CN101142787A - 用于网络链路的动态带宽估算的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了在无线网络中用于动态估算网络带宽的系统、装置和方法。该系统包括至少一个能够在无线网络上接收数据的客户端设备，以及能够在无线网络上的无线信道的链路上收发数据的服务器。该服务器识别无线网络中的至少一个客户端设备，并且识别所述至少一个客户端设备在无线网络中正在使用的应用，其中每个应用具有该服务器和该客户端设备之间的相关链路，以及在该链路上发送的相关数据流。基于对相关数据流的吞吐量的测量并且基于对链路的信道利用率的确定，该服务器被动地估算链路上的应用使用的带宽。

Description

用于网络链路的动态带宽估算的系统和方法
相关申请的交叉参考
本申请是于2003年3月26日提出的申请第10/397,466号的部分继续。
技术领域
本申请总体上涉及网络，且更具体地涉及网络链路的动态带宽估算的系统和方法。
背景技术
一般地，网络通常是指一种通信系统，该通信系统允许用户访问其它计算机上的资源并且与其他用户交换数据和消息。特别地，网络允许用户共享他们自己系统上的资源以及与其他网络用户共享资源，并且允许用户访问位于中央的系统或位于远程办公室的系统上的信息。网络通常还提供至因特网或到其它组织的其它网络的连接。此外，网络连接允许用户从他们的家里、办公室或其它地方进行操作。
更具体地，网络是链接两个或更多设备(例如计算机、外围设备等)的数据通信系统。通常，网络由附接到设备的网络接口卡以允许在设备间通信的电缆组成。此外，典型地，用户与网络使能的软件应用程序交互以做出网络请求，例如从另一计算机获取文件或在网络打印机上打印文档。该应用程序与网络软件通信，而网络软件与网络硬件交互。网络硬件负责向附接到网络的其它设备发送信息。
局域网(LAN)是位于相对小区域如部门、建筑物或家中的网络。技术上，LAN由与设备附接以便这些设备利用广播方法彼此通信的共享介质组成。通过广播，LAN上的任何设备都可以发送LAN上所有其它设备可以听到的消息。
在过去的大约十年里，对于许多业务，雇员已必需在具有一个或多个LAN的企业网络上共享数据。为了改进效率，对LAN加入了增强，例如远程无线接入。该增强提供了形成无线局域网(WLAN)的重要扩展。
典型地，利用接入点(AP)，无线网络可支持台站或服务器与无线客户端之间以及多个无线客户端自身之间的通信。通常，每个AP通过支持无线客户端自身之间以及无线客户端与服务器之间的通信，作为中继台站工作。此外，无线网络中的数据发送器，例如使用电气与电子工程师协会(IEEE)802.11无线协议工作的数据发送器，能够以不同传输率向不同客户端发送数据。通常，这些数据发送器(例如包括天线)被包括作为接入点的一部分。
此外，家用网络(包括与WLAN类似的无线家用网络)已越来越普及。例如，在无线家用网络中，家用媒体服务器使数据(例如视频和音频数据)流向家中各处的客户端设备。较好的服务质量(QoS)和较好的带宽允许服务器将诸如电影、电视、图片、多媒体、游戏、网页等高保真内容流向住所各处的客户端设备。因此，优化QoS和网络带宽是重要的，这对于如无线网络的不可靠且较低带宽的网络尤为重要。WLAN和无线家用网络，以及其它类型的无线网络被统称为无线网络。
在无论有线网络或无线网络的网络中，为了提供可靠的服务，通常需要限制该网络各个节点或设备的网络资源使用。例如，如果节点A和节点B正使用网络进行传输，则节点A和节点B可以平等地共享可用带宽，并且其每一个可被分别限制为不超过网络上可用带宽的50％，或者节点A和节点B可分别享有可用带宽的20％和80％。显然，可能存在许多其它组合。
然而，通常产生了关于应如何在网络中在竞争节点之间分配带宽、以及此外关于当新节点希望被允许进入网络时如何分配带宽的许多问题。所有这些因素都能够在网络中导致拥塞问题。此外，当网络带宽动态改变时，例如在无线网络中，这些问题变得甚至更为复杂。
当利用更多的网络带宽并因此具有更大吞吐量(throughput)时，基于网络的应用通常提供更好的性能和质量。例如，通过使用更大的网络带宽，视听(A/V)流应用可以以更高的MPEG-2数据率发送数据，这可在目标端提供更高质量的视频。
然而，在本质上不可靠的网络中，例如无线网络或其中对于特定应用的可用带宽可不可预见地改变的其它网络(例如，在无线RF网络中，这种不可预见性可能是由于遮蔽、多径或有源RF干扰等)，当可用网络带宽突然下降时，应用对网络带宽的高度利用可能导致网络拥塞。这可能导致目标节点处的不可接受的性能和/或质量。
