如果該接收器20在時間t R 接收一封包，且在時間間隔[t R －(DIFS ＋T WX )，t R ]沒有其他傳輸被觀測到，則可知該處理裝置10內的緩衝區在被傳輸之封包到達該傳輸器時是空的。換句話說，此閒置間隔是一情形，足以意味此特定封包的傳輸未被任何排隊延遲延期。此情形可經由矛盾論證被證實，假定封包遭到排隊延遲，仍在時間t R 被觀測到。
在此範例中，t R 被定義為該封包之第一位元由接收器20觀測到的時間。如果該接收器20改為偵測該封包之最後位元被接收到的時間，則該第一位元被觀測到的時間可自以下運算式被獲得： 其中t LAST ＝封包內最後位元的觀測時間；B ＝該封包內的位元數；V ＝位元的每秒傳輸速率；以及T PRE ＝接收所有訊框開端資訊的時間間隔。
參數B 和V 的值通常可自該接收器20內的一定製的符合IEEE 802.11的裝置驅動程式中獲得，但時間間隔T PRE 的值通常無法獲得。如果利用別的方式此值也無法可得，則藉由使用經驗型測試決定的一值、藉由查閱適當通訊協定的規格或藉由想要的任何其他方式，滿意的結果可被獲得。例如對於符合IEEE 802.11b和802.11g的通訊路徑而言，適當的規格指示出間隔T PRE 的值分別是192μsec.和24μsec.。
這有助於指出上述的閒置間隔對於緩衝區是否是空的是充分條件而不是必要條件。出於此原因，該技術較佳地適用於在其中該通訊路徑11不總是大量被使用的網路。如果最大可能的初始等待間隔T WX 已知，則此技術可被用於使用一些碰撞避免方案的其他通訊協定。
當該接收器20對於一探測封包判定該緩衝區是空的時，該時鐘調整因數δ 可被測量出且然後可被用於同步接收器和資料源的時鐘。緩衝區佔用程度然後可利用上述技術可被評估出。
F、評估緩衝區是空的時的傳輸率
藉由計算由處理裝置10傳輸的每單位時間的封包平均數，該接收器20可使用上述技術來獲得傳輸率參數p D 的一精確評估，假如該裝置不是空的。如果該緩衝區是空的，則沒有封包被傳輸；因此，如果該緩衝區是空的，則一些其他技術應被用於精確評估此參數。可被用於評估p D 的一技術在下文被描述。此技術評估由該處理裝置10傳輸M 個特有封包之每一個所需的個別時間T T 的總和ΣT T 且藉由計算M除以總和ΣT T 的商得到傳輸率參數。評估用於傳輸一封包所需的個別時間間隔的技術使用在以下段落中討論的CSMA/CA協定的某些特性。
第6圖和第7圖說明由訊框流傳遞的封包，在一通訊通道(例如該通訊路徑11)上可被觀測到。參考第6圖，訊框傳遞封包P n 被該處理裝置10傳輸。訊框傳遞封包P X 、P Y 和P Z 由不同於該處理裝置10的一或多個裝置傳輸且代表競爭流量。參考第7圖，訊框傳遞封包P n － 1 和P n 由該處理裝置10傳輸。訊框傳遞封包P X 、P Y 和P Z 由不同於該處理裝置10的一些裝置傳輸且代表競爭流量。出於此處描述的模型化目的，若想要的話，所有競爭流量可被視作發源於一單一裝置。通道忙碌時間T BUSY 代表在其中競爭流量的訊框被觀測到的間隔持續時間。訊框間到達時間T IFA 代表在競爭流量之連續訊框之間的間隔持續時間。通道傳輸時間T XMIT 代表在其間在一訊框間到達時間內由該處理裝置10傳輸的所有訊框被觀測到的累積的間隔持續時間。在第6圖所示的範例中，該通道傳輸時間T XMIT 等於傳輸該訊框傳遞封包P n 所需的時間。在第7圖所示的範例中，該通道傳輸時間T XMIT 等於個別時間T X 的總和，在此期間該等訊框傳達封包P n － 1 和P n 被觀測到。通道空閒時間T IDLE 代表在其間沒有流量被觀測到的間隔持續時間。
藉由觀測通訊通道上的流量，該通道忙碌時間T BUSY 、該通道傳輸時間T XMI 以及該訊框間到達時間T IFA 的統計分佈或機率密度函數可被評估出。每一時間的平均值可自被評估出的統計分佈被計算出。通訊通道傳遞競爭流量的機率λ 可自以下運算式被計算出： 其中＝平均通道忙碌時間；以及＝平均訊框間到達時間。
通訊通道正傳遞由該處理裝置10傳輸之流量的機率φ 可自以下運算式被計算出： 其中＝平均通道傳輸時間。
以下描述的模型可被用於評估傳輸一封包所需的時間間隔T T ，其是一等待時間W T 和該處理裝置10將所有訊框傳遞封包的資訊置入該通訊路徑11所需的時間T X 之和。此模型包括如第8A－8F圖所示的四個一般情形和這些情形的範例。
在第一情形下，來自一資料源的一封包P n 在緊接競爭流量之後在一通道閒置間隔內的時間t Q 到達該處理裝置10，且準備在其到達之後立即傳輸。對於此模型而言，在封包到達時間和封包準備傳輸的時間之間的延遲被假定是可忽略的。第一情形的範例被顯示在第8A圖和第8C圖中。間隔T A 是通道閒置時間T IDLE 的部分，且發生在封包到達時間t Q 之前。
在第二情形下，來自一資料源的一封包P n 在一通道忙碌間隔內的時間t Q 到達該處理裝置10且準備在其到達之後立即傳輸。第二情形的範例被顯示在第8B圖和第8D圖中。間隔T B 是通道忙碌時間T BUSY 的部分，且發生在封包到達時間t Q 之後。
在第三情形下，來自一資料源的一封包P n 在緊接該處理裝置10傳輸封包P n － 1 之後在一通道閒置間隔內的時間t Q 到達該處理裝置10，且該封包P n 在到達之後立即準備傳輸。第三情形的一範例被顯示在第8E圖中。間隔T A 是通道閒置時間T IDLE 的部分，且發生在封包到達時間t Q 之前。
在第四情形下，來自一資料源的一封包P n 在時間t Q 到達該處理裝置10，在此期間該處理裝置10正傳輸封包P n － 1 ，且封包P n 在封包P n － 1 的傳輸完成之後立即準備傳輸。第四情形的一範例被顯示在第8F圖中。間隔T B 是通道忙碌時間T BUSY 的部分，且發生在封包到達時間t Q 之後。
這些情形之每一可被統計地模型化。以下顯示的一源碼程式片段示意性說明具有一輸入參數v 的一演算法，該輸入參數v 可被用於為該處理裝置10傳輸封包P n 評估等待時間W T 。如果緊接該封包P n 之前的封包是由一些其他裝置傳輸的一競爭封包P Y ，則該輸入參數v 被設定為等於零。如果緊接該封包P n 之前的封包是由該處理裝置10傳輸的一封包P n － 1 ，則該輸入參數v 被設定為等於1。在此揭露中顯示的此程式片段和其他程式片段包括具有依照C程式語言句法特徵的敘述；然而，沒有特定的敘述或實現是重要的。這些程式片段並不意欲是完整的、可實現的或有效率的解決方法，僅被呈現以說明足以令本領域具通常知識者可以實現一可實現的解決方法的基本原理。
