管理无线网络中的接入点和相关联的设备的介质接入的制作方法

本公开涉及无线网络中的接入点和相关联设备的介质接入控制的领域。

背景技术：

根据ieee802.11wi-fi标准操作的无线接入点(ap)以及相关联的设备(也被称为站或sta)被默认地指定关于用于发送和接收帧的信道的相同接入优先级。

更具体地，ieee802.11wi-fi标准的经核准修正的ieee802.11e，通过增强型分布式信道接入(edca)来提供优先的服务质量qos。每个节点、sta以及ap感测信道以便确定帧是否可以被发送。如果信道特定时间的空闲等于任意的帧间隔aifs，则是该情况。如果信道繁忙，则节点选择在零与竞争窗口cw之间均匀分布的退避时段，其中cw最初被设置为最小值cwmin，并且每次传输失败被加倍，直至到达预定的最大值cwmax。

技术实现要素：

通过上文的方案，在用于ap和sta的介质接入控制(mac)层实现相同的接入优先级，即，在足够长间隔上的授权传输的平均时间方面。当例如wifi语音(voice-over-wifi，vowifi)应用在sta上运行时，每个节点大致需要用于上行(upstream)和下行(downstream)帧的相等的量的传输时间。当sta运行该vowifi应用时，当讲话时将是上行帧，而收听回复时、下行帧被需要。然而，使用vowifi应用的sta将因此在讲话时发送上行帧，并且ap将发送用于在sta处监听的下行帧，同时所有节点具有相等的传输时间量。因此，上行与下行之间的带宽的公平共享并未被实现，因为每个单独的下行获得的带宽比每个单独的上行获得的带宽相对更低。因此，在针对上行和下行的接入优先级中存在不公平。使用用于每个节点的相同介质接入参数的另一缺点是不能对不同的负载和/或流量状况进行反应。

本公开的目的是缓解上文的缺点并且提供具有在上行与下行之间的改进的公平性的解决方案。

在第一方面中，通过用于管理无线网络中的ap和sta的介质接入的网络设备，该目标被实现，该设备包括：观察模块，观察模块被配置为从ap和sta接收性能参数；以及，计算模块，计算模块被配置为根据性能参数来计算公平性指示符，公平性指示符指示针对下行帧和上行帧而获得的介质接入之间的差异；以及，指定模块，指定模块被配置为基于公平性指示符来改变sta和/或ap的介质接入参数。

因此，在改变sta和/或ap的介质接入参数之前，观察模块从无线网络中的每个节点接收性能参数。然后，这些性能参数由计算模块使用来计算公平性指示符，公平性指示符表示用于每个节点的下行帧和上行帧的介质接入之间的差异。如果sta向ap发送数据分组，则这视为上行，而如果ap向一个或多个sta发送数据分组，则这视为下行。最终，基于该公平性指示符，指定模块可以改变sta和/或ap的介质接入参数。

由于在无线网络中不同的负载和/或流量状况可能发生，因此公平性指示符检测每个节点的上行信道接入与下行信道接入之间的潜在不均衡。由于介质接入参数基于该公平性指示符而被改变，因此不均衡被解决。

根据实施例，性能参数指示由sta和ap发送和丢弃的帧的量。

换句话说，针对无线网络中的每个节点，测量被发送的帧以及被丢弃的帧。丢弃帧的原因可以是释放mac层缓冲区空间，即，即使没有错误被检测到，这些防止这些帧被传输，。由于测量发送的帧以及丢弃的帧，因此优点是即使没有传输错误发生，qos的降级也被标识。

根据实施例，公平性指示符指示在与由ap发送的帧的量相对的由ap丢弃的帧的量同与由sta丢弃的帧的平均量相对的由sta丢弃的帧的平均量之间的差异。

ap的发送的帧与ap的丢弃的帧之间的关系被计算，并且针对sta执行类似的计算。公平性指示符因此指示两个计算的关系之间的差异。

由于接入优先级中的不公平性在一方面从ap的角度被考虑，在另一方面从sta的角度被考虑，因此分别计算相应地来自ap、sta的发送的帧与丢弃的帧的关系是有利的。

根据实施例，介质接入参数包括sta和/或ap的竞争窗口(cw)的长度。

如果节点由于繁忙的信道而传输帧失败，其将选择在在零与cw之间被均匀分布的退避间隔，并且之后其将重新尝试再次传输。通过改变cw的长度，直至节点将重新尝试传输的时间可以被影响，因此管理节点使得上行与下行之间的带宽的公平共享被达成。因此，cw允许以简单和标准化方式来改变公平性。

根据实施例，计算模块进一步被配置为，计算sta和/或ap的cw的长度的最小值和最大值。

当节点进入退避时段时，最小的竞争窗口cwmin是初始的cw设置。接下来，在节点重新进入退避时段的每个连续时间之后cw被加倍，直至cw到达最大竞争窗口cwmax。计算模块因此被配置为针对无线网络中的每个节点计算这种cwmin和cwmax。

