一種無線網狀網中的服務質量保證方法
2023-05-10 10:09:21 1
專利名稱：一種無線網狀網中的服務質量保證方法
技術領域：
本發明涉及無線區域網技術，尤其涉及無線網狀網，具體的來講是一種無線網狀網中的服務質量保證方法。
背景技術：
在近十年來，無線通信技術得到了廣泛的關注和飛速發展。基於全球移動通信系統(GSM)技術的數字行動電話極大地方便了人們的聯絡和通信方式，並且滲透和影響到社會的各個領域。與此同時，無線區域網技術的飛速發展，使得該市場飛速壯大並吸引了大量學術界、科技界的眼球。當前，無線區域網技術能夠提供高達54兆每秒(Mbps)的速率，基本上能夠滿足人們的網上衝浪等數據業務；而正在研究中的無線區域網物理層技術則能提供超過100Mbps的速率，這樣通過無線區域網技術接入到網際網路進行各種各樣的數據通訊業務變的垂手可得。並且，無線區域網設備製造成本越來越低使得市面上的無線區域網設備越來越便宜，這樣，人們能夠更多地享受無線區域網帶來的便利。但是，當前的無線區域網技術的通信範圍大概在百米左右，這極大地約束了無線區域網的發展以及它給人們帶來的便利。因而，如何有效地拓展無線區域網的通信範圍成為當前的熱點。而一種新的技術，無線網狀網，則正是拓展無線區域網通信範圍的有效手段。
無線網狀網技術具有自組織、自癒合諸多優點。在一個無線網狀網中，最主要有兩種類型的節點基於無線區域網技術的客戶端和無線路由器。無線路由器之間進行通信組成類似有線網絡中的主幹網(Backbone)；而客戶端通過連接到無線路由器以及利用無線主幹網與外部進行通信，如圖1所示。這樣，一個客戶端在與外部進行通信時，中間有可能會經過好幾個無線路由器進行轉發。因而，無線網狀網是一個多跳的無線通信網。無線區域網技術由IEEE 802.11系列標準所定義；它的媒體接入控制(MAC)層接入技術主要基於載波監聽/碰撞避免(CSMA/CA)機制。但是，CSMA/CA機制是針對單跳的無線區域網所設計的，因而它並不適合於多跳的無線網狀網。而服務質量增強機制IEEE 802.11e是基於CAMA/CA技術的，因此它同樣不適合無線網狀網。
IEEE802.11e雖通過提供四個不同優先級的隊列進行了業務區分，但是這種業務區分僅僅局限在一個無線區域網接入點(APaccess point)範圍之類。從整個網絡結構來看(如圖2a)，無線區域網僅僅只是整個數據傳輸路徑上的一跳(第一跳或最後一跳)。這樣，僅僅利用MAC層的業務區分機制，即IEEE 802.11e，便可以確保無線區域網的業務區分。但是，對於無線網狀網來說，事情並非如此，這主要是由於無線網狀網具有多跳的特徵。如圖2b，對於數據流2(Flow 2)來說，如果僅僅有MAC的業務區分機制，那麼在這個流的整個傳送路徑上，它並不能得到統一一致的優先級，也就是沒有得到業務區分。
下面利用圖2b中的數據流2來說明在無線網狀網中為何IEEE 802.11e不能進行業務區分。假設數據流2的源端客戶端在發送其數據包之前已經給它分配了一個優先級，也就是對它進行了業務區分。既然客戶端裝配了IEEE802.11e無線電，所以它能夠對自己發送的數據流進行業務區分，因而這個假設也就總是成立的。那麼，在客戶端和第一個無線路由器(Mesh router 1)之間，數據流都能夠被業務區分。接下來，可以看看在第一個和第二個無線路由器之間轉發數據時會發生什麼。當第一個無線路由器接收到客戶端發來的具有優先級的數據包之後，它需要將這些數據包從MAC層遞交到IP層以便進行路徑選擇。而MAC層的優先級信息僅僅儲存在MAC包頭裡面，當數據包遞交給上層的IP層後，MAC包頭將被剔除，也就是說IP層的數據包是沒有包含任何優先級信息的。