CN102970726A

CN102970726A - 衡量链路通信能力的方法及设备、链路选择方法及设备

Info

Publication number: CN102970726A
Application number: CN2012105718334A
Authority: CN
Inventors: 秦新
Original assignee: Maipu Communication Technology Co Ltd
Current assignee: Maipu Communication Technology Co Ltd
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2032-12-26
Also published as: CN102970726B

Abstract

本发明公开了一种衡量链路通信能力的方法及设备、链路选择方法及设备，具体为：利用平均字节发送时间来表征链路质量，进而来判断出各无线链路质量，并从中选择一条最快发送时间的链路用于通信，由于其同步处理能够精准的表达出发送数据报文的能力，故其比信号质量、带宽等能更加精准的度量真实链路数据发送情况。本发明的方法及设备用于无线路由设备能够保证自适应优先选择发送能力最强的链路作为通信链路，同时不依赖于某一种无线接入技术，可以使用在多制式备份接入的场景中。

Description

衡量链路通信能力的方法及设备、链路选择方法及设备

技术领域

本发明属于数据通信技术领域，具体涉及使用无线调制解调器模块接入网络的无线链路选择方法及无线路由设备。

背景技术

随着公众移动通信网络的发展，无线路由设备得到广泛的使用。但是由于无线通信网络的特点，导致无线路由设备接入网络可靠性、稳定性不高，从而丢包率上升，连通率降低，以致影响到客户业务、生产。

目前接入公众移动通信网络的无线路由设备均是使用无线Modem（无线调制解调器）模块接入网络，为提高可靠性，可使用多个无线Modem模块，从中选择一个质量最优、通信速率最快的链路作为通信链路。但是目前已有的路由设备仅能通过获取信号、最大带宽等数据来判断当前链路状态，这些参数均不能精确度量该链路的通信传输质量，且对于通过不同无线通信制式来说，信号强度不具有可比性，且最大带宽为共享带宽，仅用于参考。

发明内容

本发明的目的是为了解决针对目前使用的根据信号、最大带宽等数值来度量链路质量不准确、不能真实反映出通信能力的情况，提出了一种衡量链路通信能力的方法。

本发明的技术方案为：一种衡量链路通信能力的方法，具体为：获取无线路由设备将数据发送给无线调制解调器模块的开始时间和无线调制解调器模块成功发送数据后返回的结束时间；将获取的开始时间和结束时间相减，计算出每一个报文的发送时间，记为t1；计算平均字节发送时间t2=t1/length，其中，length为每一个报文的长度；所述平均字节发送时间t2作为衡量链路通信能力的度量参数。

进一步的，上述方法还包括对平均字节发送时间t2的修正：t2=(t1-T0)/length，其中，T0每一个报文发送时一个固定的处理时间因子。

进一步的，上述方法还包括，当无线调制解调器模块发送数据失败或者超时返回时，设置t2为某一固定值，认为此链路状态的链路字节发送时间为无穷大，即链路不可用。

更进一步的，上述T0具体的计算过程为：在链路具有通信能力后，发送若干个数据长度为1的无效报文，统计平均得出该链路的修正时间因子T0。

本发明还提出了一种衡量链路通信能力的设备，包括：获取单元和计算单元，其中，

所述获取单元用于获取无线路由设备将数据发送给无线调制解调器模块的开始时间和无线调制解调器模块成功发送数据后返回的结束时间；

所述计算单元用于将所述获取单元获取的开始时间和结束时间相减，计算出每一个报文的发送时间，记为t1；并计算平均字节发送时间t2=t1/length，其中，length为每一个报文的长度；所述平均字节发送时间t2作为衡量链路通信能力的度量参数。

进一步的，上述衡量链路通信能力的设备还包括修正单元，所述修正单元用于对平均字节发送时间t2的修正：t2=(t1–T0)/length，其中，T0每一个报文发送时一个固定的处理时间因子。

