专利名称：在无线网络中提供服务质量保证的方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种在无线网络中提供服务质量保证的 方法及系统。
背景技术：
首先对下面将在说明书中用到的缩略词进行定义说明如下WLAN(Wireless Local Area Network)，无线局域网；AP(Access Point)，接入点，为Station提供网络接入服务，其可以是无线网络接 入设备；STA,即 Station (站)是 WLAN 中的用户终端，Station 和 AP 关联(Association) 后可以访问网络；QoS,即 Quality of Service，服务质量；TXOP,艮口 Transmission Opportunity,传输机会；TSPECJPTrafTic Specification，传输规范。随着技术的发展，视频与语音业务逐渐成为WLAN(Wireless Local Area Network，无线局域网)无线网络中的一个热点。但起初的IEEE 802. IlWLAN标准并不支持、 也没有QoS(Quality of Service，服务质量)相关的规定，因此，为了满足用户对于语音、视 频等高QoS业务的需求，国际电气与电子工程师学会IEEE (the Institute of Electrical and Electronics Engineers)专门制定了 QoS 相关的标准IEEE 802. lie Medium Access Control(MAC)Quality of Service Enhancements，S卩媒体接入控制服务质量增强。IEEE 802. lie标准根据发送数据的性质将访问的类型分为四 类—Background (背景),Best effort (尽力而为)、Voice (语音),Video (视频)，共 8 个 优先级别。如图1所示，给出了 IEEE802. Ile中的访问类型及优先级的分级，每种类型都具 有如下参数· CWmin--最小竞争窗口；· Cffmax-最大竞争窗口 ；· TXOP Limit—发送机会限制；· AIFS-仲裁帧间间隔。上述四个参数的定义与描述，将在下面进行详细说明。与普通的WLAN中的机制不同，在IEEE 802. Ile标准中，一个STA(即Station, 站)并非探测到媒体空闲就能发送报文，而是需要首先等待额外的时间段(仲裁帧间间隔 AIFS)，然后再生成一个介于最小竞争窗口 CWmin与最大竞争窗口 CWmax之间的随机数以执 行退避机制，当退避机制结束后，如果信道依然空闲，则获得一个发送机会ΤΧ0Ρ，在发送机 会TXOP的时间段内，STA才可以将报文发送出去。为了保证不同类型数据的QoS，对与某些数据，例如语音类数据，由于其对延时很 敏感，因此AIFS值应该设置的小一些；而对于电子邮件和FTP类的数据，AIFS值应该设置信更快地开始下一个阶段的网络竞争。同样的理由，高优先级类型数据应当拥有低的CWmin与CWmax，需要注意的是，为 了保证低优先级的数据不被完全封闭，需要保证高优先等级数据设置的AIFS值与CWmax值 相加的和应该大于为低优先等级数据设置的AIFS值与CWmin值相加的和。在采取上述介质访问方法及配置后，可以保证高优先等级的数据在大多数情况下 都可以获得访问网络的权限。除了对等待时间进行设置外，为了保证总体的传输效率，802. Ile标准还对各类数 据的TXOP进行了限制，例如，语音数据的TXOP限制就应该很小(因为语音数据包很短)，而 对于FTP、电子邮件和网络数据来说，应该设置较大的TXOP限制。此外，为了保证更广大用户，而非少数高QoS业务用户的利益，AP会为高优先级 的业务进行一些限制，例如，总的网络容量或者总的接入数不能超过一定的值。在IEEE 802. Ile规范中，AP可以通过使用传输规范(TSPECs)来控制网络工作量当一个STA需要 发送某个数据类型的报文时，该STA需要向AP发送一个传输规范请求。这个传输规范请求 将具体说明该STA为该类数据的发送所申请的数据量以及可以承受的最大延迟。