專利名稱：多速率無線網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)包的調(diào)度方法和使用該方法的設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線網(wǎng)絡通信技術，更具體地，涉及一種多速率無線網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)包的層次化調(diào)度方法以及使用該方法的無線管理設備。
背景技術：
隨著無線局域網(wǎng)(WLAN)的應用越來越廣，這種技術越來越受到人們的歡迎。最初，IEEE 802. 11工作組設計的802. Ilb方案工作在2. 4Ghz，連接速率為2Mbps。隨著IEEE 802. 11工作組的設計不斷升級，802. Ila方案工作在5Ghz，連接速率高達54Mbps ；802. Ilg 方案的連接速率還是54Mbps，而其設計頻率工作在2. 4Ghz,兼容802. Ilb ；最新推出的 802. Iln既可以工作在2. 4Ghz，也可以工作在5Ghz，并且通過使用多輸入多輸出(MIMO)技術使速率可高達600Mpbs。IEEE 802. 11工作組仍在繼續(xù)設計更高的通信速率。WLAN技術也成為長期演進(LTE)技術中的一種，與全球微波互聯(lián)接入(WiMAX)、寬帶碼分多址(WCDMA)、 碼分多址(CDMA)等技術形成競爭互補關系。在WLAN部署方面，已經(jīng)從原來單一自治的無線接入點(AP)演進到由無線接入控制器(AC)和AP共同構(gòu)成的集中控制體系(瘦AP架構(gòu))，這種演進比單一自治的AP更容易管理，可以統(tǒng)籌規(guī)劃頻率，信號覆蓋，實現(xiàn)漫游等高級功能，因此越來越受到運營商、中型大型組織(企業(yè)、學校、醫(yī)院、政府部門、零售商店等)的歡迎。典型的WLAN部署如

圖1所示。在現(xiàn)有的WLAN部署架構(gòu)中，AP通過連接PoE交換機接入AC，AC統(tǒng)一控制AP，并且對AP的各個方面進行管理。在無線環(huán)境中，最復雜的就是對射頻信號的管理，往往需要對頻率進行統(tǒng)一規(guī)劃，盡最大努力實現(xiàn)信號覆蓋和避免信號干擾之間達到平衡。圖2示出的是無線傳播的特性與WLAN的連接速率的關系。在電波的發(fā)射源，連接速率最高，然后逐漸降低，最后用戶連接速率降低至無法使用，不能進行數(shù)據(jù)通信，但是無線電波的能量可以傳送的更遠。在集中部署的WLAN結(jié)構(gòu)中，為了解決信號覆蓋與避免干擾的關系，借鑒了 GSM的蜂窩部署方式來實現(xiàn)避免覆蓋黑洞與避免干擾之間的矛盾。圖3示出的802. 11方案的頻段劃分示意圖。如圖3所示，在WLAN的2. 4Ghz頻段中，劃分出三個互不干擾的頻段，然后用這三個互不干擾的頻段組成類似蜂窩的系統(tǒng)。圖4 示出的是由三個互不干擾的頻段組成的頻譜蜂窩示意圖?，F(xiàn)有技術方案的WLAN雖然已經(jīng)大規(guī)模部署，基本滿足人們的通信需求，可以隨時隨地無線上網(wǎng)，實現(xiàn)大范圍的無線覆蓋。但是也存在一些問題。由于無線電波的傳播特性，連接一個接入點AP的站點(STA)根據(jù)其與AP之間的距離的不同可能有不同的連接速率。目前發(fā)現(xiàn)當一個AP上存在多個連接速率時，會出現(xiàn)競低效應，這大大降低了系統(tǒng)的性能。舉例說明，當連接一個802. Ila類型的AP的三個STA 都是54Mbps的時候，系統(tǒng)的吞吐量最大，能達到^Mbps ；當連接一個802. Ila類型的AP的三個STA中的一個是54Mbps，一個是24Mbps，一個是6Mbps的時候，系統(tǒng)的吞吐量會降低到3Mbps (遠遠低于理論值(54+M+6)/3/2 = 14Mpbs)，這就是所謂的競低效應。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是，速率較低的STA傳送相同的比特占用更多的時間，并且一旦有失敗的數(shù)據(jù)包(Packets)，低速率的STA將會較多地搶占信道，而通常低速率的STA 丟包和錯包的概率更大。如果WLAN采用TCP協(xié)議，則丟失一個TCPACK包將會變得更麻煩， 需要多次重傳確認，大大地浪費了系統(tǒng)的帶寬。