一种提高无线局域网数据吞吐率的方法
【专利摘要】本发明是一种无线局域网中提升无线接入点（AP）下行数据吞吐率的方法，包括以下步骤，以新的无线客户端（STA）加入无线接入点为时间统计起点，在下行数据流发送过程中统计每一个客户端所占用信道的时间，并以此为依据做后续的发送队列调度。将占用信道时间较少的数据优先放入硬件发送。平衡每一个客户端下行数据流所占用信道时间，这样将解决在多个不相同连接速率的无线客户端同时连接无线接入点时，由于低速率客户端占用信道时间较长引起的整体下行数据吞吐率下降的问题。
【专利说明】
一种提高无线局域网数据吞吐率的方法
技术领域
[0001]本发明涉及无线局域网数据通信领域，特别涉及如何提高无线局域网通信的数据吞吐率的方法。
【背景技术】
[0002]在基于Infrastructure模式的典型无线局域网组网环境中，承担接入点(AP)的角色只有一个，而作为客户端(STA)模式的角色往往有多个，并且由于不同的STA的硬件或者软件平台不相同，再者各个STA在与AP的通信过程中，信号的传输受限于发送功率、接收灵敏度、建筑物、树木等环境的阻碍、多个无线局域网覆盖范围重叠和传输距离等因素的影响，在信号质量很好时，通信是以较高的速率发送，在信号质量受干扰较高而误码率增加之后，AP与STA之间的通信将采用较低的速率，以获取较高的容错能力。因此，在任意时刻，为了保证通信的质量，各STA与AP之间通信都将动态地使用不同的速率来传输数据。在STA通过AP与外网连接进行数据传输过程中，目前的使用主要表现为下行数据远大于上行数据传输，就是STA通过AP获取互联网中的数据，这个过程反映到无线局域的上，就是由AP向STA发送数据，在发送数据过程中，将数据打包，每次发送一个数据包或者聚合数据包。在基于IEEE802.11协议的Infrastructure模式无线局域网中，数据的传输需要经过接收端的确认，发送方在收到确认消息后才会认为是一次成功的传送，如果在协议规定的时间内没有收到确认消息，发送方则会认为发送已经失败，进而触发本次发送数据的重传操作。因此，不论采用哪种速率来发送数据，对于信道的占用时间是可计算出来的，并且这个时间在很多的无线射频芯片中都已经可以由DSP计算，用户可以方便地直接通过读取相关的寄存器来获取得到。
[0003]传统的无线通信系统设计中，会设置不同的发送队列，将不同类型的数据加入到不同的队列使其具有不同的发送优先级，以此提供一定的服务质量(QoS)能力。相同类型的数据则以先入先出的方式直接发送，如图1所示。使用这种发送调度模式的通信网络中，当发送相同类型数据时，AP对多个连接速率不同的STA提供相等的发送机会，然而发送相同大小的数据，使用不同的速率来发送时所花费的时间是不相同的。速率高的所用的时间较短，速率低的所花费的时间就相对长一些。因此AP在数据发送过程中，分配了低速率STA相对高速率STA更多的信道占用时间。这样势必会使整个系统的数据吞吐量受到影响。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于:克服目前AP对多个连接速率不同的STA提供相等的发送机会，然而发送相同大小的数据，使用不同的速率来发送时所花费的时间是不相同的，必会使整个系统的数据吞吐量受到影响的不足，提供一种提高无线局域网数据吞吐率的方法。
[0005]本发明的技术方案是一种提高无线局域网数据吞吐率的方法，该方法中，AP根据STA占用信道时间为衡量基准进行调度;包括以下步骤:
步骤1:在AP中，将需要转发到STA的数据按照先入先出的顺序依次排列从队列尾部加入到发送队列；
步骤2:AP从队列中，从首至尾遍历所有等待发送的数据的目标STA，计算出每个目标STA当前的信道占用时间，然后分别与队列首部的数据的目标STA的信道占用时间做比较，将发往信道占用时间较少的目标STA的数据移到队首，组成新的队列；
步骤3: AP按照新队列的顺序依次发送。
[0006]在基于Infrastructure模式的典型无线局域网组网环境中，两个或两个以上的STA使用不同的速率与AP相关联，然后由AP同时向两个或多个的STA发送数据包，使用本发明的调度方法后，在AP端的总体发送数据吞吐量将明显提升。