对于这个 传输规范请求，AP将基于下列两种考虑来进行回应 基于信道利用率的准入策略计算1秒内所有已接入的高优先级AC(ACCeSS categories，接入类型)占用信道的时间，以及请求以高优先级接入的AC占用信道的时间， 二者相加，如果小于或等于用户配置的最大信道占用时间，则允许该流以请求的优先级接 入。否则，拒绝请求。 基于用户数量的准入策略如果高优先级AC中客户端数量加上请求接入的客 户端，小于或等于用户配置的该高优先级AC的最大用户数，则允许该流的请求。否则，拒 绝请求。如果一个客户端同时接入AC_V0(Access categories-voice，语音接入类型)和 AC-VI (Access categories-video,视频接入类型)优先级业务流，接入客户端的个数按1计算。如果一个申请遭到拒绝，提出申请的站点就不再发送那种访问类的数据，并且必 须把这种访问类的数据结合到优先等级低的数据中。通过上述描述可以发现，虽然IEEE802. Ile定义了多种数据类型以便于QoS的控 制，但是AP本身无法对实际的数据类型进行分类，而是依靠STA上报的信息来实现，即STA 说是什么数据，AP就认为是什么数据，此外，在现有的支持IEEE 802. Ile标准的AP产品 中，一般都是通过预设默认值的方式来对高优先级的用户数进行设置，而不会考虑AP的具 体部署场景与用途(详情可参考一些AP的产品说明书)。因而现有的实现方法在普通的、小规模部署的WLAN网络中并无什么不妥之处，但 是在网络接入服务提供商大规模部署的集中控制型WLAN中，则会出现一些无法解决的问 题，例如在图2所示的大规模部署的WLAN的网络中 在实际部署中，不同地区的业务分布是不同的，在一些热点地区，例如写字楼等 等，低优先级的数据类业务较多，而在机场，则高优先级的语音类业务较多，由于大规模布 网的时候不可能一个AP—个AP的去区别设置访问类型相关的参数，而如果按照同一个标 准去设置又降低了带宽的有效使用率一例如，如果同样将语音业务设置为总容量的20%， 那么在会议室等区域可能会造成浪费，而在机场、写字楼等区域，则可能又不够用，这样，就
4从整体上降低了该地区的用户体验； 由于AP没有辨别数据实际类型的能力，STA很可能人为提高一些业务的QoS， 例如，虽然使用的是一般数据业务，但却在申请时按照视频业务的要求来向AP提出非法申 请，这样会对真正的视频业务用户的QoS带来影响。也有可能申请一些超出其业务需求的 参数，例如，在传输视频报文时，本来该用户所需的只是标清业务，却按照高清的要求来请 求发送机会TXOP。因此，综上所述，在实际应用中，尤其针对大规模部署的无线网络，就需要一种能 够更合理便捷更具用户体验的服务质量QoS保障机制，以便更合理分配网络资源，便于覆 盖配置，给用户带来更佳的用户体验。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供在无线网络中的提供服务质量保证的方法 及系统，尤其在大规模部署的无线网络中，用于提高网络资源利用率，整体提高应用覆盖范 围内的服务质量。为了解决上述问题，本发明提出了一种无线网络中提供服务质量保证的方法，包 括如下步骤将网络覆盖划分为多个覆盖类型，针对每一覆盖类型设置对应的服务质量参数 集；从所述多个覆盖类型中为当前无线网络接入设备选择匹配的覆盖类型，按照该匹 配的覆盖类型的参数集为当前无线网络接入设备配置服务质量参数；当前无线网络接入设备根据所配置的服务质量参数以及用户终端与无线网络间 的预设关系，对用户终端的业务请求进行管理。进一步地，所述覆盖类型是根据业务覆盖的典型区域进行划分的；所述服务质量 参数集是通过获取对应覆盖类型的典型区域内用户业务相关信息与数据，并根据所述用户 业务相关信息与数据计算出的服务质量相关参数集。进一步地，所述服务质量参数集的内容包括所有的访问类型，每个访问类型都具 备以下参数仲裁帧间间隔，最小竞争窗口，最大竞争窗口，发送机会限制，最大允许的访问 个数或者最大允许的信道占用时间。进一步地，所述服务质量参数集是由网络侧进行动态调整设置的。进一步地，所述当前无线网络接入设备根据所配置的服务质量参数以及用户终端 与无线网络间的预设关系，对用户终端的业务请求进行管理的步骤中如果一个终端请求 某个高优先级的访问类型时，所述当前无线网络接入设备根据终端与无线网络间的关于访 问类型的预设关系，判断用户终端是否有资格进行访问请求。