针对无线网络中的每个节点，cwmin、cwmax被分别单独计算的优点是其可以对网络中变化的负载和/或流量状况更好的反应。

根据实施例，cw的最小长度基于cw的最小默认值并且基于公平性指示符。

这意味着，为了计算cwmin，不仅最小默认值被使用、公平性指示符也被使用。

公平性指示符指示针对下行帧和上行帧而获得的介质接入之间的差异，以及在无线网络中的不同条件发生时的变化。因此为了计算cwmin、使用与最小默认值组合的该指示符是有利的，因为无线网络中变化的负载和/或流量被考虑了，同时最小值被保护。附加地，不公平的幅度也被考虑，因为这也是由公平性指示符所表示的。

根据实施例，cw的最大长度基于ap的最小竞争窗口。

针对无线网络中的每个节点，ap和/或sta的cwmin以及cwmax可以被定义。如针对sta的cwmax，将因此使用ap的cwmin而被计算。

由于因为ap和sta分别以相反方式来处理这些操作而发生上行与下行之间的带宽的不公平共享是，因此使用ap的cwmin来计算sta的cwmax是有利的，因为随后这些两种类型的节点的这种不同方式被考虑。此外，另一优势是sta对传输帧的接入适于ap对传输帧的接入。

根据实施例，本公开的第二方面涉及用于管理无线网络中的接入点(ap)以及相关联的设备(sta)的介质接入的方法，该方法包括：从ap和sta接收性能参数；以及，根据性能参数计算公平性指示符，公平性指示符指示针对下行帧和上行帧而获得的介质接入之间的差异；以及，基于公平性指示符改变sta和/或ap的介质接入参数。

根据第三方面，本公开涉及包括计算机可读指令的计算机程序产品，计算机可读指令用于在该程序在计算机上运行时执行根据第二方面的方法。

根据第四方面，本公开涉及计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质包括根据第三方面的计算机程序产品。

根据第五方面，本公开涉及数据处理系统，该数据处理系统被编程用于执行根据第二方面的方法。

附图说明

图1图示了根据本公开的实施例的无线网络，该无线网络包括用于管理介质接入、接入点以及相关联的设备的网络设备；以及

图2图示了根据本公开的实施例的用于管理介质接入的网络设备，该网络设备包括观察模块、计算模块以及制定模块；以及

图3图示了根据本公开的实施例的由网络设备执行的、用于标识无线网络中的下行和上行的不均衡的步骤；以及

图4图示了根据本公开的实施例的由网络设备执行来管理相关联设备的介质接入参数的步骤。

具体实施方式

根据实施例，本公开涉及用于管理无线网络中的接入点(ap)以及相关联的设备(sta)的介质接入参数的设备。图1图示了这种无线网络110，该无线网络110包括用于管理介质接入参数200的这样的设备、ap100和sta101、sta102以及sta103。ap100可以被用于例如无线局域网(wlan)，而sta是例如智能电话101、智能电话103或者平板电脑102。ap100和sta101、sta102以及sta103将交换帧。sta101、sta102以及sta103将向ap100发送上行帧，由101、103、102的104、106和108相应地图示，而ap100将向sta发送下行帧，由105、107和109图示。ap与sta之间的帧的交换可以例如在使用sta中的wifi语音(vowifi)应用时发生。

然而，由于为了操作ap100和sta101、sta102和sta103共享相同的信道，下行和上行不可能同时发生。无线网络中的每个节点，ap和sta，感测信道来确定帧是否可以被发送。如果信道特定时间的空闲等于任意的帧间隔(aifs)，则是该情况。如果信道繁忙，则节点选择退避时段。根据本公开的实施例，该退避时段由用于管理介质接入参数200的设备来管理。

图2图示了根据本公开的实施例的用于管理ap100和sta101、sta102以及sta103的介质接入的这样的设备。设备200包括观察模块201、计算模块202以及指定模块203。根据本公开的实施例，设备200还可以被并入在接入点100中。

根据实施例，观察模块201被配置为从ap100以及sta101、sta102和sta103接收性能参数。基于这些性能参数，计算模块202将计算公平性指示符。图3图示了根据本公开的实施例由观察模块201执行来接收性能参数的步骤、以及由计算模块202执行来计算这种公平性指示符的步骤。在开始300处，观察模块将在观察时隙期间读取301sta的数目(等于n)，并且将对针对每个sta101、sta102和sta103以及针对ap100发送的帧以及丢弃的帧进行测量，针对节点i分别表示为packsenti、packdiscardedi。在下一个步骤中，计算模块202计算302每个节点的丢弃的帧与发送的帧的的比率，产生每个节点的丢弃的分组比率dpr，或者

因此，针对ap100的丢弃的分组比率被表示为dprap，同时针对sta101、sta102和sta103丢弃的分组比率为其中i从1变化到n，其中n是sta的数目。之后，计算模块202将在下一个步骤中如下计算303针对所有sta的平均dpr，被表示为

