CN101394626B - 基于无线局域网的分布式业务区分方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于在无线网络中区分不同优先级业务的方法和移动终端。该移动终端包括：发送设备，用于判断要发送的数据帧的类型，按照数据帧的类型以及所对应的业务在无线网络内的质量状况设定相应的持续时间值及数据帧内相关的域；帧类型识别装置，用于判断接收的帧的类型；网络分配矢量计时装置，用于存储本移动终端的网络分配矢量，并根据对接收帧类型的判断结果对本移动终端的网络分配矢量进行更新；和接收设备，用于接收无线网络中的终端发送的数据帧，根据接收到的数据帧的类型，以及所对应的业务在无线网络内的质量状况对相应的网络分配矢量进行更新。
Description
技术领域
本发明涉及一种无线网络中为网络电话(VoIP)提供业务区分的方法和装置，具体地讲，涉及通过对无线局域网中的网络分配矢量(NAV)进行控制来实现分布式业务区分方法和装置，能够区分不同优先级业务，在网络内存在大量低优先级业务的情况下，使得高优先级的业务(如语音)仍然能够得到充分的业务质量保证。
背景技术
在无线局域网中提供VoIP业务是网络中一项非常重要的业务。目前无线局域网中的VoIP业务存在两个基本问题。首先，无线局域网能够提供给VoIP业务的容量非常有限。另外，在无线局域网中有多种业务共存的情况下，VoIP业务会出现非常严重的性能下降。
IEEE802.11标准为无线局域网(WLAN)规范了媒体接入控制(MAC，Medium Access Control)层和物理层特性。其中MAC层协议依据是否有接入点参与通信而定义了用于无竞争阶段(CFP，Contention Free Period)的点协调功能(PCF，Point Coordination Function)和用于竞争阶段(CP，Contention Period)的分布协调功能(DCF，Distributed CoordinationFunction)。
PCF提供了一种用作随机存取协议技术的轮询机制，由接入点轮询其通信范围内的所有终端以实现无碰撞的传输。而在更为普遍的无接入点(AP)的通信环境下，DCF则采用了具有冲突避免的载波监听多路访问(CSMA/CA)方法。按照CSMA/CA方法，由各终端独立地决定接入信道，并在接入失败时进入退避过程以重新接入信道。该方法提供了更为灵活有效的自组织方式的无线通信协议。
为了在各独立终端间公平有效地共享无线信道并减少数据分组的碰撞，DCF定义了基于请求发送分组/清除发送分组/数据分组/应答分组(RTS/CTS/DATA/ACK)的握手过程，并结合在每个终端独立设置的网络分配矢量(NAV)进一步提高了系统性能。但是在实际的无线局域网内，DCF通常将握手过程简化为数据分组/应答分组(DATA/ACK)，从而省略了RTS/CTS的握手操作。
图1示出了现有技术中DCF工作过程的示意图。如图1所示，当无线网络中的某一终端作为源节点有分组要发送时，该终端侦听信道。如果侦听到信道空闲并且空闲时间大于或者等于如图1所示的DCF帧间隔(DIFS)，该终端立即发送一个数据分组。反之，如果信道忙或者信道空闲时间未到达DIFS时侦听到信道忙，该终端则等到信道空闲并且空闲时间等于DCF帧间隔(DIFS)时，进入退避(Backoff)过程。在退避过程结束之后，该终端发送该数据分组。数据分组中包含发送终端地址(TA，Transmitter Address)、接收终端地址(RA，Receiver Address)以及完成其后分组传输所需的持续时间(Duration)。该持续时间的值等于发送其后一个ACK分组的时间和一个短帧间隔(SIFS，Short Interframe Space)的时间之和。作为目的节点的接收终端在正确接收到数据分组并等待一个短的帧间隔(SIFS)后回应一个应答分组(ACK，Acknowledgement)进行确认。
与此同时，为了避免终端之间的分组碰撞，在发送终端通信范围内所有成功收到该数据分组的非目标接收终端，在接收到数据分组后把分组内的持续时间值与其当前存储的NAV值进行比较。非目标接收终端根据该比较结果，用较大值对其存储的NAV进行更新，并约定所有终端只有当其NAV值为零时才能发起竞争接入无线信道。这样，通过引入NAV对无线资源的虚拟预留，抑制了当前通信终端对通信范围内其它终端的分组接入。该方法在一定程度上保证了数据分组的无碰撞传输。
由于IEEE802.11标准只是针对尽力而为的数据在无线局域网内的传输而设计的，该标准很难保证具有不同优先级别的业务，例如，语音、视频、或数据，在网络内得到不同的业务质量保证。也就是说，按照802.11标准，在目前的无线局域网内，诸如语音视频之类的高优先级的实时业务的质量无法得到有效保证。
为了解决上述问题，IEEE又提出了802.11e标准。这个标准的制定是为了解决无线网络中的服务质量问题。802.11e首先定义了无线局域网的服务质量(QOS：quality-of-service)，例如，对IP电话(voice-overIP)的支持。此外，802.11e标准定义了混合协调功能(HCF)。HCF以新的访问方式取代了DCF和PCF，能够提供改善的访问带宽并且减少了高优先等级通信的延迟。在DCF方面，802.11e通过“增强分布式协调访问”(EDCA)的访问方式扩展了DCF的功能。在PCF方面，802.11e则通过“混合控制信道访问”(HCCA)的访问方式扩展了PCF的功能。
