改善無線網絡中的服務質量的方法
2023-05-03 07:04:06 1
專利名稱：改善無線網絡中的服務質量的方法
技術領域：
本發明涉及一種改善無線網絡中的服務質量(QoS)的方法，該無線網絡優選為根據IEEE建議802.11e的具有接入點(AP)和至少一個移動臺(STA)的WLAN。為幀的傳輸定義了不同的訪問類別(AC)，其中根據幀的優先權來發送幀。在網絡中使用節能模式(PSM)，優選為根據IEEE標準802.11的節能狀態。
背景技術：
無線網絡—無線區域網(WLAN)是有線LAN的直接擴展，其間由於IEEE 802.11標準族的發展而使其廣泛使用。WLAN包括接入點(AP)以及通常包括若干終端(STA)，具有經由無線電鏈路實現AP和單個終端之間的數據傳輸。這種網絡廣泛用於所謂的熱點區並提供寬帶網際網路接入，例如在辦公室、機場、賓館或會議中心。
當前集中開發的WIAN和3G系統的集成將提供進一步的有趣的應用。為了實現兩種技術的平滑互通，必須滿足若干先決條件。關鍵條件之一例如是對於兩個系統要提供類似的服務質量(QoS)保證，所以例如支持諸如基於IP的語音(VoIP)之類的基本服務。IEEE 802.11e MAC(媒體訪問控制)擴展已提出了支持WLAN中的QoS的功能性。因此在具有3G和WLAN性能的設備中實現IEEE 802.11e建議，從而將支持要求QoS保證的諸如VoIP之類的應用。見IEEE 802.11WG、IEEE 802.11e/D13.0、「Draft Supplement to Standard for Telecommunications and InformationExchange Between Systems-LAN/MAN Specific Requirements-Part11Wireless Medium Access Control(MAC)and Physical Layer(PHY)SpecificationMedium Access Control(MAC)Enhancements for Quality ofService(QoS)，」Jan.2005。
在將無線LAN技術引入諸如行動電話的行動裝置時，就要考慮到通常利用電池工作的行動裝置的局限性。由於在WLAN中進行的傳輸一般是基於共享介質這樣的事實，數據幀可以在任何時間到達它們的目的地，從而WLAN設備通常要全功率地工作。
相反，由於電池的原因而受限制的設備不能夠恆定地全功率運行，因此使用節能機制。在IEEE 802.11標準中，規定在這樣的設備中可以使用節能模式(PSM)。見IEEE，「Wireless LAN Medium Access Control(MAC)and Physical Layer(PHY)Specifications」，IEEE Standard 802.11，June 1999。在該文獻中，利用IEEE 802.11-PSM和802.11e QoS的交互作用出現了問題。
在802.11e建議中，基於待發送的幀的不同優先級來定義(數據)業務量的區別。通過改變不同的參數來實現該區別。這樣，站點不得不識別出網絡中處於空閒和開始所謂的回退(back-off)或傳輸之前的無線信道的時間周期，該時間周期可以基於各自的優先權而變化。此外，提供了用於回退的所謂的競爭(contention)窗口(CW)的長度變化，以及在終端接入信道之後允許該終端進行發送期間的持續時間的變化。
這一點是通過引入被分配了不同優先級的四種訪問類別(AC)來實現的。具體而言，這些類別是AC_VO，AC_VI，AC_BE，AC_BK，這些類別具有對供各類別使用的應用加標籤的擴展。VO表示音頻(Voice)(最高優先級)，VI表示視頻(video)，BE是最佳效果(Best Effort)，以及BK意思是背景(Background)(最低優先級)。取決於其不同優先級的不同AC隊列以不同的速率變空。因為各個AC都有它自己的隊列，所以一個AC所工作的速率對其餘的AC沒有影響。
