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[摘 要 ]： 寬 帶 無 線 系 統(tǒng) 主 要 提 供 寬 帶 多 媒 體 數(shù) 據(jù) 業(yè) 務(wù) ， 其 中 萬 維 網(wǎng) 共 享 信 息 的 訪 問 將 成 為 無 線 系 統(tǒng) 的 重 要 應(yīng) 用 。 但 是 無 線 信 道 的 窄 帶 、 高 延 時(shí) 、 高 比 特 差 錯(cuò) 率 等 特 性 ， 使 得 萬 維 網(wǎng) 數(shù) 據(jù) 訪 問 的 性 能 不 能 得 到 保 證 。 本 文 給 出 無 線 環(huán) 境 下 的 WEB服 務(wù) 器 系 統(tǒng) 結(jié) 構(gòu) ， 引 入 一 無 線 的 WEB代 理 服 務(wù) 器 。 在 代 理 服 務(wù) 器 中 ， 給 出 能 根 據(jù) 無 線 信 道 和 客 戶 請(qǐng) 求 特 性 處 理 WEB內(nèi) 容 的 自 適 應(yīng) 策 略 ； 并 且 給 出 了 能 改 善 數(shù) 據(jù) 傳 輸 性 能 并 提 供 QOS的 兩 種 資 源 調(diào) 度 策 略 。 仿 真 實(shí) 驗(yàn) 表 明 ， 使 用 代 理 結(jié) 構(gòu) ， 其 文 本 的 響 應(yīng) 時(shí) 間 得 到 改 善 ， 訪 問 延 時(shí) 減 少 。
[關(guān) 鍵 字 ]：無 線 ； 代 理 服 務(wù) 器 ； 自 適 應(yīng) ； 調(diào) 度
1、引 言
因 特 網(wǎng) 和 數(shù) 字 移 動(dòng) 通 信 技 術(shù) 的 發(fā) 展 為 移 動(dòng) 通 信 的 發(fā) 展 創(chuàng) 造 了 新 的 機(jī) 遇 。 因 特 網(wǎng) 網(wǎng) 中 最 主 要 數(shù) 據(jù) 業(yè) 務(wù) 是 萬 維 網(wǎng) ， 萬 維 網(wǎng) 具 有 快 速 、 便 利 訪 問 大 量 的 信 息 的 特 點(diǎn) ， 這 使 得 萬 維 網(wǎng) 用 戶 數(shù) 急 劇 增 加 。 通 過 萬 維 網(wǎng) 來 進(jìn) 行 信 息 訪 問 將 成 為 移 動(dòng) 客 戶 的 重 要 應(yīng) 用 。 寬 帶 無 線 網(wǎng) 絡(luò) 提 供 的 數(shù) 據(jù) 分 組 服 務(wù) 可 以 更 好 地 滿 足 這 一 應(yīng) 用 。
CDMA2000和 W－ CDMA中 高 速 通 道 的 理 論 速 率 為 2Mbps。 然 而 有 效 的 無 線 數(shù) 據(jù) 連 接 是 很 難 實(shí) 現(xiàn) 的 ， 其 主 要 原 因 是 受 物 理 和 技 術(shù) 的 限 制 。 無 線 信 道 的 特 征 是 窄 帶 (CDMA無 線 數(shù) 據(jù) 服 務(wù) 將 能 發(fā) 送 9.6～ 14.4bps的 帶 寬 )、 高 延 遲 、 高 比 特 差 錯(cuò) 率 (10－ 2)； 移 動(dòng) 設(shè) 備 例 如 1aptop計(jì) 算 機(jī) 、 便 攜 機(jī) 、 PDA和 蜂 窩 電 話 的 特 點(diǎn) 是 比 臺(tái) 式 電 腦 的 資 源 更 加 有 限 ， 同 時(shí) 在 硬 件 容 量 、 軟 件 以 及 在 連 接 特 征 上 與 有 線 設(shè) 備 有 很 大 的 不 同 。 同 時(shí) ， HTTP協(xié) 議 和 萬 維 網(wǎng) 文 本 都 是 針 對(duì) 有 足 夠 的 計(jì) 算 功 率 、 大 的 屏 幕 、 高 速 的 網(wǎng) 絡(luò) 連 接 的 臺(tái) 式 PC機(jī) 設(shè) 計(jì) 的 ， 所 以 ， WEB文 本 就 很 難 在 多 樣 化 的 移 動(dòng) 設(shè) 備 中 使 用 。 為 適 應(yīng) 無 線 信 道 和 移 動(dòng) 設(shè) 備 的 多 樣 化 ， HTTP和 WEB文 本 設(shè) 計(jì) 必 須 進(jìn) 行 改 進(jìn) 。