在EDCA方式中，指定了四种访问类型。每一种类型对应一类数据。每一个访问类别配置了三个参数：Cwmin表示最小竞争窗口；Cwmax表示最大竞争窗口；AIFS表示仲裁帧间间隔。
在DCF应用中，一个拥有待发送数据的节点要等到媒体空闲时才能发送该数据。
图2示出了按照802.11e标准的现有技术中的EDCA的工作过程的示意图。如图2所示，要发送数据的发射机等待额外的时间段。额外时间段的长度根据要发送的数据类型而定。为这种数据访问类型设置的AIFS值定义了额外等待时间段。
对于语音访问类型的数据，AIFS值应该设置得小一些，以便能够减小延迟，保证高优先级的通信。对于电子邮件和FTP类的数据，AIFS值应该设置得大一些。语音要求延迟时间短。小的AIFS值意味着语音数据能够比不太敏感的通信更快地开始下一个阶段的网络竞争。
经过AIFS时间段之后，参加信道竞争的节点生成一个随机回退延迟，这个回退延迟与CWmin和CWmax有关。应该为高优先等级的访问类型设置较低的CWmin和较低的CWmax。回退延迟的具体设置方式是Backoff＝Uniform(0，CW)，其中Uniform(0，CW)表示在0到CW之间均匀分布的随机数，CW是一个在CWmin及CWmax之间的数，它由分组的重传次数决定。
然而，对DCF及EDCA而言，它们在支持无线局域网的业务区分方面仍然存在一些问题。对于DCF来说，由于其最初只是为数据业务设计的，所以当网络中存在少量低优先级数据业务流量的情况下，高优先级业务(如语音)的性能将严重下降。
另外，对于EDCA来说，虽然它通过设置不同的AIFS及回退窗口来解决业务区分问题。但是由于回退窗口的设置是随机的，因此在网络中存在大量低优先级数据业务的情况下，高优先级的业务仍然无法得到有效的保证。
发明内容
本发明的目的是提供一种在无线局域网中对不同优先级业务的区分方法和装置，在发射机侧对不同的业务分组设置不同的持续时间值，在接收机侧根据不同的业务类型对网络分配矢量进行不同的更新，从而在大量低优先级业务存在的情况下，能够解决高优先级业务的质量恶化问题，改善系统的高优先级业务容量并且实现了很好的后向兼容性。
根据本发明的一个方面，提供一种移动终端，用于在无线网络中区分不同优先级业务，所述移动终端包括：发送设备，用于判断要发送的数据帧的类型，按照数据帧的类型以及所对应的业务在无线网络内的质量状况设定相应的持续时间值及相关的数据类型域；帧类型识别装置，用于判断接收的帧的类型；网络分配矢量计时装置，用于存储本移动终端的网络分配矢量，并根据对接收帧类型的判断结果对本移动终端的网络分配矢量进行更新；和接收设备，用于接收无线网络中的终端发送的数据帧，根据接收到的数据帧的类型，以及所对应的业务在无线网络内的质量状况对相应的网络分配矢量进行更新。
根据本发明的另一个方面，提供一种在无线网络中区分不同优先级业务的方法，包括步骤：移动终端判断要发送的分组是否是高优先级分组；设定高优先级分组的媒体接入控制(MAC)头中的子类型域以表示要发送的分组是高优先级分组；设定高优先分组的MAC头的持续时间域为传输所述分组所需要持续的原始时间加上优先级增量；发送持续时间域经过更新的分组经过更新的分组。
根据本发明的再一个方面，提供一种在无线网络中区分不同优先级业务的方法，包括步骤：移动终端判断要发送的分组是否是高优先级分组；设定高优先级分组的媒体接入控制(MAC)头中的UP域以表示要发送的分组是高优先级分组；设定高优先分组的MAC头的持续时间域为传输所述分组所需要持续的原始时间加上优先级增量；发送持续时间域经过更新的分组经过更新的分组。
根据本发明的再一个方面，提供一种在无线网络中接收不同优先级业务的方法，包括步骤：读取接收到的新数据帧的网络分配矢量头中的子类型域；判断接收的数据帧是否是高优先级分组；如果接收的数据帧是高优先级分组，确定优先级增量P的值；用持续时间值减去优先级增量得到的值更新该终端中存储的网络分配矢量。
根据本发明的再一个方面，提供一种在无线网络中接收不同优先级业务的方法，包括步骤：读取接收到的新数据帧的网络分配矢量头中的UP域；判断接收的数据帧是否是高优先级分组；如果接收的数据帧是高优先级分组，确定优先级增量P的值；用持续时间值减去优先级增量得到的值更新该终端中存储的网络分配矢量。
根据本发明，通过对无线局域网中的网络分配矢量进行控制实现了对具有不同优先级的业务的区分，从而使得高优先级的业务(如语音)在网络中存在大量低优先级业务(如尽力而为的数据业务)的情况下仍然能够得到充分的业务质量保证。
另外，根据本发明，相对于传输高优先级业务的终端而言，传输低优先级业务的终端在进行信道竞争之前需要等待更多的时间，而且在其额外等待的时间内，网络内所有传输高优先级业务的终端都能够完成一次分组传输。
另外，因为本发明的方法和装置只对NAV的设置及更新方式做了改变，因此具有后向兼容性。此外，这些改变只限于在高优先级业务终端上进行，因此与现有技术的802.11网络或802.11e网络能够很好地实现兼容。