在圖1的圖中示意性地示出了在同時使用標準802.11的節能模式和QoS擴展802.11e的情況下使用的標準存儲機制。示出了兩種AC的實現，AC_VO表示高優先級別(音頻)，而AC_BE表示低優先級別(最佳效果)。輸入的數據幀首先被緩存在公共PSM中，而不管它們所具有的優先級。由AP一經接收到終端的節能輪詢(poll)請求，對應的幀就離開公共PSM隊列，並且該幀經歷ToS(Type of Service)(服務類型)檢查。根據該幀的優先級，將其存儲在隊列之一中，即，在所示出的實施例中為存儲在AC_VO或AC_BE隊列中。
然而，如果將上述的QoS區分機制與802.11-PSM一起使用，問題就出現了。在該情況下，通常將所有的不同訪問類型的幀都緩存在基站或在訪問節點的同一隊列中-PSM隊列。
在擁塞情形下，在高優先級的幀從PSM隊列清空時，不同AC的不同業務速率導致PSM隊列將被低優先級的幀填滿。如果利用正常的過程，也就是說在隊列滿的情況下，新到達的幀就被丟棄，由於PSM隊列被低優先級的幀填滿，高優先級的大部分幀被直接丟棄，所以高優先級的AC的性能就會遭受明顯的劣化。
由於取決於優先級的業務速率對於多個AC是不同的，所以PSM隊列填滿了低優先級的幀。如果PSM隊列的緩存器滿了，則通常要丟棄新進入PSM隊列的幀。在擁塞條件下，即，在PSM隊列的緩存器滿時，由於低優先級幀的較低的業務速率，所以AC_VO服務遭受了明顯的劣化。結果，使用標準的PSM具有與有關802.11e所希望的功能性相反的效果。
用於避免上述問題的可能的方法是修改隊列系統的默認(default)行為。可以進行如下修改不是丟棄新到達的幀，而是丟棄那些最老的幀，由新到達的幀將其代替。該方案會基本上提高系統的性能，但是不能保證為了較新的低優先級幀而不會丟棄高優先級幀的所有情況。
發明內容
因此，本發明是基於這樣的任務利用容易的手段設計並進一步開發一種用於改善上述網絡中的服務質量的一般的方法，以使得取決於優先級的幀的傳輸儘可能處於最低能耗。
根據本發明的用於提供網絡中的服務質量(QoS)的方法通過權利要求1的特徵解決上述問題。由此，這種方法的特徵在於在接收點上將PSM隊列劃分成幾個子隊列。
根據本發明，因為在訪問節點(AP)中低優先級AC的低AP PSM清空速率導致高優先級的幀的太多部分的丟失，所以不能實現像音頻這樣的實時應用，由此已經認識到，對802.11節能狀態和802.11e MAC擴展的聯合使用不能保證足夠的服務質量。
此外，已經認可，可以通過將基站和訪問節點上的PSM隊列劃分成若干子隊列，從而將單個的AC彼此分離，由此可以避免由於低優先級AC的低清空速率而造成的高優先級AC的幀丟失。
根據本發明的方法容易實現關於它的低複雜度，尤其是無需對終端作修改。在接入點，可以為若干子隊列而不是為公共PSM隊列提供存儲空間。因此，輸入的幀不被緩存在公共PSM隊列中，而是緩存在相應的子隊列中。除以下事實之外，PSM操作的其餘部分可以保持不變，該事實為利用根據本發明的方法，關於數據幀的出現，必須檢查若干不同的PSM子隊列，而不是檢查公共PSM隊列。
在具體實施例的文中，提供了將PSM隊列邏輯分離成子隊列。另選地，可以提供PSM隊列的物理分離。通過邏輯分離，我們指出了對PSM隊列容量的劃分，以模擬若干子隊列。通過物理分離，我們指出了新隊列的引入。
尤其有利的是，因為與AC的數量相對應地將PSM隊列劃分成了很多子隊列，所以可以對每個子隊列都分配一個具體的AC。