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決在接入點設備在多速率下存在的性能問題，提出了一種多層次的數(shù)據(jù)包調(diào)度方法和使用該方法的無線管理設備，通過集中化的控制機制，建立層次化的隊列，根據(jù)多種速率劃分不同的隊列，并且根據(jù)每個隊列的STA的個數(shù)動態(tài)計算每個隊列所需的吞吐量，從而可采用公平的調(diào)度算法，保證系統(tǒng)各個隊列上的吞吐量。在速率不同的每個隊列下，對數(shù)據(jù)包類型進行劃分，計算出數(shù)據(jù)包的虛擬長度，并且區(qū)分數(shù)據(jù)包類型，保證服務質(zhì)量OioS)。本發(fā)明可以較好的解決多速率帶來的影響，提高系統(tǒng)的整體吞吐量，保證系統(tǒng)的QoS。為此，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種多速率無線網(wǎng)絡中的無線接入點的數(shù)據(jù)包的調(diào)度方法，包括無線接入點根據(jù)與其連接的多個無線站點的物理連接速率對所述多個無線站點的數(shù)據(jù)包進行分類，以便形成與各種類型對應的數(shù)據(jù)包的多個隊列；計算并分配每種類型的無線站點的數(shù)據(jù)包的隊列的吞吐量；確定數(shù)據(jù)包的報文類型和優(yōu)先級，估算每個隊列的數(shù)據(jù)包的開始時間和結(jié)束時間；根據(jù)確定的數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級以及估算的數(shù)據(jù)包的開始時間來調(diào)度每個隊列的數(shù)據(jù)包，其中，先調(diào)度隊列中計算出的開始時間小的數(shù)據(jù)包， 優(yōu)先級高的數(shù)據(jù)包被放置在隊列的前端。根據(jù)本發(fā)明的一方面，每個隊列的吞吐量與無線網(wǎng)絡中的每種類型的無線站點所包含的無線站點的數(shù)量、每種類型的無線站點的連接速率以及每種類型的無線站點的權重相關。根據(jù)本發(fā)明的一方面，在所述估算每個隊列的數(shù)據(jù)包的開始時間和結(jié)束時間的步驟中，基于隊列的數(shù)據(jù)包的虛擬長度來估算數(shù)據(jù)的開始時間和結(jié)束時間，其中，虛擬長度= 真實長度+觸發(fā)長度，真實長度表示數(shù)據(jù)包的真實長度，觸發(fā)長度與由于該數(shù)據(jù)包可能引發(fā)的無線信道競爭而引起的流量對應；根據(jù)下式來估算數(shù)據(jù)包的開始時間和結(jié)束時間
權利要求
1.一種多速率無線網(wǎng)絡中的無線接入點的數(shù)據(jù)包的調(diào)度方法，包括無線接入點根據(jù)與其連接的多個無線站點的物理連接速率對所述多個無線站點的數(shù)據(jù)包進行分類，以便形成與各種類型對應的數(shù)據(jù)包的多個隊列； 計算并分配每種類型的無線站點的數(shù)據(jù)包的隊列的吞吐量； 確定數(shù)據(jù)包的報文類型和優(yōu)先級，估算每個隊列的數(shù)據(jù)包的開始時間和結(jié)束時間； 根據(jù)確定的數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級以及估算的數(shù)據(jù)包的開始時間來調(diào)度每個隊列的數(shù)據(jù)包， 其中，先調(diào)度隊列中計算出的開始時間小的數(shù)據(jù)包，優(yōu)先級高的數(shù)據(jù)包被放置在隊列的前端。
2.如權利要求1所述的調(diào)度方法，其中，每個隊列的吞吐量與無線網(wǎng)絡中的每種類型的無線站點所包含的無線站點的數(shù)量、每種類型的無線站點的連接速率以及每種類型的無線站點的權重相關。
3.如權利要求1所述的調(diào)度方法，在所述估算每個隊列的數(shù)據(jù)包的開始時間和結(jié)束時間的步驟中，基于隊列的數(shù)據(jù)包的虛擬長度來估算數(shù)據(jù)的開始時間和結(jié)束時間，其中，虛擬長度=真實長度+觸發(fā)長度，真實長度表示數(shù)據(jù)包的真實長度，觸發(fā)長度與由于該數(shù)據(jù)包可能引發(fā)的無線信道競爭而引起的流量對應； 根據(jù)下式來估算數(shù)據(jù)包的開始時間和結(jié)束時間