附图说明
通过下面结合附图说明本发明的优选实施例，将使本发明的上述及其它目的、特征和优点更加清楚，其中：
图1是现有技术中的分布协调功能(DCF)的工作过程的示意图；
图2是按照现有技术的增强分布协调功能(EDCA)的工作过程的示意图：
图3是根据本发明实施例能够对不同优先级业务进行区分的移动终端的方框图；
图4是根据本发明一个实施例对不同优先级业务的区分方法的流程图；
图5是根据本发明另一个实施例对不同优先级业务的区分方法的流程图；
图6是根据移动终端根据检测到的业务质量状况对优先级增量P进行调整的流程图；
图7是根据本发明接收数据帧的处理过程的一个实例的流程图；
图8是根据本发明接收数据帧的处理过程的另一个实例的流程图；
图9是根据本发明在无线局域网中基于数据分组类型对NAV进行更新的一个实例的示意图；
图10是根据本发明在无线局域网中基于数据分组类型对NAV进行更新的另一个实例的示意图；
图11是根据本发明在无线局域网中基于数据分组类型对NAV进行更新的另一个实例的示意图；和
图12是根据本发明在无线局域网中基于数据分组类型对NAV进行更新的再一个实例的示意图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的实施例进行详细说明，在描述过程中省略了对于本发明来说是不必要的细节和功能，以防止对本发明的理解造成混淆。
下面描述根据本发明实施例能够对不同优先级业务进行区分的移动终端。图3示出了能够对不同优先级业务进行区分的移动终端的一个实施例。
如图3所示，根据本发明的移动终端包括发送设备100，接收设备200，网络分配矢量(NAV)计时装置300，和帧类型识别装置400。其中发送设备100包括发送存储装置101，信道接入装置102，和发送装置103。接收设备200包括信道侦听装置201，接收装置202，和接收处理装置203。
根据本发明，移动终端可以仍然采用DCF的基本随机接入控制过程。在发送终端要发送数据帧之前，发送终端首先需要判断数据帧的类型。然后按照数据帧的类型以及此类业务在无线网络内的质量状况设定相应的持续时间(duration)值及相关的数据类型域。在接收终端处，根据接收到的数据帧的类型，以及此类业务在无线网络内的质量状况对相应的网络分配矢量进行更新。
具体地讲，在发送设备100中，发送存储装置101存储从高层到达的数据分组。当有要发送的数据分组到达发送存储装置101时，发送存储装置101首先判断分组的类型。然后，发送存储装置101按照相应的方式将数据分组封装成数据帧(DATA帧)，并提供给信道接入装置102。信道接入装置102判断该发送终端是否能够接入信道。作为实例，信道接入装置102可以依据802.1 1DCF或802.11e EDCA的规范，采用CSMA/CA协议来决定本终端当前是否被允许接入信道。在信道接入装置102指示满足信道接入的条件时，发送装置103发送DATA帧。
另外，当该移动终端从无线网络中的其它节点接收到DATA帧时，接收处理装置203指示成功接收到DATA帧，并且在DATA帧的接收终端地址(RA)域与本终端相同时，发送ACK帧。
接收设备200中包括的信道侦听装置201在本移动终端不发送数据分组的情况下侦听无线网络中的信道。在侦听到信道忙时，启动接收装置202准备接收数据。
接收装置202接收来自无线信道的数据，并将接收到的数据送入接收处理装置203进行判断。接收处理装置203判断是否成功接收到数据分组以及所接收的数据分组的类型。另外，接收处理装置203还根据处理结果指示下一步的操作。具体地讲，如果接收处理装置203指示成功接收到了DATA分组，并且本终端的地址与DATA分组的RA域中指示的地址一致，则启动发送装置103准备发送ACK分组。如果接收处理装置203指示成功接收到了DATA分组，但本终端的地址与DATA分组的RA域中指示的地址不一致，则将DATA分组的类型域及持续时间域传递到数据帧类型识别装置400。如果接收处理装置203指示成功接收到了ACK分组并且本终端的地址与ACK分组的RA域中指示的地址一致，检测ACK分组的持续时间域的值是否为零。如果持续时间域的值为零则表明传输结束，不为零则启动发送装置103准备发送后续的数据分组片断。如果接收处理装置203指示成功接收到了ACK分组，但本终端的地址与ACK分组的RA域中指示的地址不一致，则将ACK分组的持续时间域传递到帧类型识别装置400。
帧类型识别装置400判断接收处理装置203提供的帧的类型，并根据帧的类型及帧的持续时间对本移动终端中存储的NAV进行更新。如果接收到的帧是管理帧，帧类型识别装置400通知NAV计时装置300按照帧的原始持续时间对NAV进行更新。如果接收到的帧是数据帧，帧类型识别装置400则根据数据帧的类型域判断该帧是高优先级帧还是低优先级帧。然后，帧类型识别装置400将判断结果通知NAV计时装置300，由NAV计时装置300根据该判断结果对NAV进行相应的更新。
