专利名称：一种动态调整wimax系统中mac层的重传时延的方法
技术领域：
本发明属于无线通信领域，更具体的涉及一种动态调整WIMAX系统中MAC层的 重传时延的方法。
背景技术：
在WIMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access,高速城域微波接入)技术 中，网络部分被分成RAN(Radio Access Network,无线接入网)禾卩CN(Core Network,核 心网)两大部分，RAN主要由AP(Access Point,接入点)组成。空中接口是指在WIMAX 的AP和UE(User Equipment,用户设备)之间的接口 。在WIMAX移动通信系统中，根据 IEEE 802.16系列协议的规定，为了提供不同QoS的各种业务，设计了五种基本类型的服 务流UGS(Unsolicited Grant Service,非请求授予业务)，RT-VR(Real-time Variable-rate Service,实时可变比特率业务)，NRT-VR(Non-Real-time Variable-rate Service,非实时可 变比特率业务)，ERT-VR(Extended Real-time Variable-rate Service,扩展的实时可变比特率 业务)，BE(Best Effort Service,最大努力业务)，以及不同的QoS服务参数包括最大保 持速率Maximum Sustained Traffic Rate, 最大延迟Maximum Latency, 最大抖动 Tolerated Jitter, 还有请求/传输的不同策略。WIMAX无线通信系统为我们提供了向用户提供类型丰富的高速多媒体业务的可能 性，其中空中接口的数据传输速度是非常重要的因素之一。WIMAX基站的结构里， MAC(Media Access Control,媒体访问控制)层主要负责数据传输，它采用以连接为单位 的机制在AP和UE之间进行业务数据传输。ARQ(Automatic Repeat reQuest，自动请求重发)机制是MAC层的传输方式中的一种 常用方法，用以保证数据传输的可靠性和速度。在正EE 802.16系列协议当中，在MAC 层采用ARQ机制的传输按照附图1中的状态机进行处理。每个需要被传输的协议数据单 元(PDU)可能被视为一个块(block)整体地进行传输，也可能被分成若干块(block)进行传 输。我们在传输每一个块的时候，都会启动这个块的重传定时器(Retry Timer),当重传 定时器到期也就是达到RTO(Retry Time Out)的时间长度的时候，如果发送者没有从接受 者那里收到正确的确认消息，我们会重新传输这个块并且重新启动重传定时器，直到这
个块的全部生命周期结束为止。因此，重传定时器的长度即RTO的数值的设置在一定程 度上决定了 MAC层当中的ARQ传输机制的效果和性能。WIMAX系统中的每个连接都包含用于描述业务类型和属性的QoS参数集合。一 条带有ARQ机制的连接在建立的时候会协商和设定相关的ARQ参数来保证连接的传输 速度和可靠性。这些配置的参数和无线信道的状况决定了 ARQ连接的传输效率。在现行 的WIMAX系统之中，在每个连接的建立的时候，它的QoS参数集合中的各种参数，包 括ARQ的参数也被设置完成。但是在实际的业务过程中，由于无线传输信道的质量在不 停的发生变化，所以预先设定的参数不一定能保证最好的传输效果。所以我们提出一种 根据信道质量动态调整的 ARQ参数(比如 ARQ_RETRY—TIMEOUT ， ARQ—BLOCK—LIFETIME )的方法来提高MAC层的传输效率。发明内容本发明的目的在于提供一种动态调整WIMAX系统中MAC层的重传时延的方法， 该方法根据ARQ的基本原理和无线信道特性，提出一个实用高效的自适应方法。为了达到上述目的，本发明提供了一种动态调整WIMAX系统中MAC层的重传时 延的方法，其特征在于，包括用往返时间RTT和第一加权参数得到第一加权值；用平滑往返时间SRTT和第二加权参数得到第二加权值；用第一加权值和第二加权值得到第二平滑往返时间SRTT';比较往返时间RTT和第二平滑往返时间SRTT'，得到比较结果；根据比较结果确定第二重传时延RTO'。