在執行完路徑選擇之後，數據包會被再次傳送至下層的MAC層來進行發送。而此時，由於IP層沒有任何的優先級信息，MAC層的IEEE 802.11e是沒法知道該數據包是屬於哪種優先級的，因而不能將它們進行業務區分。因此，當第一個無線路由器轉發數據流2的數據包時，並沒有對它們進行業務區分，會按照默認的優先級對它們進行發選進而可以推之，接下來的所有的路徑中，在圖2b中就是無線路由器2、3，都沒有對數據流2進行業務區分。在整個路徑的最開始，數據流2已經被IEEE 802.11e進行了業務區分，但由於IEEE802.11e只在MAC層工作，以至於數據流2在無線網狀網上傳輸時不能夠進行始終如一的業務區分。因而，需要設計一種新的機制來實現無線網狀網的業務區分。
另外，當前的IP層服務質量保證機制也不適合無線網狀網。通過上面的分析可以看到，如果在IP層有業務區分機制的話，便可以實現整個網絡的數據業務區分。目前，在網際網路上，最流行的兩個IP層服務質量機制是區分服務(DiffservDifferentiated Services)機制和綜合服務(InterservIntegrated Services)機制。顯然，Interserv並不適合作為無線網狀網的IP層服務質量機制，這主要是由於它的可擴展性太差。對於一個網絡拓撲結構經常變化的無線網狀網來說，Interserv基本上不可用。同樣，Diffserv也不適用於無線網狀網中，這主要是由於1)它並沒有利用下層MAC層的業務區分機制，這樣就不能夠和IEEE 802.11e的客戶端能夠進行通信。若需要能夠通信，則需要設計一個機制能夠映射Diffserv和IEEE 802.11e之間的優先級信息。
2)Diffserv的實際操作在無線網狀網中也難以實現。需要經驗豐富的工程師熟悉和了解整個網絡狀態，並且需要在每個路由器上都進行配置。更重要的是，Diffserv有個重要假設，就是對於加速型轉發(EFExpeditedForwarding)流，它們在一個節點的到達速率應該保證低於這個節點所能夠使用的帶寬。這個保證對於隨時可能發生變化的無線信道來說，變得難以實現。
因此，對於無線網狀網來說，就有必要設計新的服務質量控制機制來保證各種數據業務對吞吐量、延遲等性能的要求。一般來說，數字通信技術中提供服務質量保證技術有如下兩個考慮
1.在無線網狀網中，有多種不同類型的數據業務流。它們對吞吐量、延遲、延遲抖動等性能的要求各不相同。為了滿足各自的需求，首先就有必須要對它們進行業務區分，以便作出相應的措施。更進一步，對於網絡運營商來說，他們需要為付費更多的客戶提供更好的網絡服務，因而也需要進行業務區分。
2.對於某些數據業務來講，特別是多媒體業務流，例如語音通信，它們需要有一個種機制來控制其在網絡上傳輸時所經歷的時延、抖動、包丟失率等。若沒有一個機制來控制這些性能，這些數據業務就無法進行通信。所以，服務質量控制的第二個方面就是需要進行服務質量的保證。
由於IEEE 802.11e不適合多跳的無線網狀網，基於以上兩點考慮，所以首先需要提供一個業務區分的機制來區分無線網狀網上各種不同類型的業務。其次，在一個多跳的無線通信環境下，如何保證業務的性能面臨著巨大的挑戰。特別對於VoIP語音業務來說，它需要控制每一跳的延遲和抖動已確保端到端的延遲、抖動能夠符合一個話音通信的要求。
發明內容
有鑑於此，本發明的目的在於提供一種無線網狀網中的服務質量保證方法，通過在MAC包頭和IP包頭之間交換優先級信息來提供整個無線網狀網中一致的服務質量區分服務，例如利用IP包頭的ToS域(或DS域)和MAC包頭的QoS控制域，當一個路由器接收到一個數據包時，在MAC層將MAC包頭QoS控制域中的優先級信息保存到IP包頭的ToS(Type of Service)域中；而當它要轉發一個數據包時，在IP層將IP包頭的優先級信息取出存於MAC包頭的QoS控制域中，從而實現在多跳的無線網狀網中提供統一的業務區分；同時，本發明還考慮到無線網狀網的漫遊特性、主幹網帶寬等獨有的特性，通過設定控制參數來實現無線網狀網中的呼叫準入控制。