NAV计时装置300存储网络分配矢量(NAV)，并依据帧类型识别装置400提供的针对接收帧的判断结果对其进行更新。此外，为了能够在单个终端上同时支持高优先级业务及低优先级业务，NAV计时装置300需要为高优先级业务及低优先级业务维持不同的NAV计时器。
图4示出了根据本发明实施例对不同优先级业务的区分方法的一个实例的流程图。在该实例中，可以采用DCF的基本随机接入控制过程。在发送终端发送数据帧之前，首先判断数据帧的类型，然后按照数据帧的类型以及此类业务在网络内的质量状况设定相应的持续时间值及相关的数据类型域。
就是说，发送终端在发送数据之前，该终端中的数据帧类别识别装置首先需要识别高层分组的类型。然后根据识别的结果对数据帧内相应的域进行设定。例如，在802.11MAC帧里，持续时间域用来表示当前帧传输所需要的持续时间。在根据数据帧的类型设定持续时间时，可以设定0表示帧传输需要持续的原始时间，P表示用于对帧的优先级进行区分的优先级增量。其中，P共有三种设定方式：(1)P＝0，(2)P＝CWmax_high_priorty*TimeSlot，(3)P＝T，其中CWmax_high_priority为高优先级业务的最大竞争窗口，TimeSlot为无线局域网的时隙长度，T为高优先级业务的分组产生间隔。由于高优先级业务通常为实时业务，因此这类业务通常有固定的分组产生间隔。
下面结合图4描述在发送终端对不同优先级业务进行区分的过程。首先，在步骤S401，帧类型识别装置400判断要发送的高层分组是否是高优先级分组。如果是高优先级分组，流程则转到步骤S402，设定该分组的MAC头中的子类型(subtype)域以表示要发送的分组是高优先级分组。例如，这种情况下，可以设定子类型域的值为“1000”。此后，在步骤S403，设定高优先分组的MAC头的持续时间域为“O+P”，即，将传输该分组所需要持续的原始时间加上优先级增量。接下来，在步骤S404发送持续时间域经过更新的分组。
另一方面，如果在步骤S401判断要发送的分组不是高优先级分组，流程则转到步骤S405。这种情况下，例如，可以设定子类型域的值为“1000”。此后，在步骤S406，将要发送分组的MAC头的持续时间域设定为“O”，并转到步骤S404，发送该分组。
图5示出了根据本发明实施例对不同优先级业务的区分方法的另一个实例的流程图。在该实例中，可以采用符合802.11e标准的接入控制过程。在发送终端发送数据分组之前，该终端中的帧类别识别装置首先识别高层分组的类型。然后，根据识别的结果对帧内相应的域进行设定。在此，duration域用来表示当前帧传输需要持续的时间。例如，在802.11eMAC帧，持续时间域表示当前帧传输所需要的持续时间。在根据数据帧的类型设定持续时间时，可以设定O表示帧传输需要持续的原始时间，P表示用于对帧的优先级进行区分的优先级增量。其中P共有三种设定方式：(1)P＝0，(2)P＝CWmax_high_priority*TimeSlot，(3)P＝T，其中CWmax_high_priority为高优先级业务的最大竞争窗口，TimeSlot为无线局域网的时隙长度，T为高优先级业务的分组产生间隔，由于高优先级业务通常为实时业务，因此这类业务通常有固定的分组产生间隔。
下面结合图5描述在发送终端对不同优先级业务进行区分的过程。首先，在步骤S501，发送终端的发送存储装置根据分组类型设定MAC头的UP域。UP域为802.11e规范规定的域，用来标识数据帧的类型，即该数据帧是高优先级的还是低优先级的。它与duration域是相互独立的。此后，在步骤S502，帧类型识别装置400判断要发送的高层分组是否是高优先分组。如果是高优先级分组，流程则转到步骤S503，设定高优先分组的MAC头的持续时间域为“O+P”，即，将传输该分组所需要持续的原始时间加上优先级增量，使得网络中的其它终端在接收到高优先级分组时，能够用加入优先级增量的持续时间更新其中存储的NAV，以保证高优先级分组的传输。接下来，在步骤S504发送持续时间域经过更新的分组。
另一方面，如果在步骤S502判断要发送的分组不是高优先级分组，流程则转到步骤S505，将要发送分组的MAC头的持续时间域设为“O”，并转到步骤S504发送该分组。
图6示出了移动终端根据检测到的高优先级业务质量状况对优先级增量P进行调整的流程。无线局域网内的接入点(AP：Access Point)可通过信标(Beacon)帧来标识下行方向上高优先级业务的质量状况，和网络内的各个终端可检测到的上行方向的高优先级业务质量状况。通过确定下行方向上及上行方向上最差的业务质量状况，终端能够得出最终的业务质量状况，根据得出的结果，终端可根据图6给出的步骤设定优先级增量P的值。
如图6所示，在步骤S601，检测高优先级业务的质量状况。此后，在步骤S602，判断高优先级业务的质量状况是否为好。如果判断高优先级业务的质量状况好，流程则转到步骤S603，将优先级增量P的值设定为“0”。如果在步骤S602判断高优先级业务的质量状况不好，流程则转到步骤S604，判断高优先级业务的质量状况是否较好。如果判断高优先级业务的质量状况为较好，流程则转到步骤S605，将优先级增量P的值设定为“CWmax_high_priority*TimeSlot”。如果在步骤S604的判断结果是否定的，流程则转到步骤S606，将优先级增量P的值设定为“T”。