另外，在基于争用(contention)的网络(例如，以太网、IEE802.11无线协议的分布式协调功能(DCF)或增强型DCF(EDCF))中，网络中的每个节点竞争访问传输介质。因此，可用网络带宽不仅依赖于诸如多径和遮蔽的问题，而且还依赖于使用该网络的节点数目以及通过这些节点传输的时间分配。大量节点因此可以增加争用从而降低有用的带宽。
因此，在这些类型的本质上不可靠的无线网络中，有利的是：能够精确地动态估算并预测不同网络链路上的网络带宽，并且能够在最大化当前可用网络带宽的使用的同时动态且迅速地改变数据率以防止拥塞。遗憾地是，避免拥塞的早先方法没有考虑到本质不可靠网络(如无线网络)相关的独特特性。
发明内容
公开了在无线网络中用于动态估算网络带宽的系统、装置和方法。该系统包括至少一个能够在无线网络上接收数据的客户端设备，以及能够在无线网络上的无线信道的链路上收发数据的服务器。该服务器识别无线网络中的至少一个客户端设备，并且识别所述至少一个客户端设备在无线网络中正在使用的应用，其中每个应用具有该服务器和该客户端设备之间的相关链路，以及在该链路上发送的相关数据流。基于对相关数据流的吞吐量的测量并且基于对链路的信道利用率的确定，该服务器被动地估算链路上应用正在使用的带宽。
附图说明
通过举例方式对本发明进行说明，且本发明不限于附图中的图形，其中相似的附图标记代表相似的要素，且其中：
图1A示出了依照本发明一个实施例的无线网络的例子。
图1B示出了依照本发明一个实施例的有线网络的例子。
图2示出了图1A或1B的台站或服务器的例子的图解，该例子可用于实施本发明的一个实施例。
图3示出了一个流程图，该流程图说明了依照本发明的一个实施例基于效用函数为网络中的应用动态分配带宽的可以执行的操作。
图4示出了一个曲线图，该曲线图说明了依照本发明一个实施例的效用函数的例子。
图5示出了一个曲线图，该曲线图说明了依照本发明一个实施例的按比例变化的效用函数的例子。
图6示出了一个流程图，该流程图更详细地说明了依照本发明的一个实施例基于效用函数为网络中的应用动态分配带宽的可以执行的操作的例子。
图7是说明根据本发明一个实施例为链路估算吞吐量的过程的流程图。
图8是说明根据本发明一个实施例为链路确定最大估算吞吐量的过程的流程图。
图9是说明根据本发明一个实施例可用于网络链路动态带宽估算的一些等式的图表。
具体实施方式
在下面的描述中，将详细描述本发明的多个实施例。然而，包括这些细节是为了便于本发明的理解以及为描述示例实施例以便利用本发明。这些细节不应用来将本发明限制为所述的具体实施例，因为在本发明的范围内其它变化和实施例也是可能的。此外，尽管为了提供对本发明实施例的充分理解而列出了许多细节，但是本领域的技术人员清楚，为实施本发明的这些实施例不需要这些具体细节。在其它情形中，为了不使本发明晦涩难懂，没有详细描述或以方框图形式显示一些细节，例如公知的方法、数据类型、协议、过程、元件、电结构和电路。此外，本发明的实施例将在特定的实施例中加以描述，但是可以在硬件、软件、固件、中间件或它们的组合中实现。
这里，本发明的实施例可以适用于多种无线网络，如无线局域网(WLAN)、无线个域网(WPAN)和/或无线家用网，以及其它类型的无线网络。这些类型的网络将被统称为无线网络。例如，无线网络的配置可以依照任何电气与电子工程师协会(IEEE)802.11标准，例如标题为″Wireless LAN Medium Access Control(MAC)and Physical Layer(PHY)specifications：Higher-Speed Physical Layer Extension in the 2.4GHz Band″的IEEE 802.11b标准(IEEE 802.11b，1999)、标题为″Wireless LAN MediumAccess Control(MAC)and Physical Layer(PHY)specifications：High-SpeedPhysical Layer in the 5GHz Band″的IEEE 802.11a标准(IEEE 802.11a，1999)或者修订的IEEE 802.11标准″Wireless LAN Medium Access Control(MAC)and Physical Layer(PHY)specifications″(IEEE 802.11，1999)。当然，本发明可遵循依照高性能无线局域网(HiperLAN)或后续公布的规范配置的系统。
