专利名称：基于时延可控的超高速无线局域网信道接入方法
技术领域：
本发明属于无线局域网通信技术领域，涉及一种信道接入方法，具体涉及一种基于时延可控的超高速无线局域网信道接入方法。
背景技术：
无线局域网(Wireless Local Area Network, WLAN)是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。无线局域网作为一种实现无线IP接入的典型形式，具有移动计算、架构组网灵活快捷、维护费用较低、可扩展性好等优势，这些优势使WLAN应用日益广泛，并且在下一代移动通信系统中将占据重要地位。目前，IEEE802. 11已成为无线局域网的主流标准。2009年，进行了对IEEE802. 11-2007标准的增补，命名为IEEE802.1 ln-2009，其中规定了采用多天线技术、信道绑定以及帧聚合等技术，在40MHz的信道带宽下，2. 4GHz和5GHz频带实现高达600Mbps的传输率。随着WLAN的不断发展应用，此后IEEE工作组又提出了一系列标准，深化和加强了 802. 11系列协议。2008年开始针对802.1la进行了增补，提出了在6GHz频段以下要达到超高吞吐量的802.1lac标准，并预计在2012年完成。其中指出要定义新的物理层和MAC (Medium Access Control)层的WLAN标准，以达到最少IGbps的多点吞吐量和不少于500Mbps的链路吞吐量，并且在低于6GHz载波频率工作下实现向后兼容现存的5GHz频段的设备。由于超高速无线局域网具有极高的数据速率，可以支持笔记本电脑、手机等无线终端通过无线局域网实现高速上网。目前手机用户或笔记本电脑用户若通过移动通信网上网，会遇到数据速度低、费用昂贵、不能支持实时业务等缺点。而通过超高速无线局域网接入互联网，手机和笔记本电脑用户则可享受到流畅的上网、观看网络视频、还可以通过互联网进行实时的视频通话。超高速无线局域网技术也将成为物联网中传感器网络的汇聚传输网，为数字家庭、数字城市、数字地球等未来社会信息化建设发挥重大的作用。WMM(W1-Fi Multimedia, W1-Fi 多媒体)和 802.1le 协议是针对 802. 11 协议在QoS方面的扩展，首次在WLAN接入层引入QoS特性。这在WLAN环境带宽有限的情况下，可以满足语音和视频等上层应用低时延和低抖动的要求。在802.1le协议中，存在4个AC (Access Categories,访问类别)队列，包括 AC_BK (Background traffic)、AC_BE (BestEffort traffic) >AC_VI (Video traffic)以及AC_V0(Voice Traffic),不同的AC有不同的任意巾贞间隔 AIFS (Arbitrary Inter Frame Space)、竞争窗口 CW(Contention Window)和传输机会TXOP (Transmission Opportunities),对于各式的数据，分别进入其对应的队列。不同的队列有不同的参数设置表，可以让这些队列在竞争信道时的优先级有差异，各队列的传送优先级从高到低依次为声音(ACO) >图像(ACl) >尽力而为(AC2) >背景流(AC3)，这样可以使实时性强的数据较快地得到服务。如
图1所示，使得高优先级的AC队列有更多的发送机会和更少的等待时间，根据数据帧中携带的优先级选择队列，从而保证了 WLAN环境下的QoS。 最直接的增加网络容量的办法就是增加通信带宽。传统的无线技术主要是在几个20MHz频宽信道中的一个上传送数据。802.1ln网络利用信道绑定的技术来合并两个相邻的20MHz信道，从而使通信带宽增加了一倍。802.1ln中的40MHz信道包括两个绑定在一起的20MHz信道。当使用40MHz绑定信道时，802.1ln利用每个20MHz在顶端及底端保留的少量信道，可以降低相邻信道的干扰。当使用40MHz信道时，低信道的顶部及高信道的底部不必保留以避免干扰。802.1lac草案中也指出802.1lac物理层可以支持2个或4个或更多20MHz信道绑定为更宽的带宽进行数据传输。更宽信道是通过管理和使用一系列窄带信道得到的，VHTffLAN系统要求使用带宽大于40MHz。主要是为了解决IGbps以上吞吐量的问题。但是目前的技术主要是针对提高吞吐量而没有考虑服务质量。例如802.1ln中的40MHz传输，都在在网络信道资源充足情况下，优先保证40MHz信道进行传输，而没有考虑不同的业务区分优先级进行传输。超高速无线局域网提出40/80/160MHZ信道传输，而针对这些信道进行一个最优化传输也是一个很严峻的问题。业务种类繁多，而又要求对QoS进行保证，这些要求都需要提出一个合理有效的信道接入和分配的算法才能满足。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于时延可控的超高速无线局域网信道接入方法，用以优先保证高优先级业务的实时性，同时保证不同优先级业务传输的比例公平性。