图7示出了网络中的终端接收到发送终端发送的分组时所执行的处理过程的一个实例的流程。该图以802.11无线局域网为例描述了接收终端接收到数据帧后所执行的处理过程。首先，在步骤S701，判断本终端是否接收到新的数据帧。如果未接收到新的数据帧，该终端则继续处在侦听状态。如果在步骤S701接收到新的数据帧，流程则转到步骤S702，读取MAC头中的子类型域。此后，在步骤S703，根据读取的子类型域判断接收的数据帧是否是高优先级分组。就是说，判断子类型的值是否是“1000”。如果在步骤S703判断接收的数据帧是高优先级分组，流程则进行到步骤S704，确定优先级增量P的值。然后，在步骤S705，用“持续时间值-P”，其中持续时间值表示接收到的数据帧的duration域给出的数值，“持续时间值-P”表示duration域给出的数值减去P。用得到的值更新该终端中存储的NAV。另一方面，如果在步骤S703的判断结果为否定，流程则转到步骤S706，用持续时间值更新终端中存储的NAV。
在上述过程中，接收终端需要对P的准确取值做出判断。共有三种方法对P的取值进行判断：
方法(a)由于CWmax_high_priority，TimeSlot，T及高优先级业务数据帧的典型持续时间(L)是预先已知的，其中典型持续时间L指一个高优先级分组在网络内完成传输实际需要的时间。接收终端只需要对接收到的duration值进行区间判断就可判断P的准确取值。如果接收到的duration的值大于L小于L+T，则可判断P＝CWmax_high_priority*TimeSlot，如果接收到的duration的值不大于L，则可判断P＝0，如果接收到的duration的值不小于L+T，则P＝T。
方法(b)发送节点利用数据帧控制域内的空余比特对P的取值类型做出设定。当其它节点接收到这个数据帧后，通过读取相应的比特确定P的具体取值。
方法(c)AP通过beacon向相应的节点发送控制信息，告知其P的取值，发送节点在收到该控制信息后，在发送数据时根据相应的指示对P进行设定，其它节点则根据AP给出的指示，在收到无线帧后，确定P的具体取值以对NAV进行相应的设置。
图8示出了网络中的终端接收到发送终端发送的分组时所执行的处理过程的另一个实例的流程。该图以802.11e无线局域网为例描述了接收终端接收到数据帧后所执行的处理过程。该图与图7所示过程的区别在于接收终端读取MAC头中的UP域来判断接收的数据帧是否是高优先级分组。具体地讲，首先，在步骤S801，判断本终端是否接收到新的数据帧。如果未接收到新的数据帧，该终端则继续处在侦听状态。如果在步骤S801接收到新的数据帧，流程则转到步骤S802，读取MAC头中的UP域。此后，在步骤S803，根据读取的UP域判断接收的数据帧是否是高优先级分组。就是说，判断UP域的值是否是“111”。如果在步骤S803判断接收的数据帧是高优先级分组，流程则进行到步骤S804，确定优先级增量P的值。然后，在步骤S805，用“持续时间值-P”，其中持续时间值表示接收到的数据帧的duration域给出的数值，“持续时间值-P”表示duration域给出的数值减去P。用得到的值更新该终端中存储的NAV。另一方面，如果在步骤S803的判断结果为否定，流程则转到步骤S806，用持续时间值更新终端值存储的NAV。
图9示出根据本发明在无线局域网中基于数据分组类型对NAV进行更新的一个实例的示意图。图9以802.11无线局域网为例描述了在接收到发送终端发送的数据帧时更新NAV的操作。可以假设无线局域网内共有一个AP，三个终端，其中终端A及终端B为语音终端，终端C为数据终端，而且终端C及AP为现有的网络设备。终端A向AP发送语音包。在发送语音包之前，终端A首先判断语音业务在当前网络内的状况，然后确定优先级增量P的值，接着终端A将承载语音包的MAC帧的持续时间(duration)域设置为L+P。语音包从终端A发出后，被AP，终端B及终端C接收到。AP通过判断语音包的目的地址，确定该包是发向自己的。于是，AP保持NAV不变并根据802.11标准对语音包进行处理终端B接收到语音包后通过读取子类型域判断收到的分组为语音包。接下来，根据对duration值的分析确定P的具体取值，然后将NAV更新为持续时间值一P，其中持续时间值表示接收到的数据帧的duration域给出的数值，“持续时间值一P”表示duration域给出的数值减去P。另外，终端C为传统的数据终端，它接收到语音包后，按照802.11标准的规定将NAV更新为duration。
图10是根据本发明在无线局域网中基于数据分组类型对NAV进行更新的另一个实例的示意图。图10以802.11e无线局域网为例描述了在接收到发送终端发送的数据帧时更新NAV的操作。在802.11e无线局域网内，单个终端通常支持多个具有不同优先级的并行业务。
