基於業務優先級改進的分布式接入方法與流程
2023-10-26 08:48:02 4
本發明涉及無線網絡通信技術領域，特別是涉及一種基於業務優先級改進的分布式接入方法。
背景技術：
隨著無線網絡技術的不斷發展，基於IEEE 802.11標準的無線區域網近年來得到了快速、廣泛的應用。但由於各種新業務的相繼出現，對網絡性能有了更高的要求，不同業務在吞吐率、帶寬、延時等方面有著不同的要求。增強分布式信道接入機制(Enhanced Distributed Channel Access,EDCA)是IEEE 802.11e工作組在IEEE802.11中分布式協調(Distributed Coordination Function,DCF)機制的基礎上進行的服務質量(Quality of Service,QoS)支持擴展，MAC級QoS增強的引入使得無線區域網可以開始較好地為音頻業務和視頻業務等提供具有優先級的支撐。但是由於網絡狀況的複雜性，EDCA機制在高負載狀況下由於網絡中有較高的衝突率，並不能非常流暢的支持連續的視頻或者音頻服務以及其他大數據量業務，802.11e採用802.1D中的8種優先級定義來區分不同的用戶(Traffic Category,TC)，8類TC分別映射至4類AC的隊列中：AC_VO，AC_VI，AC_BE和AC_BK，分別代表語音(Voice)類，視頻(Video)類，盡力而為(Best Effort)類和背景(Background)類。
不同AC採用不同的參數設置控制其信道接入傳輸過程，這些參數包括仲裁幀間間隔(Arbitration Interframe Space，AIFS)、最小競爭窗口值CWmin和最大競爭窗口CWmax、TXOPLimit。
EDCA同802.11標準中的DCF一樣採用CSMA/CA機制。與DCF所有業務採用相同的幀間間隔DIFS不同，EDCA中不同的AC使用不同的幀間間隔AIFS(Arbitration InterFrame Space，仲裁幀間間隔)。AIFS的計算公式如下所示：
AIFS[i]＝AIFSN×aSlotTime+SIFS (1)
其中AIFS[i]代表不同AC站點開始啟動退避過程前需要等待的時隙數，優先級越高的AC，AIFS[i]越小，即站點可以越早開始啟動退避過程，增加了高優先級的AC接入信道的機會。
EDCA繼續沿用DCF的爭用窗口來減少信道衝突。為了保證較高優先級的AC在具有較低優先級的AC之前發送消息，具有較高優先級的AC將被分配一個較短的CW，通過對不同的AC設置不同的CWmin和CWmax來實現。
站點監聽信道的空閒時間大於AIFS後，開始執行隨機退避過程。執行隨機退避過程時， 站點將產生一個均勻分布的隨機整數放入站點的後退計數器。站點在爭用窗口[0，CW[AC]]內隨機選用一個時隙進行後退等待。對於某個AC所對應的爭用窗口CW[AC]在[CWmin，CWmax]之間來選擇。高優先級具有較小的AIFS和CW[AC]，因而隨機選擇的時隙值也較小，所以獲得發送機會(Transmission Opportunity,TXOP)的機會很大。發送機會(Transmission Opportunity,TXOP)機制用於節點在成功獲得信道佔用權之後，無競爭地突發傳輸多個同一AC隊列中的數據，突發傳輸的持續時間長度享受參數設置TXOP Limit的限制，節點在TXOP Limit時間內享有持續的信道佔用權，可以直接進行數據傳輸而無須再為每個數據傳輸執行退避過程。
在傳統的802.11中高優先級接入類型的AIFS，CWmin和CWmax都相對較小，因此優先級高的接入類型有較大的概率等待更少的時間，從而有更大的機會獲取TXOP。因此當某些特殊場合下我們如果需要讓某些低優先級業務實現較高優先級傳輸或者抑制高優先級業務的傳輸的時候該種時隙分配方式以及退避機制對於某些特殊業務是無法滿足的。
技術實現要素：
鑑於以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在於提供一種基於業務優先級改進的分布式接入方法，用於解決現有技術中傳統EDCA的分配方式並不能滿足某些特殊應用場合的問題。
為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種基於業務優先級改進的分布式接入方法，包括：步驟1)，訪問節點AP創建多個虛擬接入點VAP；步驟2)，在不同虛擬接入點VAP上通過增強分布式信道接入機制EDCA參數集配置訪問節點及工作站的不同EDCA參數；步驟3)，虛擬接入點VAP發送管理幀；以及步驟4)，工作站STA根據EDCA參數發送數據幀。
作為本發明的基於業務優先級改進的分布式接入方法的一種優選方案，管理幀中對業務優先級起作用的是EDCA參數集中的盡力而為類AC_BE，背景類AC_BK，視頻類AC_VI以及語音類AC_VO參數記錄域。
優選地，盡力而為類AC_BE，背景類AC_BK，視頻類AC_VI級語音類AC_VO參數記錄域由ACI/AIFSN、ECWmin/ECWmax、及TXOP Limit構成，其中，ACI表示接入類別AC的類型，AIFSN控制工作站等待的仲裁幀間間隔AIFS時長，ECWmin和ECWmax控制爭用窗口值的取值範圍，TXOP Limit為發送機會限制。