[1.0]int calc_wait_time(int v){ [1.1]if(T_idle[0]>(DIFS＋T_wx)) [1.2]WT＝0；//Fig.8A [1.3]else if(T_idle[0]＝＝DIFS) [1.4]{ [1.5]T1＝0.5*DIFS；//Fig.8A [1.6]T2＝(DIFS＋0.5*T_busy[0])；//Fig.8B，CW ＝0 [1.7]WT＝Pr1*T1＋Pr2*T2 [1.8]} [1.9]else if(T_idle[0]>DIFS && T_idle[0]<＝(DIFS＋T_wx)) [1.10]{ [1.11]T3＝0；//Fig.8A [1.12]T4＝(T_idle[0]*(1－0.5*v)＋ 0.5*T_busy[0])*(1－v)；//Fig.8B，0<CW <＝CW min [1.13]T5＝(T_idle[0]＋T_busy[0]＋ T_idle[1]＋0.5*T_busy[1])；//Fig.8D，0<CW <＝CW min [1.14]T6＝(T_idle[0]＋T_busy[0]＋ T_idle[1]＋T_busy[1]＋ T_idle[2]＋0.5*T_busy[2])； [1.15]WT＝Pr3*T3＋Pr4*T4＋ Pr5*T5＋Pr6*T6 [1.16]} [1.17]else [1.18]WT＝－1；//estimated wait interval is undefined [1.19]return WT； [1.20]}
以上討論的程式變數DIFS和T_wx分別代表時間間隔DIFS 和T WX 。陣列元素T_idle[n]和T_busy[n]分別代表圖式中說明的間隔T IDLE,n 和T BUSY,n 。變數T1至T6儲存等待時間計算的臨時結果。變數Pr1至Pr6代表以下討論的機率。
參考敘述[1.1]，DIFS＋T_wx之和代表在嘗試一封包的初始傳輸之前該處理裝置10所需要等待的最長可能的通道閒置間隔。如果緊接在封包P n 傳輸之前的通道閒置時間T_idle[0]大於此間隔，則可知該封包P n 沒有遭遇任何排隊延遲或退避等待延遲。在敘述[1.2]中等待時間WT被設定為零。
參考敘述[1.3]，如果緊接在封包P n 傳輸之前的通道閒置時間T_idle[0]等於間隔DIFS，則可知該封包在第8A圖或第8E圖所示的通道閒置時間T IDLE,0 或在第8B圖所示的通道忙碌時間T BUSY,0 時到達該處理裝置10。參考敘述[1.6]，如第8A圖所示如果該封包P n 在緊接一競爭封包之後在通道閒置時間T IDLE,0 到達，則T2的計算包括競爭封包在通道忙碌間隔T BUSY,0 的期望值。如第8E圖所示如果該封包P n 緊接一封包P n － 1 之後在通道閒置期間到達，則T2的計算不相關，因為當v ＝1時相對應的機率Pr2等於零，如以下的運算式(13)和(15)所示。如果該封包在通道忙碌時間T BUSY,0 期間到達，則退避演算法已計算出一退避間隔T W 等於零，如運算式(7)所示。該封包最晚在T IDLE,0 間隔的末端到達且立即被傳輸。該封包最早在T BUSY,0 間隔的開始到達但不會更早，因為如果該封包在T IDLE,1 間隔期間較早到達，如第8C圖所示，則其在T IDLE,1 間隔期間應已被傳輸。
該模型假定在通道閒置和通道忙碌間隔期間的封包到達時間的機率密度函數被一致性分佈。如果到達時間發生在T IDLE,0 間隔期間，則在傳輸之前的期望的或平均的等待時間T1(見敘述[1.5]所示)等於此間隔的一半。此情形以Pr1機率發生。如果該到達時間發生在緊接一競爭封包之後的T BUSY,0 間隔期間，則在傳輸之前的期望等待時間T2(見敘述[1.6]所示)等於DIFS 加上此間隔的一半。如果該到達時間發生在緊接一不是一競爭封包的封包P n － 1 之後的T BUSY,0 間隔期間，則該通道忙碌間隔的期望值自以上解釋的計算中排除。此等兩種情形被假定是以Pr2機率同樣可能地且共同地發生。因此，被評估的等待時間WT自這些平均等待時間乘以其等各自的發生機率之和被獲得，如敘述[1.7]所示。
機率Pr1和Pr2可從以下運算式被獲得： 其中(14)
PI1是封包P n 在一通道閒置間隔期間到達的機率，且PB1是封包P n 在一通道忙碌間隔期間到達的機率，且T W ＝0。
運算式(14)中的項(1－v．φ －λ )代表封包P n 在一通道閒置間隔期間到達的機率，該通道閒置間隔的平均持續時間是平均訊框間到達時間，且該運算式中剩餘的因數加權此機率以說明實際的T IDLE,0 間隔在長度上僅是DIFS 的事實及說明退避間隔T W 必須具有一等於零的值的事實，如果先前封包不是一競爭封包，則該機率僅是取自CW min ＋1個所有可能值的一機率。
運算式(15)中的項λ 代表封包P n 在一通道忙碌間隔期間到達的機率，該運算式中剩餘的因數加權此機率以說明先前封包必須是一競爭封包的事實以及說明退避間隔T W 必須具有一等於零的值的事實，該機率僅是取自CW min ＋1個所有可能值的一機率。
參考敘述[1.9]，如果緊接封包P n 傳輸之前的通道閒置時間T_idle[0]大於間隔DIFS，但不大於最長的可能等待時間DIFS＋T_wx，則可知封包在緊接其傳輸之前的通道閒置間隔期間或在傳輸之前通道忙碌間隔之其中一期間到達。如果該封包在通道忙碌間隔之其中一期間到達，則退避演算法已計算出一退避間隔T W 大於零但小於或等於CW min ．TS 。
如果到達時間發生在T IDLE,0 間隔期間，則在傳輸之前的等待時間T3可知為零或實質上為零(見敘述[1.11]所示)，因為唯一的延遲是由於處理裝置10內的處理而產生的，被假定可忽略。此情形以Pr3機率發生。如果該到達時間發生在T BUSY,0 間隔期間，則預期的等待時間T4等於此間隔的一半加上隨後的通道閒置間隔(見敘述[1.12]所示)。此情形以Pr4機率發生。如果該到達時間發生在先前通道忙碌間隔之其中一期間，則期望的等待時間等於此間隔的一半加上所有隨後在傳輸時間結束的忙碌及閒置間隔(見敘述[1.13]和[1.14]所示)。這些情形以不同機率Pr5、Pr6等發生，依據哪個忙碌間隔與封包到達時間相符；然而，可知的是這些情形不可能發生，除非先前封包是一競爭封包。這可由被用於計算機率Pr5和Pr6的運算式(19)和(20)中的項(1－v )所說明。被評估的等待時間W T 自這些等待時間乘以其等各自的發生機率之總和被獲得，如敘述[1.15]所示。僅出於說明一概念的目的，項Pr3*T3被包括在總和中。在一實際的實現中，此項可被排除因為其等於零。
機率Pr3至Pr6可自以下運算式被獲得： 其中 PB2A＝PB2＋(1－v )．(PB3A＋PB4A＋....) (31)
符號CW min,n 表示由退避演算法對於T BUSY,n 間隔所使用的初始競爭視窗，且符號T IFA,n 表示在T BUSY,n 和T BUSY,n －1 間隔之間的訊框間到達時間。