本发明还提供一种无线网络中提供服务质量保证的系统，包括网络接入控制设 备，以及无线网络接入设备和用户终端，其中，所述网络接入控制设备进一步包括网络覆盖划分模块，用于将网络覆盖划分为多个覆盖类型，针对每一覆盖类型设 置对应的服务质量参数集；网络覆盖配置模块，用于从所述多个覆盖类型中为当前无线网络接入设备选择匹 配的覆盖类型，按照该匹配的覆盖类型的参数集为当前无线网络接入设备配置服务质量参数；无线网络接入设备，用于根据所配置的服务质量参数以及用户终端与无线网络间 的预设关系，对用户终端的业务请求进行管理。进一步地，所述服务质量参数集的内容包括所有的访问类型，每个访问类型都具 备以下参数仲裁帧间间隔，最小竞争窗口，最大竞争窗口，发送机会限制，最大允许的访问 个数或者最大允许的信道占用时间。进一步地，所述无线网络接入设备，还用于对用户终端的访问类型按照终端与无 线网络间的预设关系进行接入控制，如果一个终端请求某个高优先级的访问类型时，所述 无线网络接入设备根据终端与无线网络间的关于访问类型的预设关系，判断终端是否有资 格进行访问请求。本发明的服务质量保证方法及系统，针对当前无线局域网的QoS问题，提出了基 于用户模型的QoS保障方案网络接入服务提供商制定出不同的覆盖模型，AP选择适合自 身部署特点的覆盖模型，然后用该覆盖模型的参数集来进行自身配制，利用该参数集及网 络侧提供的用户信息来对终端的QoS请求进行处理，尽量做到为不同的业务配置合适的资 源。通过业务区分的方法，可以有效的提高网络资源利用率，整体提高AP覆盖范围内的 QoS0
图1是IEEE802. Ile中的访问类型及优先级的分级；图2是大规模部署的WLAN的网络结构图；图3是本发明的服务质量保证方法的流程图；图4是本发明的服务质量保证方法中的参数集预设流程图；图5是本发明的服务质量保证方法中的配置流程图；图6是本发明的服务质量保证方法中的管理流程图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步 地详细说明。为了解决大规模部署的无线网络中服务质量QoS保障存在的问题，本发明在 IEEE802. Ile标准的基础上，基于不同覆盖区域用户行为的特点，针对一些典型的覆盖模式 建立对应的一套服务质量参数配置的预案，然后AP根据自身的实际情况选择不同的预案， 即从多个覆盖模型中选择与自身最为匹配的覆盖模型，采用相应的参数集来进行自身配 置，进行接入控制管理，从而避免网络容量的浪费，整体提升QoS。进一步地，鉴于在大规模部署的WLAN网络中，每个STA都会与网络接入服务提供 商建立一定的签约关系(例如图2中，STAl与提供商只建立了数据业务关系，STA2建立 了语音业务关系)，本发明还在传输规范TSPEC的判决机制中加入用户的信息，即STA不能 申请超出其签约服务等级的访问类型(即使网络容量有空闲，STAl在启用视频或者语音业 务时，也只能按照数据访问类型来传输)。如图3所示，本发明的无线网络中提供服务质量保证的方法，包括如下步骤
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第一步，将网络覆盖划分为多个覆盖类型，针对每一覆盖类型设置对应的服务质 量参数集；在此步骤中，网络接入服务提供商将网络中的接入点AP的覆盖划分为若干种覆 盖模型，针对不同的覆盖模型，获取现有网络中某些典型地区的用户业务相关信息与数据； 根据典型地区用户业务的相关信息计算出类似地区最优的业务QoS相关参数集，作为对应 该典型地区的覆盖模型的相应服务质量参数集。第二步，从所述多个覆盖类型中为当前接入点AP选择匹配的覆盖类型，按照该匹 配的覆盖类型的参数集为当前接入点AP配置服务质量参数；在此步骤中，对于现有的某个接入点AP，找出与之最相近的覆盖模型，以该覆盖模 型对应的服务质量参数集来对该AP的QoS参数进行配置。第三步，当前接入点AP根据所配置的服务质量参数以及站与无线网络间的预设 关系，对站的业务请求进行管理；按照对应覆盖模型的服务质量参数集进行配置之后的AP，向覆盖区域广播其QoS 参数，如果一个STA请求某个高优先级的访问类型时，AP将根据网络侧的记录判断该STA是 否有资格请求该级别的访问类型；如果该STA有资格，AP将根据当前网络容量对请求做出 回应。