进一步的，上述衡量链路通信能力的设备还包括判断单元，所述判断单元用于判断当无线调制解调器模块发送数据失败或者超时返回时，设置t2为某一固定值，认为此链路状态的链路字节发送时间为无穷大，即链路不可用。

更进一步的，上述修正单元中所述T0的具体计算过程为：在链路具有通信能力后，发送若干个数据长度为1的无效报文，统计平均得出该链路的修正时间因子T0。

为了解决上述问题，本发明还提出了一种无线链路选择方法，具体为：获取无线路由设备将数据发送给无线调制解调器模块的开始时间和无线调制解调器模块发送后返回的结束时间；将获取的开始时间和结束时间相减，计算出每一个报文的发送时间，记为t1；计算平均字节发送时间t2=t1/length，其中，length为每一个报文的长度；所述平均字节发送时间t2作为衡量链路通信能力的度量参数；

在一个用户可配置的时间段内，记录该时间段内发送的报文个数s，依次统计出每一个报文的平均字节发送时间t2，用v表示，第一个报文的平均字节发送时间t2记为v1，依次第二个记为v2…第s个报文为vs，则该时间段内所有报文的平均字节发送时间为v0=（v1+v2+…+vs）/s；

记录下每一条无线链路最近若干个v0，动态的选择x个记录进行比较，每次比较时，v0值最小的那条链路的权重加1，比较x次后，权重最大的链路，就为最优的通信链路。

进一步的，上述方法还包括，当某一条链路没有数据流时，在无线路由设备中启用定时器，在检测到一定时间没有数据流后，发送若干个一定长度的数据报文用于计算每一个报文的平均字节发送时间。

本发明还提出了一种无线链路选择设备，具体包括：获取单元、计算单元和选择单元，其中，

所述获取单元用于获取无线路由设备将数据发送给无线调制解调器模块的开始时间和无线调制解调器模块发送后返回的结束时间；

所述计算单元用于将所述获取单元获取的开始时间和结束时间相减，计算出每一个报文的发送时间，记为t1；并计算平均字节发送时间t2=t1/length，其中，length为每一个报文的长度；所述平均字节发送时间t2作为衡量链路通信能力的度量参数，

所述选择单元用于选择通信能力最佳的链路，具体执行如下过程：在一个用户可配置的时间段内，记录该时间段内发送的报文个数s，依次统计出每一个报文的平均字节发送时间t2，用v表示，第一个报文的平均字节发送时间t2记为v1，依次第二个记为v2…第s个报文为vs，则该时间段内所有报文的平均字节发送时间为v0=（v1+v2+…+vs）/s；

记录下每一条无线链路最近若干个v0，动态的选择最近x个记录进行比较，每次比较时，v0值最小的那条链路的权重加1，比较x次后，权重最大的链路，就为最优的通信链路。

进一步的，上述链路选择设备还包括修正单元，所述修正单元用于对每字节报文的发送时间t2的修正：t2=(t1–T0)/length，其中，T0每一个报文发送时一个固定的处理时间因子。

进一步的，上述链路选择设备还包括判断单元，所述判断单元用于判断当无线调制解调器模块发送数据失败或者超时返回时，设置t2为某一固定值，认为此链路状态的链路字节发送时间为无穷大，即链路不可用。

进一步的，上述链路选择设备还包括检测单元，所述检测单元用于在检测到一定时间没有数据流后，发送若干个一定长度的数据报文用于计算每一个报文的平均字节发送时间。

本发明的有益效果：本发明的衡量链路通信能力的方法及设备和链路选择方法及设备利用平均字节发送时间来表征链路质量，进而来判断出各无线链路质量，并从中选择一条最快发送时间的链路用于通信，由于其同步处理能够精准的表达出发送数据报文的能力，故其比信号质量、带宽等能更加精准的度量真实链路数据发送情况；此外，需要统计不同链路多次一段时间内的发送能力，从而杜绝了发送能力跳变而带来的干扰。本发明的方法及设备用于无线路由设备中能够保证自适应优先选择发送能力最强的链路作为通信链路，同时不依赖于某一种无线接入技术，故可以使用在多制式备份接入的场景。