以上顯示的程式片段中的敘述[1.11]至[1.15]執行固定數目的通道閒置和通道忙碌間隔的臨時時間計算。這些計算的機率Pr3至Pr6可自運算式(17)至(31)獲得。如果輸入參數v 等於1，其指示緊接之前的封包不是一競爭封包，則機率Pr5和Pr6不需要。因此，運算式(24)至(30)所示的計算不必被執行且PB2A被設定為等於PB2。在較佳的實現中，計算僅對於在封包P n 傳輸之前的有限時間範圍內發生的那些間隔被執行。該有限的時間範圍開始在其被包括的通道閒置間隔的總和等於或超過最長的可能等待時間DIFS ＋T WX 的時間點。如果該處理裝置10在該範圍內傳輸一訊框，則該有限時間範圍甚至更晚開始。如果是此情形，則有限範圍在先前傳輸的訊框末端處開始。該模型在計算時不包括在該處理裝置10對一封包之先前傳輸及在最短的可能範圍開始二者中較晚者之前的間隔，其中通道閒置間隔加總為最大等待時間。
如果該模型在計算時需要包括較多的通道忙碌和通道閒置間隔，則額外間隔的機率可利用類似上述運算式的方式得到的運算式被獲得。
參考敘述[1.17]，如果先前測試都不滿意，則該模型推斷等待時間無法被判定。如果該處理裝置10偵測到該接收器20無法偵測到的競爭流量，則此情形可能發生。否則，此情形可指示該處理裝置10或一些其他傳輸裝置違反了通訊協定的一或多個規定。
該處理裝置10傳輸具有封包P n 的一訊框所需的時間T T 自被評估的等待時間W T 和用於將訊框資訊置入通訊路徑11所需的時間T X 之和被獲得。在累積該處理裝置10傳輸M個特有封包所需的總時間ΣT T 之後，接收器可自以下運算式獲得傳輸率的相當精確的評估：
G、信號接收品質 1、概觀
監控該通訊路徑11上的傳輸可被用於廣泛的用途，包括評估如傳輸率p D 的參數。基於觀測到的信號的結果有效性或可靠性由監控裝置接收到的那些信號的接收品質所影響。例如，觀測到的資訊正確性影響可被評估的參數p D 之精確性，且此參數的精確性對於類似於那些在FEC最佳化申請案中揭露的技術之最佳操作是決定性的。上述技術包括用於在由干擾或低信號接收品質減弱信號接收的期間改良評估精確性的規定。這些規定允許本發明的各種層面在習知的監控技術無法良好工作的情形下獲得較精確的結果。然而，如果信號接收品質變得太低，則即使這些規定也無法阻止評估精確性降低至無法接受的程度。
以下描述的技術可在該接收器20內被實現以判定信號接收品質是否高到允許其監控操作而以充分的精確性評估不同參數值。這些技術是基於兩個假定，關於封包在該通訊路徑11之上被傳輸的方式：(1)依據通訊路徑情況該處理裝置10調整其傳輸率，以及(2)根據一些允許需計算之被傳輸之特有封包之數目的評估的控制資訊，該等封包被傳輸。利用這兩個假定，該接收器20可對其在朝著其本身的兩個接收到的封包之間實際上觀測到的封包數目計數，然後將此計數和自該等觀測到的封包之控制資訊計算出的封包評估數相比較。如果兩個值相等或十分接近彼此，則信號接收品質足夠高到允許其他參數值被精確評估。
以下討論的技術實質上可被用於需要評估信號接收品質的任何應用。並不限制上述的評估過程應用。
a)傳輸率調整
依據第一假定，該處理裝置10依據通訊路徑情況調整其傳輸率。這意指，一般而言，該接收器20將接收每一朝向該接收器20的特有封包及其相關的控制資訊至少一次，而沒有任何資料損壞。根據傳輸率調整，該處理裝置10依據正接收想要的接收器接收封包的可靠度來調整封包傳輸率。如果該處理裝置10始終接收到來自一接收器確認成功接收封包的回應，則該處理裝置10可保持或增加去往該接收器的封包傳輸率。如果該處理裝置10始終無法接收到來自一接收器的回應，則該處理裝置10降低去往該接收器的封包傳輸率。當信號接收品質高時此技術趨向於使用較高的傳輸率，而當信號接收品質低時此技術趨向於使用較低的傳輸率。
當該通訊路徑11是一無線網路且信號接收品質低時，該接收器20可能無法觀測到以一高速率被傳輸給其他接收器的封包，或其可能無法觀測到沒有重要資料損壞的封包。例如，在符合IEEE 802.11a或802.11g的網路中，該處理裝置10可調整其傳輸以等於54Mb/sec的速率發送資訊。如果一接收器接近該處理裝置10且本地情況是信號接收品質非常高，則可能該處理裝置10以最大速率或接近最大速率傳輸封包給該接收器。如果該接收器20遠離該處理裝置10及/或其本地情況是信號接收品質非常低，則該接收器20不太可能可靠地接收到以最高速率被傳輸給其他接收器的封包。
然而，由於傳輸率調整的原因，假如該接收器20在該處理裝置10的範圍內，則即使接收情況差，該接收器20能接收其自己有少量損壞(若有的話)的封包。如果該接收器20的信號接收品質非常低，則該處理裝置10降低到該接收器20的傳輸率，直到通訊變得相當可靠。當該傳輸率已被調整以符合通訊路徑情況時，訊框錯誤率典型地是10－1 或更小之階數。如果該處理裝置10沒有接收到一特定封包的回應，則其再次、四次或更多次傳輸該封包；因此，在此處提到的情況下該接收器20不能成功接收一封包的機率是10－5 或更小之階數。根據傳輸率調整的使用，一般而言，該接收器20接收去往該接收器20的每一特有封包和其相關的控制資訊至少一次，而沒有任何資料損壞。
b)控制資訊
依據第二假定，封包根據一些控制資訊被傳輸，該等控制資訊允許評估需被計算的特有傳輸封包的數目。在符合IEEE 802.11的網路中，在MAC標頭中的封包序列號可提供必要的控制資訊。
2、評估信號接收品質
以下描述的特定實現假定用於通訊路徑11的通訊協定符合IEEE 802.11標準之一。這些協定對如上所述的每一封包提供MAC標頭內的一個12位元序列號。該序列號對於由一特定裝置傳輸的每一連續的特有封包以模數212 的方式增加1。
當該接收器20接收到從該處理裝置10去往該接收器的兩個連續特有封包PA 和PB 時，由該處理裝置10傳輸給一或多個其他接收器的特有中間封包數D 可自那些封包的序列號Q A 和Q B 之間的差值獲得，如下：D ＝(Q B －Q A －1)modulo 212 (33)其中Q B ＝去往該接收器的封包PB 的序列號；以及Q A ＝去往該接收器之先前封包PA 的序列號。
由於傳輸率調整的原因，非常可能的是想要的接收器將接收此等兩個序列號且沒有損壞。如上所提到的，訊框CRC可被用於判定一訊框內的資料是否已被接收到且沒有損壞。然而，如果被用於該處理裝置10內的排隊方案偏離了上述嚴格的FIFO方案，則兩個序列號之間的差值或許並不總是指示中間封包的精確數。此層面在以下將被詳細討論。
該接收器20可對其利用上述任何技術觀測到的封包計數。如果該接收器20的信號接收品質足夠高到令其可觀測到由該處理裝置10傳輸的所有或幾乎所有封包，則那些封包的計數C 等於或近似等於計算出的差值D 。如果該接收器20的信號接收品質相當低到令其無法觀測到由該處理裝置10傳輸的有效封包數，則那些封包的計數C 不同於計算出的差值D 。反之，C 和D 之間的完全一致可提供一相當精確的指示，即信號接收品質高。不完全一致並不必然指示接收品質低，因為或許有一序列號流內的間斷或跳躍使計算出的差值D 失真。對於此的原因以下討論。
在一實現中，接收品質的一初步測量值E 自以下運算式被計算出：E ＝D －C (34)