如图10所示，可以假设终端A同时支持语音业务及数据业务，终端B为单一的语音终端，终端C为单一的数据终端，AP同时支持语音业务及数据业务，而且终端C及AP为现有的网络设备。由于终端A支持多种业务，因此需要维护一个列表来记录针对不同业务的NAV值。终端B向AP发送语音包。在发送语音包之前，终端B首先判断语音业务在当前网络内的状况，然后确定优先级增量P的值。接下列，终端B将承载语音包的MAC帧的duration域设置为L+P。语音包从终端B发出后，被AP，终端A及终端C接收到。AP通过判断语音包的目的地址，确定该包是发向自己的，于是AP保持NAV不变，并根据802.11e标准对语音包进行处理。终端A接收到语音包后，通过读取UP域判断收到的分组为语音包，接着根据对duration值的分析确定P的具体取值然后将针对语音业务的NAV更新为duration-P，将针对数据业务的NAV更新为duration。终端C为传统的数据终端，它接收到语音包后，按照802.11e标准的规定将NAV更新为duration。
图11是根据本发明在无线局域网中基于数据分组类型对NAV进行更新的另一个实例的示意图。图11以802.11e无线局域网为例描述了在接收到发送终端发送的数据帧时更新NAV的操作。在802.11e无线局域网内，承载业务的无线帧内有部分空域比特可用于指示这个帧的P的取值。
如图11所示，在802.11e无线局域网内，假设终端A及终端B为单一的语音终端，终端C为单一的数据终端，AP同时支持语音业务及数据业务，而且终端C及AP为现有的网络设备。终端B向AP发送语音包，在发送之前，终端B首先判断语音业务在当前网络内的状况，然后确定优先级增量P的值，接着终端B将承载语音包的MAC帧的duration域设置为L+P，然后终端B将MAC帧的QoS Control域的第7及第8比特设定成同P相对应的值(例如，比特00对应P＝0，比特01对应P＝CWmax_high_priority*TimeSlot，比特10对应P＝T)。语音包从终端B发出后，被AP，终端A及终端C接收到。AP通过判断语音包的目的地址，确定该包是发向自己的，于是AP保持NAV不变，并根据802.11e标准对语音包进行处理。终端A接收到语音包后，通过读取UP域判断收到的分组为语音包，接着根据所收到的MAC帧的QoS Control域的第7及第8比特确定P的具体取值，然后将NAV更新为duration-P。终端C为传统的数据终端，它接收到语音包后，按照802.11e标准的规定将NAV更新为duration。
图12是根据本发明在无线局域网中基于数据分组类型对NAV进行更新的另一个实例的示意图。图12以802.11e无线局域网为例描述了在接收到发送终端发送的数据帧时更新NAV的操作。在802.11e无线局域网内，AP可以通过Beacon发送特定的信息告知终端P的具体取值。
如图12所示，在802.11e无线局域网内，假设终端A及终端B为单一的语音终端，终端C为单一的数据终端，AP同时支持语音业务及数据业务，而且终端C及AP为现有的网络设备。终端B向AP发送语音包。AP对上行及下行方向的语音业务质量进行测量，然后根据语音业务在当前网络内的状况确定优先级增量P的值，接着AP将确定后的P的值写入专门定义的信息域并通过beacon发送给网络内的语音终端。终端B收到给信息域后，读取P的相应取值，接着将承载语音包的MAC帧的duration域设置为L+P。语音包从终端B发出后，被AP，终端A及终端C接收到。AP通过判断语音包的目的地址，确定该包是发向自己的，于是AP保持NAV不变，并根据802.11e标准对语音包进行处理。终端A接收到语音包后，通过读取UP域判断收到的分组为语音包，接着根据所收到的AP指示的P的值，将NAV更新为duration-P。终端C为传统的数据终端，它接收到语音包后，按照802.11e标准的规定将NAV更新为duration。
上面以802.11和802.11e无线局域网为例描述了对诸如语音之类具有高优先级的业务进行区分的方法和装置进行了描述。应该指出，本发明不限于所描述的这两种无线局域网，而是可以应用到其它无线网络。
至此已经结合优选实施例对本发明进行了描述。本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种其它的改变、替换和添加。因此，本发明的范围不应该被理解为被局限于上述特定实施例，而应由所附权利要求所限定。
Claims (24)
1.一种移动终端，用于在无线网络中区分不同优先级业务，所述移动终端包括：
发送设备，用于判断要发送的数据帧的优先级，按照数据帧的优先级以及所对应的业务在无线网络内的质量状况设定相应的持续时间值及相关的数据类型域；
帧类型识别装置，用于判断接收的数据帧的优先级；
网络分配矢量计时装置，用于存储本移动终端的网络分配矢量，并根据对接收的数据帧的优先级的判断结果对本移动终端的网络分配矢量中的持续时间域进行更新；
接收设备，用于接收无线网络中的终端发送的数据帧，根据接收到的数据帧的优先级，以及所对应的业务在无线网络内的质量状况对相应的网络分配矢量中的持续时间域进行更新；
其中当所述帧类型识别装置判断接收到的帧是数据帧时，进一步判断所述数据帧是高优先级帧还是低优先级帧，并将判断结果通知网络分配矢量计时装置，由网络分配矢量计时装置根据判断结果对网络分配矢量中的持续时间域进行相应的更新；
在接收到的数据帧是高优先级分组的情况下，确定优先级增量P的值，用接收到的数据帧的持续时间值减去确定的优先级增量P，用得到的值更新本终端中存储的网络分配矢量；