为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于时延可控的超高速无线局域网信道接入方法。一种基于时延可控的超高速无线局域网信道接入方法，包括步骤一，AP周期性轮询BSS内的STA ；步骤二，STA将本地当前业务队列信息报告给AP，由AP计算不同优先级业务的队列阻塞率； 步骤三，AP对不同优先级业务队列分别设定队列阻塞率门限值，根据不同优先级业务的队列阻塞率调整各优先级业务的信道接入和分配；当高优先级业务的队列阻塞率超过对应预设的阻塞率门限值时，AP动态调整队列阻塞率门限值，使低优先级业务让出一部分信道资源，同时将所述让出的信道资源绑定给高优先级业务，保证高优先级业务的优先传输；步骤四，AP将重新配置的信道资源告知STA，STA根据重新配置的信道资源进行数据传输。作为本发明的一种优选方案，步骤三中，如果低优先级业务无法让出信道资源，信道数目已经严重不足，那么为了保证高优先级业务的实时性要求，AP获取当前输出队列中STA正在传输的业务数目，计算各个业务的TXOP持续时间值，动态调整TXOP，控制结束当前TXOP内信道上的低优先级业务数据的传输，优先让高优先级业务进行数据传输。作为本发明的另一种优选方案，步骤一中，AP通过信标帧或者poll帧周期性轮询BSS 内的 STA。作为本发明的再一种优选方案，步骤二中，每个STA中的业务队列均包括4类AC队列，的状态信息 ’每类AC队列的队列阻塞率的计算过程为
权利要求
1.一种基于时延可控的超高速无线局域网信道接入方法，其特征在于，基于时延可控的超高速无线局域网信道接入方法包括 步骤一，AP周期性轮询BSS内的STA ； 步骤二，STA将本地当前业务队列信息报告给AP，由AP计算不同优先级业务的队列阻塞率； 步骤三，AP对不同优先级业务队列分别设定队列阻塞率门限值，根据不同优先级业务的队列阻塞率调整各优先级业务的信道接入和分配；当高优先级业务的队列阻塞率超过对应预设的阻塞率门限值时，AP动态调整队列阻塞率门限值，使低优先级业务让出一部分信道资源，同时将所述让出的信道资源绑定给高优先级业务，保证高优先级业务的优先传输; 步骤四，AP将重新配置的信道资源告知STA，STA根据重新配置的信道资源进行数据传输。
2.根据权利要求1所述的基于时延可控的超高速无线局域网信道接入方法，其特征在于步骤三中，如果低优先级业务无法让出信道资源，信道数目已经严重不足，那么为了保证高优先级业务的实时性要求，AP获取当前输出队列中STA正在传输的业务数目，计算各个业务的TXOP持续时间值，动态调整TXOP，控制结束当前TXOP内信道上的低优先级业务数据的传输，优先让高优先级业务进行数据传输。
3.根据权利要求1所述的基于时延可控的超高速无线局域网信道接入方法，其特征在于步骤一中，AP通过信标帧或者poll帧周期性轮询BSS内的STA。
4.根据权利要求1所述的基于时延可控的超高速无线局域网信道接入方法，其特征在于步骤二中，每个STA中的业务队列均包括4类AC队列的状态信息；每类AC队列的队列阻塞率的计算过程为
5.根据权利要求4所述的基于时延可控的超高速无线局域网信道接入方法，其特征在于同一类AC队列的业务的TXOP持续时间相同，均为TX0P_duration = NXPa_Length 其中，TX0P_duration表示当前AC队列的TXOP的持续时间#表示当前AC队列的长度；Pa_Length表示当前AC队列中分组的平均大小。
6.根据权利要求5所述的基于时延可控的超高速无线局域网信道接入方法，其特征在于每类AC队列的队列阻塞率P小于或等于对应的队列阻塞率门限值P，即P彡P ;AP动态调整队列阻塞率门限值的过程为P = pzn，其中O彡P彡I且z彡I;当n = 0时，代表可用信道资源足以满足即将达到的分组业务需要，通过变化指数η的值动态调整队列阻塞率的门限值。
全文摘要
本发明提供一种基于时延可控的超高速无线局域网信道接入方法，包括步骤一，AP周期性轮询BSS内的STA；步骤二，STA将本地当前业务队列信息报告给AP，由AP计算不同优先级业务的队列阻塞率；步骤三，AP对不同优先级业务队列分别设定队列阻塞率门限值，根据队列阻塞率调整各优先级业务的信道接入和分配；当高优先级业务的队列阻塞率超过对应预设的阻塞率门限值时，AP动态调整队列阻塞率门限值，使低优先级业务让出一部分信道资源给高优先级业务，保证高优先级业务的优先传输；步骤四，AP将重新配置的信道资源告知STA，STA根据重新配置的信道资源进行数据传输。本发明优先保证了高优先级业务的实时性，同时保证了不同优先级业务传输的比例公平性。
文档编号H04W74/06GK103068054SQ20111032420
公开日2013年4月24日 申请日期2011年10月21日 优先权日2011年10月21日
发明者单联海, 徐丽娟, 袁芝, 胡宏林 申请人:上海无线通信研究中心