為了實現上述目的，本發明的技術方案為
一種無線網狀網中的服務質量保證方法，其特徵在於包括如下步驟a.無線路由器接收數據包時，如果IP包頭中不攜帶優先級信息，則在MAC層將MAC包頭中的優先級信息保存到IP包頭中，並傳輸至IP層；b.在IP層從所述數據包的IP包頭中讀取優先級信息，將該優先級信息寫入到MAC包頭中，並轉發所述的數據包。
所述步驟a中所述優先級信息寫入IP包頭的服務類型域或區分服務域。
步驟b中所述優先級信息寫入到MAC包頭的QoS控制域中。
所述的方法還包括在網關發送數據包至該無線網狀網內部時，若該數據包的IP包頭中具有優先級信息，則將該IP層的優先級信息保存到MAC層。在所述MAC層保存優先級信息後，在IP包頭中設置新的MAC層優先級。
如果數據包的IP包頭中無優先級信息，則直接將數據包遞交給MAC層。
IP包頭的服務類型域或區分服務域中設置的區分服務碼點DSCP映射為MAC層的優先級。
所述的方法還包括c.在網關將該無線網狀網的數據包轉發至外部網絡(如網際網路)時，將IP包頭中的服務類型域或區分服務域的值設置為0。
所述的方法還包括d1.當一個VoIP請求加入該無線網狀網時，根據計算的接入點無線電(radio)及主幹網無線電的還可容納的VoIP呼叫數量，來判斷是否接納該呼叫；d2.如果接入點無線電及主幹網無線電的還可容納的VoIP呼叫數量中的至少一個不大於0，則拒絕接納該VoIP的呼叫。
如果接入點無線電及主幹網無線電的還可容納的VoIP呼叫數量都大於0，並且無線電的丟包率不大於其最大丟包率FraLossRatio時，接納該VoIP呼叫。
所述接入點無線電及主幹網無線電的還可容納的VoIP呼叫數量AllowNum由如下公式計算AllowNum＝MaxNum-CurrentNum-RoamNum，其中，MaxNum為一個無線電能夠容納的最大並發VoIP呼叫數量，CurrentNum為一個無線電中當前存在的VoIP呼叫的數量，RoamNum為一個無線電預留的VoIP數量。
本發明的有益效果在於，本發明實現了無線網狀網的業務區分，保證了服務質量，並且通過本發明的呼叫準入控制進一步提高了服務質量。同時，本發明還具有以下優點(1)基於現有的MAC層區分機制IEEE 802.11e。能夠充分兼容當前的無線區域網設備；(2)容易實現。一旦無線網狀網組建起來，就可以保證端到端統一、一致的業務區分，而無需多餘的配置和設置。這對於拓撲結構經常變化、臨時組建的無線網狀網來說尤其重要。(3)可擴展性好，用戶無需為無線網狀網中多加入一個無線路由器之後進行維護、重配置工作；(4)容易引入用戶自己設計的IP層機制，方便設備提供商或運營商們根據自己的需求來設計自己的服務質量提供機制。
圖1為一個典型的無線網狀網示意圖；圖2a為無線區域網在整個網絡設備中所佔的位置示意圖；圖2b為無線網狀網在整個網絡拓撲中所佔的位置示意圖；圖3a為MAC包頭示意圖；圖3b為IP包頭結構示意圖；圖4為本發明的業務區分機制在無線路由器上執行的流程圖；圖5為本發明的業務區分機制在無線網關上執行的流程圖。
具體實施例方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖對本發明的具體實施例進行詳細說明。