為 了 提 高 萬 維 網(wǎng) 服 務(wù) 在 無 線 網(wǎng) 絡(luò) 上 的 性 能 ， 文 本 提 出 了 兩 種 涉 及 不 同 內(nèi) 容 的 解 決 方 案 。 第 一 種 是 無 線 網(wǎng) 絡(luò) 提 供 基 于 WEB文 本 的 自 適 應(yīng) 策 略 ， 即 根 據(jù) 不 同 的 無 線 和 移 動(dòng) 計(jì) 算 環(huán) 境 來 自 適 應(yīng) 地 調(diào) 整 WEB內(nèi) 容 ； 第 二 種 是 根 據(jù) 無 線 通 道 動(dòng) 態(tài) 地 調(diào) 度 WEB信 息 流 ， 使 得 信 道 利 用 率 提 高 ， 客 戶 的 訪 問 請(qǐng) 求 平 均 延 時(shí) 減 少 。
2、 無 線 自 適 應(yīng) 代 理 結(jié) 構(gòu)
無 線 自 適 應(yīng) 代 理 結(jié) 構(gòu) 包 括 一 個(gè) 代 理 服 務(wù) 器 、 一 個(gè) 客 戶 、 一 個(gè) 傳 統(tǒng) 的 WEB服 務(wù) 器 和 一 個(gè) WEB瀏 覽 器 。 當(dāng) 一 個(gè) 移 動(dòng) 客 戶 通 過 無 線 網(wǎng) 絡(luò) 訪 問 因 特 網(wǎng) 時(shí) ， 其 系 統(tǒng) 結(jié) 構(gòu) 如 圖 1。 代 理 服 務(wù) 器 放 在 MSC和 因 特 網(wǎng) 之 間 ， 作 為 無 線 網(wǎng) 絡(luò) 和 有 線 網(wǎng) 絡(luò) 的 中 介 ， 代 理 服 務(wù) 器 能 在 移 動(dòng) 用 戶 和 萬 維 網(wǎng) 服 務(wù) 器 間 在 請(qǐng) 求 和 發(fā) 送 HTTP請(qǐng) 求 和 響 應(yīng) 時(shí) 對(duì) 信 息 流 進(jìn) 行 干 預(yù) 。
本 文 中 講 述 的 無 線 代 理 服 務(wù) 器 是 現(xiàn) 有 WEB代 理 服 務(wù) 器 的 擴(kuò) 展 ， 其 主 要 功 能 是 減 輕 無 線 鏈 路 的 延 時(shí) ， 提 高 無 線 信 道 的 利 用 率 ， 并 使 得 WEB文 本 能 在 不 同 的 終 端 設(shè) 備 上 顯 示 。 整 個(gè) 代 理 服 務(wù) 器 的 結(jié) 構(gòu) 如 圖 2。 客 戶 代 理 支 持 用 戶 接 口 ， 實(shí) 現(xiàn) 客 戶 標(biāo) 記 ， 說 明 一 些 業(yè) 務(wù) 特 征 及 多 種 自 適 應(yīng) 等 級(jí) 和 不 同 等 級(jí) 的 操 作 。 客 戶 代 理 和 服 務(wù) 器 代 理 協(xié) 作 來 控 制 數(shù) 據(jù) 處 理 模 塊 。 隨 著 客 戶 設(shè) 備 的 容 量 、 WEB瀏 覽 器 、 用 戶 屬 性 、 WEB內(nèi) 容 類 型 的 不 同 ， 可 以 實(shí) 現(xiàn) 不 同 的 無 線 自 適 應(yīng) 等 級(jí) 。 代 理 服 務(wù) 器 主 要 包 括 以 下 幾 個(gè) 基 本 的 模 塊 ：
(1)客 戶 標(biāo) 記 模 塊
如 上 所 述 ， 瀏 覽 WEB文 本 的 各 種 移 動(dòng) 設(shè) 備 的 類 型 在 硬 件 和 軟 件 上 是 非 常 不 同 的 。 不 同 平 臺(tái) 上 的 WEB瀏 覽 器 也 有 不 同 的 容 量 。 為 實(shí) 現(xiàn) 自 適 應(yīng) 性 ， 客 戶 標(biāo) 記 模 塊 在 接 收 一 個(gè) HTTP請(qǐng) 求 時(shí) ， 修 改 HTTP請(qǐng) 求 頭 字 段 ， 標(biāo) 志 瀏 覽 器 的 類 型 、 容 量 和 服 務(wù) 等 級(jí) ， 并 在 此 模 塊 維 護(hù) 一 數(shù) 據(jù) 庫 ， 記 錄 相 應(yīng) 的 內(nèi) 容 。