此測量值被濾波或平滑化以移除可能降低測量可靠性的短期微擾，一適合的平滑濾波器範例在以下描述。為零或接近零的E 值一般指示信號接收品質高。然而，如果E 值較大，則不考慮以下討論的其他的考慮因素(如位元錯誤率)的話，不能得到關於接收品質的推論。
3、序列號跳躍
如果該處理裝置10實現一並非在所有時間皆是嚴格FIFO的排隊方案且在某些情況下重排傳輸的封包，則間斷或跳躍可能發生在序列號流內。例如，如上所解釋的，當一些符合IEEE 802.11的處理裝置例(如路由器或無線存取點)遭遇連至數個接收器之其一之無線連結的品質降低時，該等裝置可以一非嚴格FIFO的順序自其等緩衝區擷取並傳輸封包。
第9圖是具有可被此一裝置傳輸的封包的訊框流的範例之示意性說明。每一訊框由一具有一數字的方塊代表，該數字表示其序列號。去往該接收器20之具有封包的訊框由以比代表去往其他接收器之封包的方塊之框線還寬的線來繪製的方塊代表。參考第9圖所示的範例，去往接收器20的具有封包P1和序列號Q A ＝1的訊框被成功傳輸給該接收器。嘗試傳輸具有封包P2和序列號Q ＝2的訊框給另一接收器在5次嘗試之後中止。去往該接收器20的具有封包P10和序列號Q B ＝10的一訊框接下來被傳輸。封包P2的中止導致重排傳輸的封包，依次引起連續序列號之間的跳躍。
依據運算式(33)，封包P1和P10之序列號之間的差值D 等於D ＝(10－1－1)＝8，這明顯不同於在這兩個封包之間之間隔期間被觀測的封包數的計數C 。在此範例中，即使信號接收品質非常高，上述的計數技術產生一計數C ＝1，明顯不同於計算出的差值D ＝8。此範例顯示出在計數出的封包數C 和計算出的封包數D 之間的較大差異並不必然指示信號接收品質差。
4、中止傳輸
上述的計數技術想要對在一給定間隔內被成功傳輸的封包之數目計數。參考第9圖所示的範例，這些計數技術將封包P2的五次傳輸計數為一特有封包的一次成功傳輸。幾乎可確定的是此計數不正確，因為幾乎可確定的是封包P2未被成功傳輸。正確的計數幾乎確定是零。
藉由辨識未被成功傳輸的封包且將其等自計數中除去，此情形可被改正。在一實現中，如果以下所有三個情況都滿足，則認為一封包未被成功傳輸：(1)一封包PX 的數個連續傳輸被觀測到具有相同的序列號Q X ，且去往相同的接收器(對於遵從IEEE 802.11標準的實現而言，此技術可核對相同封包的5次連續傳輸)，(2)下一被傳輸的封包PY 被觀測到具有序列號Q Y 且去往不同的接收器，以及(3)差值J ＝(Q Y －Q X )大於1。
所有這些三個情況符合第9圖所示的範例。封包P2的5次連續傳輸被呈現為去往一接收器，隨後的封包P10去往另一接收器。在封包P2和P10之序列號之間的間斷是J ＝10－2－1＝7，大於1。對於此範例而言，封包P2應自該計數中除去。
5、對於差接收品質的額外測試
如果初步測量E 指示信號接收品質差，則額外的測試可被執行以確認是否屬實。可被使用的一測試是評估以不同速率被傳輸之接收到的資訊內的位元錯誤率。
如果用於實現通訊路徑11的技術符合例如IEEE 802.11a或IEEE 802.11g標準，則該處理裝置10可調整其傳輸以等於最大速率RMAX ＝54Mb/sec的速率發送資訊。如果封包以一傳輸率R0 ＝36Mb/sec可被接收且沒有錯誤，或如果封包可以一傳輸率R1 ＝48Mb/sec被接收到且沒有一錯誤改正技術無法改正的任何錯誤，則經驗型研究已顯示出該接收器20的信號接收品質足以允許上述過程被可靠地用於以任何速率(包括最大速率)傳輸封包。
以下顯示的源碼程式片段示意性說明一演算法，可被用於評估信號接收品質是否足夠高到允許上述的技術被可靠地用於以最大可能速率傳輸。
[2.1]F_last_good；//last good frame [2.2]int SNR_change＝2；//SNR change threshold in dB [2.3]int BER_max＝2；//maximum allowed bit error rate(percentage) [2.4]int time_interval＝2//testing interval in seconds [2.5]int receive_quality_good_enough(F_cur){ [2.6]if(check_rate(F_cur)＝＝1) [2.7]{ [2.8]F_last_good＝F_cur； [2.9]return 1； [2.10]} [2.11]else if((F_last_good.SNR－F_cur.SNR)SNR_change && (F_cur.TS－F_last_good.TS)<time_interval && F_cur.BER<BER_max) [2.12]return 1； [2.13]else [2.14]return 0； [2.15]} [2.16]int R1＝48，R0＝36；//transmission rates [2.17]int check_rate(F){ [2.18]if(F.rateR0 && F.CRC＝＝0) [2.19]return 1； [2.20]else if(F.rateR1 && F.BER＝＝0) [2.21]return 1； [2.22]else [2.23]return 0； [2.24]}
函數receive_quality_good_enough(敘述[2.5]開始所示)評估信號接收品質且返回值1以指示上述被可靠使用的評估技術品質足夠好，以及返回值0以指示品質不夠好。藉由調用函數check_rate(敘述[2.17]開始所示)以分析一接收到的訊框F的傳輸率和對應的錯誤率，此評估開始。如果函數check_rate返回值1(見敘述[2.6]所示)，則指向最後良好訊框的指標F_last_good被更新以指向目前的訊框(見敘述[2.8]所示)且值1被返回(見敘述[2.9]所示)以指示信號接收品質良好。
如果訊框F內的資訊以一傳輸率(至少如R0一般高)被接收到且沒有錯誤(見敘述[2.18]和[2.19]所示)，或如果一訊框F內的資訊以一至少如R1一般高的速率被接收到且沒有不可改正的錯誤(見敘述[2.20]和[2.21]所示)，則check_rate函數返回值1。在此範例中，F.CRC＝0指示訊框F內的資訊被接收到且沒有錯誤，而元素F.BER＝0指示訊框F內的資訊被接收到且沒有不可改正的錯誤。如果沒有滿足任一情況，則常式返回值零(見敘述[2.22]和[2.23]所示)。
如果函數check_rate返回值零，則作出額外的測試以判定該信號接收品質是否仍被認為是好的。藉由比較目前訊框之接收到的信號雜訊比(SNR)、接收到的時戳(TS)及接收到的位元錯誤率(BER)與最後良好訊框之對應值，這可在敘述[2.11]內完成。如果所有在目前訊框之值和最後良好訊框之值之間的變化量都在指定的臨界值內，則在敘述[2.12]中一指示被返回表示信號接收品質被認為是好的；否則，在敘述[2.14]中一指示被返回以表示信號接收品質被認為不好。