優選地，站點監聽信道的空閒時間大於仲裁幀間間隔AIFS後，開始執行隨機退避過程，執行隨機退避過程時，站點將產生一個均勻分布的隨機整數放入站點的後退計數器，站點在 爭用窗口[0，CW[AC]]內隨機選用一個時隙進行後退等待，對於某個AC所對應的爭用窗口CW[AC]在[CWmin，CWmax]之間來選擇。
優選地，站點獲得的發送機會TXOP持續時間不會超過該AC的發送機會限制值，發送機會機制用於節點在成功獲得信道佔用權之後，無競爭地突發傳輸多個同一AC隊列中的數據，突發傳輸的持續時間長度享受參數設置發送機會限制的限制，節點在發送機會限制時間內享有持續的信道佔用權，可以直接進行數據傳輸而無須再為每個數據傳輸執行退避過程。
本發明的基於業務優先級改進的分布式接入方法，具有以下有益效果：本發明根據不同業務類型建立不同優先級的VAP，使用不同的VAP針對不同的業務領域進行劃分。針對4類業務優先級按需求，通過調整VAP廣播的管理幀中攜帶的相關管理信息，從而使得某些業務類型獲得TXOP的機會提高，或者使得某些業務類型獲得傳輸機會(Transmission Opportunity,TXOP)的機會降低，從而使得我們可以滿足低優先級業務數據的流暢傳輸或者對高優先級業務的抑制，以滿足的特殊應用場合。總的來說，本發明可實現某些特殊場合下低優先級業務的較高優先級傳輸，並且可抑制某些特殊情況下的高優先級業務傳輸。
附圖說明
圖1顯示為本發明的基於業務優先級改進的分布式接入方法中EDCA參數集(EDCA Parameter Set Element)域格式。
圖2顯示為本發明的基於業務優先級改進的分布式接入方法中AC_BE，AC_BK，AC_VI及AC_VO的參數記錄(Parameter Record)域格式。
圖3顯示為本發明的基於業務優先級改進的分布式接入方法的步驟流程示意圖。
圖4顯示為本發明實施例1及實施例2中基於業務優先級改進的分布式接入方法採用的系統示意圖。
圖5顯示為本發明實施例3及實施例4中基於業務優先級改進的分布式接入方法採用的系統示意圖。
元件標號說明
S11～S14 步驟
具體實施方式
以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的具體實施方式加 以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基於不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。
請參閱圖1～圖5。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發明的基本構想，遂圖式中僅顯示與本發明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪製，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態也可能更為複雜。
實施例1
如圖1～4所示，本實施例提供一種基於業務優先級改進的分布式接入方法，包括步驟：
步驟1)S11，訪問節點AP創建多個虛擬接入點VAP；
步驟2)S12，在不同虛擬接入點VAP上通過增強分布式信道接入機制EDCA參數集配置訪問節點及工作站的不同EDCA參數。
本發明的基於業務優先級改進的分布式接入方法中EDCA參數集(EDCA Parameter Set Element)域格式如圖1所示。
步驟3)S13，虛擬接入點VAP發送管理幀；
管理幀中對業務優先級起作用的是EDCA參數集中的盡力而為類AC_BE，背景類AC_BK，視頻類AC_VI以及語音類AC_VO參數記錄域。本發明的基於業務優先級改進的分布式接入方法中AC_BE，AC_BK，AC_VI及AC_VO的參數記錄(Parameter Record)域格式如圖2所示。
在本實施例中，盡力而為類AC_BE，背景類AC_BK，視頻類AC_VI級語音類AC_VO參數記錄域由ACI/AIFSN、ECWmin/ECWmax、及TXOP Limit構成，其中，ACI表示接入類別AC的類型，AIFSN控制工作站等待的仲裁幀間間隔AIFS時長，ECWmin和ECWmax控制爭用窗口值的取值範圍，TXOP Limit為發送機會限制。
步驟4)S14，工作站STA根據EDCA參數發送數據幀。
作為示例，站點監聽信道的空閒時間大於仲裁幀間間隔AIFS後，開始執行隨機退避過程，執行隨機退避過程時，站點將產生一個均勻分布的隨機整數放入站點的後退計數器，站點在爭用窗口[0，CW[AC]]內隨機選用一個時隙進行後退等待，對於某個AC所對應的爭用窗口CW[AC]在[CWmin，CWmax]之間來選擇。
作為示例，站點獲得的發送機會TXOP持續時間不會超過該AC的發送機會限制值，發送機會機制用於節點在成功獲得信道佔用權之後，無競爭地突發傳輸多個同一AC隊列中的數據，突發傳輸的持續時間長度享受參數設置發送機會限制的限制，節點在發送機會限制時 間內享有持續的信道佔用權，可以直接進行數據傳輸而無須再為每個數據傳輸執行退避過程。
如圖4所示，下面通過具體的實施例來進一步闡述本發明的基於業務優先級改進的分布式接入方法的具體方案。