接下来，计算模块202基于sta的以及ap的来计算公平性指示符。等于公平性指示符的dprap与之间的差异在下一个步骤中与阈值dt比较304，指示无线网络110中的上行与下行之间的公平性。该阈值可以例如为0.01。如公平性指示符大于阈值dt，标志d被设置305为1，而在其他情况下标志d被设置为0。在标志d被设置成1或0之后，因此取决于公平性指示符和阈值dt，计算模块202结束307其计算。

在用于管理介质接入200的设备的下一模块中，指定模块203将改变无线网络110中的ap100以及sta101、sta102和sta103的介质接入参数。根据实施例，指定模块203将在改变他们之间来计算介质接入参数。图4是图示了被执行来计算并且随后改变这些参数的步骤。

在开始400处，指定模块203验证401标志d是否被设置为1。如果不是，则指定模块203将不改变介质参数并且结束405其操作。如果标志被设置为1，则在下一个步骤中，指定模块计算402根据本公开的实施例计算用于sta的最小竞争窗口该最小竞争窗口通过使用竞争窗口的的最小默认值(并且可以是例如2)而被计算402。公平性指示符也被考虑，因为dprap以及dprsta被用于计算最小竞争窗口以下公式被用于计算402用于sta的最小竞争窗口

其中[]是向下取整函数。

在以下步骤中，指定模块203根据本公开的实施例计算403用于sta的最大竞争窗口最大竞争窗口通过考虑ap的最小竞争窗口而被计算。根据实施例，以下公式被用于计算402用于sta的最大竞争窗口，

计算的值和在下一个步骤中被用于设置404sta的介质接入参数。针对每个值，添加1并且计算这些和的二进制对数，或者

参数ecwmin和ecwmax是指定模块203对sta设置404的介质接入参数。在介质接入参数由用于管理介质接入参数200的设备中的指定模块203设置之后，其接入405其操作。

图5示出了用于执行根据上文的实施例的步骤的合适的计算系统500。计算系统500可以被用作网络设备200，网络设备200用于管理ap100以及sta101、sta102和sta103的介质接入参数。计算系统500可以通常可以被形成为合适的通用计算机，并且包括总线510、处理器502、本地存储器504、一个或多个可选的输入接口514、一个或多个可选的输出接口516、通信接口512、存储元件接口506以及一个或多个存储元件508。总线510可以包括允许在计算系统500的组件之中通信的一个或多个导体。处理器502可以包括解释并且执行编程指令的任何类型的传统处理器或微处理器。本地存储器504可以包括随机存取存储器(ram)或存储由处理器502执行的信息和指令的另一类型的动态存储设备，和/或只读存储器(rom)或存储由处理器502执行的静态信息和指令的另一类型的静态存储设备。输入接口514可以包括允许操作者向计算设备500输入信息的一个或多个传统机制，诸如键盘520、鼠标530、笔、语音识别和/或生物测定机制等。输出接口516可以包括向操作者输出信息的一个或多个传统机制，诸如显示器540等。通信接口512可以包括任何类似收发器的机制，诸如例如一个或多个以太网接口，这些以太网接口使计算系统500能够与其他设备和/或系统960通信。计算系统500的通信接口512可以借助于局域网(lan)或广域网(wan)(诸如互联网)而被连接到另一这种计算系统。存储元件接口506可以包括存储接口，诸如用于将总线510连接到一个或多个存储元件508(例如一个或多个本地磁盘，例如sata磁盘驱动器)、并且控制向和/或从这些存储元件508写入和读取数据的串行高级技术附件(sata)接口或小型计算机系统接口(scsi)。尽管存储元件508在上文被描述为本地磁盘，但通常上任何其他合适的计算机可读介质(诸如可移动磁盘)、光存储介质(诸如cd或dvd、-rom盘)，固态驱动器、闪存卡等可以被使用。上文描述的系统500也可以运行作为在物理硬件上的虚拟机运行。

尽管已经通过参考具体实施例说明了本公开，但是对于本领域技术人员来说明显的是，本公开不限于前述说明性实施例的细节，并且本公开可以在不脱离其范围的情况下利用各种改变和修改而被体现。因此，本发明的实施例在所有方面都被认为是说明性的而非限制性的，本公开的范围由所附权利要求而不是由前面的描述来指示，并且因此在权利要求的含义和等同范围内的所有变化都意在被包含在其中。换句话说，预期覆盖落入基本原理范围内并且在本专利申请中要求其基本属性的任何和所有修改，变化或等同物。本专利申请的读者还应理解，“包括”或“包含”一词不排除其他元件或步骤，词语“一”或“一个”不排除多个，并且单个元件，诸如计算机系统、处理器或另一集成单元可以实现权利要求中记载的若干部件的功能。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制相关的相应权利要求。当在说明书或权利要求中使用时，术语“第一”、“第二”、“第三”、“a”、“b”，“c”等被引入以用于区分相似的元件或步骤而并非必然描述次序或时间顺序。应当理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本公开的实施例能够根据本公开以其他顺序操作，或者在与上面描述或说明的定向不同的定向上。