基于业务优先级改进的分布式接入方法与流程

本发明涉及无线网络通信技术领域，特别是涉及一种基于业务优先级改进的分布式接入方法。

背景技术：

随着无线网络技术的不断发展，基于IEEE 802.11标准的无线局域网近年来得到了快速、广泛的应用。但由于各种新业务的相继出现，对网络性能有了更高的要求，不同业务在吞吐率、带宽、延时等方面有着不同的要求。增强分布式信道接入机制(Enhanced Distributed Channel Access,EDCA)是IEEE 802.11e工作组在IEEE802.11中分布式协调(Distributed Coordination Function,DCF)机制的基础上进行的服务质量(Quality of Service,QoS)支持扩展，MAC级QoS增强的引入使得无线局域网可以开始较好地为音频业务和视频业务等提供具有优先级的支撑。但是由于网络状况的复杂性，EDCA机制在高负载状况下由于网络中有较高的冲突率，并不能非常流畅的支持连续的视频或者音频服务以及其他大数据量业务，802.11e采用802.1D中的8种优先级定义来区分不同的用户(Traffic Category,TC)，8类TC分别映射至4类AC的队列中：AC_VO，AC_VI，AC_BE和AC_BK，分别代表语音(Voice)类，视频(Video)类，尽力而为(Best Effort)类和背景(Background)类。

不同AC采用不同的参数设置控制其信道接入传输过程，这些参数包括仲裁帧间间隔(Arbitration Interframe Space，AIFS)、最小竞争窗口值CW_min和最大竞争窗口CW_max、TXOPLimit。

EDCA同802.11标准中的DCF一样采用CSMA/CA机制。与DCF所有业务采用相同的帧间间隔DIFS不同，EDCA中不同的AC使用不同的帧间间隔AIFS(Arbitration InterFrame Space，仲裁帧间间隔)。AIFS的计算公式如下所示：

AIFS[i]＝AIFSN×aSlotTime+SIFS (1)

其中AIFS[i]代表不同AC站点开始启动退避过程前需要等待的时隙数，优先级越高的AC，AIFS[i]越小，即站点可以越早开始启动退避过程，增加了高优先级的AC接入信道的机会。

EDCA继续沿用DCF的争用窗口来减少信道冲突。为了保证较高优先级的AC在具有较低优先级的AC之前发送消息，具有较高优先级的AC将被分配一个较短的CW，通过对不同的AC设置不同的CWmin和CWmax来实现。

站点监听信道的空闲时间大于AIFS后，开始执行随机退避过程。执行随机退避过程时， 站点将产生一个均匀分布的随机整数放入站点的后退计数器。站点在争用窗口[0，CW[AC]]内随机选用一个时隙进行后退等待。对于某个AC所对应的争用窗口CW[AC]在[CWmin，CWmax]之间来选择。高优先级具有较小的AIFS和CW[AC]，因而随机选择的时隙值也较小，所以获得发送机会(Transmission Opportunity,TXOP)的机会很大。发送机会(Transmission Opportunity,TXOP)机制用于节点在成功获得信道占用权之后，无竞争地突发传输多个同一AC队列中的数据，突发传输的持续时间长度享受参数设置TXOP Limit的限制，节点在TXOP Limit时间内享有持续的信道占用权，可以直接进行数据传输而无须再为每个数据传输执行退避过程。

在传统的802.11中高优先级接入类型的AIFS，CWmin和CWmax都相对较小，因此优先级高的接入类型有较大的概率等待更少的时间，从而有更大的机会获取TXOP。因此当某些特殊场合下我们如果需要让某些低优先级业务实现较高优先级传输或者抑制高优先级业务的传输的时候该种时隙分配方式以及退避机制对于某些特殊业务是无法满足的。

技术实现要素：

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业务优先级改进的分布式接入方法，用于解决现有技术中传统EDCA的分配方式并不能满足某些特殊应用场合的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于业务优先级改进的分布式接入方法，包括：步骤1)，访问节点AP创建多个虚拟接入点VAP；步骤2)，在不同虚拟接入点VAP上通过增强分布式信道接入机制EDCA参数集配置访问节点及工作站的不同EDCA参数；步骤3)，虚拟接入点VAP发送管理帧；以及步骤4)，工作站STA根据EDCA参数发送数据帧。

作为本发明的基于业务优先级改进的分布式接入方法的一种优选方案，管理帧中对业务优先级起作用的是EDCA参数集中的尽力而为类AC_BE，背景类AC_BK，视频类AC_VI以及语音类AC_VO参数记录域。

优选地，尽力而为类AC_BE，背景类AC_BK，视频类AC_VI级语音类AC_VO参数记录域由ACI/AIFSN、ECWmin/ECWmax、及TXOP Limit构成，其中，ACI表示接入类别AC的类型，AIFSN控制工作站等待的仲裁帧间间隔AIFS时长，ECWmin和ECWmax控制争用窗口值的取值范围，TXOP Limit为发送机会限制。