附图说明

图1是本发明实施例的无线路由设备结构图。

图2是本发明实施例的时间关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明的内容作进一步的描述与说明。

本发明是通过对主流的无线Modem模块进行研究后，利用数据报文从路由设备发送到无线Modem模块的时间间隔来计算报文的字节发送时间，用其来度量链路发送能力，解决在多无线Modem模块情况下，如何选择出一条最优链路用于通信的问题。

为了更好的对本发明的方案进行理解，对其中用到的参数做如下说明：

t1：数据报文发送时间。无线路由设备将报文发送给无线Modem模块开始计算开始时间，等到无线Modem模块成功发送数据完毕后返回结果时计算结束时间，这之间的时间差值即为t1。

length：每一个报文的长度。

T0：固定处理时间。无线路由设备与无线Modem模块的USB通道上每一个报文发送均有一个固定的处理时间T0，报文长度为1时且成功发送时，计算出来的t1可以近似认为等于固定的处理时间T0。这部分时间用于了路由设备即无线Modem模块内部处理，而不是用于数据的发送。

t2：报文平均字节发送时间。无线路由设备根据t1计算出来的每一个报文的平均字节发送时间，在未考虑修正时间因子T0时，t2=t1/length，在考虑修正时间因子后，t2=(t1–T0)/length，当数据报文发送失败或者发送超时后，设置t2为-1，表示时间为无穷大。

t3：用户可配的时间段参数。

s：t3时间段内无线路由设备发送的报文数目。

v：t3时间段内，每一个报文根据上述方法计算出来的报文平均字节发送时间t2数值。第一个报文的t2值为v1，第二个为v2…第s个报文的t2数值为vs。

v0：t3时间段内所有报文的平均字节发送时间为v0=（v1+v2+…+vs）/s。

x：无线路由设备需要记录的最近x次统计的v0值，这里，x为预先设置的比较次数，可以根据实际情况进行选取，在本实施例中x=无线链路数+1。

如图1所示，无线路由设备通过无线Modem模块实现无线接入，一个无线Modem模块建立一条无线链路。无线Modem模块通过USB通道和路由设备CPU进行数据通信。无线Modem模块在对需要发送的数据报文处理时采取了同步方式，即发送一个报文后，会返回发送结果，然后才会再发送下一个报文，若一直未能发送成功则会超时报错。经过实验，在网络质量好的情况下，每报文发送时间很短，而在网络质量很差的情况下，每报文发送时间大大增加，在极端情况下，没有无线信号时，报文完全不能发送，则等待长时间后超时报错。由于报文数据长度可变，在同等链路质量的情况下，大报文发送时间长，小报文发送时间短，故运算出每字节在USB通道上发送的时间就可以用其度量链路发送数据的能力，进而利用发送能力来衡量整个链路的通信能力。无线路由设备将数据发送给无线Modem模块的开始时间和无线Modem模块发送后返回的结束时间相减，就可以计算出每报文发送时间t1。

由于数据报文长度有长有短，对于相同质量的无线链路，同一时刻发送的长报文肯定比短报文的发送时间t1更长，故仅用报文发送时间还不能来度量链路质量。则假设每一个报文长度为length，用上述方法计算出每报文发送时间t1后，可以计算出平均得出平均字节发送时间为t2=t1/length。这样就可以对不同长度的报文发送时间有了同一种度量方式，得到的数据更准确。本发明是利用报文每字节在USB通道上发送的时间t2来度量链路发送数据的能力，进而利用发送能力来衡量整个链路的通信能力。