此外，本发明的实施例适用于多种其它类型的网络，例如基于电力线通信(PLC)的有线网络或者标准以太网(例如局域网(LAN)、或宽域网(WAN)、因特网等)，该网络可以是能够利用传输控制协议/因特网协议(TCP/IP)、异步传输模式(ATM)、帧中继(FR)、点对点协议(PPP)、系统网络体系结构(SNA)、通过因特网协议的语音(VoIP)或任何其它类别协议的分组化(packetized)、分组交换(packet-switched)、定向连接等类型的网络。例如，计算机网络可允许(一个或多个)服务器和客户端设备之间使用分组的数据流量通信。本发明的实施例可以用于非RF无线网络，例如光网络。
在下面的描述中，使用一些术语来描述本发明的特征。例如，“元件”、或“计算设备”、或“客户端设备”、或“计算机”包括(一个或多个)硬件和/或软件模块，对这些模块进行配置以实现一种或多种功能。此外，“处理器”是处理信息的逻辑电路。处理器的例子包括：微处理器、专用集成电路、数字信号处理器、微控制器、有限状态机、或甚至组合逻辑电路。
“软件模块”是可执行的代码，例如操作系统、应用软件、小应用程序(applet)或甚至例程。软件模块可以存储在任何类型的存储器中，即适宜的存储介质，例如可编程电子电路、半导体存储装置、易失性存储器(如随机存取存储器等)、非易失性存储器(如只读存储器、闪存等)、软盘、光盘(如致密光盘或数字通用光盘“DVD”)、硬盘、磁带或任何种类的互连(interconnect)(下文定义)。
“互连”或“链路”被一般地定义为建立通信通道的信息承载介质。该介质的例子包括物理介质(如电线、光纤、电缆、总线迹线(trace)等)，或无线介质(如与无线信令技术结合的空气)。
“信息”或“数据流”定义为数据、地址、控制或它们的任意组合。为了传输，信息可作为消息(即预定义格式的比特集)被发送。一种特定类型的消息是包括头部(header)和有效载荷的帧，该头部和有效载荷每个均具有预定义比特数的信息。
本发明的实施例涉及基于效用函数(utility function)向网络中的应用动态分配带宽的系统、装置和方法。在此提及的带宽典型地是考虑到分组错误率、协议开销(overhead)等后，用于应用级数据的实际可使用带宽。然而，当所提及的带宽是网络链路的原始数据率或网络吞吐量的一些其它估算时，本发明的实施例同样适用。另外，虽然带宽通常是这里直接针对的参量，但是本发明的实施例进一步涉及并且包括其它流参量(如抖动和延迟)的分配，这也可以按相似的方式进行分配。如上文所讨论的，当网络带宽动态地改变时(如在无线网络中)，在竞争的客户端设备之间分配带宽和允许新客户端设备进入网络变得复杂。
本发明的实施例涉及基于效用函数向网络的客户端设备动态分配带宽。更具体地，本发明的实施例涉及基于每个客户端设备的效用函数，动态调整每个客户端设备的可用带宽，以便调节分配给每个客户端设备的带宽以优化各个客户端设备的性能(基于各自的效用函数)，并且该带宽适配于网络的总可用带宽之内。此外，通过利用效用函数，这时每个客户端设备可以使用分配给其的优化带宽，使得整个系统的效用得到优化。此外，应注意服务器自身、客户端设备自身或服务器与一个或多个客户端设备的组合可以实现本发明的一些方面，以便基于效用函数向网络中的应用动态分配带宽。
现在参照图1A，图1A示出了依照本发明一个实施例的无线网络100的例子。这里，示例性的无线网络100包括台站或服务器102，该台站或服务器102可以与多个客户端以及一个或多个其它有线网络104(如LAN、电缆网络、因特网等)通信。具体地，在这个例子中，服务器102可以通过交换机108经由链路110与客户端设备E 112通信。例如，链路110可以是依照以太网标准的有线类型链路。应当清楚且如图1A具体所示，链路110可以与任意数目的客户端设备耦合。此外，服务器102可以通过交换机108经由链路115与另一网络104(如LAN、电缆网络、因特网等)通信。例如，链路115可以是依照以太网标准的有线类型链路。
此外，正如将要讨论的，服务器102可以通过交换机108连接到接入点1120以经由无线信道1150通过接入点A 140、接入点B 142、接入点C 144、接入点D 146分别与客户端设备A 130、客户端设备B 132、客户端设备C 134和客户端设备D 136通信。客户端A、B、C、D当然分别与它们各自的接入点通信。
此外，应该注意的是，该网络可以更改为包含非接入点无线客户端设备，来替代使用接入点的客户端设备A、B、C、D。例如，这些非接入点无线客户端设备可以用作“自组”(Ad-hoc)型网络(如依照IEEE802.11术语)的一部分，且在802.11术语中将该非接入点无线客户端设备称为“台站”(station)。在这个实施例中，客户端设备将会包括用在无线客户设备中或可能与无线客户设备相分离的适合的无线网络接口卡(如PCI、PCMI等类型的卡)以收发和处理发送到和来自无线客户端设备的无线信息。无线网络接口卡(NIC)元件典型地包括天线、接收(RX)接口、发送(TX)接口和转换器。可以将该转换器实现为能够执行模拟到数字信号转换及数字到模拟转换的元件。虽然无线NIC典型地包含无线收发器，但是当然可设想无线NIC可以仅以RX功能或TX功能为特征，从而仅仅实现接收器或发送器。无论如何，本领域的技术人员应当清楚的是，本发明的实施例可以与接入点型无线客户端设备或者非接入点型无线客户端设备(如802.11术语中的“台站”)结合使用。