本發明適用於圖1所述的網絡拓撲結構。在一個無線網狀網中，無線路由器(Mesh router)是其最主要的元素。除了作為客戶端的接入點(APAccessPoint)之外，無線路由器還承擔建立無線路由器之間的無線主幹網。此外，如果需要連接至外部網絡，無線網狀網中還應該至少有一個無線網關，它們通過線纜連接至網際網路負責轉發整個無線網狀網的對外通信。
此處本發明需要特別聲明一下。本發明方法所適用的無線網狀網除了繼續使用現有的無線區域網物理層和MAC層技術之外，還需要使用IP層技術，這是由於當進行數據包轉發時需要利用IP層進行路徑選擇。換句話說，就是本發明方法適用於那些採用了IP層、MAC層和物理層，並且是基於無線區域網技術的無線網狀網。另外，目前無線網狀網有許多組網模式，也就是說根據每個路由器所使用的無線電(Radio)個數和信道(channel)數量，會有多種不同的組網結構。通常會有四種類型單無線電-單信道、多無線電-單信道、單無線電-多信道、多無線電-多信道。同樣需要指出的是，本發明方法適用於以上各種組網方式，不受無線電個數和信道數量的限制。總之，本方法只不適用於那些不採用無線區域網技術或者不涉及IP層技術的無線網狀網，對於其它的無線網狀網組網技術、方式都適用。
當前，通過IEEE 802.11e可以為無線區域網設備提供MAC層的服務質量控制。那麼，最基本的條件就是設計的新方法能夠兼容現有的IEEE 802.11e協議。實際上，由於IEEE 802.11e的存在，僅有一跳的數據流是能夠被業務區分的。而在多跳的無線網狀網中提供統一的業務區分，缺乏的是一個紐帶，該紐帶能夠將每跳具有的優先級聯繫起來。而這個紐帶的實現可以通過交換MAC包頭和IP包頭中的優先級信息來實現。
本發明的服務質量保證方法的基本原理就是利用IP包頭的ToS域和MAC包頭的QoS控制域(QoS Control)。如圖3a所示，MAC包頭的QoS控制域是一個16比特長的結構，它包含了數據包的優先級信息及其它一些關於服務質量方面的信息，其中前3位比特，即bit0-bit2，包含的是該數據包的優先級信息。而IP包頭的ToS域是個8比特長的結構(圖3b)，用來指示IP層數據包所屬於的服務類型。其中，ToS域的前6位比特，即bit0-bit5，包含的是數據包的服務類型；而最後兩位bit6-bit7則被預留。值得注意的是，此處僅僅提及IPv4的包頭。實際上對於IPv6來說，它同樣也有個8比特長的DS域。該DS域也是用來包含數據包所屬的服務類型。所以，對於本發明所提方法其實同樣也適用於IPv6數據包。實際操作中，如同操作IPv4數據包一樣，只需將操作對象從ToS域變為DS域即可。所以，本發明以下部分僅僅描述IPv4的操作，這些操作對IPv6同樣適用。
為了保證能夠得到統一的業務區分，本發明的方法能夠將MAC包頭的優先級信息傳給IP包頭或者反之。當一個路由器接收到一個數據包時，在MAC層將MAC包頭QoS控制域中的優先級信息保存到IP包頭的ToS域中；而當它要轉發一個數據包時，在IP層將IP包頭的優先級信息取出存於MAC包頭的QoS控制域中。
無線網狀網中，一個無線路由器既要有無線區域網接入點的功能，又具有數據包轉發功能。但對於無線網狀網中的網關來說，它還需要轉發出入無線網狀網的數據流。由於無線路由器和網關在無線網狀網中具有不同的作用，因而它們所執行的動作也不相同。下面將分別描述在無線路由器上及無線網關上應該執行的動作。
I.無線路由器上執行的動作圖4為本發明的業務區分機制在無線路由器上執行的流程圖。如圖4所示，當無線路由器接收到來自MAC層的一個數據包時，在遞交數據包至IP層之前，它應該在MAC層執行如下動作1)首先，檢查IP包頭ToS域中的服務類型的值(bit0-bit5的值)是否大於0。如果大於0，表明該數據包在IP層已有優先級信息，無需再將MAC的優先級傳遞至IP層，那麼下面的動作則無需再作。但如果為0，則該數據包可能還需要進行業務區分，那麼繼續下面的動作。