综上所述，总结出本发明的衡量链路通信能力的方法，具体为：获取无线路由设备将数据发送给无线调制解调器模块的开始时间和无线调制解调器模块发送后返回的结束时间；将获取的开始时间和结束时间相减，计算出每一个报文的发送时间，记为t1；计算平均字节发送时间t2=t1/length，其中，length为每一个报文的长度；所述每字节报文的发送时间t2作为衡量链路通信能力的度量参数。

考虑到不论报文大小，在USB通道上发送均有一个固定的处理时间因子T0。在运算链路能力时，需要减去T0之后才能得到真实数据发送时间，即数据报文长度为1时的发送时间t1和数据报文长度为2时的发送时间t1之间差值肯定小于T0，减去T0才能得到更加精准的平均字节发送时间t2。当发送数据报文长度为1，且成功发送后的报文发送时间t1则可以认为是固定的处理时间T0，即链路的修正时间因子。这部分时间用于了路由设备、无线Modem模块内部处理，而不是用于有效数的发送。加入该方法是对发送时间进行修改正，消除对于报文长度length越短计算出来的字节发送时间t2误差越大的问题。加入修正后，算出有效数据内容平均字节发送时间为t2=(t1–T0)/length。

当无线Modem模块发送数据失败或者超时返回时，设置t2为某一固定值，这里固定值可以设定为-1，在后述判断链路状态时，认为此状态为链路字节发送时间为无穷大，即链路不可用。

基于上述衡量链路通信能力的方法，这里还提出了一种衡量链路通信能力的设备，包括：获取单元和计算单元，其中，所述获取单元用于获取无线路由设备将数据发送给无线调制解调器模块的开始时间和无线调制解调器模块发送后返回的结束时间；所述计算单元用于将所述获取单元获取的开始时间和结束时间相减，计算出每一个报文的发送时间，记为t1；并计算平均字节发送时间t2=t1/length，其中，length为每一个报文的长度；所述平均字节发送时间t2作为衡量链路通信能力的度量参数。

为了得到更加精准的平均字节发送时间t2，这里的衡量链路通信能力的设备还包括修正单元，所述修正单元用于对平均字节发送时间t2的修正：t2=(t1–T0)/length，其中，T0为每一个报文发送时一个固定的处理时间因子。对于T0的获取可以采用与上相同的方式。

这里的衡量链路通信能力的设备还包括判断单元，所述判断单元用于判断当无线调制解调器模块发送数据失败或者超时返回时，设置t2为某一固定值，认为此链路状态的链路字节发送时间为无穷大，即链路不可用。

基于上述衡量链路通信能力的方法，本发明还提出了一种无线链路选择方法，具体说明如下：

公众移动通信网络是一个网络质量实时变化的环境，对于某一条链路通信质量的判断，需要在某一个时间段内来衡量，这样才能消除链路瞬时突变带来的影响，才能消除链路通信质量来回变化导致的乒乓效应。具体的时间关系示意图如图2所示，在一个用户可配置的时间段t3内，记录该时间段t3内发送的报文个数s，用上述方式统计出每一个报文的平均字节发送时间t2，用v表示，第一个报文的平均字节发送时间t2记为v1，依次第二个记为v2…第s个报文为vs。则该时间段内所有报文的平均字节发送时间为v0=（v1+v2+…+vs）/s。记录下每一条无线链路最近若干个v0，从记录的v0值中动态选取x个进行比较，每次比较时，v0值最小的那条链路的权重加1，比较x次后，查看哪条链路的权重最大，就为最优的通信链路。

考虑到某一条链路不是随时都有数据流，所有在无线路由设备中启用了定时器，在检测到一定时间没有数据流后，发送若干个典型长度（比如64、128、256、512字节）的数据报文用于计算每一个报文的平均字节发送时间v，否则不能感知该链路最新的通信能力。