[0007]进一步的，上述的提高无线局域网数据吞吐率的方法中:所述的步骤2中:在遍历队列数据的过程中，由于需要重新统计调度发生后的信道占用时间，同时为了节省遍历队列的时间。因此调度发生一次之后即退出本次的遍历过程。直到新一轮的遍历过程开始。
[0008]当队列中的全部数据仅有同一个STA的数据时，不会做任何调度，数据将按照原有的列队顺序进行发送；当不同STA的拥有相同的信道占用时间时，也不会做调度，数据按照原有列队顺序发送。
[0009]进一步的，上述的提高无线局域网数据吞吐率的方法中:所述的步骤2中，从首至尾遍历所有等待发送的数据的目标STA，计算出其当前的信道占用时间包括以下步骤:
当一个STA成功关联AP之后，AP开始统计该STA在后续的数据传输过程中的信道占用情况，AP在每一次的数据发送完成后，先明确本次发送的目标STA，然后计算本次发送的信道占用时间，将时间按STA的不同分别做累加，得出每一个关联STA的累计信道占用时间。
[0010]进一步的，上述的提高无线局域网数据吞吐率的方法中:当每一个新的STA成功关联后，强制将所有的已经关联的STA的信道占用时间清零处理。
[0011]进一步的，上述的提高无线局域网数据吞吐率的方法中:每个STA信道占用时间是通过读取AP的无线射频芯片中的存储每个关联STA的信道占用时间的寄存器而获得的。
[0012]进一步的，上述的提高无线局域网数据吞吐率的方法中:所述的数据为单个数据包或者聚合数据包。
[0013]以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。
【附图说明】
[0014]图1为目前先入先出发送队列流程图。
[0015]图2为使用本发明的信道占用时间调度后发送队列发送流程。
[0016]图3为STA的信道占用时间统计流程图。
[0017]图4为本发明提高无线局域网数据吞吐率的方法流程。
【具体实施方式】
[0018]实施例1，本实施例是一种AP通过对进入到发送队列的单个数据包或者聚合数据包进行重新调度，让数据包的目标STA的数据速率较高的优选发送，以提高无线局域网数据吞吐率的方法，如图4所示，包括以下步骤:
本实施例在保持原有调度策略的情况下，在AP中采用一种基于信道占用时间为衡量基准的发送队列调度方法，向不同速率的STA提供均衡的信道占用时间，使速率高的STA可以在相同的时间内发送更多的数据，从而提高AP整体的数据吞吐能力。
[0019]AP根据STA占用信道时间为衡量基准进行调度;如图4所示，包括以下步骤:
步骤1:在AP中，将需要转发到STA的数据按照上层应用程序发送的顺序依次排列从队列尾部加入到发送队列。这个与现有技术中如图1所示的使用先入先出发送队列的流程中第一行是一致的，如图2所示，对于目前关联的所有的STA，需要发送的数据包或者聚合数据包的地址只有三个分别是STAl、STA2、STA3，根据终端用户STAl、STA2、STA3需要下载的数据，按照目前如图1所示的按照先入先出方式列队，如六、8、(:、0^、6、!1、1等。
[0020]步骤2:AP从队列中，从首至尾遍历所有等待发送的数据的目标STA，计算出其当前的信道占用时间，然后与队列首部的数据目标STA的信道占用时间做比较，将信道占用时间较少的数据移到队首，组成新的队列。
[0021]该步骤中:将信道占用时间较少的数据包移到队首优先等待发送。队列中有多个相同STA的数据包时，由于其STA的信道占用时间相同，因此不会做任何调度，数据包将按照原有的列队顺序进行发送。当不同STA的拥有相同的信道占用时间时，本方法也不会做调度。数据包按照原有列队顺序发送。
[0022]假设STA3的拥有较快通信速率，则可以很容易地计算出在相等的发送机会下STA3会花费更少的信道时间。因此在遍历过程中将发往STA3数据包D调度至队列首部，先行发送，如图2所示。
[0023]步骤3:AP按照新队列的顺序依次发送。