进一步地，在AP实现管理时，还可以实现一些限制STA滥用高优先级业务的手段， 而且，这些配置参数集可以进行动态调整。进一步地，所述接入点AP具体可以是无线网络中的无线网络接入设备，而站STA 可以是用户终端。本发明的无线网络中提供服务质量保证的系统，包括网络接入控制设备，以及无 线网络接入设备(即AP)和用户终端(即STA)，其中，所述网络接入控制设备进一步还包括网络覆盖划分模块，用于将网络覆盖划分为多个覆盖类型，针对每一覆盖类型设 置对应的服务质量参数集；网络覆盖配置模块，用于从所述多个覆盖类型中为当前无线网络接入设备AP选 择匹配的覆盖类型，按照该匹配的覆盖类型的参数集为当前无线网络接入设备AP配置服 务质量参数；无线网络接入设备AP，用于根据所配置的服务质量参数以及用户终端与无线网络 间的预设关系，对用户终端的业务请求进行管理。按照对应覆盖模型的服务质量参数集进行配置之后的无线网络接入设备AP，向覆 盖区域广播其QoS参数，如果一个用户终端STA请求某个高优先级的访问类型时，AP将根 据网络侧的记录判断该STA是否有资格请求该级别的访问类型；如果该STA有资格，AP将 根据当前网络容量对请求做出回应。进一步地，在AP实现管理时，还可以实现一些限制STA 滥用高优先级业务的手段，而且，这些配置参数集可以进行动态调整。下面结合图4、5、6对本发明的具体实施的整个流程进行详细说明，整个流程分为 三个部分参数集的预设、配置、管理，具体的实施步骤如下第一部分，参数集预设，参见图4，包括以下步骤步骤101，网络接入服务提供商根据覆盖范围内用户行为的不同来选取一些典型的网络运行场景例如，市中心，语音类业务较多，是一种典型场景；会议场所，数据类业务 较多而语音类业务较少，是另外一种典型场景；步骤102，对于每一种场景，收集该场景下的业务相关数据举例，在场景1下，一 共有N种业务，各种业务所占的比例分别为Χ(η)% (η = 1..Ν)；步骤103，业务分类网络接入服务提供商首先按照ΙΕΕΕ802. Ile规定的优先级对 这些业务分类一各个业务分别属于哪个优先级，然后，对于每个优先级，计算其所占比例 (例如，如果只有业务A和C属于优先级1，那么优先级1的比例就是业务A和C的比例之 和)；步骤104，根据每个优先级的数据，结合AP的处理能力及网络容量，计算出不同情 况下的配置参数集，配置参数集的内容应该囊括所有的访问类型，每个访问类型都必须具 备以下参数AIFS，CWmin，CWmax，TXOP limit，最大允许的访问个数或者最大允许的信道占 用时间，这些参数的具体计算方法不在本专利范围内，故此处不展开赘述；步骤105，将不同处理能力及网络容量的AP在不同典型场所下的配置参数作为样 本，以这些样本构成网络覆盖的样本集，并动态更新，每个样本集对应一种覆盖类型。第二部分配置，参见图5，包括以下步骤步骤201，网络接入服务提供商根据AP的部署信息，结合其自身的性能，为当前AP 选择最合适的网络覆盖样本，即选择与之最匹配的覆盖类型；步骤202，网络接入服务提供商通过AP管理协议(例如CAPWAP协议)或者其他手 段将样本数据传输给AP;步骤203，AP根据这些样本数据对自身进行配置。第三部分管理，参见图6，包括以下步骤步骤301，一个STA在经过网络的认证授权后，方能获得接入权限，网络的认证设 备在STA经过认证后可以将STA的一些服务信息通过AP管理协议传递给AP，这些信息可以 包括STA预定的服务类型，AP会将这些数据存储在本地的数据库中；步骤302，当STA向AP发出某个级别的访问类型请求时，AP将首先检查数据库中 的信息，察看STA是否具备这个等级的访问权限(检查的依据即为STA与运营商签订的协 议中的业务类型中是否存在属于该访问类型的)，如果不具备，则拒绝请求；步骤303，如果STA具备该级别的访问权限，则STA根据本地的网络容量，按照正常 的判断模式来对STA的请求给与回应。在上述具体实施方式
中，所述网络接入服务提供商具体可以利用无线网络接入控 制设备来执行上述实施步骤。本发明的服务质量保证方法及系统，针对当前无线局域网的QoS问题，提出了基 于用户模型的QoS保障方案网络接入服务提供商制定出不同的覆盖模型，AP选择适合自 身部署特点的覆盖模型，然后用该覆盖模型的参数集来进行自身配制，利用该参数集及网 络侧提供的用户信息来对终端的QoS请求进行处理，尽量做到为不同的业务配置合适的资 源。通过业务区分的方法，可以有效的提高网络资源利用率，整体提高AP覆盖范围内的 QoS0以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人 员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
