一种动态分配无线路由器带宽的方法、装置及无线路由器与流程

本发明涉及无线带宽的调控领域，尤其涉及一种动态分配无线路由器带宽的方法、装置及无线路由器。

背景技术：

随着无线通信技术的发展，无线网络的应用越来越普及，这给人们的生活带来了许多方便，用户数量也因此急剧增多。在无线网络中，无线路由器是应用于用户上网、带有无线覆盖功能的路由器，可以将它看做一个转发器，将接出的带宽网络信号通过天线转发给附近的无线网络设备，如NB、PAD、智能手机等。对于无线网络来说，网络带宽是网络中的瓶颈资源，如何有效的利用和分配带宽给终端设备以保证用户的体验这一问题也日益受到人们的关注。

现有技术中，解决上述问题的方法一般为两种：1.静态分配：人工手动在路由器端设置带宽分配和平均带宽分配；2.动态分配：1)分时分配网络带宽；2)基于设备端性能参数的带宽分配；3)根据用户端请求的数量流速率大小进行带宽分配。

但是上述方法无法保证用户的体验质量，并且不具备实时性，不能及时有效地利用网络带宽；另外，这些方法更多着重于对用户端进行改进和优化。

技术实现要素：

鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明实施例提供一种动态分配无线路由器带宽的方法，该方法包括：检测到占用带宽的业务类型变化时，使用用户体验质量评估模型计算是否有满足需求的空余带宽；当没有所述空余带宽时，根据现有的业务类型，使用用户体验质量评估模型重新分配带宽。

进一步地，所述检测到占用带宽的业务类型变化包括：在检测到存在新用户接入时判断为检测到占用带宽的业务类型发生变化。

进一步地，检测到占用带宽的业务类型变化时，使用用户体验质量评估模型计算是否有满足需求的空余带宽包括：使用用户体验质量评估模型计算所有现有用户为达到其最小用户体验质量值所需的第一带宽值和为达到其最大用户体验质量值所需的第二带宽值；从而通过比较无线路由器带宽值与第一带宽值和第二带宽值的关系来对无线路由器带宽进行分配。

进一步地，通过比较无线路由器带宽值与第一带宽值和第二带宽值的关系来对无线路由器带宽进行分配包括：

当B≥B2时，为每个用户分配达到其最大用户体验质量值所需的带宽；

当B2＞B≥B1时，为每个用户分配达到其最小用户体验质量值所需的带宽，并将剩余带宽分配给最需要的用户；

当B＜B1时，结合用户体验质量评估模型和比例公平算法，公平分配无线路由器带宽；

其中，B1为第一带宽值；B2为第二带宽值；B为无线路由器带宽值。

进一步地，所述用户体验质量评估模型的表达式为：QoE＝F(B)，并且，

R＝B×log₂(1+S/N)； QoE＝F(R)；

其中，QoE表示户体验质量，B表示带宽，S为平均信号功率；N为平均噪声功率，R表示数据速率。

进一步地，所述业务类型包括文字、语音、图片、视频、游戏、文件下载等。

进一步地，所述最小用户体验质量值和最大用户体验质量值为预先设定值；不同业务类型所属用户的所述最小用户体验质量值和最大用户体验质量值的预先设定值不同。

本发明实施例还提供一种动态分配无线路由器带宽的装置，包括：

检测模块，其配置为用于检测占用带宽的业务类型是否有变化；

分析模块，其配置为当所述检测模块检测到占用带宽的业务类型变化时，使用用户体验质量评估模型计算是否有满足需求的空余带宽；

执行模块，其配置为根据所述分析模块的分析结果对无线路由器带宽进行分配。

进一步地，所述检测模块进一步配置为实时检测占用带宽的业务类型是否有变化。

本发明实施例还提供一种无线路由器，其包括上述动态分配无线路由器带宽的装置。

与现有技术相比，本发明实施例的有益效果在于：

本发明实施例的动态分配无线路由器带宽的方法能够保证每个用户的无线网络体验质量，并且实现在保证每个用户体验质量的情况下更大限度的增加用户的接入量，从而更有效地利用网络带宽；同时，该方法具备实时性，能够及时地根据占用带宽的业务类型的变化对带宽进行分配，更能保证用户的体验质量。

附图说明

图1为本发明的实施例的动态分配无线路由器带宽的方法的流程图；

图2为本发明的实施例的使用用户体验质量评估模型进行带宽计算的流程图；

图3为本发明的实施例的动态分配无线路由器带宽的装置的示意图；

图4为利用本发明的实施例的动态分配无线路由器带宽的装置进行带宽分配的示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

无线路由器可以通过相互连接的网络把信息从源地点移动到目标地点，它是单纯型无线访问接入点(AP)与宽度路由器的一种结合体，是带有无线覆盖功能的路由器，主要应用于用户上网和无线覆盖。无线路由器可以看作一个转发器，将宽带网络信号通过天线转发给附近的无线网络设备。

国际电信联盟ITU将用户体验质量(Quality of Experience，QoE)定义为“终端用户对某种业务综合可接受程度的感知”。QoE的评分等级为1-5分,1分为最差，5分为最好。不同的用户对不同业务类型的服务质量要求是不同的，而且为达到相同的QoE值，不同的业务类型所需求的数据速率或带宽也不相同。例如，针对语音这种数据包较小的业务类型，只需要10Kbps左右的速率就能满足用户的QoE需求，因此，该业务对带宽的需求也较低；而对于视频这种数据包较大的业务类型，则需要较高的数据速率或宽带才能满足用户对QoE的需求。