此等三個比較的基本原理是基於數個假定。如果目前訊框的SNR在最後良好訊框之SNR的某一臨界量(在此範例中是2dB)內，則可能的是目前接收情況仍是足夠好的。此測試限制於在最後良好訊框之某一時間間隔(在此範例中是2秒)內接收到的訊框，因為接收情況的變化(例如多路徑衰落)可能增強確保足夠信號接收品質所需的SNR。時間間隔保持足夠短以減少自最後良好訊框之後情況大幅變化的可能性。位元錯誤率的最後測試被用於增加目前訊框內序列號可被信任的可能性。
藉由比較在接收到時一訊框內的資料和在任何位元錯誤已被一錯誤改正過程改正之後該訊框內的資料、對由該錯誤改正過程改變的位元數計數且以接收到的位元總數除此數，位元錯誤率可被評估出。若想要的話，此評估可被一低通或平滑濾波器濾波或可被用於計算該評估出的位元錯誤率之一移動平均值。
在以上程式片段中說明的過程可根據其他通訊標準被使用，假如其等的接收特性對於不同的傳輸率是可知的。對於一特定協定而言，如果傳輸率R0 是已知的，該接收器20可以之接收傳輸且沒有損壞，且接收情況是傳輸可以最高允許的傳輸率RMAX 被可靠地接收但不需是完美地，則藉由對該等兩個速率替換適當值，上述的演算法可根據此特定通訊協定被使用。
6、平滑化濾波器
如果自運算式(34)獲得的接收品質之初步測量E的值是零或非常小，則指示好的信號接收品質。具有較大值的E可指示差的信號接收品質；然而，較大值可能是由於如上所述的序列號跳躍或可能是由於接收情況的短期降級，例如SNR的偶然減少。較佳地，短期情況不應被允許表示為在信號接收品質的總評估情況之短期變化。藉由使用一低通或平滑濾波器來移除E值的短期微擾(可能降低測量的有效性)，這可被避免。一源碼程式片段在以下被顯示以示意性說明可被用於實現用於測量E的一平滑化濾波器的一演算法。
[3.1]if(abs(E)<3 for last 5 measurements) [3.2]return 1； [3.3]else if(abs(E)<3 for 14 of last 15 measurements) [3.4]return 1； [3.5]else if(abs(E)>10 for 2 or more of last 5 measurements) [3.6]return 0； [3.7]else if(abs(E)>10 for 3 or more of last 10 measurements) [3.8]return 0； [3.9]else [3.10]return 0.5；
此濾波器是一連串IF－ELSE測試，檢查對於E 的最近評估的一滑動間隔(sliding interval)。如果所有的最近評估小於3(見敘述[3.1]所示)，則在敘述[3.2]中值1被返回指示信號接收品質良好。如果第一IF測試的情況不符合，且如果最近15個評估之14個小於3(見敘述[3.3]所示)，則藉由在敘述[3.4]返回值1，信號接收品質被認為是好的。如果前兩個IF測試失敗且對於以下敘述[3.5]和[3.7]中兩個IF測試之任一符合情況，則值零被返回指示信號接收品質差。如果對於任一個IF測試沒有情況符合，則在敘述[3.10]中值0.5被返回以指示信號接收品質普通。
在IF測試中指定的情況自經驗型資料獲得，以平衡在指示可靠性和指示回應改變通訊情況之速度之間的取捨。一般而言，出於監控目的，值1指示信號接收品質足夠好。
H、實現
實現本發明各層面所需的功能可被數個以廣泛方式實現的元件執行，包括離散邏輯元件、積體電路、一或多個ASIC及/或程式控制的處理器。這些元件被實現的方法對本發明不是重要的。
本發明的軟體實現可被各種機器可讀媒體(例如遍及包括自超聲波到紫外線頻率之頻譜的基頻或調變通訊路徑)或儲存媒體傳達，該儲存媒體實質上使用任何記錄技術(包括磁帶、磁卡或磁碟、光卡或光碟以及在包括紙張之媒體上的可偵測的標記)傳送資訊。
2，4‧‧‧資料源
3，5，11‧‧‧通訊路徑
10‧‧‧處理裝置
20‧‧‧接收器
第1圖是一通訊系統的示意方塊圖。
第2至4圖是具有一訊框流之序列號的封包示意圖。
第5圖是說明一過程中之步驟的流程圖，該過程被用於對在一時間間隔期間被傳輸的特有封包數進行計數。
第6至9圖是一訊框流內的封包示意圖。
2．．．資料源
3．．．通訊路徑
4．．．資料源
5．．．通訊路徑
10．．．處理裝置
11．．．通訊路徑
20．．．接收器

Claims (50)

  1. 一種用於判定在一通訊系統內一處理裝置之一緩衝區被評估的佔用程度之方法，該通訊系統包含：一發送資訊封包的第一資料源；該處理裝置，接收來自該第一資料源的該等資訊封包、在該緩衝區內儲存至少一些封包的資訊以及沿著一通訊通道傳輸由一或多個接收器接收的資訊封包；一接收器，接收來自該通訊通道的資訊封包，該等封包由一或多個裝置傳輸且包括由該處理裝置傳輸的至少一些資訊封包；以及該方法包含以下步驟：記錄當被該接收器接收時各自資訊封包的接收時間；自該接收器接收的該等各自封包識別一被選擇的封包，其被識別為已被該處理裝置傳輸；自該被選擇之封包傳達的資料得到一開始時間，該開始時間對應於自該被選擇之封包傳達的資訊何時被該處理裝置接收；自該被選擇之封包的接收時間獲得一結束時間；檢查資訊封包傳達的資訊，該等封包在該被選擇的封包之前被該接收器接收，且被識別為已被該處理裝置傳輸，以判定由該接收器接收的哪些封包是在從該開始時間至該結束時間的一間隔期間由該處理裝置所傳輸的特有封包；以及自哪些封包是特有封包的判定中得到被評估的該 緩衝區佔用程度，且產生一代表被評估的該緩衝區佔用程度的信號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，藉由得到該等特有封包之一數目而得到該被評估的佔用程度。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中每一特有封包被一各自的序列號識別出，且該方法包含以下步驟：辨識在鄰近封包之序列號之間的一大於1的增量；以及如果該增量小於一序列間斷臨界值，則以自該增量得到的一數量增加特有封包之該數目。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中每一特有封包被一各自的序列號識別出，且該方法包含從在最接近但不在該開始時間之前接收到和最接近但不在該結束時間之後接收到的封包序列號之間的一差值來計算特有封包之該數目。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中每一封包傳達一排隊優先權的一指示，且該處理裝置依據每一封包的排隊優先權使用一或多個緩衝區來實現一多級別的排隊方案，且該方法包含以下步驟：對多個排隊級別獲得特有封包的數目；對多個排隊級別調整該等特有封包數目以說明由該處理裝置傳輸但未被該接收器接收到的未分級封包；以及使用該等已調整的唯一封包數目來判定該等排隊 級別的一或多個緩衝區各自被評估的佔用程度且產生代表該一或多個緩衝區各自被評估的佔用程度的一或多個信號。