如图1A中所示，接入点1120和接入点A、B、C、D 140、142、144和146通过如下方式支持双向通信：(i)从客户端A、B、C、D 130、132、134、136接收数据帧并将来自这些帧的数据发送到物理介质上，所述物理介质例如是通往其它客户端设备(如客户端E 112)的链路110和/或通往有线网络104的链路115；和(ii)从有线网络104和其它客户端设备(如客户端E 112)接收数据并将数据帧发送到一个或多个目标客户端A、B、C、D 130、132、134、136。每个接入点包括用以收发无线信息的各自的天线149和用以收发信息到客户端设备、元件或其它网络的链路151。
应当清楚的是，接入点120还可以支持多个不同的无线信道(如无线信道1-N)。此外，应该清楚的是，服务器102和交换机108也可以支持多个不同的无线接入点(如接入点1-N)。
网络104可以是任何类型的网络，包括但不局限或限制于以太网、令牌环、异步传输模式(ATM)、LAN、WAN、因特网、内联网等。此外，可通过链路110接入的网络104和客户端的特点在于为无线网络100的用户可用的资源。这些资源可以包括与链路110和/或115耦合的用于数据存储的设备。
应当清楚的是，在一个实施例中，客户端设备A、B、C、D 130、132、134、136经由它们各自的接入点依照IEEE 802.11通信协议或另一无线网络协议在空中与服务器102通信并访问来自服务器102的信息。因此，接入点1120和接入点A、B、C、D 140、142、144、146的每一个通常作为透明网桥而工作，将包括客户端A、B、C、D 130、132、134、136的无线网络通过服务器102与其它网络连接，所述网络例如是包括客户端设备E 112的LAN网络以及可能是其它客户端和/或网络104。
在图1A的无线网络100的例子中，客户端设备可以分为相对远离服务器102的接入点1120的远客户端(客户端A和B 130和132)和相对接近服务器102的接入点1的近客户端(客户端C和D 134和136)。此外，为了便于描述，有时将接入点1120统称为发送器120。
应该清楚的是，如图1A所示，接入点A 140可以支持客户端A 130之外的多个其它远客户端并与之通信。如图1A所示，接入点B 142也可以支持客户端B 132之外的多个其它远客户端并与之通信。相似地，如图1A所示，接入点C 144可以支持客户端C 134之外的多个其它近客户端并与之通信。另外，如图1A所示，接入点D 146可以支持客户端D 136之外的多个其它近客户端并与之通信。
此外，应该清楚的是图1A仅仅是可以在其中实施本发明实施例的将要讨论的无线网络的一种配置的例子。可以使用任何数目的服务器、接入点、客户端设备和它们的配置。此外，如图1A所示，服务器102可以使用任何数目的接入点(如接入点1-N)，且如图1A所示，服务器102可以使用任何数目的无线信道(如无线信道1-N)进行通信。此外，根据无线网络的配置，每个接入点可以支持一个无线信道或支持任何数目的无线信道。另外，应该清楚的是，服务器102可以与任何数目的其它有线或无线网络或它们的组合连接。
另外，参照图1B，在一个实施例中，可以使用包括有线型网络103的网络102而非使用无线网络来连接服务器102与客户端设备A、B、C、D130、132、134、136。因此，本发明的实施例可适用于多种其它类型的网络，例如有线网络(如局域网(LAN)，或宽域网(WAN)、因特网等)，该网络可以是使用传输控制协议/因特网协议(TCP/IP)、异步传输模式(ATM)、帧中继(FR)、点对点协议(PPP)、系统网络体系结构(SNA)、因特网协议的语音(VoIP)或任何其它类型协议的分组化、分组交换、定向连接等类型的网络。有线网络103允许(一个或多个)服务器102和客户端设备A、B、C、D 130、132、134、136之间使用分组的数据通信。通过网络103的数据通信可以是包括音频、文本、图形、视频、电子邮件、传真、多媒体、文档、语音和其它通用数据形式的任何类型。网络103典型地是可能包含设计用以传输数字式数据流量的交换设备或路由设备的数据网络。