因此，本文提出了一种基于用户对QoE的要求来为用户分配合适的带宽的方法，从而满足不同用户对不同业务类型的服务质量的要求。

由于QoE是与数据速率相关的非递减函数，即：

QoE＝F(R)

其中，R表示数据速率,F()为函数记号。

而根据香农公式可知，数据速率R是与带宽B正相关的，即：

R＝B×log₂(1+S/N)

其中，S为平均信号功率；N为平均噪声功率。

因此，QoE是一个与带宽B相关的非递减函数，即：本发明实施例中的用户体验质量评估模型的表达式可以是：

QoE＝F(B)

本发明实施例即基于不同用户的不同业务类型，使用QoE评估模型，为其合理的分配带宽，以提高在该无线网络中所有用户的整体QoE值，改善用户的体验，同时也更加充分利用该无线网络。

如图1所示，本发明实施例提供的一种动态分配无线路由器带宽的方法，本实施例中，该方法包括：检测到占用带宽的业务类型变化时(即存在新用户加入时)，使用用户体验质量评估模型计算是否有满足需求的空余带宽；当有所述空余带宽时，直接为新加入的用户分配空余带宽；当没有所述空余带宽时，根据现有的业务类型，使用用户体验质量评估模型重新分配带宽。

优选地，检测到占用带宽的业务类型变化为实时检测，从而使带宽的分配更好的适应于占用带宽的业务类型变化。并且，本发明实施例中检测到占用带宽的业务类型变化包括：在检测到存在新用户接入时检测到占用带宽的业务类型发生变化。即，本发明实施例可以实时的检测用户的接入情况，在有新的用户接入时，即判断为占用带宽的业务类型发生变化。

具体地，如图2所示，当检测到占用带宽的业务类型变化时，使用用户体验质量评估模型计算是否有满足需求的空余带宽包括：使用用户体验质量评估模型计算所有现有用户为达到其最小用户体验质量值所需的第一带宽值B1和为达到其最大用户体验质量值所需的第二带宽值B2；通过比较无线路由器带宽值B与第一带宽值和第二带宽值的关系来对无线路由器带宽进行分配。

其中，所述最小用户体验质量值和最大用户体验质量值为预先设定值；不同业务类型所属用户的所述最小用户体验质量值和最大用户体验质量值的预先设定值可以不同。例如，可以设置所有用户的最小QoE值均为3.5，所有用户为达到该最小值所需的总带宽为B1；同样为各个用户设置的最大QoE值也可以不同，如可设定语音用户的最大QoE值为4.5，文件下载用户的最大QoE值为3.5，视频用户的最大QoE值为4.0……而所有用户为达其各自最大QoE值所需要的总带宽为B2；则

当B≥B2时，为每个用户分配达到其最大用户体验质量值所需的带宽；

当B2＞B≥B1时，为每个用户分配达到其最小用户体验质量值所需的带宽，并将剩余带宽分配给最需要的用户，这里的最需要的用户指该带宽对用户的QoE影响最大的用户；

当B＜B1时，结合用户体验质量评估模型和比例公平算法，公平分配无线路由器带宽；即

s.t(UE_QoE(k)<3.5)；

其中，k表示第k个用户，K表示用户总数，k＝1,2,…,K；

UE_QoE(k)表示用户所能达到的QoE值；q_k(t)为当前用户k在t时刻所需要达到的QoE值；Q_k(t)为当前用户在一定的时间T内的平均QoE值(其中，T为循环周期)；r为计算得出的优先级；i为参与比较的用户数；s.t(UE_QoE(k)<3.5)表示该公式在UE_QoE(k)<3.5时进行循环；每循环比较1次，i减1(当用户的QoE值满足最小值3.5的要求后将不参与循环比较，也不再将为其分配带宽，i也减1)。将总带宽B分成N份(其中，N可根据用户数量进行设定)，即每次调度的带宽的B/N。随着用户分配带宽的机会增多，用户的优先级会降低，而原来低优先级的用户会获得更多的传输资源。

从而，该方法最终达到：

其中，UE_QoE(1),UE_QoE(2),…,UE_QoE(K)≥3.5

其中K表示用户总数；k表示第k个用户，UE_QoE(k)表示用户所能达到的QoE值。

本发明实施例还提供一种动态分配无线路由器带宽的装置，如图3所示，本实施例中，该装置包括：

检测模块，其配置为用于检测占用带宽的业务类型是否有变化；

分析模块，其配置为当所述检测模块检测到占用带宽的业务类型变化时，使用用户体验质量评估模型计算是否有满足需求的空余带宽；

执行模块，其配置为根据所述分析模块的分析结果对无线路由器带宽进行分配。

优选地，所述检测模块进一步配置为实时检测占用带宽的业务类型是否有变化，因此，当占用带宽的业务类型发生变化时，该动态分配无线路由器带宽的装置能够及时执行分配无线路由器带宽的任务。

图4为利用本发明实施例的动态分配无线路由器带宽的装置进行带宽分配的示意图，其中占用无线路由器带宽的用户的业务类型分别为视频、图片、语音。在本申请的其它实施例中也可以为文字、文件下载、视频等，此处业务的种类和数量没有限定。因此当占用带宽的业务类型发生变化时，例如有新的业务类型接入该无线路由器或现有的业务类型发生转变时，动态分配无线路由器带宽的装置可以根据该业务类型变化使用用户体验质量评估模型进行带宽计算，从而进行无线路由器带宽的分配。

另外，本发明还提供一种无线路由器，其包括上述动态分配无线路由器带宽的装置，因此该无线路由器可独立实现动态分配无线路由器带宽的过程。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。