基于上述链路选择方法，这里还公开了一种无线链路选择设备，具体包括：获取单元、计算单元和选择单元，其中，获取单元用于获取无线路由设备将数据发送给无线调制解调器模块的开始时间和无线调制解调器模块发送后返回的结束时间；计算单元用于将所述获取单元获取的开始时间和结束时间相减，计算出每一个报文的发送时间，记为t1；并计算平均字节发送时间t2=t1/length，其中，length为每一个报文的长度；所述平均字节发送时间t2作为衡量链路通信能力的度量参数；选择单元用于选择通信能力最佳的链路，具体执行如下过程：在一个用户可配置的时间段内，记录该时间段内发送的报文个数s，依照上述方式依次统计出每一个报文的平均字节发送时间t2，用v表示，第一个报文的平均字节发送时间t2记为v1，依次第二个记为v2…第s个报文为vs，则该时间段内所有报文的平均字节发送时间为v0=（v1+v2+…+vs）/s；记录下每一条无线链路最近若干个v0，动态的选择最近x（无线链路数+1）个v0，从x个记录进行比较，每次比较时，v0值最小的那条链路的权重加1，比较x次后，查看哪条链路的权重最大，就为最优的通信链路。

同上，这里的链路选择设备还包括修正单元，所述修正单元用于对平均字节发送时间t2的修正：t2=(t1–T0)/length，其中，T0每一个报文发送时一个固定的处理时间因子。对于T0的获取可以采用与上相同的方式。

同上，这里的链路选择设备还包括判断单元，所述判断单元用于判断当无线调制解调器模块发送数据失败或者超时返回时，设置t2为某一固定值，认为此链路状态的链路字节发送时间为无穷大，即链路不可用。

这里的链路选择设备还包括检测单元，所述检测单元用于在检测到一定时间没有数据流后，发送若干个典型长度（比如64、128、256、512字节）的数据报文用于计算每一个报文的平均字节发送时间v。

综上可以看出，本发明的衡量链路通信能力的方法及设备和链路选择方法及设备利用平均字节发送时间来表征链路质量，进而来判断出各无线链路质量，由于其同步处理能够精准的表达出发送数据报文的能力，故其比信号质量、带宽等能更加精准的度量真实链路数据发送情况；此外需要统计不同链路多次一段时间内的发送能力，从而杜绝了发送能力跳变而带来的干扰。基于衡量链路通信能力的方法，本发明的链路选择方法可以选择一条最快发送时间的链路用于通信，用于无线路由设备中能够保证自适应优先选择发送能力最强的链路作为通信链路；同时不依赖于某一种无线接入技术，故可以使用在多制式备份接入的场景中。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种衡量链路通信能力的方法，其特征在于，具体步骤为：获取无线路由设备将数据发送给无线调制解调器模块的开始时间和无线调制解调器模块发送后返回的结束时间；将获取的开始时间和结束时间相减，计算出每一个报文的发送时间，记为t1；计算平均字节发送时间t2=t1/length，其中，length为每一个报文的长度；所述平均字节发送时间t2作为衡量链路通信能力的度量参数。

2.根据权利要求1所述的衡量链路通信能力的方法，其特征在于，还包括对平均字节发送时间t2的修正：t2=(t1–T0)/length，其中，T0每一个报文发送时一个固定的处理时间因子；和/或

还包括当无线调制解调器模块发送数据失败或者超时返回时，设置t2为某一固定值，认为此链路状态的链路字节发送时间为无穷大，即链路不可用。

3.根据权利要求2所述的衡量链路通信能力的方法，其特征在于，所述T0具体的计算过程为：在链路具有通信能力后，发送若干个数据长度为1的无效报文，统计平均得出该链路的修正时间因子T0。

4.一种衡量链路通信能力的无线路由设备，与至少两个无线调制解调器模块通过USB连接，其特征在于，所述设备包括获取单元和计算单元，其中，

所述获取单元，用于获取将数据发送给无线调制解调器模块的开始时间和无线调制解调器模块成功发送数据后返回的结束时间；

所述计算单元，用于将所述获取单元获取的开始时间和结束时间相减，计算出每一个报文的发送时间，记为t1；并计算平均字节发送时间t2=t1/length，其中，length为每一个报文的长度；所述平均字节发送时间t2作为衡量链路通信能力的度量参数。