优选地，站点监听信道的空闲时间大于仲裁帧间间隔AIFS后，开始执行随机退避过程，执行随机退避过程时，站点将产生一个均匀分布的随机整数放入站点的后退计数器，站点在 争用窗口[0，CW[AC]]内随机选用一个时隙进行后退等待，对于某个AC所对应的争用窗口CW[AC]在[CWmin，CWmax]之间来选择。

优选地，站点获得的发送机会TXOP持续时间不会超过该AC的发送机会限制值，发送机会机制用于节点在成功获得信道占用权之后，无竞争地突发传输多个同一AC队列中的数据，突发传输的持续时间长度享受参数设置发送机会限制的限制，节点在发送机会限制时间内享有持续的信道占用权，可以直接进行数据传输而无须再为每个数据传输执行退避过程。

本发明的基于业务优先级改进的分布式接入方法，具有以下有益效果：本发明根据不同业务类型建立不同优先级的VAP，使用不同的VAP针对不同的业务领域进行划分。针对4类业务优先级按需求，通过调整VAP广播的管理帧中携带的相关管理信息，从而使得某些业务类型获得TXOP的机会提高，或者使得某些业务类型获得传输机会(Transmission Opportunity,TXOP)的机会降低，从而使得我们可以满足低优先级业务数据的流畅传输或者对高优先级业务的抑制，以满足的特殊应用场合。总的来说，本发明可实现某些特殊场合下低优先级业务的较高优先级传输，并且可抑制某些特殊情况下的高优先级业务传输。

附图说明

图1显示为本发明的基于业务优先级改进的分布式接入方法中EDCA参数集(EDCA Parameter Set Element)域格式。

图2显示为本发明的基于业务优先级改进的分布式接入方法中AC_BE，AC_BK，AC_VI及AC_VO的参数记录(Parameter Record)域格式。

图3显示为本发明的基于业务优先级改进的分布式接入方法的步骤流程示意图。

图4显示为本发明实施例1及实施例2中基于业务优先级改进的分布式接入方法采用的系统示意图。

图5显示为本发明实施例3及实施例4中基于业务优先级改进的分布式接入方法采用的系统示意图。

元件标号说明

S11～S14 步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加 以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1～图5。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例1

如图1～4所示，本实施例提供一种基于业务优先级改进的分布式接入方法，包括步骤：

步骤1)S11，访问节点AP创建多个虚拟接入点VAP；

步骤2)S12，在不同虚拟接入点VAP上通过增强分布式信道接入机制EDCA参数集配置访问节点及工作站的不同EDCA参数。

本发明的基于业务优先级改进的分布式接入方法中EDCA参数集(EDCA Parameter Set Element)域格式如图1所示。

步骤3)S13，虚拟接入点VAP发送管理帧；

管理帧中对业务优先级起作用的是EDCA参数集中的尽力而为类AC_BE，背景类AC_BK，视频类AC_VI以及语音类AC_VO参数记录域。本发明的基于业务优先级改进的分布式接入方法中AC_BE，AC_BK，AC_VI及AC_VO的参数记录(Parameter Record)域格式如图2所示。

在本实施例中，尽力而为类AC_BE，背景类AC_BK，视频类AC_VI级语音类AC_VO参数记录域由ACI/AIFSN、ECWmin/ECWmax、及TXOP Limit构成，其中，ACI表示接入类别AC的类型，AIFSN控制工作站等待的仲裁帧间间隔AIFS时长，ECWmin和ECWmax控制争用窗口值的取值范围，TXOP Limit为发送机会限制。

步骤4)S14，工作站STA根据EDCA参数发送数据帧。

作为示例，站点监听信道的空闲时间大于仲裁帧间间隔AIFS后，开始执行随机退避过程，执行随机退避过程时，站点将产生一个均匀分布的随机整数放入站点的后退计数器，站点在争用窗口[0，CW[AC]]内随机选用一个时隙进行后退等待，对于某个AC所对应的争用窗口CW[AC]在[CWmin，CWmax]之间来选择。

作为示例，站点获得的发送机会TXOP持续时间不会超过该AC的发送机会限制值，发送机会机制用于节点在成功获得信道占用权之后，无竞争地突发传输多个同一AC队列中的数据，突发传输的持续时间长度享受参数设置发送机会限制的限制，节点在发送机会限制时 间内享有持续的信道占用权，可以直接进行数据传输而无须再为每个数据传输执行退避过程。