(2)類 型 鑒 別
在 WEB服 務(wù) 器 發(fā) 送 一 HTTP響 應(yīng) 時(shí) 。 代 理 服 務(wù) 器 的 類 型 鑒 別 模 塊 檢 查 響 應(yīng) 頭 字 段 和 WEB內(nèi) 容 ， 抽 取 相 應(yīng) 的 信 息 來 指 導(dǎo) 數(shù) 據(jù) 操 作 過 程 。
(3)管 理 模 塊
此 模 塊 定 期 地 監(jiān) 測(cè) 信 道 和 代 理 服 務(wù) 器 的 各 個(gè) 模 塊 ， 并 且 進(jìn) 行 維 護(hù) 和 故 障 排 除 ； 其 存 儲(chǔ) 著 詳 細(xì) 的 客 戶 類 型 、 容 量 、 服 務(wù) 等 級(jí) 及 相 應(yīng) 的 自 適 應(yīng) 策 略 。
(4)特 定 類 型 的 數(shù) 據(jù) 處 理 模 塊
此 模 塊 根 據(jù) 類 型 鑒 別 給 出 的 信 息 和 管 理 模 塊 給 定 的 自 適 應(yīng) 策 略 來 實(shí) 現(xiàn) 對(duì) WEB文 本 的 處 理 ， 實(shí) 現(xiàn) 文 本 的 壓 縮 和 重 構(gòu) 。
(5)請(qǐng) 求 調(diào) 度 模 塊
按 管 理 模 塊 給 定 的 信 道 信 息 和 客 戶 類 型 說 明 ， 對(duì) 信 息 流 進(jìn) 行 在 線 調(diào) 度 。 其 具 體 的 調(diào) 度 方 式 將 在 下 文 里 講 述 。
3、 WEB文 本 的 無 線 自 適 應(yīng)
無 線 網(wǎng) 絡(luò) 的 自 適 應(yīng) 策 略 將 分 為 兩 組 ： 第 一 組 是 應(yīng) 用 層 透 明 的 自 適 應(yīng) ， 即 在 無 線 系 統(tǒng) 中 引 入 代 理 結(jié) 構(gòu) 來 提 供 自 適 應(yīng) ， 應(yīng) 用 層 不 必 了 解 自 適 應(yīng) 過 程 。 代 理 結(jié) 構(gòu) 對(duì) 應(yīng) 用 層 提 供 一 統(tǒng) 一 的 接 口 。 第 二 組 是 應(yīng) 用 層 了 解 的 自 適 應(yīng) ， 即 應(yīng) 用 層 參 與 自 適 應(yīng) 過 程 。 本 文 采 用 應(yīng) 用 層 透 明 的 方 法 來 自 適 應(yīng) 于 WEB內(nèi) 容 。
由 于 移 動(dòng) 終 端 的 容 量 和 體 積 有 限 ， 數(shù) 據(jù) 傳 輸 率 將 是 非 常 重 要 的 ， 必 須 減 少 信 息 在 無 線 網(wǎng) 絡(luò) 上 的 傳 輸 數(shù) 目 。 一 個(gè) 最 基 本 的 方 法 是 根 據(jù) 移 動(dòng) 設(shè) 備 的 特 點(diǎn) 和 信 道 情 況 ， 在 服 務(wù) 器 按 照 特 定 的 質(zhì) 量 對(duì) 特 定 的 HTML數(shù) 據(jù) 重 構(gòu) ， 移 走 一 些 HTML標(biāo) 記 和 內(nèi) 容 ， 并 在 客 戶 方 解 壓 縮 。 我 們 實(shí) 現(xiàn) 的 策 略 如 圖 3， 其 性 能 如 圖 4。
4、 WEB請(qǐng) 求 調(diào) 度 模 型
為 了 提 高 WEB請(qǐng) 求 的 性 能 ， 我 們 在 代 理 服 務(wù) 器 中 引 入 WEB請(qǐng) 求 調(diào) 度 ， 其 功 能 是 按 即 時(shí) 網(wǎng) 絡(luò) 的 情 況 ， 調(diào) 整 請(qǐng) 求 的 順 序 。 使 得 無 線 信 道 帶 寬 能 更 加 有 效 地 應(yīng) 用 。 本 文 提 出 了 兩 種 調(diào) 度 模 型 。