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之方法，包含以下步驟：使用多個排隊級別的特有封包之數目來評估複數個排隊級別的各自相關機率；以及根據該等相關機率和未分級封包的一數目調整多個排隊級別的特有封包之該數目。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之方法，包含僅對於那些具有大於或等於最高優先權排隊級別之優先權的一排隊優先權的排隊級別調整特有封包之該等數目，各自被評估的該緩衝區佔用程度大於零。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中每一封包傳達一排隊優先權的一指示，且該處理裝置依據每一封包之排隊優先權使用一或多個緩衝區來實現一多級別排隊方案，且該方法包含以下步驟：對於該等多個排隊級別中特有封包獲得該接收器的一接收機率；對於多個排隊級別評估由特有封包傳達的資料量以說明由該處理裝置傳輸但未被該接收器接收到的未分級封包傳達的資料；以及使用被評估的資料量來判定該等排隊級別之一或多個緩衝區各自被評估的佔用程度，且產生一或多個代表該一或多個緩衝區之各自被評估的佔用程度的信號。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之方法，評估該緩衝區的最大佔用程度，該方法包含以下步驟：使得一或多個資料源以一速率且在一時期發送封包給該處理裝置，該時期驅使該緩衝區之佔用程度達到最大值；以及設定該緩衝區被評估的最大佔用程度等於該判定出的被評估的佔用程度，且產生一代表該被評估的最大佔用程度的信號。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之方法，包含使用該緩衝區被評估的佔用程度得到該通訊系統內的封包通訊率。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中該通訊系統包含：除了該第一資料源之外，發送資訊封包的一或多個其他資料源，以及除了自該第一資料源接收的那些資訊封包之外，該處理裝置接收來自該一或多個其他資料源的資訊封包；以及該方法包含以下步驟：對於複數個被選擇的封包判定該緩衝區之複數個被評估的佔用程度；從該緩衝區之該等被評估的佔用程度得到一緩衝區填充率；獲得該處理裝置從該第一資料源接收之資訊封包的一被評估的一主要封包到達率； 獲得由該處理裝置傳輸的特有資訊封包的一被評估的傳輸率；以及得到該處理裝置從該一或多個其他資料源接收的資訊封包的一被評估的競爭封包到達率，且產生一代表該被評估的競爭封包到達率的信號。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之方法，包含以下步驟：對於複數個被選擇的封包判定複數個被評估的緩衝區佔用程度；監控該等被評估的緩衝區佔用程度；以及當被評估的緩衝區佔用程度大於零時，判定由該處理裝置在一時間間隔內傳輸的特有資訊封包之一數目，以得到由該處理裝置傳輸的特有資訊封包之一被評估的傳輸率，且產生一代表由該處理裝置傳輸之特有資訊封包之被評估的傳輸率的信號。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之方法，包含以下步驟：對於複數個被選擇的封包判定複數個被評估的緩衝區佔用程度；監控該等被評估的緩衝區佔用程度；以及當被評估的緩衝區佔用程度超過一佔用臨界值時，發送一通知給該第一資料源以降低其封包發送率。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中每一特有封包被一各自的序列號識別出，且該方法包含以下步驟：藉由對該接收器觀測到的資訊封包計數，獲得由該處理裝置在從該開始時間到該結束時間的間隔期間傳 輸的特有封包之一第一數目；藉由計算在最接近但不在該開始時間之前接收到和最接近但不在該結束時間之後接收到的封包序列號之間的一差值，獲得由該處理裝置在從該開始時間到該結束時間的間隔期間傳輸的特有封包之一第二數目；以及得到隨著該第一數與該第二數之間一差值相反變化的信號接收品質的一測量，且產生一代表該信號接收品質測量的信號。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之方法，改良了由該處理裝置傳輸的特有封包之該第一數目的精確性，且包含當由該接收器接收到的資訊封包指示以下各項時自該第一數目排除一被選擇的封包：該處理裝置傳輸該被選擇的封包的次數超過了一再試臨界值；以及接著由該處理裝置傳輸的一隨後資訊封包的一序列號超過該被選擇的封包之序列號的一數量大於1。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之方法，包含以下步驟：評估該等資訊封包中的各自位元錯誤率，該等資訊封包由該接收器自該處理裝置以不同的傳輸率接收到；以及當在該第一數目和該第二數目之間的該差值指示信號接收品質可能是差的時，自該等被評估的位元錯誤率得到信號該接收品質的測量。
  17. 如申請專利範圍第14項所述之方法，包含應用一組臨界測試到最近得到的信號接收品質測量的一滑動間隔。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之方法，包含獲得該等特有封包的一計數，而以封包數來判定該被評估的緩衝區佔用程度。
  19. 如申請專利範圍第1項所述之方法，包含獲得由該等特有封包傳達的一位元組總和，而以位元組來判定該被評估的緩衝區佔用程度。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之方法，包含：自該接收器接收的該等資訊封包識別一被選擇的接收封包，其傳達指示該被選擇的接收封包被該接收器接收到的資料，由於該處理裝置第一次嘗試傳輸該被選擇的接收封包；記錄當被該接收器接收時該被選擇之接收封包的一接收時間；監控該通訊通道以偵測該一或多個裝置之任一個的傳輸；計算緊接該被選擇之接收封包的接收時間之前的一時間長度，在此期間沿著該通訊通道沒有傳輸被偵測到；比較該時間長度和一第一等待間隔臨界值；以及如果該時間長度超過該第一等待間隔臨界值，則判定該被評估的緩衝區佔用程度為零，且產生一傳達資訊的信號，代表該被評估的緩衝區佔用程度。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之方法，計算一時鐘調整值，用於在該緩衝區佔用程度被判定為零時同步該接收器的一第一時鐘和該第一資料源的一第二時鐘，該方法包含以下步驟：自該被選擇之接收封包傳達的資料獲得一發送時間，該發送時間指示相對於該第一資料源的第二時鐘，由該被選擇之接收封包傳達的該資訊何時被該第一資料源發送；當該緩衝區佔用程度為零時，獲得該處理裝置的一被評估的處理延遲，其延遲封包傳輸；藉由自該被選擇之接收封包的接收時間減去該被選擇之接收封包的發送時間及該被評估的處理延遲，計算該時鐘調整值，該接收時間指示相對於該接收器的第一時鐘，該被選擇的接收封包何時被該接收器接收到；以及產生一代表該時鐘調整值的信號。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之方法，包含如果該時間長度等於一小於該第一等待間隔臨界值的第二等待間隔臨界值，則計算該被評估的處理延遲。