如图4所示，下面通过具体的实施例来进一步阐述本发明的基于业务优先级改进的分布式接入方法的具体方案。

如图4所示，本实施例中的基于业务优先级改进的分布式接入方法采用的系统由多个工作站STA，一个访问节点AP形成的多个虚拟接入点VAP以及一个交换机组成。

具体地，业务类型A在BSS1内需要比业务类型B以及业务类型C更多的优先权以保证其传输质量。VAP1创建相应的Beacon帧将A类业务的AC参数记录(parameter record)域中AIFSN、CWmin和CWmax较B类业务以及C类业务设定的相对较低，以保证正在使用A类业务的STA在BSS1内的数据传输更加流畅。

其中，业务类型B在BSS2内需要比业务类型A以及业务类型C更多的优先权以保证其传输质量。VAP2创建相应的Beacon帧将B类业务的AC parameter record域中AIFSN、CWmin和CWmax较A类业务以及C类业务设定的相对较低，以保证正在使用B类业务的STA在BSS2内的数据传输更加流畅。

实施例2

如图1～图4所示，本实施例提供一种基于业务优先级改进的分布式接入方法，其基本步骤类似于实施例1，其采用的系统也与实施例1类似，具体由多个STA，一个AP形成的多个VAP以及一个交换机组成，如图4所示。

具体地，业务类型A在BSS1内需要被抑制。VAP1创建相应的Beacon帧将A类业务的AC parameter record域中AIFSN、CWmin和CWmax较B类业务以及C类业务设定的相对较高，此时A类业务的STA在BSS1内的数据传输优先级较低，以保证BSS1内其他类型的业务优先传输。

其中，业务类型B在BSS2内需要被抑制。VAP2创建相应的Beacon帧将B类业务的AC parameter record域中AIFSN、CWmin和CWmax较A类业务以及C类业务设定的相对较高，此时B类业务的STA在BSS1内的数据传输优先级较低，以保证BSS2内正在使用其他类型业务的STA优先传输。

实施例3

如图1～3及图5所示，本实施例提供一种基于业务优先级改进的分布式接入方法，其基本步骤如实施例1，其中，本实施例的基于业务优先级改进的分布式接入方法所采用的系统由多个无线STA及其与无线STA相连的路由及有线设备，一个AP形成的多个VAP以及一 个交换机组成如。

具体地，业务类型A在BSS1内需要比业务类型B以及业务类型C更多的优先权以保证其传输质量。VAP1创建相应的Beacon帧将A类业务的AC parameter record域中AIFSN,CWmin和CWmax较B类业务以及C类业务设定的相对较低，以保证正在使用A类业务的STA在BSS1内的数据传输更加流畅。

其中，业务类型B在BSS2内需要比业务类型A以及业务类型C更多的优先权以保证其传输质量。VAP2创建相应的Beacon帧将B类业务的AC parameter record域中AIFSN、CWmin和CWmax较A类业务以及C类业务设定的相对较低，以保证正在使用B类业务的STA在BSS2内的数据传输更加流畅。

实施例4

如图1～3及图5所示，本实施例提供一种基于业务优先级改进的分布式接入方法，其基本步骤及采用的系统如实施例3，该系统由多个无线STA及其与无线STA相连的路由及有线设备，一个AP形成的多个VAP以及一个交换机组成，如图5所示。

具体地，业务类型A在BSS1内需要被抑制。VAP1创建相应的Beacon帧将A类业务的AC parameter record域中AIFSN、CWmin和CWmax较B类业务以及C类业务设定的相对较高，此时A类业务的STA在BSS1内的数据传输优先级较低，以保证BSS1内其他类型的业务优先传输。

其中，业务类型B在BSS2内需要被抑制。VAP2创建相应的Beacon帧将B类业务的AC parameter record域中AIFSN、CWmin和CWmax较A类业务以及C类业务设定的相对较高，此时B类业务的STA在BSS1内的数据传输优先级较低，以保证BSS2内正在使用其他类型业务的STA优先传输。

综上所述，本发明提供一种基于业务优先级改进的分布式接入方法，包括：步骤1)，访问节点AP创建多个虚拟接入点VAP；步骤2)，在不同虚拟接入点VAP上通过增强分布式信道接入机制EDCA参数集配置访问节点及工作站的不同EDCA参数；步骤3)，虚拟接入点VAP发送管理帧；以及步骤4)，工作站STA根据EDCA参数发送数据帧。本发明根据不同业务类型建立不同优先级的VAP，使用不同的VAP针对不同的业务领域进行划分。针对4类业务优先级按需求，通过调整VAP广播的管理帧中携带的相关管理信息，从而使得某些业务类型获得TXOP的机会提高，或者使得某些业务类型获得传输机会(Transmission Opportunity,TXOP)的机会降低，从而使得我们可以满足低优先级业务数据的流畅传输或者对 高优先级业务的抑制，以满足的特殊应用场合。总的来说，本发明可实现某些特殊场合下低优先级业务的较高优先级传输，并且可抑制某些特殊情况下的高优先级业务传输。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。