4.1.系 統(tǒng) 模 型
多 媒 體 應(yīng) 用 需 要 更 高 帶 寬 信 道 傳 輸 ， 由 于 無 線 網(wǎng) 絡(luò) 的 信 道 帶 寬 窄 ， 因 而 必 須 高 效 地 使 用 這 些 高 速 鏈 路 。 圖 7給 出 了 WEB文 本 傳 輸 模 型 ， 在 分 組 呼 叫 間 隔 時(shí) 間 和 分 組 內(nèi) 間 隔 時(shí) 間 內(nèi) ， 無 高 速 傳 輸 ， 即 在 此 間 隔 內(nèi) ， 通 道 可 以 被 使 用 或 由 其 他 用 戶 使 用 。 調(diào) 度 算 法 正 是 要 完 成 這 樣 的 對(duì) 進(jìn) 入 通 道 的 萬 維 網(wǎng) 請(qǐng) 求 進(jìn) 行 排 序 。 本 文 給 出 了 有 兩 種 策 略 來 實(shí) 現(xiàn) 一 高 速 無 線 通 道 的 服 務(wù)調(diào) 度 。
(1)資 源 預(yù) 留 方 式
本 方 案 采 用 類 似 于 因 特 網(wǎng) RSVP資 源 預(yù) 留 的 方 法 來 進(jìn) 行 WEB請(qǐng) 求 資 源 預(yù) 留 和 服 務(wù) 質(zhì) 量 保 證 。 我 們 采 用 無 線 信 道 中 的 導(dǎo) 頻 信 道 來 傳 輸 信 令 消 息 。 在 連 接 建 立 階 段 ， 通 過 信 令 的 協(xié) 商 ， 來 進(jìn) 行 錄 入 控 制 ， 按 即 時(shí) 信 道 的 特 點(diǎn) 決 定 是 否 接 納 用 戶 請(qǐng) 求 。 為 了 更 好 地 利 用 資 源 ， 我 們 可 以 根 據(jù) 用 戶 提 供 的 服 務(wù) 質(zhì) 量 ， 將 整 個(gè) 信 道 劃 分 為 多 個(gè) 有 不 同 服 務(wù) 質(zhì) 量 的 邏 輯 信 道 ， 各 種 WEB請(qǐng) 求 可 以 按 一 定 的 服 務(wù) 質(zhì) 量 要 求 ， 在 不 同 的 邏 輯 信 道 上 傳 輸 。 對(duì) 于 多 個(gè) 邏 輯 通 道 ， 我 們 采 用 在 同 一 信 道 統(tǒng) 計(jì) 復(fù) 接 WEB請(qǐng) 求 的 方 法 。 有 些 邏 輯 信 道 空 閑 時(shí) 可 以 按 一 定 的 調(diào) 度 算 法 選 擇 要 發(fā) 送 的 數(shù) 據(jù) 。 如 果 無 空 閑 的 信 道 ， 分 組 按 一 定 的 算 法 緩 存 在 隊(duì) 列 中 。 這 樣 做 提 高 了 信 道 利 用 率 。 其 排 隊(duì) 模 型 如 圖 5。 服 務(wù) 器 按 一 定 的 基 于 不 同 服 務(wù) 等 級(jí) 的 調(diào) 度 策 略 讀 取 數(shù) 據(jù) ， 接 收 者 將 執(zhí) 行 錯(cuò) 誤 檢 查 ， 并 且 請(qǐng) 求 重 傳 錯(cuò) 誤 的 分 組 。 只 有 當(dāng) 所 有 的 數(shù) 據(jù) 分 組 被 正 確 接 收 ， 高 速 分 組 才 開 始 傳 送 新 的 分 組 。
(2)區(qū) 分 服 務(wù) 方 式
雖 然 資 源 預(yù) 留 方 式 能 夠 很 好 地 保 證 服 務(wù) 質(zhì) 量 ， 但 實(shí) 現(xiàn) 困 難 ， 并 且 擴(kuò) 展 性 不 好 ， 為 此 我 們 考 慮 簡(jiǎn) 化 的 設(shè) 計(jì) 。 我 們 采 用 類 似 因 特 網(wǎng) 網(wǎng) 中 區(qū) 分 服 務(wù) 的 提 供 QOS的 方 法 ， 在 WEB請(qǐng) 求 到 達(dá) 代 理 邊 界 時(shí) ， 為 每 個(gè) WEB請(qǐng) 求 分 組 建 立 標(biāo) 記 ， 其 包 括 這 一 分 組 的 接 收 器 的 標(biāo) 志 號(hào) 和 一 些 有 關(guān) 服 務(wù) 質(zhì) 量 的 控 制 信 息 ， 同 時(shí) 我 們 可 以 修 改 WEB請(qǐng) 求 的 報(bào) 文 頭 ， 并 建 立 服 務(wù) 協(xié) 商 協(xié) 議 。 