  23. 如申請專利範圍第21項所述之方法，包含以下步驟：對於複數個被選擇的接收封包計算複數個調整值；檢查該等調整值，以評估該等被選擇的接收封包之任一個在由該處理裝置傳輸之前是否在該處理裝置內遭遇一排隊延遲；以及 自對應於被評估為未遭遇排隊延遲的被選擇之接收封包的那些調整值獲得該時鐘調整值。
  24. 如申請專利範圍第20項所述之方法，包含以下步驟：監控該通訊通道以得到通訊流量統計，其中該處理裝置使用一通訊協定來沿著該通訊通道傳輸資訊封包；從一基於該通訊流量統計的模型獲得該處理裝置傳輸特有資訊封包所需的被評估的個別時間，該等被評估的個別時間是等待間隔和傳輸間隔之和，其中：一各自等待間隔是該通訊協定施加的一時間量，是該處理裝置在沿著該通訊通道傳輸資訊封包之前必須等待的時間，以及一各自傳輸時間是該處理裝置將代表該資訊封包的資料置入該通訊通道所需的一時間量；獲得該處理裝置傳輸數個特有資訊封包之每一個所需的被評估的個別時間之和；以及藉由該等特有封包之該數目除以該被評估之個別時間之和，得到該處理裝置傳輸的特有資訊封包之一被評估的傳輸率，且產生一代表該處理裝置傳輸的特有資訊封包之該被評估的傳輸率的信號。
  25. 一種用於判定在一通訊系統內一處理裝置之一緩衝區被評估的佔用程度之裝置，其包含：一第一資料源，其傳送資訊封包；該處理裝置，其自該第一資料源接收該等資訊封包、為至少一些封包儲存資訊於該緩衝器中、以及沿著一通訊頻道 傳送該等資訊封包以供一或更多接收器接收；一接收器，其自該通訊頻道接收被一或更多裝置傳送之該等資訊封包，包括至少一些是由該處理裝置傳送之資訊封包；以及該裝置包含：當個別資訊封包被該接收器接收時用於紀錄該等個別資訊封包之接收次數之裝置；用於識別從被該接收器接收之該等個別封包中選擇出之一封包之裝置，該被選擇封包被識別為曾被該處理裝置傳送；用於從該被選擇封包所傳達之資料推衍出一起始時間之裝置，該起始時間對應於當該被選擇封包所傳達之資料被該處理裝置接收時；用於從該被選擇封包之接收時間取得一終止時間之裝置；用於檢驗資訊封包所傳達之資訊之裝置，該等資訊封包係比該被選擇封包早被該接收器接收且被識別為曾被該處理裝置傳送，以判定哪個被該接收器接收之封包係被該處理裝置從該起始時間至該終止時間之一期間內傳送之特有封包；以及用於由哪些封包係特有封包之判定結果推衍該緩衝器被評估的佔用程度之裝置，該裝置並產生代表該緩衝器被評估的佔用程度之一信號。
  26. 如申請專利範圍第25項之裝置，其藉由推衍該等特有封包之數量來推演被評估的佔用程度。
  27. 如申請專利範圍第26項之裝置，其中每一特有封包係由一 個別的續號所識別，且該裝置包含：用於確認相鄰封包之序號間增量大於1的裝置；以及用於在該增量小於一序列間斷臨界值時藉由從該增量推衍出之一量來增加特有封包量之裝置。
  28. 如申請專利範圍第26項之裝置，其中每一特有封包被一各自的序列號識別出，且該裝置包含從在最接近但不在該開始時間之前接收到和最接近但不在該結束時間之後接收到的封包序列號之間的一差值來計算特有封包之該數目之裝置。
  29. 如申請專利範圍第26項之裝置，其中每一封包傳達一排隊優先權的一指示，且該處理裝置依據每一封包的排隊優先權使用一或多個緩衝區來實現一多級別的排隊方案，該裝置包含：對多個排隊級別獲得特有封包的數目之裝置；對多個排隊級別調整該等特有封包數目以說明由該處理裝置傳輸但未被該接收器接收到的未分級封包之裝置；以及使用該等已調整的唯一封包數目來判定該等排隊級別的一或多個緩衝區各自被評估的佔用程度且產生代表該一或多個緩衝區各自被評估的佔用程度的一或多個信號之裝置。
  30. 如申請專利範圍第29項之裝置，其包含：使用多個排隊級別的特有封包之數目來評估複數個排隊級別的各自相關機率之裝置；以及 根據該等相關機率和未分級封包的一數目調整多個排隊級別的特有封包之該數目之裝置。
  31. 如申請專利範圍第30項之裝置，其包含僅對於那些具有大於或等於最高優先權排隊級別之優先權的一排隊優先權的排隊級別調整特有封包之該等數目之裝置，各自被評估的該緩衝區佔用程度大於零。
  32. 如申請專利範圍第25項之裝置，其中每一封包傳達一排隊優先權的一指示，且該處理裝置依據每一封包之排隊優先權使用一或多個緩衝區來實現一多級別排隊方案，且該裝置包含：對於該等多個排隊級別中特有封包獲得該接收器的一接收機率之裝置；對於多個排隊級別評估由特有封包傳達的資料量以說明由該處理裝置傳輸但未被該接收器接收到的未分級封包傳達的資料之裝置；以及使用被評估的資料量來判定該等排隊級別之一或多個緩衝區各自被評估的佔用程度之裝置，其並產生一或多個代表該一或多個緩衝區之各自被評估的佔用程度的信號。
  33. 如申請專利範圍第25項之裝置，其評估該緩衝區的最大佔用程度，該裝置包含：使得一或多個資料源以一速率且在一時期發送封包給該處理裝置，該時期驅使該緩衝區之佔用程度達到最大值之裝置；以及 設定該緩衝區被評估的最大佔用程度等於該判定出的被評估的佔用程度之裝置，其並產生一代表該被評估的最大佔用程度的信號。
  34. 如申請專利範圍第25項之裝置，其包含使用該緩衝區被評估的佔用程度得到該通訊系統內的封包通訊率之裝置。
  35. 如申請專利範圍第34項之裝置，其中該通訊系統包含：除了該第一資料源之外，發送資訊封包的一或多個其他資料源，以及除了自該第一資料源接收的那些資訊封包之外，該處理裝置接收來自該一或多個其他資料源的資訊封包；以及該裝置包含：對於複數個被選擇的封包判定該緩衝區之複數個被評估的佔用程度之裝置；從該緩衝區之該等被評估的佔用程度得到一緩衝區填充率之裝置；獲得該處理裝置從該第一資料源接收之資訊封包的一被評估的一主要封包到達率之裝置；獲得由該處理裝置傳輸的特有資訊封包的一被評估的傳輸率之裝置；以及得到該處理裝置從該一或多個其他資料源接收的資訊封包的一被評估的競爭封包到達率之裝置，其並產生一代表該被評估的競爭封包到達率的信號。
  36. 如申請專利範圍第34項之裝置，其包含： 對於複數個被選擇的封包判定複數個被評估的緩衝區佔用程度之裝置；監控該等被評估的緩衝區佔用程度之裝置；以及當被評估的緩衝區佔用程度大於零時，判定由該處理裝置在一時間間隔內傳輸的特有資訊封包之一數目之裝置，以得到由該處理裝置傳輸的特有資訊封包之一被評估的傳輸率，且該裝置產生一代表由該處理裝置傳輸之特有資訊封包之被評估的傳輸率的信號。