如圖4所示，本實施例中的基於業務優先級改進的分布式接入方法採用的系統由多個工作站STA，一個訪問節點AP形成的多個虛擬接入點VAP以及一個交換機組成。
具體地，業務類型A在BSS1內需要比業務類型B以及業務類型C更多的優先權以保證其傳輸質量。VAP1創建相應的Beacon幀將A類業務的AC參數記錄(parameter record)域中AIFSN、CWmin和CWmax較B類業務以及C類業務設定的相對較低，以保證正在使用A類業務的STA在BSS1內的數據傳輸更加流暢。
其中，業務類型B在BSS2內需要比業務類型A以及業務類型C更多的優先權以保證其傳輸質量。VAP2創建相應的Beacon幀將B類業務的AC parameter record域中AIFSN、CWmin和CWmax較A類業務以及C類業務設定的相對較低，以保證正在使用B類業務的STA在BSS2內的數據傳輸更加流暢。
實施例2
如圖1～圖4所示，本實施例提供一種基於業務優先級改進的分布式接入方法，其基本步驟類似於實施例1，其採用的系統也與實施例1類似，具體由多個STA，一個AP形成的多個VAP以及一個交換機組成，如圖4所示。
具體地，業務類型A在BSS1內需要被抑制。VAP1創建相應的Beacon幀將A類業務的AC parameter record域中AIFSN、CWmin和CWmax較B類業務以及C類業務設定的相對較高，此時A類業務的STA在BSS1內的數據傳輸優先級較低，以保證BSS1內其他類型的業務優先傳輸。
其中，業務類型B在BSS2內需要被抑制。VAP2創建相應的Beacon幀將B類業務的AC parameter record域中AIFSN、CWmin和CWmax較A類業務以及C類業務設定的相對較高，此時B類業務的STA在BSS1內的數據傳輸優先級較低，以保證BSS2內正在使用其他類型業務的STA優先傳輸。
實施例3
如圖1～3及圖5所示，本實施例提供一種基於業務優先級改進的分布式接入方法，其基本步驟如實施例1，其中，本實施例的基於業務優先級改進的分布式接入方法所採用的系統由多個無線STA及其與無線STA相連的路由及有線設備，一個AP形成的多個VAP以及一 個交換機組成如。
具體地，業務類型A在BSS1內需要比業務類型B以及業務類型C更多的優先權以保證其傳輸質量。VAP1創建相應的Beacon幀將A類業務的AC parameter record域中AIFSN,CWmin和CWmax較B類業務以及C類業務設定的相對較低，以保證正在使用A類業務的STA在BSS1內的數據傳輸更加流暢。
其中，業務類型B在BSS2內需要比業務類型A以及業務類型C更多的優先權以保證其傳輸質量。VAP2創建相應的Beacon幀將B類業務的AC parameter record域中AIFSN、CWmin和CWmax較A類業務以及C類業務設定的相對較低，以保證正在使用B類業務的STA在BSS2內的數據傳輸更加流暢。
實施例4
如圖1～3及圖5所示，本實施例提供一種基於業務優先級改進的分布式接入方法，其基本步驟及採用的系統如實施例3，該系統由多個無線STA及其與無線STA相連的路由及有線設備，一個AP形成的多個VAP以及一個交換機組成，如圖5所示。
具體地，業務類型A在BSS1內需要被抑制。VAP1創建相應的Beacon幀將A類業務的AC parameter record域中AIFSN、CWmin和CWmax較B類業務以及C類業務設定的相對較高，此時A類業務的STA在BSS1內的數據傳輸優先級較低，以保證BSS1內其他類型的業務優先傳輸。
其中，業務類型B在BSS2內需要被抑制。VAP2創建相應的Beacon幀將B類業務的AC parameter record域中AIFSN、CWmin和CWmax較A類業務以及C類業務設定的相對較高，此時B類業務的STA在BSS1內的數據傳輸優先級較低，以保證BSS2內正在使用其他類型業務的STA優先傳輸。
綜上所述，本發明提供一種基於業務優先級改進的分布式接入方法，包括：步驟1)，訪問節點AP創建多個虛擬接入點VAP；步驟2)，在不同虛擬接入點VAP上通過增強分布式信道接入機制EDCA參數集配置訪問節點及工作站的不同EDCA參數；步驟3)，虛擬接入點VAP發送管理幀；以及步驟4)，工作站STA根據EDCA參數發送數據幀。本發明根據不同業務類型建立不同優先級的VAP，使用不同的VAP針對不同的業務領域進行劃分。針對4類業務優先級按需求，通過調整VAP廣播的管理幀中攜帶的相關管理信息，從而使得某些業務類型獲得TXOP的機會提高，或者使得某些業務類型獲得傳輸機會(Transmission Opportunity,TXOP)的機會降低，從而使得我們可以滿足低優先級業務數據的流暢傳輸或者對 高優先級業務的抑制，以滿足的特殊應用場合。總的來說，本發明可實現某些特殊場合下低優先級業務的較高優先級傳輸，並且可抑制某些特殊情況下的高優先級業務傳輸。所以，本發明有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。
上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。