這 樣 ， WEB請(qǐng) 求 按 統(tǒng) 計(jì) 復(fù) 接 的 方 法 放 入 信 道 ， 信 道 中 的 調(diào) 度 算 法 將 根 據(jù) 包 頭 信 息 決 定 服 務(wù) 質(zhì) 量 等 級(jí) ， 并 按 服 務(wù) 等 級(jí) 決 定 調(diào) 度 順 序 。 在 接 收 方 ， 接 收 器 將 根 據(jù) 標(biāo) 記 和 接 收 方 緩 存 的 情 況 從 信 道 中 抽 取 信 息 。 其 隊(duì) 列 模 型 如 圖 6。
4.2. 仿 真 結(jié) 果
通 過 對(duì) WEB信 息 流 的 測(cè) 量 ， 萬 維 網(wǎng) 流 有 自 相 似 性 能 。 典 型 的 萬 維 網(wǎng) 流 片 段 可 以 包 括 多 個(gè) 分 組 呼 叫 。 呼 叫 的 具 體 模 型 如 圖 7。
可 以 發(fā) 現(xiàn) 每 一 分 組 呼 叫 的 分 組 的 數(shù) 目 Nip， 或 者 分 組 的 尺 寸 ip， 被 認(rèn) 為 是 重 尾 統(tǒng) 計(jì) 屬 性 。 這 樣 古 典 的 隊(duì) 列 理 論 將 不 能 很 容 易 地 實(shí) 現(xiàn) 一 系 統(tǒng) 的 性 能 評(píng) 價(jià) 以 提 供 這 種 服 務(wù) 。
為 了 進(jìn) 行 仿 真 ， 其 流 量 模 型 中 的 兩 個(gè) 參 數(shù) 為 ：
系 統(tǒng) 性 能 可 以 用 平 均 延 遲 時(shí) 間 和 平 均 隊(duì) 列 長(zhǎng) 度 來 表 示 。 圖 8、 圖 9顯 示 了 在 傳 輸 速 率 為 1.024Mbps和 384kbps的 傳 輸 信 道 上 的 平 均 延 遲 時(shí) 間 。
可 見 區(qū) 分 服 務(wù) 比 預(yù) 留 服 務(wù) 有 更 好 的 性 能 ， 主 要 表 現(xiàn) 在 ： 平 均 延 遲 很 小 、 隊(duì) 列 長(zhǎng) 度 短 、 所 需 的 緩 存 尺 寸
小 。 但 是 ， 拿 分 組 的 間 隔 時(shí) 間 和 傳 輸 所 需 要 的 時(shí) 間 相 比 時(shí) ， 預(yù) 留 服 務(wù) 的 性 能 將 比 區(qū) 分 服 務(wù) 好 。
如 果 再 將 WEB文 本 的 適 應(yīng) 策 略 的 性 能 考 慮 進(jìn) 去 ， 則 代 理 結(jié) 構(gòu) 的 性 能 將 通 過 計(jì) 算 客 戶 方 獲 得 的 請(qǐng) 求 和 響 應(yīng) 之 間 的 時(shí) 間 間 隔 來 測(cè) 量 。 其 性 能 比 較 如 圖 4
5、 結(jié) 論
本 文 主 要 討 論 如 何 在 無 線 環(huán) 境 中 提 供 更 好 的 萬 維 網(wǎng) 服 務(wù) 。 本 文 引 入 了 代 理 服 務(wù) 器 ， 主 要 功 能 是 在 不 需 要 修 改 目 前 的 客 戶 服 務(wù) 器 應(yīng) 用 的 前 提 下 ， 來 實(shí) 現(xiàn) 自 適 應(yīng) 性 能 。 提 出 了 基 于 無 線 信 道 特 征 和 服 務(wù) 等 級(jí) 的 自 適 應(yīng) WEB文 本 策 略 ， 并 給 出 了 兩 種 不 同 的 WEB請(qǐng) 求 調(diào) 度 策 略 。 仿 真 表 明 ， WEB代 理 服 務(wù) 器 結(jié) 構(gòu) ， 將 能 很 顯 著 地 降 低 延 時(shí) ， 提 高 信 道 利 用 率 。
摘自《移動(dòng)通信》2001.8