如果接收到的无线帧的持续时间域的值大于典型持续时间L，L指一个高优先级分组在网络内完成传输实际需要的时间，且小于L加高优先级业务的分组产生间隔T，即(L+T)，则确定P＝CWmax_high_priority*TimeSlot，其中CWmax_high_priority为高优先级业务的最大竞争窗口，TimeSlot为无线局域网的时隙长度；
如果接收到的无线帧的持续时间域的值不大于L，则确定P＝0；以及
如果接收到的无线帧的持续时间的值不小于L+T，则确定P＝T。
2.根据权利要求1所述的移动终端，其中所述发送设备包括：
发送存储装置，用于存储从高层到达的数据分组，和判断数据分组的优先级，以及将数据分组封装成数据帧；
信道接入装置，用于判断该移动终端是否能够接入无线信道以发送数据帧；和发送装置，用于发送封装的数据帧。
3.根据权利要求1所述的移动终端，其中所述接收设备包括：
信道侦听装置，用于在本移动终端不发送数据分组的情况下侦听无线网络中的信道，并在侦听到信道忙时，启动接收装置准备接收数据；
接收装置，用于接收来自无线信道的数据，并将接收到的数据送入接收处理装置进行判断；和
接收处理装置，用于判断是否成功接收到数据分组以及所接收的数据分组的优先级。
4.根据权利要求3所述的移动终端，其中在所述接收处理装置指示接收到数据帧，且本终端是所述数据帧的发送目的地时，启动发送装置准备发送确认ACK分组。
5.根据权利要求3所述的移动终端，其中在所述接收处理装置指示接收到数据帧，但本终端不是所述数据帧的发送目的地时，将所述数据帧的类型域及持续时间域传递到数据帧类型识别装置。
6.根据权利要求3所述的移动终端，其中在所述接收处理装置指示接收到确认ACK分组，且本终端是所述ACK分组的发送目的地时，检测ACK分组的持续时间域的值是否为零。
7.根据权利要求3所述的移动终端，其中在所述接收处理装置指示接收到确认ACK分组，但本终端不是所述ACK分组的发送目的地时，则将ACK分组的持续时间域传递到帧类型识别装置。
8.根据权利要求1所述的移动终端，其中当所述帧类型识别装置判断接收到的帧是管理帧时，通知网络分配矢量计时装置按照帧的原始持续时间对网络分配矢量中的持续时间域进行更新。
9.根据权利要求1所述的移动终端，其中发送节点利用数据帧控制域内的空余比特设定优先级增量P的值，其它节点接收到所述数据帧后，读取相应的比特来确定P的值。
10.根据权利要求1所述的移动终端，其中接入点通过信标信号向网络内的节点发送控制信息来通知优先级增量P的值，发送节点在接收到该控制信息后，在发送高优先级数据时选定P的值，并根据选定的P值设定相应的持续时间，其它节点则根据接入点通知的控制信息，在接收到高优先级数据帧后，确定P的值以更新网络分配矢量中的持续时间域。
11.根据权利要求1所述的移动终端，其中在接收到的数据帧不是高优先级分组的情况下，用接收到的数据帧中的持续时间值更新本终端中存储的网络分配矢量中的持续时间域。
12.根据权利要求1至11中的任何一项所述的移动终端，其中所述无线网络是无线局域网。
13.一种在无线网络中区分不同优先级业务的方法，包括步骤：
移动终端判断要发送的分组是否是高优先级分组；
设定高优先级分组的媒体接入控制MAC头中的子类型域以表示要发送的分组是高优先级分组；
设定高优先分组的MAC头的持续时间域为传输所述分组所需要持续的原始时间加上优先级增量；
发送持续时间域经过更新的分组；
移动终端根据检测到的高优先级业务质量状况对优先级增量P进行调整；
在判断高优先级业务的质量状况好的情况下，将优先级增量P的值设定为“0”；
在判断高优先级业务的质量状况较好的情况下，将优先级增量P的值设定为“CWmax_high_priority*TimeSlot”的步骤，其中CWmax_high_priority为高优先级业务的最大竞争窗口，TimeSlot为无线局域网的时隙长度；
在判断高优先级业务的质量状况较差的情况下，将优先级增量P的值设定为“T”，T表示高优先级业务的分组产生间隔；以及
当接收到的持续时间的值不大于典型持续时间L时，则确定P＝0，
其中在接收到的持续时间域的值大于典型持续时间L且小于L加高优先级业务的分组产生间隔T，即(L+T)时，则确定P＝CWmax_high_priority*TimeSlot，
当接收到的持续时间的值不小于典型持续时间L加T时，则确定P＝T。
14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括在要发送的分组不是高优先级分组的情况下，设定所述分组的MAC头的持续时间域为传输所述分组所需要持续的原始时间的步骤。
15.根据权利要求13所述的方法，进一步包括发送节点利用数据帧控制域内的空余比特设定优先级增量P的值，其它节点接收到所述数据帧后，读取相应的比特来确定P的值的步骤。
16.根据权利要求13所述的方法，进一步包括接入点通过信标信号向相应的节点发送控制信息来通知优先级增量P的值，发送节点在接收到该控制信息后，在发送数据时设定P的值，其它节点则根据接入点通知的控制信息，在接收到数据帧后，确定P的值以更新网络分配矢量中的持续时间域的步骤。