优选的，在得到第一加权值的步骤中，将往返时间RTT和第一加权参数的乘积作为 第一加权值。优选的，在得到第二加权值的步骤中，将平滑往返时间SRTT和第二加权参数的乘 积作为第二加权值。优选的，在得到第二平滑往返时间SRTT，的步骤中，将第一加权值和第二加权值的 和作为第二平滑往返时间SRTT'。优选的，在根据比较结果确定第二重传时延RTO，的步骤中，如果往返时间小于第 二平滑往返时间SRTT'，那么，第二重传时延RTO'为重传时延RTO和第一调整参数的 乘积；如果往返时间RTT大于等于第二平滑往返时间SRTT'，那么，第二重传时延RTO'
为重传时延RTO和第二调整参数的乘积。优选的，如果上个协议数据单元PDU包被丢弃，第二重传时延RTO'等于重传时 延RTO。优选的，第一加权参数与第二加权参数的和为1。本发明为WIMAX系统的MAC层设计了一种动态调整重传时延的方法，根据当前 不同连接的无线信道的传输质量，实时调整动态重传时延，为各个连接提供适当的传输 速度，从而达到降低数据传输的时延和提高传输速度的效果。
图1为IEEE 802.16协议中规定的ARQ机制的状态机示意图；图2为本发明的动态调整重传时延和固定重传时延在不同误码率条件下的比较。
具体实施方式
WIMAX移动通信系统中的AP(Access Point)和UE终端之间的业务数据传输在MAC 层进行，对于这种传输的控制属于无线资源管理的范畴。根据IEEE 802.16协议的规定，在WIMAX系统的ARQ机制中，在连接建立的时 候会进行该连接的各种参数集合的协商，比如，设置ARQ机制的参数重传时延RTO (Retry Time Out)为一个定值。如果重传时延RTO的值设定的过大，就会导致协议数据单元 PDU包传输的严重迟延；如果重传时延RTO的值设置在一个比较低的水平上，就会导致 传输过程中的较大的丢包率。本申请采用一种根据无线信道状况而动态调整的ARQ参数的方法，调整ARQ的重 传时延RTO的值来进行数据传输。我们根据同一个连接上面的前一时间段的PDU包传 输的情况来调整重传时延RTO的数值。当发现一个连接的信道质量不好，MAC层花费 较多的时间来传输数据包的时候，我们就应该降低该连接的重传时延RTO的数值，加快 重传的频率以提高传输效率；另一方面，当发现一个连接的信道质量较好，MAC层花费 较少的时间来传输数据包的时候，我们就应该提高该连接的重传时延RTO的数值。从简化的情况来说，测量的往返时间RTT (Round Trip Time)表示一个协议数据单 元PDU包的所包含的全部碎片(fragment)完全成功传输的所花费的时间，也就是整个 PDU传输完成花费的时间；平滑往返时间SRTT(Smooth Round Trip Time)是一个中间变 量，它的作用相当于对往返时间RTT进行滤波；第二平滑往返时间SRTT'代表下个周 期的平滑往返时间；重传时延RTO指的是重传前使用的时延；第二重传时延RTO，代表
下个周期的重传时延。同时，设定第一调整参数a，在本实施例中设为1.2，第一参数a的值可以根据实际网络情况进行调整；，第二调整参数e ，在本实施例中设为o.8，第二参数e的值可以根据实际网络情况进行调整；第一加权参数入，在本实施例中设为0.25，第一加权参数入的值可以根据实际网络情况进行调整；第二加权参数入'，在本实施例中为0.75，第一加权参数A和第二加权参数A '的和为l;我们采用下面的方法来动态调整重传时延RTO的值，用往返时间RTT和第一加权参数入的乘积作为第一加权值；用平滑往返时间SRTT和第二加权参数A '的乘积作为第二加权值；用第一加权值和第二加权值的和作为第二平滑往返时间SRTT';然后，如果往返时间RTT小于第二平滑往返时间SRTT'，第二重传时延RTO'等于重传时延RTO和第一参数a的乘积；如果，往返时间RTT大于等于第二平滑往返时间SRTT'，第二重传时延RTO'等于重传时延RTO和第一参数e的乘积；如果上个协议数据单元PDU包被丢弃，第二重传时延RTO'等于重传时延RTO。