現在，對於如何以有利的方式來設計並進一步開發本發明的技術，存在若干選擇。為此目的，一方面，必須參照權利要求1的從屬權利要求，另一方面，必須參照以下藉助附圖對本發明的優選實施例的示例的說明。結合根據附圖對本發明的優選實施例的說明，來說明對該技術的總體優選設計和進一步的開發。
圖1示出了使用根據標準的802.11的PSM的QoS區分機制的標準實現的方框圖；圖2示出了根據本發明的實施例、將PSM隊列物理分離成兩個子隊列的示例。
具體實施例方式
參照圖2，根據AC的實現數量，將公共PCM隊列分離成兩個子隊列。具體而言，將該隊列分離成在其中存儲高優先級幀的AC_VO PSM子隊列，和在其中存儲低優先級幀的AC_BE PSM子隊列，通過邏輯劃分單個PSM隊列，或通過物理地提供兩個隊列來形成這些PSM隊列。另外，為各個優先級提供多個隊列。
如圖2所示，首先確定輸入數據具有哪一優先級。當是高優先級幀時，將其緩存在AC_VO PSM子隊列中，當是低優先級幀時，將其緩存在AC_BE PSM子隊列中。當從移動臺接收到PS(節能)輪詢請求時，相應的幀就離開相應的PSM子隊列並被發送到相應的隊列。例如，當從請求AC_VO的移動臺接收到AC_VO PS輪詢請求時，就搜索AC_VO PSM子隊列，並將用於該移動臺的幀發送到AC_VO隊列。此後，通過傳輸緩存器將這些幀發送到移動臺。
通過將PSM隊列分離成兩個分離的子隊列，實現了AC_VO的服務不受AC_BE的較慢的服務速率的影響，從而最大可能程度地避免了高優先級幀的丟失。
最後，我們將特別提醒注意以下事實上述實施例的示例僅是對所要求保護的教導的說明，決不是為了將所要求保護的教導限制在所給出的實施例示例。
權利要求
1.一種用於改善在包括接入點和至少一個移動臺的無線網絡中的服務質量(QoS)的方法，其中該無線網絡可在省電狀態(PSM)下工作並支持服務質量，該方法包括為取決於優先權的幀的傳輸定義不同的服務類別；並且在所述接入點將PSM隊列分離成多個子隊列。
2.根據權利要求1的方法，其中將PSM隊列邏輯地分離成多個子隊列。
3.根據權利要求1所述的方法，其中將PSM隊列物理地分離成多個子隊列。
4.根據權利要求1所述的方法，其中與訪問類型的數量相對應地將PSM隊列分離成若干子隊列。
5.根據權利要求1所述的方法，其中節能狀態(PSM)符合IEEE標準802.11。
6.一種無線網絡地接入節點，該無線網絡可在省電狀態(PSM)下工作並支持服務質量，包括多個PSM子隊列，這些子隊列是基於幀的傳輸的優先級而定義的，其中將輸入的具有優先級的幀存儲在所述多個PSM子隊列的相應的一個子隊列中；多個隊列，用於存儲根據幀的優先級而從多個PSM子隊列讀出的這些幀；以及傳輸緩存器，用於存儲根據幀的優先級而從多個隊列中讀出的這些幀。
7.一種在無線網絡的接入點中的控制方法，該無線網絡可在省電狀態(PSM)下工作並支持服務質量，包括將輸入的具有優先級的幀存儲在根據幀的傳輸的優先級定義的多個PSM子隊列中選出的一個子隊列中；當從容納在所述接入點的移動臺中接到請求時，就搜索與所述請求的優先級相對應的PSM子隊列，以選擇與所述請求相對應的幀；以及將所選的幀發送到發送了所述請求的所述移動臺。
全文摘要
一種改善無線網絡中的服務質量(QoS)的方法，該無線網絡優選為根據IEEE建議802.11e的具有接入點(AP)和至少一個移動臺(STA)的WLAN。為取決於幀的優先級的幀的傳輸定義不同的訪問類別(AP)，並且其中在網絡中優選地使用根據IEEE標準802.11的節能模式，該方法特徵在於在基站上將PSM隊列分離成若干子隊列。
文檔編號H04L12/56GK1738297SQ20051009152
公開日2006年2月22日 申請日期2005年8月18日 優先權日2004年8月19日
發明者澤維爾·佩雷-科斯塔, 丹尼尓·坎普斯·米尓 申請人:日本電氣株式會社