17.一种在无线网络中区分不同优先级业务的方法，包括步骤：
移动终端判断要发送的分组是否是高优先级分组；
设定高优先级分组的媒体接入控制MAC头中的UP域以表示要发送的分组是高优先级分组；
设定高优先分组的MAC头的持续时间域为传输所述分组所需要持续的原始时间加上优先级增量；
发送持续时间域经过更新的分组；
移动终端根据检测到的高优先级业务质量状况对优先级增量P进行调整；
在判断高优先级业务的质量状况好的情况下，将优先级增量P的值设定为“0”；
当接收到的持续时间的值不大于典型持续时间L时，则确定P＝0；
在判断高优先级业务的质量状况较好的情况下，将优先级增量P的值设定为“CWmax_high_priority*TimeSlot”的步骤，其中CWmax_high_priority为高优先级业务的最大竞争窗口，TimeSlot为无线局域网的时隙长度；以及
在判断高优先级业务的质量状况较差的情况下，将优先级增量P的值设定为“T”的步骤，T表示高优先级业务的分组产生间隔，
在接收到的持续时间域的值大于典型持续时间L且小于L加高优先级业务的分组产生间隔T，即(L+T)时，则确定P＝CWmax_high_priority*TimeSlot，
当接收到的持续时间的值不小于典型持续时间L加T时，则确定P＝T。
18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括在要发送的分组不是高优先级分组的情况下，设定所述分组的MAC头的持续时间域为传输所述分组所需要持续的原始时间的步骤。
19.根据权利要求17所述的方法，进一步包括发送节点利用数据帧控制域内的空余比特设定优先级增量P的值，其它节点接收到所述数据帧后，读取相应的比特来确定P的值的步骤。
20.根据权利要求17所述的方法，进一步包括接入点通过信标信号向相应的节点发送控制信息来通知优先级增量P的值，发送节点在接收到该控制信息后，在发送数据时设定P的值，其它节点则根据接入点通知的控制信息，在接收到数据帧后，确定P的值以更新网络分配矢量中的持续时间域的步骤。
21.一种在无线网络中接收不同优先级业务的方法，包括步骤：
读取接收到的新数据帧的网络分配矢量头中的子类型域；
判断接收的数据帧是否是高优先级分组；
如果接收的数据帧是高优先级分组，确定优先级增量P的值；
用持续时间值减去优先级增量得到的值更新本终端中存储的网络分配矢量中的持续时间域，
其中当帧类型识别装置判断接收到的帧是数据帧时，进一步判断所述数据帧是高优先级帧还是低优先级帧，并将判断结果通知网络分配矢量计时装置，由网络分配矢量计时装置根据判断结果对网络分配矢量中的持续时间域进行相应的更新，
在接收到的数据帧是高优先级分组的情况下，确定优先级增量P的值，用接收到的数据帧的持续时间值减去确定的优先级增量P，用得到的值更新本终端中存储的网络分配矢量，
如果接收到的无线帧的持续时间域的值大于典型持续时间L，L指一个高优先级分组在网络内完成传输实际需要的时间，且小于L加高优先级业务的分组产生间隔T，即(L+T)，则确定P＝CWmax_high_priority*TimeSlot，其中CWmax_high_priority为高优先级业务的最大竞争窗口，TimeSlot为无线局域网的时隙长度；
如果接收到的无线帧的持续时间域的值不大于L，则确定P＝0；
如果接收到的无线帧的持续时间的值不小于L+T，则确定P＝T。
22.根据权利要求21所述的方法，如果接收的数据帧不是高优先级分组，用持续时间值更新终端值存储的网络分配矢量中的持续时间域。
23.一种在无线网络中接收不同优先级业务的方法，包括步骤：
读取接收到的新数据帧的网络分配矢量头中的UP域或Subtype域；
判断接收的数据帧是否是高优先级分组；
如果接收的数据帧是高优先级分组，确定优先级增量P的值；
用持续时间值减去优先级增量得到的值更新本终端中存储的网络分配矢量中的持续时间域；
其中当帧类型识别装置判断接收到的帧是数据帧时，进一步判断所述数据帧是高优先级帧还是低优先级帧，并将判断结果通知网络分配矢量计时装置，由网络分配矢量计时装置根据判断结果对网络分配矢量中的持续时间域进行相应的更新；
在接收到的数据帧是高优先级分组的情况下，确定优先级增量P的值，用接收到的数据帧的持续时间值减去确定的优先级增量P，用得到的值更新本终端中存储的网络分配矢量；
如果接收到的无线帧的持续时间域的值大于典型持续时间L，L指一个高优先级分组在网络内完成传输实际需要的时间，且小于L加高优先级业务的分组产生间隔T，即(L+T)，则确定P＝CWmax_high_priority*TimeSlot，其中CWmax_high_priority为高优先级业务的最大竞争窗口，TimeSlot为无线局域网的时隙长度；
如果接收到的无线帧的持续时间域的值不大于L，则确定P＝0；以及
如果接收到的无线帧的持续时间的值不小于L+T，则确定P＝T。
24.根据权利要求23所述的方法，其中如果接收的数据帧不是高优先级分组，用持续时间值更新终端值存储的网络分配矢量中的持续时间域。
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