根据以上的方法，RTO会根据传输情况动态的更新和调整当RTT的数值下降的时候，RTO会增大，反过来当RTT的数值上升的时候，RTO的数值会减小。RTO的初始值是每个连接的建立的时候协商确定的。假设SRTT是一个中间变量，初始值可以设为与RTO初值相同。我们应该为RTO设定取值的范围，其下限可以设定为物理帧的周期时间长度，上限可以设定为协商时的初始值的两倍。为了更加直观的表述动态调整重传时延RTO的方法，还利用一个公式进行说明按照以下公式来计算出SRTT，和RTO':SRTT^ (1- ;i) x SRTT + ;i x RTTi 7D'=i 7D,(如果上个包被夷弃 )为了验证本发明的所获得的技术效果，釆用NS2(net simulation 2)软件进行模拟。模 拟的结果如图2所示，进一步证明动态调整MAC层的重传时延的方法是有效的。在图2中，我们采用固定时延100，固定时延200，固定时延400来分别代表长度 为100毫秒，200毫秒，400毫秒的固定重传时延RTO的传输方式。从图2中可以看出，结点为三角形的折线代表固定时延IOO，结点为菱形的折线代表
固定时延200，结点为矩形的折线代表固定时延400，而结点为圆形的折线代表本发明即 可动态调整的重传时延。从模拟的结果可以看出，代表本发明的可动态调整的重传时延的折线在不同的误码 率的情况下的平均时延总是低于代表固定时延的折线，也就是说动态调整MAC层的重 传时延的方法产生了低于的固定RTO的传输方式的平均时延，直接提高了 MAC层的数 据传输效率。以上具体模拟仅限于说明本发明的动态调整MAC层的重传时延的方法。依据本发 明方法，本领域的普通技术人员可以很容易地发明，或通过其他方式予以改进，应该知 道凡不脱离本发明思想的任何改进都属于本发明的保护范围。
权利要求
1、一种动态调整WIMAX系统中MAC层的重传时延的方法，其特征在于，包括用往返时间RTT和第一加权参数得到第一加权值；用平滑往返时间SRTT和第二加权参数得到第二加权值；用第一加权值和第二加权值得到第二平滑往返时间SRTT’；比较往返时间和第二平滑往返时间，得到比较结果；根据比较结果确定第二重传时延RTO’。
2、 如权利要求1所述的方法，在得到第一加权值的步骤中，将往返时间RTT和第 一加权参数的乘积作为第一加权值。
3、 如权利要求l所述的方法，在得到第二加权值的步骤中，将平滑往返时间SRTT 和第二加权参数的乘积作为第二加权值。
4、 如权利要求l所述的方法，在得到第二平滑往返时间的步骤中，将第一加权值和 第二加权值的和作为第二平滑往返时间SRTT'。
5、 如权利要求l所述的方法，在根据比较结果确定第二重传时延RTO'的步骤中， 如果往返时间RTT小于第二平滑往返时间SRTT'，那么，第二重传时延RTO，为重传时 延RTO和第一调整参数的乘积；如果往返时间RTT大于等于第二平滑往返时间SRTT'， 那么，第二重传时延RTO'为重传时延RTO和第二调整参数的乘积。
6、 如权利要求l所述的方法，如果上个协议数据单元PDU包被丢弃，第二重传时 延RTO'等于重传时延RTO。
7、 如权利要求l所述的方法，其中第一加权参数与第二加权参数的和为1。
全文摘要
本发明提供了一种动态调整WIMAX系统中MAC层的重传时延的方法，用往返时间RTT和第一加权参数得到第一加权值，用平滑往返时间SRTT和第二加权参数得到第二加权值，用第一加权值和第二加权值得到第二平滑往返时间SRTT’，比较往返时间RTT和第二平滑往返时间SRTT’，得到比较结果，根据比较结果确定第二重传时延RTO’。本发明为WIMAX系统的MAC层设计了一种动态调整重传时延的方法，根据当前不同连接的无线信道的传输质量，实时动态地调整重传时延，为各个连接提供适当的传输速度，从而达到降低数据传输的时延和提高传输速度的效果。
文档编号H04L1/18GK101159522SQ20071017807
公开日2008年4月9日 申请日期2007年11月26日 优先权日2007年11月26日
发明者巍 高 申请人:北京北方烽火科技有限公司