一种用于LTE的多层次时延-容量模型

摘要

本发明涉及一种用于LTE的多层次时延-容量模型，属于无线移动通信技术领域。模型中描述了数据包时延所包含的三部分的表达式，并采用多项式的形式进行表达，并采用试验的过程进行多项式系数的确定，通过每一层的时延来计算每一层的容量，从而得到用于LTE的多层次时延-容量模型。相对于传统模型中包长对时延的影响仅考虑了线性因素，本发明加入了对复杂网络中非线性因素的考虑，模型给出了时延与包长的非线性关系，可以测量计算链路各层的时延与容量，从而为扁平化网络性能分析提供了较为合适的关系。

主权项

1.一种用于LTE的多层次时延-容量模型，其特征在于：在链路第n层选定一个不大于最大传输单元MTU的大小为L_n的数据包，将第n层发送该数据包的时延定义为该数据包由链路发送端传输到接收端的时间，设定H_i为第i层的报头长度，C₀为物理层的容量；将时延划分为三个部分：数据包在发送从n层到物理层的处理时间、由该数据包和第n层以下各层报头组成的数据总量在物理层上的传输时间和数据包在接收端从物理层到第n层的处理时间；在第n层发送大小为L_n的数据包时延为$t_{s_n}\left(L_n\right)=t_{s_{n->p}}\left(L_n\right)+\frac{L_n+\underset{i=1}{\overset{n-1}{\Sigma }}{H}_i}{C_0}+t_{s_{p->n}}\left(L_n\right)---\left(1\right)$其中式(1)等式右边第一项表示数据包从第n层到物理层的发送处理时间，为$t_{s_{n->p}}\left(L_n\right)={\phi }_{\mathrm{nt}}+{\alpha }_{\mathrm{nt}1}{L}_n+{\alpha }_{\mathrm{nt}2}{L}_n^2+...+{\alpha }_{\mathrm{ntk}}{L}_n^k---\left(2\right)$式(2)中，φ_nt是所有与数据包大小无关的处理时间之和；α_nt1L_n包括所有与数据包大小线性相关的处理时间；式(2)中等式右边除去φ_nt和α_nt1L_n的其他部分由两阶以上的多项式组成，表示与包长非线性相关的处理时间；式(1)中等式右边第二项表示数据包和第n层以下各层报头组成的数据总量在物理层上的传输时间；式(1)中等式右边第三项为数据包在接收端从物理层到第n层的处理时间，为$t_{s_{p->n}}\left(L_n\right)={\phi }_{\mathrm{nr}}+{\alpha }_{\mathrm{nr}1}{L}_n+{\alpha }_{\mathrm{nr}2}{L}_n^2+...+{\alpha }_{\mathrm{nrk}}{L}_n^k---\left(3\right)$式(3)中，φ_nr是所有与数据包大小无关的处理时间之和；α_nr1_n包括所有与数据包大小线性相关的处理时间；式(3)中等式右边除去φ_nr和α_nr1L_n的其他部分由两阶以上的多项式组成，表示与包长非线性相关的处理时间；则式(1)即第n层的时延表示为$t_{s_n}\left(L_n\right)={\phi }_{\mathrm{nt}}+{\phi }_{\mathrm{nr}}+\frac{1}{C_0}\underset{i=1}{\overset{n-1}{\Sigma }}{H}_i+({\alpha }_{\mathrm{nt}1}+{\alpha }_{\mathrm{nr}1}+\frac{1}{C_0})L_n$$+({\alpha }_{\mathrm{nt}2}+{\alpha }_{\mathrm{nr}2})L_n^2+...+({\alpha }_{\mathrm{ntk}}+{\alpha }_{\mathrm{nrk}})L_n^k---\left(4\right)$$={\phi }_n+{\alpha }_{n1}{L}_n+{\alpha }_{n2}{L}_n^2+...+{\alpha }_{\mathrm{nk}}{L}_n^k$式(4)中，下标n表示第n层，下标t表示发送端，下标r表示接收端，下标k表示L_n的k阶项；其中φ_n是所有与数据包大小无关的处理时间之和；α_n1L_n包括所有与数据包大小线性相关的处理时间；等式右边除去φ_n和α_n1L_n的其他部分由两阶以上的多项式组成，表示与包长非线性相关的处理时间；定义链路第n层的容量为第n层上从链路发送端到接收端的最大数据传输率，则链路第n层的容量C_n表述为：$C_n=\frac{M_n}{t_{s_n}\left(M_n\right)+t_{\mathrm{unav}}}---\left(5\right)$其中M_n是第n层最大传输单元MTU的大小，t_unav是物理信道除去发送数据包以外的空闲时间。