  37. 如申請專利範圍第25項之裝置，其包含：對於複數個被選擇的封包判定複數個被評估的緩衝區佔用程度之裝置；監控該等被評估的緩衝區佔用程度之裝置；以及當被評估的緩衝區佔用程度超過一佔用臨界值時，發送一通知給該第一資料源以降低其封包發送率之裝置。
  38. 如申請專利範圍第25項之裝置，其中每一特有封包被一各自的序列號識別出，且該裝置包含：藉由對該接收器觀測到的資訊封包計數，獲得由該處理裝置在從該開始時間到該結束時間的間隔期間傳輸的特有封包之一第一數目之裝置；藉由計算在最接近但不在該開始時間之前接收到和最接近但不在該結束時間之後接收到的封包序列號之間的一差值，獲得由該處理裝置在從該開始時間到該結束時間的間隔期間傳輸的特有封包之一第二數目之裝 置；以及得到隨著該第一數與該第二數之間一差值相反變化的信號接收品質的一測量之裝置，其並產生一代表該信號接收品質測量的信號。
  39. 如申請專利範圍第38項之裝置，其改良了由該處理裝置傳輸的特有封包之該第一數目的精確性，且包含當由該接收器接收到的資訊封包指示以下各項時自該第一數目排除一被選擇的封包：該處理裝置傳輸該被選擇的封包的次數超過了一再試臨界值；以及接著由該處理裝置傳輸的一隨後資訊封包的一序列號超過該被選擇的封包之序列號的一數量大於1。
  40. 如申請專利範圍第38項之裝置，其包含：評估該等資訊封包中的各自位元錯誤率，該等資訊封包由該接收器自該處理裝置以不同的傳輸率接收到之裝置；以及當在該第一數目和該第二數目之間的該差值指示信號接收品質可能是差的時，自該等被評估的位元錯誤率得到信號該接收品質的測量之裝置。
  41. 如申請專利範圍第38項之裝置，其包含應用一組臨界測試到最近得到的信號接收品質測量的一滑動間隔之裝置。
  42. 如申請專利範圍第25項之裝置，其包含獲得該等特有封包的一計數，而以封包數來判定該被評估的緩衝區佔用程度之裝置。
  43. 如申請專利範圍第25項之裝置，其包含獲得由該等特有封包傳達的一位元組總和，而以位元組來判定該被評估的緩衝區佔用程度之裝置。
  44. 如申請專利範圍第25項之裝置，其包含：自該接收器接收的該等資訊封包識別一被選擇的封包之裝置，其傳達指示該被選擇的封包被該接收器接收到的資料，由於該處理裝置第一次嘗試傳輸該被選擇的封包；記錄當被該接收器接收時該被選擇之封包的一接收時間之裝置；監控該通訊通道以偵測該一或多個裝置之任一個的傳輸之裝置；計算緊接該被選擇之封包的接收時間之前的一時間長度之裝置，在此期間沿著該通訊通道沒有傳輸被偵測到；比較該時間長度和一第一等待間隔臨界值之裝置；以及如果該時間長度超過該第一等待間隔臨界值，則判定該被評估的緩衝區佔用程度為零之裝置，其並產生一傳達資訊的信號，代表該被評估的緩衝區佔用程度。
  45. 如申請專利範圍第44項之裝置，其計算一時鐘調整值，用於在該緩衝區佔用程度被判定為零時同步該接收器的一第一時鐘和該資料源的一第二時鐘，該裝置包含：自該被選擇之封包傳達的資料獲得一發送時間之 裝置，該發送時間指示相對於該資料源的第二時鐘，由該被選擇之封包傳達的該資訊何時被該資料源發送；當該緩衝區佔用程度為零時，獲得該處理裝置的一被評估的處理延遲之裝置，其延遲封包傳輸；藉由自該被選擇之封包的接收時間減去該被選擇之封包的發送時間及該被評估的處理延遲，計算該時鐘調整值之裝置，該接收時間指示相對於該接收器的第一時鐘，該被選擇的封包何時被該接收器接收到；以及產生一代表該時鐘調整值的信號之裝置。
  46. 如申請專利範圍第45項之裝置，其包含當該時間長度等於一小於該第一等待間隔臨界值的第二等待間隔臨界值時計算該被評估的處理延遲之裝置。
  47. 如申請專利範圍第45項之裝置，其包含：對於複數個被選擇的封包計算複數個調整值之裝置；檢查該等調整值，以評估該等被選擇的封包之任一個在由該處理裝置傳輸之前是否在該處理裝置內遭遇一排隊延遲之裝置；以及自對應於被評估為未遭遇排隊延遲的被選擇之封包的那些調整值獲得該時鐘調整值之裝置。
  48. 如申請專利範圍第44項之裝置，其包含：監控該通訊通道以得到通訊流量統計之裝置，其中該處理裝置使用一通訊協定來沿著該通訊通道傳輸資訊封包； 從一基於該通訊流量統計的模型獲得該處理裝置傳輸特有資訊封包所需的被評估的個別時間之裝置，該等被評估的個別時間是等待間隔和傳輸間隔之和，其中：一各自等待間隔是該通訊協定施加的一時間量，是該處理裝置在沿著該通訊通道傳輸資訊封包之前必須等待的時間，以及一各自傳輸時間是該處理裝置將代表該資訊封包的資料置入該通訊通道所需的一時間量；獲得該處理裝置傳輸數個特有資訊封包之每一個所需的被評估的個別時間之和之裝置；以及藉由該等特有封包之該數目除以該被評估之個別時間之和，得到該處理裝置傳輸的特有資訊封包之一被評估的傳輸率，且產生一代表該處理裝置傳輸的特有資訊封包之該被評估的傳輸率的信號之裝置。
  49. 一種紀錄有指令程式之非暫時性儲存媒體，該程式可被一裝置執行以進行用於判定在一通訊系統內一處理裝置之一緩衝區被評估的佔用程度之一方法：一發送資訊封包的第一資料源；該處理裝置，接收來自該第一資料源的該等資訊封包、在該緩衝區內儲存至少一些封包的資訊以及沿著一通訊通道傳輸由一或多個接收器接收的資訊封包；一接收器，接收來自該通訊通道的資訊封包，該等封包由一或多個裝置傳輸且包括由該處理裝置傳輸的至少 一些資訊封包；以及該方法包含以下步驟：記錄當被該接收器接收時各自資訊封包的接收時間；自該接收器接收的該等各自封包識別一被選擇的封包，其被識別為已被該處理裝置傳輸；自該被選擇之封包傳達的資料得到一開始時間，該開始時間對應於自該被選擇之封包傳達的資訊何時被該處理裝置接收；自該被選擇之封包的接收時間獲得一結束時間；檢查資訊封包傳達的資訊，該等封包在該被選擇的封包之前被該接收器接收，且被識別為已被該處理裝置傳輸，以判定由該接收器接收的哪些封包是在從該開始時間至該結束時間的一間隔期間由該處理裝置所傳輸的特有封包；以及自哪些封包是特有封包的判定中得到被評估的該緩衝區佔用程度，且產生一代表被評估的該緩衝區佔用程度的信號。
  50. 如申請專利範圍第49項之非暫時性儲存媒體，其中該方法包含下列步驟：自該接收器接收的該等資訊封包識別一被選擇的接收封包，其傳達指示該被選擇的接收封包被該接收器接收到的資料，由於該處理裝置第一次嘗試傳輸該被選擇的接收封包；記錄當被該接收器接收時該被選擇之接收封包的一接 收時間；監控該通訊通道以偵測該一或多個裝置之任一個的傳輸；計算緊接該被選擇之接收封包的接收時間之前的一時間長度，在此期間沿著該通訊通道沒有傳輸被偵測到；比較該時間長度和一第一等待間隔臨界值；以及如果該時間長度超過該第一等待間隔臨界值，則判定該被評估的緩衝區佔用程度為零，且產生一傳達資訊的信號，代表該被評估的緩衝區佔用程度。
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