2)需要從MAC包頭的QoS控制域中讀取出該數據包的優先級信息，如將MAC優先級信息讀取至MAC優先級變量mac_prio。此處，總是假設MAC層的數據包都具有優先級信息。若該數據包來自配備了IEEE 802.11e網卡的客戶端，它肯定應該具有優先級信息；若該數據包來自其他的無線路由器，在本發明新機制的使用下，它應該也具有優先級信息。因而，該假設總是成立。
3)將MAC層優先級信息寫入到IP包頭的ToS域中。既然IEEE802.11e只定義了8個優先級，可僅在mac_prio大於0並小於7時將變量mac_prio的值賦值給IP包頭的ToS域的bit0-bit2，因而僅ToS域的前3個比特(bit0-bit2)被使用。同時，重新計算IP包頭的校驗和(checksum)。
本發明的無線路由器接收數據包時的偽碼如表1所示，但並不限於此。
表1.無線路由器接收數據包時的偽碼
當無線路由器發送一個數據包時，在遞交數據包至MAC層之前，它應該在IP層執行如下動作1)判斷IP包頭ToS域的值是否為0。如果為0，說明IP包頭中無優先級信息，因此不進行動作直接發送至MAC層；2)如果不為0，則從IP包頭ToS域的前3個比特中讀取優先級信息。
3)將讀取出的優先級信息寫入到MAC包頭的QoS控制域中。可將IP包頭的優先級信息讀出至一ToS優先級變量(tos_prio)，並可僅在該變量大於0且小於7時，賦值給MAC包頭QoS控制域的前3個比特(0-2bit)。
本發明的無線路由器發送數據包時的偽碼如表2所示，但並不限於此。
表2.無線路由器發送數據包時的偽碼
II.當接收設備為無線網狀網網關時，在該無線網狀網的網關上所執行的動作由於該網關需要連接至外部的網際網路，因而在進行業務區分時，它需要正確區分一個數據包是轉發到無線網狀網內部，還是傳送至網際網路，而且需要根據數據包的去向採取相應的動作。
當無線網狀網網關發送來自IP層的數據包時，在遞交數據包至MAC層之前，它應該在IP層執行如下動作(如圖5所示)1)首先，檢查該數據包是要轉發至無線網狀網內部還是轉發到外部的網際網路。若它是從外部網際網路發送到無線網狀網的數據包，則執行步驟2)；反之，則執行步驟3)。
2)如果數據包從外部網際網路發送到無線網狀網，則檢查IP包頭ToS域的優先級值是否為0。若該值不為0，表明該數據包已經被網際網路上的IP層的服務質量控制機制進行過業務區分。因而，應該將IP層的優先級信息保存到MAC層，即映射為MAC層的優先級mac_prio，並將MAC包頭QoS控制域的bit0-bit2設置為mac_prio。既然Diffserv機制是當前網際網路應用最廣泛的IP層服務質量控制機制，則可以總是假設ToS域被設置為Diffserv定義的DSCP值。至於如何將DSCP值映射為MAC層的優先級則是件非常靈活且容易實現的事情。本發明中可以採用任何映射關係。此處，在表3a及表3b中給出兩個映射關係的例子。同時，在MAC層保存優先級信息後，需要將IP包頭ToS域的值改寫為新的MAC層優先級，並重新計算IP包頭的校驗和。需要說明的是，本發明也適用於其它IP層服務質量控制機制，用戶也可以根據自己的需要定義新的映射關係。如果IP包頭原有的ToS域值等於0，表明該數據包無需進行業務區分，所以不需要進行動作就將其遞交給MAC層。
表3a.將DSCP值映射為MAC優先級的一個例子
表3b.將DSCP值映射為MAC優先級的另一個例子
3)若該數據包來自無線網狀網內部、需要轉發到網際網路上，應該將其IP包頭ToS域的值置為0。既然，此時的IP包頭ToS域的值僅僅只在無線網狀網內部使用，所以當數據包發送至網際網路時，這些優先級信息並沒有意義。而且，網際網路上若採用了其它IP層服務質量控制機制，則會重新設置IP包頭的ToS域。