[0024]本实施例是根据信道占用时间来判断发送数据包或者聚合数据包速率，速率低的STA在相等的先入先出的调度机会下，将占用比较多的信道时间。本实施例中时间统计如图3所示:STA成功关联AP之后，AP开始统计该STA在后续的数据传输过程中的信道占用情况，方法是AP在每一次的数据包发送完成后，先明确本次发送的目标STA，然后计算本次发送的信道占用时间，将时间按STA的不同分别做累加，得出每一个关联STA的累计信道占用时间。[°°25] 在基于IEEE802.11协议的Infrastructure模式无线局域网中，数据的传输需要经过接收端的确认，发送方在收到确认消息后才会认为是一次成功的传送，如果在协议规定的时间内没有收到确认消息，发送方则会认为发送已经失败，进而触发本次发送数据的重传操作。因此，不论采用哪种速率来发送数据，对于信道的占用时间是可计算出来的，并且这个时间在很多的无线射频芯片中都已经可以由DSP计算，用户可以方便地直接通过读取相关的寄存器来获取得到。因此，本实施例中，这种信道占用时间可以通过读取无线射频芯片中存储目前所有的在关联的STA占用时间的寄存器来获取，不需要另外利用计时器取得。
[0026]彳目道占用时间初始化:每一个新的STA成功关联后，强制将所有的已经关联的STA的信道占用时间清零处理。让统计工作重新开始。此时所有的STA拥有相同的信号占用时间0，但是这个相同的起点只是暂时的，因为随着后续数据的发送开始，STA之间的信道占用时间将不再相同。调度器将根据这个不同再实施发送调度。
[0027]在基于Infrastructure模式的典型无线局域网组网环境中，两个或两个以上的STA使用不同的速率与AP相关联，然后由AP同时向两个或多个的STA发送数据包，使用本发明的调度方法后，在AP端的总体发送数据吞吐量将明显提升。
[0028]如图1所示，在默认的情况下，系统将使用先入先出的队列发送方式处理队列中的数据，新的数据将被安排在队列的尾部，然后将队列首部的数据取出交由硬件发送。发送完成后将队首的数据移出队列。
[0029]采用信道占用时间调度方法后，新的数据包首先安排放在队列尾部，然后取队列首部的数据后，依次与队列后面第2、3、4等等位的数据做比较，如果两个位置的数据的目标STA不相同，且队列首部的STA拥有更长的信道占用时间时，将当前的位置数据插入到队列首部。然后再交由硬件发送。
【主权项】
1.一种提高无线局域网数据吞吐率的方法，其特征在于:该方法中，AP根据STA占用信道时间为衡量基准进行调度;其包括以下步骤: 步骤1:在AP中，将需要转发到STA的数据按照先入先出的顺序依次排列从尾部加入到发送队列中； 步骤2:AP从队列中，从首至尾遍历所有等待发送的数据的目标STA，计算出每个目标STA当前的信道占用时间，然后分别与队列首部数据的目标STA的信道占用时间做比较，将发往信道占用时间较少的目标STA的数据移到队首，组成新的队列； 步骤3: AP按照新队列的顺序依次发送。2.根据权利要求1所述的提高无线局域网数据吞吐率的方法，其特征在于:所述的步骤2中:每一次的从首至尾的遍历过程中，如果找到信道占用时间较少的STA的数据，则将其调度至队列首部，然后退出遍历过程，即每次遍历过程中最多执行一次调度。3.根据权利要求1所述的提高无线局域网数据吞吐率的方法，其特征在于:当队列中全部数据仅属于同一个STA时，不会做任何调度，数据将按照原有的列队顺序进行发送；当不同STA的拥有相同的信道占用时间时，也不会做调度，数据按照原有列队顺序发送。4.根据权利要求1所述的提高无线局域网数据吞吐率的方法，其特征在于:所述的步骤2中，从首至尾遍历所有等待发送的数据的目标STA，计算出其当前的信道占用时间包括以下步骤: 当一个STA成功关联AP之后，AP开始统计该STA在后续的下行数据传输过程中的信道占用情况，AP在每一次的数据发送完成后，先明确本次发送的目标STA，然后计算本次发送的信道占用时间，将时间按STA的不同分别做累加，得出每一个关联STA的累计信道占用时间。5.根据权利要求4所述的提高无线局域网数据吞吐率的方法，其特征在于:当每一个新的STA成功关联后，强制将所有的已经关联的STA的信道占用时间清零处理，使所有的STA同时重新从零开始统计信道占用时间。6.根据权利要求4所述的提高无线局域网数据吞吐率的方法，其特征在于:每个STA信道占用时间是通过读取AP的无线射频芯片中的存储每个关联STA的信道占用时间的寄存器而获得的。7.根据权利要求1至6所述的提高无线局域网数据吞吐率的方法，其特征在于:所述的数据为单个数据包或者聚合数据包。
【文档编号】H04W74/04GK105873134SQ201610163442
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月22日
【发明人】夏超仁, 黄楚恩
【申请人】深圳森格瑞通信有限公司