应该清楚的是，图1B的环境仅仅是示例性的，且本发明的实施例可以与任何类型的电信系统和/或计算机网络、协议和它们的组合一起使用。此外，应该清楚的是，图1A和1B中公开的无线网络100和有线网络101的具体配置仅在讨论本发明实施例中作为例子使用，而不应用来试图局限本发明的实施例。此外，应该清楚的是，本发明的实施例可以用于许多无线和有线网络以及它们的组合中。
此外，应该清楚的是，网络100和101的客户端设备可以是任何类型的基于计算元件或设备或者电子元件或设备的硬件和/或软件，例如计算机(如台式机、笔记本电脑、服务器)、个人数字助理“PDA”、电话、数字传呼机、电视(标准、数字、高清晰度等)、机顶盒等。应该清楚的是，这个列表仅仅是可以作为网络100和101一部分的所有可能类型客户端的小的示例性列表。许多其它类型的客户端对于本领域的技术人员应该是显而易见的。
现在转到图2，图2示出了图1A或图1B的台站或服务器102的例子的图解，可以使用该例子来实施本发明的一个实施例。参照图2，在一个实施例中，台站或服务器102可以包括：处理器210、存储器220、用户接口230(如键盘、鼠标等)、显示设备(如监视器、LCD显示器等)235、多个输入/输出(I/O)设备240和网络接口245，该网络接口可能包含交换机108的一部分。
可以使用的处理器210的例子包括：微处理器、专用集成电路、数字信号处理器、微控制器、有限状态机，或甚至组合逻辑电路。I/O设备240的例子可以包括任何用以执行I/O功能的I/O设备。例如，I/O设备可以包括：打印机、存储设备(如致密光盘ROM(CD ROM)、数字视频光盘(DVD)、硬驱、软驱等)或任何其它类型的I/O设备，如输入设备控制器(鼠标、轨迹球、点选设备)、媒体卡(如音频、视频、图形)等。包括网络接口245的交换机108可以包括适合的网络接口卡以连接(如上文所讨论的)无线网络100、有线网络103、有线网络104、客户端设备和以太网(链路110)的接入点，以及其它类型的网络、接口和客户端设备。
此外，如下文将更详细讨论的，为了实现本发明的实施例，存储器220可以包括带宽管理器软件模块250用以基于效用函数为网络中的应用动态分配带宽。该带宽管理器软件模块250包括可执行代码，如操作系统、应用软件、小应用程序或甚至例程。该软件模块250可以存储在存储器220中，该存储器220可以是任何类型的存储器，即适合的存储介质，例如：可编程电子电路、半导体存储设备、易失性存储器(如随机存取存储器等)、非易失性存储器(如只读存储器、闪存等)、软盘、光盘(如致密光盘或数字通用光盘“DVD”)、硬盘、磁带等。此外，在可替代的实施例中，除服务器102之外或替代服务器102，一个或多个客户端设备(如客户端设备A、B、C和D)可以存储软件模块以基于效用函数为网络中的应用动态分配带宽。
应该清楚的是，可以使用任何类型的台站、客户端设备、服务器计算机、通用计算机、或包括能够处理数据的电路的任何种类的计算或电子设备来实施本发明的实施例。具体地，通常可以在计算机中以执行期望功能的一个或多个软件模块或计算机程序来实现本发明的实施例。这些计算机程序包含机器可读的指令(如代码段)，当计算机读取并执行这些指令时，促使计算机执行实现和/或使用本发明所必需的操作。通常，这些计算机程序可以确实地在设备、载体或介质(例如存储器、数据存储设备和/或经由数据通信设备耦合到计算机的远程设备)中实施和/或可从它们中读取。这些计算机程序可以从存储器、数据存储设备和/或远程设备加载到计算机的存储器中以便在操作期间使用。
本领域的技术人员应当清楚的是，图2计算机系统配置200仅仅是作为台站或服务器使用的基本计算机系统的一个例子。此外，本领域的技术人员将认识到图2中说明的示例性实施例并不意图限制本发明的实施例。
此外，尽管在特定的实施例中描述了本发明的多个方面及各种功能元件，然而应该清楚的是可以在硬件、软件、固件、中间件或它们的组合中实现这些方面和功能。
再次参照图1A和1B，上文所讨论的无线网络100和有线网络101可以单独作为网络(如WLAN或标准LAN)或者作为更大的网络的一部分，以供商用、家用或者任何其它实体使用。一方面，根据本发明实施例的网络100和101提供从服务器102到客户端设备A、B、C和D的多媒体数据、视频、音频、图形、文本、文档等的信息和数据的高效流传送。此外，本发明的实施例提供了高保真视频和音频内容如电影、电视、图形、多媒体、游戏、网页等的高效流传送。特别地，在一个实施例中，当用作家用网络的一部分时，家庭媒体服务器102使诸如视频和音频数据的数据以高QoS和高带宽流向家中各处的客户端设备A、B、C、D 130、132、134、136，从而该服务器可以使高保真的视频和音频内容如电影、电视、图形、多媒体、游戏、网页等高效地流向家中各处的客户端设备(例如包括计算机、数字电视、高清晰度电视(HDTV)等)。