表4為本發明的無線網狀網網關發送數據包時的偽碼，但本發明並不限於此。
表4.無線網狀網網關發送數據包時的偽碼
當網關接收到一個數據包時，它不用執行任何動作。若該數據包來自無線網狀網、需轉發到網際網路上，並不需要保存任何MAC層的優先級信息至IP層，這是由於網際網路上會採用不用的服務質量控制機制，當前的優先級信息並沒有作用。如果該數據包來自於網際網路，同樣不需要保存任何MAC層的優先級信息。因此，網關在接收一個數據包時無需作任何動作。
如上所述，本發明通過在MAC包頭和IP包頭之間交換優先級信息來提供整個無線網狀網中一致的服務質量區分服務；該方法可擴展性強且易實現，非常適合在無線網狀網環境下使用，而且，它完全兼容和充分利用了當前MAC層的服務質量標準IEEE 802.11e，使得任何終端設備提供商無需考慮兼容性問題。並且，該方法只需在無線網狀網設備中執行，而且允許設備提供商設計自己的IP層服務質量機制。
下面進一步描述在本發明服務質量區分服務基礎上的呼叫準入控制機制。基於上述基於IP層的語音通信VoIP業務將會是未來無線網狀網的主要應用業務之一。為了在無線網狀網上提供令人滿意的語音質量，呼叫準入機制是關鍵要素之一。現有的研究表明，一個無線區域網所能同時支持的VoIP數量是一定的。當系統中的VoIP數量超過一定數值時，不僅新進入的VoIP連接無法得到滿意的通話質量，而且已存在的VoIP連接也會遭到破壞。因而，就必須要有一個呼叫準入機制，它會根據當前網絡狀況來拒絕新的呼叫從而保證現有的VoIP通話。
相比於無線區域網，在無線網狀網中提供呼叫準入機制會受到更多的資源限制，例如無線接入點的限制、無線主幹網帶寬的限制、終端移動性導致的漫遊特性等。考慮到這些新的特性，本發明中提出一個簡單地適宜於無線網狀網的呼叫準入機制。其詳細的操作過程描述如下I.每個無線路由器(包括網關)都會事先設置如下四個參數。這幾個參數用來判斷是否該接納一個新的VoIP呼叫。
第一個參數是MaxNum。它表示一個無線電能夠容納的最大並發VoIP呼叫數量。該值實際上就是一個理論上的極限值。並發的VoIP呼叫超過了該值，系統中的VoIP呼叫質量會顯著下降。MaxNum的獲得則依賴於無線電操作的物理層技術。近來的一些理論研究及實驗結果表明，對於一個11Mbps的802.11b無線電來說，它最多能夠容納6個G711編碼的VoIP呼叫；而一個54Mbps的802.11a無線電則能夠容納30個G711編碼的VoIP呼叫。因而，在設置一個路由器的MaxNum值時，則需要根據每個無線電所操作的物理層技術來相應地設置。值得注意的是，當前的無線路由器基本上都會配備多個無線電，所以MaxNum應該是針對每個無線電所設。對於作為無線接入點的無線電來說，根據已有的研究結果就可以直接設置它們的MaxNum值。但對於作為無線主幹網的無線電來說，MaxNum值則稍有不同，這主要是MAC層所引起的。由於主幹網無線電操作的頻段一般都會不同於接入點的頻段，也就是不會有太多的客戶段的幹擾進入。因而，這些無線電的MAC層所引起的碰撞概率則會大大減小，那麼主幹網無線電的MaxNum會比接入點無線電的值稍大。而且，對於主幹網無線電來說，它的MaxNum值的計算原理和接入點無線電的一樣；唯一不同的地方在於需要將MAC層所消耗的碰撞退避時間值改為最小競爭窗口值的一半即可。利用的當前的理論計算公式(可參見文獻[1])，再考慮上面的提及的一點不同之處就可以得到主幹網無線電的MaxNum值。在實際操作中，除了參考理論值之外，用戶還可以根據自己的需要來設置MaxNum。
