[发明专利]用于确定数据通信的延迟和吞吐量的方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及数据通信，更具体地涉及对数据通信的吞吐量的确定。

背景技术

在蜂窝无线通信系统中，监视终端用户服务的性能、识别质量差的 区域，以及在可能的情况下通过容量升级和/或网络调谐来改善性能是很 重要的。对于语音服务，示范组的关键性能指标(KPI)可以包括：未接 通呼叫(blocked call)、终止呼叫(dropped call)以及语音质量。无线网 络节点可以按照地理区域在统计学基础上测量KPI，以使网络运营商能够 监视递送到移动用户的语音服务并检测服务性能在可接受水平之下的区 域。KPI还可以允许运营商识别差性能的根本原因，例如尺寸过小的无线 基站(RSB)或小区关系中针对切换的错误参数设置。因此，应该仔细 地限定关键性能指标，以使它们能够准确地衡量终端用户所体验的服务 的性能，并且可以由一个或更多个无线网络节点来测量。

随着蜂窝无线网络中的数据服务的快速增长，人们已进行了多次尝 试来限定最佳效果数据服务的KPI。尽管可以使用各种平均吞吐量量度、 终止和未接通无线承载量度以及无线协议层次(例如RLC层次)上的量 度，但如果这些量度在不同系统中和来自不同基础设施卖方的相似系统 中被不同地限定，就会出现问题。例如，爱立信和诺基亚可能在它们各 自的GSM和WCDMA系统中使用不同的量度。

另一个问题是，KPI型量度并不反映终端用户感觉到的质量。这在 高带宽的无线通信系统(例如HSPA、WiMAX和LTE)中特别引起了关 注。例如，诸如平均数据速率的KPI并不精确地表示终端用户体验到的 性能，因为该指标还包括该终端用户的发送缓冲器中并无数据进行发送 的非活动时段(period of inactivity)。结果是对终端用户实际体验到的吞 吐量的明显低估。

处理该“平均数据速率”问题的一种方式是仅在发射机处的发送 (transmit或send)缓冲器中存储有待发送到终端用户的数据时才测量吞 吐量。只在这些时间期间测量吞吐量，这与基本平均数据速率KPI相比 更接近终端用户的感受。但该方法的一个问题是，它没考虑到在多数系 统中，从第一次将数据接收到空的发送缓冲器中直到开始从发送缓冲器 发送数据之间存在一初始时间段，在该初始时间段内不能传送数据。在 本申请中，数据连接不向终端用户发送希望内容的该初始时间被称为“延 迟”。延迟部分(component)例如包括数据内容实际可以被传送之前所 需要的数据传送启动时间。这可能是由用户数据的内部节点处理(例如 加密、编码、检查、调制、内部缓冲器之间的数据传送或其他内部处理) 或无线资源(诸如WCDMA和LTE中的无线接入承载和无线承载或者 GSM中的临时块流)的设置而造成的。初始延迟也可能是由与接收器非 活动的时间段相对应的接收器休眠模式周期而造成的。系统中所有节点 的延迟一起造成了最小端到端传送时间，即使是最小的数据单元，也要 从系统的一端向另一端来回传送，即系统的所谓端到端往返时间。端到 端往返时间是任何数据通信系统的重要特征，直接影响了终端用户对系 统性能的感受。

考虑一个可分为两个阶段的电子邮件传送的例子，其中第一阶段的 持续时间几乎完全取决于端到端往返时间。在电子邮件下载中，首先是 握手阶段，其中在发送器与接收器之间发送各种较小的控制消息，以建 立并确认数据连接。在该第一阶段中没有传送该电子邮件消息的任何实 质内容。第二阶段是下载阶段，其中电子邮件和所有附件经由数据连接 被传送。类似的分析对于网络浏览包括一组对象的网页也是成立的。这 些对象是不同尺寸的，并表现为图片、标识、文本框、动画等。HTTP建 立了用于顺序下载这些对象的TCP连接。各对象之间存在一些信令，例 如请求下一对象或保持HTTP下载稳定。

针对短时数据传送(即，只存在少量要传送的数据)的“计入了”或 包括了延迟“开销”时段的平均吞吐量量度大大低于并且通常明显不同于 终端用户实际体验到的带宽。终端用户对吞吐量的体验依赖于向终端用 户实际传送希望数据内容的时段。对于长时数据内容传送(例如多秒)， 数据传送延迟“开销”时段的影响较小，因为该延迟时间与总的数据传送 时间相比较小。于是，不希望的结果是，平均吞吐量KPI值的有用性 (usefulness)取决于数据传送的尺寸或长度，而不是终端用户体验到的实 际希望数据有效载荷吞吐量。