一种面向时延敏感WiFi的多链路流量分配与接入优化方法

本发明属于网络运营服务，尤其涉及一种多链路异步接入的流量分配与接入优化方法。

背景技术：

1、在当今时代，通信技术、计算能力和人工智能的飞跃进步催生了虚拟现实、增强现实、远程医疗服务等前沿应用的蓬勃发展，它们不仅追求极致的4k乃至8k高清体验，还对网络提出了前所未有的高要求：前所未有的数据吞吐量、无与伦比的稳定性和毫秒级的超低延时。这些前沿科技的应用场景大多定位在室内环境，且普遍依赖wifi作为主要的连接方式，从而对现有的wifi技术框架构成了重大挑战。为应对这一系列挑战，ieee 802.11be工作组应运而生，推出了全新的技术标准——wifi 7(eht)，旨在全面升级wifi的性能边界。核心之一在于mac层的重大革新，即引入革命性的多链路操作机制，这是一项旨在突破传统带宽限制的关键技术升级。

2、wifi 7的多链路操作技术，使多链路设备(mlds)在2.4ghz、5ghz和新增的6ghz频段上并行传输成为可能，实现了数据传输通道的多线程并行。这意味着装备了这一技术的设备能够同时通过多条链路发射数据包，从而在确保数据吞吐量显著提升的同时，大幅度降低延迟并增强传输的稳定性，为用户带来更为流畅、可靠的无线网络体验，完美适配未来高要求应用的需求。多链路接入方式存在同步接入和异步接入两种方式，其中异步接入模式相比于同步接入模式有更大的灵活性，可以实现更大的网络负载和更低的时延。然而，目前多链路异步接入的时延性能极限仍不明确，时延优化方式存在许多问题，面对多链路设备和单链路设备共存的网络场景时，如何调整多链路设备的接入策略，来平衡对多链路设备和单链路设备的影响，并保证多链路设备的低时延，是一个亟待解决的问题。

3、现有技术存在的问题和缺陷为：多链路异步接入的时延极限无法得到，并且优化方法不明确。

4、面对多链路异步接入策略实施的复杂性，当前一大挑战在于缺乏成熟的理论分析模型来优化此类接入的时延特性。由于尚未建立全面的理论基础，我们难以确定在普遍情况下，如何实现多链路异步网络的最低延迟及最优设备资源配置。这一空白限制了我们对网络性能潜力的深入理解和有效挖掘。

5、因此，填补上述空白的意义重大，它不仅能够使我们对多链路异步接入网络的时延表现有更精准的预估与控制，进而探索实现最短延迟的路径，还意味着理论模型的构建将为在保证特定时延约束下，最大化网络吞吐量提供科学依据。此外，建立多链路异步接入模型的价值还体现在其对混合应用场景下资源配置策略的指导能力，为wifi 7标准的精炼制定、实际部署策略与持续性能优化提供了坚实的理论支撑。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种多链路流量分配与接入优化方法，尤其涉及一种基于马尔可夫过程的wifi 7多链路异步接入时延优化方法及接入策略。

2、本发明是这样实现的，多链路设备采用概率性接入策略，即：通过一定的概率选择性地分配到某条链路，分配至不同链路的概率和为1。基于此策略，提供了一种多链路异步接入模式下的时延优化方法，包括以下步骤：

3、步骤一，ap确定系统参数；

4、步骤二，ap计算得到多链路设备的最佳的各链路的流量分配概率其中l为系统中使用的链路数目；

5、步骤三，ap将得到的最佳接入链路的概率分布广播给各个节点；

6、步骤四，各多链路设备根据ap提供的信息调节流量分配给各个链路的概率；

7、进一步，步骤一中，所述系统参数，包括节点数量、节点类型、各节点的忙闲程度、链路数量、流量类型、冲突状态保持时间和最大退避级。

8、进一步，步骤二中，ap根据收集到网络参数信息后通过建立的多链路的马尔科夫过程模型计算最优的流量分配概率。

9、进一步，系统由1个具有多链路操作功能的ap和n个wifi 7多链路设备以及若干个传统单链路设备组成(也可无传统单链路设备)：其中，多链路设备使用相同的m条链路接入信道向ap进行上行数据传输；ni个传统单链路设备使用第i条链路接入信道向ap进行上行数据传输(其中ni≥0，i∈{1，2，...，m})。

10、进一步，所描述wifi 7多链路异步接入时延优化方法，包括：

11、建立了一个多链路异步接入网络系统模型，系统模型如下：

12、在wifi 7多链路网络系统中的多链路设备可以认为是按照一定概率随机分配流量的设备，各个链路不会互相干扰，每条链路可同时收发，因此可以将这一多链路网络系统，转为多个单链路网络系统来进行分析建模。

13、在第l条链路上的队首数据包可以用一个有效状态的马尔可夫过程模型来表示，队首数据包的状态xj分为3类：

14、(1)退避，状态ri，i＝0，1，...，k；

15、(2)冲突，状态fi，i＝0，1，...，k；

16、(3)成功发送，状态t。

17、进一步，一个队首数据包组离开状态ri时将被发送，如果发送成功，则进入状态t；如果发送失败，则进入状态fi，并在冲突结束后进入下一次退避状态ri+1或rk；其中i表示退避级，当达到最大退避级k后，退避级将不会再增加；p(l)表示多链路设备中的队首数据包组如果接入第l个链路其在检测信道空闲时发送成功的概率，也可表示第l个链路上的传统单链路设备的队首数据包在检测信道空闲时发送成功的概率，这两者是相等的。

18、通过马尔可夫过程模型求解得到p(l)后，进而可以计算得到每条链路上的端到端时延，通过加权最终可得到多链路设备的端到端时延的期望。

19、本发明的另一目的在于提供一种应用所述的wifi 7多链路异步接入时延优化方法以及时延优化系统，所述wifi 7多链路异步接入时延优化系统包括：

20、系统参数确定模块，位于ap上，用于确定系统参数；

21、初始计算模块，位于ap上，用于计算得到最优接入概率；

22、广播模块，位于ap上，用于将计算得到的多链路最优接入概率广播给各个节点；

23、结合上述的技术方案和解决的技术问题，本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：

24、第一，本发明法适用于多链路设备和传统单链路设备的混合多链路网络场景或纯多链路设备场景，能使多链路设备实现最佳端到端时延。这意味着该发明也能够在各种实际应用场景下发挥作用，具有一定的普适性。

25、第二，本发明提供了多链路异步接入时延优化方法，利用马尔可夫过程模型来分析各个链路上的情况，进而计算得到多链路设备的最佳使得多链路设备的时延最佳。

26、第三，本发明利用了马尔可夫过程模型分析得到wifi 7多链路网络的时延计算模型，可以根据链路数量、节点数量、成功发送持续时间长度、冲突持续时间长度等系统参数动态调节wifi 7多链路设备的各链路流量分配概率，以实现多链路设备的最佳端到端时延。

27、第五，本发明的异步接入时延优化方法对动态环境具有一定的鲁棒性，原因是当节点数量和状态发生变化时，ap设备可检测到变化，并通过广播重新设置各设备上的

28、第六，本发明建立了多链路异步接入模型，可以利用系统参数，来计算得到多链路设备的最佳接入概率分布，使得多链路设备具有最佳的时延，同时也可以添加约束条件，使对传统单链路设备的影响保持在一定阈值内，扩展性强。