第二個參數為CurrentNum。它表示一個無線電中當前存在的VoIP呼叫的數量。考慮到終端的移動性，因而會有一些VoIP呼叫可能是由其他地方漫遊而來，所以該值必須包含這些漫遊而來的VoIP呼叫。該值的計算由每個無線電單獨執行，各自儲存。每當一個新的呼叫被接納或者一個VoIP呼叫漫遊而來，該值則增加1；而當一個呼叫終止或者漫遊而走，該值則減1。
第三個參數是RoamNum。這個參數是專為無線網狀網而設計，用來表示一個無線電事先預留出來的VoIP數量，這些預留的空間僅服務於漫遊而來的VoIP呼叫。為了保持一個VoIP呼叫過程中的連續性，當終端進行移動漫遊時，該VoIP應該從始至終保持連接而不終端。這樣就有必要在每個無線電上事先預留一定數量的VoIP呼叫給漫遊。該值的設置取決於用戶。我們建議接入點無線電設置為1-2即可，而主幹網由於要接納更多的漫遊呼叫，則可稍微設置大些。
第四個參數是FraLossRatio。它表示一個VoIP呼叫所能夠容忍的最大丟包率。當丟包率超過該值後，通話雙方會基本上聽不清楚對方所說。該值的設置可參照VoIP呼叫的服務質量要求。在系統運行過程中，無線路由器會及時地檢測每個無線電的丟包率並更新它們。
在給出詳細的操作步驟之前，為了方便表達，此處定義兩個簡稱。一個是APRadio，用來表示請求加入的VoIP呼叫所連接的接入點無線電。另外一個是BKRadio，它表示一個主幹網無線電，而且這個新的VoIP呼叫的傳輸路徑會經由該無線電。當一個新的VoIP呼叫請求加入時，會很容易確定APRadio；而對於BKRadio，它則可以由該VoIP的目的地址和路由器中的路由表所決定。
II.當一個新的VoIP呼叫請求加入時，利用上述四個參數，無線路有器執行如下步驟來判斷是否該接納該VoIP呼叫1)檢查該VoIP呼叫的目的地址，並根據路由表來確定BKRadio。
2)對於APRadio和BKRadio，分別計算還可容納的VoIP呼叫數量(AllowNum)。由如下公式AllowNum＝MaxNum-CurrentNum-RoamNum計算。
3)檢查APRadio和BKRadio的AllowNum。如果它們中至少有一個的AllowNum不大於0，則拒絕該VoIP呼叫；否則，進行如下步驟。
4)獲取APRadio和BKRadio的丟包率。如果至少有一個無線電的丟包率大於它的FraLossRatio，則拒絕該VoIP呼叫；否則，接納該呼叫。
實現本發明的呼叫準入控制的偽碼可如表5所示，但並不限於此。
表5.呼叫準入控制機制的偽碼
通過本發明的呼叫準入控制，進一步提高了無線網狀網中語音業務的服務質量。
綜上所述，通過本發明的方法實現了無線網狀網的業務區分，保證了服務質量，並且通過本發明的呼叫準入控制進一步提高了服務質量。同時，本發明還具有以下優點(1)基於現有的MAC層區分機制IEEE 802.11e。能夠充分兼容當前的無線區域網設備；(2)容易實現。一旦無線網狀網組建起來，就可以保證端到端統一、一致的業務區分，而無需多餘的配置和設置。這對於拓撲結構經常變化、臨時組建的無線網狀網來說尤其重要。(3)可擴展性好，用戶無需為無線網狀網中多加入一個無線路由器之後進行維護、重配置工作；(4)容易引入用戶自己設計的IP層機制，方便設備提供商或運營商們根據自己的需求來設計自己的服務質量提供機制。
以上具體實施方式
僅用於說明本發明，而非用於限定本發明。凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
參考文獻[1]Sachin Garg and Martin Kappes，「Can I add a VoIP call？」，IEEE ICCconference，PP.779-783，2003.