5.根据权利要求4所述的衡量链路通信能力的无线路由设备，其特征在于，还包括修正单元，所述修正单元用于对平均字节发送时间t2的修正：t2=(t1-T0)/length，其中，T0每一个报文发送时一个固定的处理时间因子，所述T0具体计算过程为：在链路具有通信能力后，发送若干个数据长度为1的无效报文，统计平均得出该链路的修正时间因子T0；和/或

还包括判断单元，所述判断单元用于判断当无线调制解调器模块发送数据失败或者超时返回时，设置t2为某一固定值，认为此链路状态的链路字节发送时间为无穷大，即链路不可用。

6.一种无线链路选择方法，其特征在于，具体步骤为：获取无线路由设备将数据发送给无线调制解调器模块的开始时间和无线调制解调器模块发送后返回的结束时间；将获取的开始时间和结束时间相减，计算出每一个报文的发送时间，记为t1；计算平均字节发送时间t2=t1/length，其中，length为每一个报文的长度；所述平均字节发送时间t2作为衡量链路通信能力的度量参数；

7.根据权利要求6所述的链路选择方法，其特征在于，还包括对平均字节发送时间t2的修正：t2=(t1–T0)/length，其中，T0每一个报文发送时一个固定的处理时间因子；和/或

还包括当无线调制解调器模块发送数据失败或者超时返回时，设置t2为某一固定值，认为此链路状态的链路字节发送时间为无穷大，即链路不可用；和/或

还包括当某一条链路没有数据流时，在无线路由设备中启用定时器，在检测到一定时间没有数据流后，发送若干个一定长度的数据报文用于计算平均字节发送时间。

8.根据权利要求7所述的链路选择方法，其特征在于，所述的T0具体的计算过程为：在链路具有通信能力后，发送若干个数据长度为1的无效报文，统计平均得出该链路的修正时间因子T0。

9.一种无线链路选择设备，与至少两个无线调制解调器模块通过USB连接，其特征在于，具体包括：获取单元、计算单元和选择单元，其中，

所述获取单元，用于获取无线路由设备将数据发送给无线调制解调器模块的开始时间和无线调制解调器模块发送后返回的结束时间；

所述计算单元，用于将所述获取单元获取的开始时间和结束时间相减，计算出每一个报文的发送时间，记为t1；并计算平均字节发送时间t2=t1/length，其中，length为每一个报文的长度；所述平均字节发送时间t2作为衡量链路通信能力的度量参数，

所述选择单元，用于选择通信能力最佳的链路，具体执行如下过程：在一个用户可配置的时间段内，记录该时间段内发送的报文个数s，依次统计出每一个报文的平均字节发送时间t2，用v表示，第一个报文的平均字节发送时间t2记为v1，依次第二个记为v2…第s个报文为vs，则该时间段内所有报文的平均字节发送时间为v0=（v1+v2+…+vs）/s；

10.根据权利要求9所述的链路选择设备，其特征在于，还包括修正单元，所述修正单元用于对平均字节发送时间t2的修正：t2=(t1–T0)/length，其中，T0为每一个报文发送时一个固定的处理时间因子，所述T0的具体计算过程为：在链路具有通信能力后，发送若干个数据长度为1的无效报文，统计平均得出该链路的修正时间因子T0；和/或

还包括判断单元，用于判断当无线调制解调器模块发送数据失败或者超时返回时，设置t2为某一固定值，认为此链路状态的链路字节发送时间为无穷大，即链路不可用；和/或

还包括检测单元，用于在检测到一定时间没有数据流后，发送若干个一定长度的数据报文用于计算每一个报文的平均字节发送时间。