基本上，本发明的实施例涉及基于效用函数向网络中的应用动态分配带宽的系统、装置和方法。一个或多个客户端设备存在于网络中并且能够在网络上接收数据。在一个实施例中，能够在网络上收发数据的服务器通过网络与客户端设备耦合。服务器识别网络中的客户端设备并识别客户端在网络中正使用的应用。为每个应用定义效用函数。效用函数可用于确定应用在预定质量水平上执行所需的最小带宽量。基于为每个应用定义的效用函数，为网络中的不同应用动态分配带宽。
如上文所讨论的，当网络带宽动态变化时，例如无线网络中，在竞争的客户端设备之间分配带宽和允许新客户端进入网络变得复杂。本发明的实施例涉及基于效用函数向网络的客户端设备动态地分配带宽。本发明更具体的实施例涉及基于每个客户端设备的效用函数，动态调整每个客户端设备的可用带宽，以便调节分配给每个客户端设备的带宽以优化各个客户端设备的性能(基于各自的效用函数)，并且该带宽适配于网络的总可用带宽之内。此外，通过利用效用函数，每个客户端设备可以使用分配给其的优化带宽，使得整个系统的效用得到优化。应当清楚的是，可以使用一个或多个服务器和一个或多个客户端设备来利用本发明的这些方面。
更具体地，在一个实施例中，定义了效用函数，该效用函数描述使用该网络的每个“应用”(application)的给定量带宽的效用或有效性(usefulness)。该“应用”通常可定义为与服务器至一个或多个客户端设备之间的信息传输(如数据流)相对应的数据序列。此外，“应用”可定义为利用该数据的实际软件应用程序，或者利用该数据的其他某种功能、设备或例程。在一个实施例中，效用函数可规定足够地或以预定或期望的质量水平执行应用的有效的最小带宽量，以及当前对该应用可用的带宽的给定改变将会导致的效用或有效性的改变。
例如，正如上文参照图1A和图1B所讨论的，客户端设备A、B、C、D 130、132、134、136中的一个或多个可能正利用对于流向其的数据流或应用需要一定量带宽的函数或应用程序，以便以足够的质量水平恰当地利用数据流。在一个实施例中，诸如计算机、机顶盒、或电视(如HDTV)的客户端设备可能正利用需要相对高水平带宽的应用以使高保真视频和音频如电影、电视、图形、多媒体、游戏、网页等具有足够水平的质量(即要求相对高的QoS)。例如，在一个实施例中，当用作家用网络的一部分时，家用媒体服务器102使数据(如视频和音频数据)流向家里各处的客户端设备A、B、C、D 130、132、134、136。这些客户端设备中的一些可以运行要求高QoS和高带宽的应用以便产生高保真的视频和音频内容，如电影、电视、图形、多媒体、游戏、网页等。应当清楚的是，本发明的实施例可应用于具有固定带宽的网络如图1B中所示的有线网络101，或具有可变(即不可靠)带宽的网络如图1A中所示的无线网络100。
同样参照图3，流程图300说明了根据本发明的一个实施例基于效用函数向网络中的应用动态分配带宽可执行的操作。最初，识别无线或有线网络(分别例如图1A或1B)中的客户端设备(方框302)。例如，将分别以130、132、134和136表示的客户端A、B、C和D确定为网络的客户端设备。接下来，识别网络中当前正使用的应用(方框304)。例如，客户端设备A 130可以是运行应用以在因特网上从另一计算机下载文档的计算机，这要求相对小的带宽量，然而客户端设备C 134可以是运行应用以下载并同时播放HDTV视频节目(例如电影、电视、图形、多媒体、游戏、网页等)的HDTV机。
接下来，执行操作以便为网络中当前正使用的每个应用定义效用函数(方框306)。具体地，如将要讨论的，效用函数使应用的效用或有效性的量与获得期望的效用量所需的带宽相关联。因此，作为例子，将定义客户端设备A 130的从因特网下载文档应用的效用函数以及客户端设备134的下载并同时播放HDTV视频节目的应用的效用函数。
此外，可以基于预定或期望(如用户定义)的优先级按比例变化(scale)效用函数以便在优先级上区分哪些应用比其它更重要并相应地分配带宽(方框308)。例如继续对于该例子，如果(例如由用户或系统)定义了优先级，以便使HDTV视频节目(由于高QoS需求而要求相对高的带宽)的应用比在因特网上下载文档的应用更重要，则效用函数将按比例变化以反映之。因此，基于优先级和比例因数，对下载文档的应用和下载并同时播放HDTV视频节目的应用两者定义维持某一QoS水平的最小带宽量。然而，由于HDTV应用被给定的优先级高于因特网文档下载的应用，因此如果没有足够的带宽满足两者，则将为因特网下载分配降低的带宽以满足分配给HDTV应用的最小带宽量，以便维持HDTV应用的QoS。这当然可能导致缓慢的因特网下载。然而正在播放的HDTV视频节目的质量将不会受到损失。