權利要求
1.一種無線網狀網中的服務質量保證方法，其特徵在於包括如下步驟a.無線路由器接收數據包時，如果IP包頭中不攜帶優先級信息，則在MAC層將MAC包頭中的優先級信息保存到IP包頭中，並傳輸至IP層；b.在IP層從所述數據包的IP包頭中讀取優先級信息，將該優先級信息寫入到MAC包頭中，並轉發所述的數據包。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述步驟a中所述優先級信息寫入IP包頭的服務類型域或區分服務域。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟b中所述優先級信息寫入到MAC包頭的QoS控制域中。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於還包括在網關發送數據包至該無線網狀網內部時，若該數據包的IP包頭中具有優先級信息，則將該IP層的優先級信息保存到MAC層。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於還包括在所述MAC層保存優先級信息後，在IP包頭中設置新的MAC層優先級。
6.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於如果數據包的IP包頭中無優先級信息，則直接將數據包遞交給MAC層。
7.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於IP包頭的服務類型域或區分服務域中設置的區分服務碼點DSCP映射為MAC層的優先級。
8.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包括c.在網關將該無線網狀網的數據包轉發至外部網絡時，將IP包頭中的服務類型域或區分服務域的值設置為0。
9.根據權利要求1-8中任意一項所述的方法，其特徵在於還包括d1.當一個VoIP請求加入該無線網狀網時，根據計算的接入點無線電及主幹網無線電的還可容納的VoIP呼叫數量，來判斷是否接納該呼叫；d2.如果接入點無線電及主幹網無線電的還可容納的VoIP呼叫數量中的至少一個不大於0，則拒絕接納該VoIP的呼叫。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於如果接入點無線電及主幹網無線電的還可容納的VoIP呼叫數量都大於0，並且無線電的丟包率不大於其最大丟包率FraLossRatio時，接納該VoIP呼叫。
11.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，步驟d1中所述接入點無線電及主幹網無線電的還可容納的VoIP呼叫數量AllowNum由如下公式計算AllowNum＝MaxNum-CurrentNum-RoamNum，其中，MaxNum為一個無線電能夠容納的最大並發VoIP呼叫數量，CurrentNum為一個無線電中當前存在的VoIP呼叫的數量，RoamNum為一個無線電預留的VoIP數量。
全文摘要
本發明提供一種無線網狀網中的服務質量保證方法，其包括如下步驟a.無線路由器接收數據包時，如果IP包頭中不攜帶優先級信息，則在MAC層將MAC包頭中的優先級信息保存到IP包頭中，並傳輸至IP層；b.在IP層從所述數據包的IP包頭中讀取優先級信息，將該優先級信息寫入到MAC包頭中，並轉發所述的數據包。本發明實現了無線網狀網的業務區分，保證了服務質量，並且通過本發明的呼叫準入控制進一步提高了服務質量。
文檔編號H04L12/28GK1838640SQ20061007499
公開日2006年9月27日 申請日期2006年4月25日 優先權日2006年4月25日
發明者陳弘原, 趙福勇 申請人:阿德利亞科技(北京)有限責任公司