4.如權利要求3所述的調(diào)度方法，在基于隊列的數(shù)據(jù)包的虛擬長度來估算數(shù)據(jù)的開始時間和結(jié)束時間的步驟中，如果一個數(shù)據(jù)包在時刻、到達并且當前正有另一數(shù)據(jù)包處于無線接入點的服務中時，則Va1)等于正在服務的數(shù)據(jù)包的開始時間；如果一個數(shù)據(jù)包在、時刻到達并且無線接入點當前正處于空閑時，則v(t2)等于無線接入點在上一個忙時服務的最后一個包的結(jié)束時間。
5.如權利要求1所述的調(diào)度方法，其中，由無線接入控制器來代替無線接入點執(zhí)行集中調(diào)度控制。
6.一種無線管理設備，包括分類排隊單元，根據(jù)與無線管理設備連接的多個無線站點的物理連接速率對所述多個無線站點的數(shù)據(jù)包進行分類，從而形成與各種類型對應的數(shù)據(jù)包的多個隊列； 吞吐量分配單元，計算并分配每種類型的的數(shù)據(jù)包的隊列的吞吐量； 數(shù)據(jù)包時間估算單元，確定每個隊列的數(shù)據(jù)包的報文類型和優(yōu)先級，并且估算數(shù)據(jù)包的開始時間和結(jié)束時間；調(diào)度單元，根據(jù)確定的數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級以及估算的數(shù)據(jù)包的開始時間和來調(diào)度每個隊列的數(shù)據(jù)包，其中，調(diào)度單元先調(diào)度隊列中的計算出的開始時間小的數(shù)據(jù)包，并將優(yōu)先級高的數(shù)據(jù)包放置在隊列的前端。
7.如權利要求6所述的無線管理設備，其中，每個隊列的吞吐量與無線網(wǎng)絡中的每種類型的無線站點所包含的無線站點的數(shù)量、每種類型的無線站點的連接速率以及每種類型的無線站點的權重相關。
8.如權利要求6所述的無線管理設備，其中，數(shù)據(jù)包時間估算單元基于隊列的數(shù)據(jù)包的虛擬長度來估算數(shù)據(jù)的開始時間和結(jié)束時間，其中，虛擬長度=真實長度+觸發(fā)長度，真實長度表示數(shù)據(jù)包的真實長度，觸發(fā)長度與由于該數(shù)據(jù)包可能引發(fā)的無線信道競爭而引起的流量對應；數(shù)據(jù)包時間估算單元根據(jù)下式來估算數(shù)據(jù)包的開始時間和結(jié)束時間
9.如權利要求8所述的無線管理設備，其中，如果一個數(shù)據(jù)包在時刻、到達并且當前正有另一數(shù)據(jù)包處于無線接入點的服務中，則Va1)估算為等于正在服務的數(shù)據(jù)包的開始時間；如果一個數(shù)據(jù)包在t2時刻到達并且無線接入點當前正處于空閑時，則v(t2)等于無線接入點在上一個忙時服務的最后一個包的結(jié)束時間。
10.如權利要求6所述的無線管理設備，其中，所述無線管理設備被集成在無線接入點或者無線接入點控制器中。
全文摘要
提供了多速率無線網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)包的調(diào)度方法和使用該方法的設備。所述調(diào)度方法包括無線接入點根據(jù)與其連接的多個無線站點的物理連接速率對所述多個無線站點的數(shù)據(jù)包進行分類，以便形成與各種類型對應的數(shù)據(jù)包的多個隊列；計算并分配每種類型的無線站點的數(shù)據(jù)包的隊列的吞吐量；確定數(shù)據(jù)包的報文類型和優(yōu)先級，估算每個隊列的數(shù)據(jù)包的開始時間和結(jié)束時間；根據(jù)確定的數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級以及估算的數(shù)據(jù)包的開始時間來調(diào)度每個隊列的數(shù)據(jù)包，其中，先調(diào)度隊列中計算出的開始時間小的數(shù)據(jù)包，優(yōu)先級高的數(shù)據(jù)包被放置在隊列的前端。本發(fā)明的方法可解決多速率無線網(wǎng)絡中的競低效應，提高無線系統(tǒng)的性能。
文檔編號H04W72/12GK102164419SQ20111011894
公開日2011年8月24日 申請日期2011年5月9日 優(yōu)先權日2011年5月9日
發(fā)明者李建國, 范成龍, 韋安營 申請人:北京傲天動聯(lián)技術有限公司