最后，在方框310中，基于为每种应用定义的效用函数向网络中的不同应用分配带宽。下面将更详细的讨论基于为每种应用定义的效用函数向网络中的不同应用分配带宽的方法。
应当清楚的是，如上文关于图3所述，在一个实施例中可以在具有软件模块的计算设备中实现下面的操作以便帮助实现这些功能：基于效用函数向网络中的应用动态分配带宽，和为网络中正使用的每个应用定义效用函数。具体地，在一个实施例中，上文关于图2所述的计算设备(如台站或服务器102)可以利用存储在存储器220中并在(如上文所讨论的)处理器210的控制下实施的带宽管理器软件模块250来实施这些功能。
现在参照图4，图4示出了说明依照本发明一个实施例的效用函数的例子的图400。如图4所示，效用函数定义了应用的效用或有效性(y轴402)与获得期望效用量所需带宽(x轴404)的关系。因此，效用函数可用于规定保持应用工作在足够水平的对应用有效的最小带宽量，以及估算该应用当前可用带宽的给定改变将会产生的效用或有效性的改变。此外，应当清楚的是，应用的有效性或效用(如y轴402所示)可以基于诸如用户偏好的因数、应用为了足够地工作而接收的足够数据流的足够带宽所需的质量或QoS因数(例如在对如电影、电视、图形、多媒体、游戏、网页等内容的高保真视频和音频渲染中-这些通常需要高的QoS)，以及其它因数。
如上文所讨论的，例如，可以为客户端设备(如计算机)从因特网下载文档的应用定义效用函数。类似地，作为另一个实施例，可以为客户端设备(例如HDTV机)下载并同时播放HDTV视频节目的应用定义效用函数。
作为一个例子，为了在计算机软件中实现，效用函数可以近似为分段的线性适应函数，图4中以函数线406示出了其一个例子。因此，继续关于前面的例子，函数线406代表的效用函数可对应于客户端设备(如计算机)从因特网下载文档的应用。
作为另一个例子，效用函数可近似为不连续适应函数，图4中以函数线410示出了其一个例子。具体地，效用函数可包括实际网络元件外部的部件的性能考虑。例如，如果数据源是MPEG-2流且通过MPEG-2编码器调节源数据率，则该效用函数可以是不连续的以反映该编码器不能连续改变其数据率这一情况。因此，继续关于上面的例子，函数线410代表的效用函数可对应于客户端设备(如HDTV机)下载并同时播放HDTV视频节目的应用。
此外，应当清楚的是，效用函数可依赖于数据目的地特性，反映观看的视频流的感觉质量如何关于不同的数据率而改变。例如，如上文所讨论的，当用户要观看视频、音频、图像、网页和/或多媒体(例如在作为目的设备的HDTV客户端设备上)时，可以在效用函数的定义中考虑用户观看的视频流的感知质量。因此效用函数可以考虑QoS因数。此外，效用函数还可以依赖于源特性和目的地特性两者的组合。
如上文所讨论的，带宽效用函数也可以根据优先级而按比例变化。为了逻辑简单，将其与效用函数本身分开考虑是方便的。现在参照图5，图5示出了曲线图500，该曲线图500说明了依照本发明一个实施例的按比例变化的效用函数的例子。具体地，图5示出了效用函数A 506和表示为效用函数B 510的效用函数A的按比例变化的形式。例如，可以通过向效用函数A 506施加大于1.0的比例因子产生效用函数B 510。当然，1.0的比例保持效用函数不变。与图4一样，在图5中y轴502对应于应用的效用或有效性而x轴504对应于获得期望的效用量所需的带宽。例如，按比例变化的效用函数(如按比例变化的效用函数B 510)实现的这一优先级可以与目的客户端设备(如视频终端)的优先级关联——例如可以为高清晰度HDTV终端给定比较低分辨率的计算机视频显示器更高的优先级。
例如，在分别关于图1A和1B的无线和有线网络讨论的上述例子中，客户端设备A 130是运行应用以便在因特网上从另一计算机下载文档的计算机，其需要相对小的带宽量，然而客户端设备C 134是运行应用以下载并同时播放HDTV视频节目(例如电影、电视、图形、多媒体、游戏、网页等)的HDTV机，其需要相对大的带宽量。
继续关于上面的例子，可以通过利用按比例变化的效用函数B 510预设优先级，以便使HDTV视频节目的应用(需要高带宽以满足高QoS需求)比在因特网上下载文档的应用更为重要。因此，与因特网下载的应用相比，对与下载并同时显示HDTV视频节目相关的应用维持某一QoS的最小带宽量可以被给定较高的优先级，从而如果没有足够的带宽满足两者，则将为因特网下载分配降低的带宽以满足分配给HDTV应用的最小带宽，以便维持HDTV应用的QoS。以这种方式，观众将能够在HDTV上以某一质量水平观看视频和音频内容如电影、电视、图形、多媒体、游戏、网页等。这当然可能导致计算机更缓慢的因特网下载。然而正在通过HDTV显示的HDTV视频和音频的质量将不会受到损失。