权利要求
一种无线网络中提供服务质量保证的方法，其特征在于，包括如下步骤将网络覆盖划分为多个覆盖类型，针对每一覆盖类型设置对应的服务质量参数集；从所述多个覆盖类型中为当前无线网络接入设备选择匹配的覆盖类型，按照该匹配的覆盖类型的参数集为当前无线网络接入设备配置服务质量参数；当前无线网络接入设备根据所配置的服务质量参数以及用户终端与无线网络间的预设关系，对用户终端的业务请求进行管理。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述覆盖类型是根据业务覆盖的典型区域进行划分的；所述服务质量参数集是通过获取对应覆盖类型的典型区域内用户业务相关信息与数 据，并根据所述用户业务相关信息与数据计算出的服务质量相关参数集。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述服务质量参数集的内容包括所有的访问类型，每个访问类型都具备以下参数仲 裁帧间间隔，最小竞争窗口，最大竞争窗口，发送机会限制，最大允许的访问个数或者最大 允许的信道占用时间。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述服务质量参数集是由网络侧进行动态调整设置的。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当前无线网络接入设备根据所配置的 服务质量参数以及用户终端与无线网络间的预设关系，对用户终端的业务请求进行管理的 步骤中如果一个终端请求某个高优先级的访问类型时，所述当前无线网络接入设备根据终端 与无线网络间的关于访问类型的预设关系，判断用户终端是否有资格进行访问请求。
6.一种无线网络中提供服务质量保证的系统，包括网络接入控制设备，以及无线网 络接入设备和用户终端，其特征在于，所述网络接入控制设备进一步包括网络覆盖划分模块，用于将网络覆盖划分为多个覆盖类型，针对每一覆盖类型设置对 应的服务质量参数集；网络覆盖配置模块，用于从所述多个覆盖类型中为当前无线网络接入设备选择匹配的 覆盖类型，按照该匹配的覆盖类型的参数集为当前无线网络接入设备配置服务质量参数；无线网络接入设备，用于根据所配置的服务质量参数以及用户终端与无线网络间的预 设关系，对用户终端的业务请求进行管理。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述服务质量参数集的内容包括所有的访问类型，每个访问类型都具备以下参数仲 裁帧间间隔，最小竞争窗口，最大竞争窗口，发送机会限制，最大允许的访问个数或者最大 允许的信道占用时间。
8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述无线网络接入设备，还用于对用户终端的访问类型按照终端与无线网络间的预 设关系进行接入控制，如果一个终端请求某个高优先级的访问类型时，所述无线网络接入 设备根据终端与无线网络间的关于访问类型的预设关系，判断终端是否有资格进行访问请
全文摘要
本发明公开了一种无线网络中提供服务质量保证的方法及系统，其中，首先，将网络覆盖划分为多个覆盖类型，针对每一覆盖类型设置对应的服务质量参数集；从所述多个覆盖类型中为当前无线网络接入设备选择匹配的覆盖类型，按照该匹配的覆盖类型的参数集为当前无线网络接入设备配置服务质量参数；当前无线网络接入设备根据所配置的服务质量参数以及用户终端与无线网络间的预设关系，对用户终端的业务请求进行管理。在大规模部署的无线网络中，应用本发明可用于提高网络资源利用率，整体提高应用覆盖范围内的服务质量。
文档编号H04W84/12GK101977446SQ20091017609
公开日2011年2月16日 申请日期2009年11月2日 优先权日2009年11月2日
发明者潘云波, 魏元 申请人:南京中兴软件有限责任公司;中兴通讯股份有限公司