17、基于无线信道的IP应用性能评估

基于无线信道的IP应用性能评估

1. 引言

在预测无线信道性能时，通常会使用表示接收信号强度的传播模型。然而，这些模型不能直接用于性能评估研究，需要将其扩展到定义服务质量（QoS）的IP层。扩展过程中，要考虑底层的特性，如物理层的调制方案、数据链路层的错误隐藏技术以及不同层之间的分段程序。目前，针对通过无线接口运行的应用在IP层性能的研究较少，多数研究集中在数据链路层协议性能，且依赖专门为无线传输介质开发的方法，常需要新的近似、算法和稳定的递归等，还对物理层以上无线信道性能采用了一些限制性假设，可能导致IP层性能参数的错误估计。

为解决这些问题，提出了一种跨层分析方法，用于评估在无线信道上运行的对延迟和丢失敏感的基于IP的应用程序的性能。具体步骤如下：
1. 使用跨层映射将表示接收信号强度的小规模传播模型扩展到IP层。
2. 使用错误/到达映射将得到的IP层无线信道模型替换为人工等效到达过程。
3. 将此过程与模拟流量源的到达过程一起作为输入，输入到具有确定性服务时间、有限等待位置和非抢占式优先级规则的排队系统，该排队系统模拟无线信道的IP数据包服务过程。

2. 无线传播特性

为表示无线信道性能，通常使用传播模型，可分为大尺度和小尺度传播模型。小尺度传播模型能更精细地捕捉无线信道特性，还能隐式考虑用户在短距离内的移动。捕捉小尺度传播特性时，需考虑发射器和接收器之间是否存在视距（LOS）。当存在主导非衰落分量时，小尺度传播分布为莱斯分布；当主导分量消失时，莱斯分布退化为瑞利分布。

小尺度传播特性模型

假设为离散时间环境，时间轴被划分为时隙，时隙持续时间恒定，且等于在无线信道上传输单个比