现在参照图6，流程图600更详细地说明了依照本发明一个实施例基于效用函数为网络中的应用动态分配带宽的可以执行的操作的例子。正如将要讨论的，在示例的方法中，以如下方式共享总的可用网络带宽：使当前使用网络的所有不同应用的总效用最大化。应当清楚的是，存在许多方式来实现之。例如，在典型的实现方式中，每当总的可用网络带宽的改变量大于固定的阈值时(例如为了限制到节点的带宽分配改变的数量)，可以给每个节点或客户端设备分配0带宽，然后将“从头开始”为所有的节点或客户端设备再分配带宽分配，以便使网络中所有节点或客户端设备的总效用最大化。应当清楚的是，这与如下方案是不同的：使所有的节点或客户端设备保持先前的带宽分配并仅对将从例如新近可用的可用带宽的增长中受益的节点或客户端设备进行调整。
因此，在一个实施例中，具体参看图6并利用图1A作为示例网络，在方框602中，服务器102通过无线信道150使多个应用流向客户端设备A、B、C、D 130、132、134、136。方法600继续监测以查看需要带宽再分配的情况是否发生。
例如，在方框604中，方法600确定是否存在网络100的一个或多个客户端的应用的流准入请求，从而可能需要带宽再分配。在方框606中，方法600确定是否存在网络100的一个或多个客户端的应用的移除通知，从而可能需要带宽再分配。在方框608中，方法600确定可用网络带宽的改变量是否已经大于产生网络带宽改变指示的固定阈值，从而可能需要带宽再分配。
特别地，如方框610所示，可以使用带宽管理器的带宽估算模块，基于效用函数(例如上文参照图4所讨论的)以及以及一些流应用可能具有的相对于其它流应用的优先级(例如上文参照图5所讨论的)，来估算网络的当前可用带宽和网络中各个流应用的实现预定或希望的QoS水平所需的带宽。在一个实施例中，带宽管理模块可以是上文所讨论的服务器102的带宽管理器软件模块，或者可以单独存在于一个或多个客户端设备中或者与服务器102结合。带宽估算模块可用于实现方法600的操作以便基于效用函数向网络中的应用动态分配带宽，如下文所述。
如果需要带宽再分配，则在方框615中，方法600基于流应用的效用函数(UF)确定是否存在足够带宽以满足所有流应用的最低效用或有效性。如果否，则接下来在方框618中，确定是否正考虑流准入。如果是，则向该应用发送流准入拒绝通知，从而不允许该流应用进入网络(方框620)。如果并未在考虑流应用准入，则这时在方框624中，方法600确定是否存在具有极高分组损失率的流应用。如果是，则该流应用从网络中掉出(dropped)并通知该应用其已从网络中掉出(方框626)。如果否，则这时最近开始的流应用从网络中掉出并通知该应用其已从网络中掉出(方框628)。
然而，对于流应用如果现在存在满足基于效用函数(UF)的所有流应用的最低效用的足够带宽，则方法600继续到操作框640。在操作框640，基于各个流应用的效用函数(UF)向网络的所有流应用分配最低所请求带宽。然后，在方框642中，确定网络中是否存在更多的可用带宽。如果否，则对流应用的带宽分配已被最终分配，并通知流应用它们的带宽分配(方框646)。然而，如果网络中存在更多的可用带宽，则在方框644，基于流应用的效用函数向这些流应用分配剩余的带宽。接下来，对流应用的带宽分配已被最终分配，并通知流应用它们的带宽分配(方框646)。
应当清楚的是可以对上述方法600做出许多变化。例如每当改变给定的流应用的效用时就给该流应用指定一个动态临时效用惩罚(penalty)，以阻碍对于任意具体应用的发生得很经常的效用变化。
此外，可以惩罚特别不可靠的网络链路，例如具有异常高的分组错误率的网络链路，因为可以认为它们浪费总的带宽。这种惩罚可以通过使用原始数据率作为链路带宽来隐式地实现，或者这种惩罚可以例如按该链路优先级降低的形式显式地实现。该流程图示出了这种高错误链路的一种可能结果，其中该链路可能在向多个链路分配带宽期间掉出。
此外，应当清楚的是，可以在任何类型的无线网络、有线网络、它们的组合中以及以任何类型的适合网络协议来实现上文描述的基于效用函数向网络中的应用动态分配带宽的操作。例如，在一个实施例中，可以以与RTCP结合的UDP协议来进行这些操作。
应当清楚的是，上文所述的方法并不暗示着在任何给定的时间分配所有的可用带宽。具体地，本发明的实施例可以留出带宽的“储备”或“安全余量”，可以在显式带宽分配之间由客户端按需要使用这些带宽“储备”或“安全余量”。另外，不仅可以在客户端离开或进入网络时，而且可以在任何现存链路上的带宽以有理由在客户端之间再分配带宽的方式改变时的任何其它时间，进行带宽的分配。
本发明的其它实施例涉及用于动态估算无线网络中的网络链路带宽的系统、装置和方法。该系统包括至少一个能够在无线网络上接收数据的客户端设备，以及能够在无线网络上的无线信道的链路上收发数据的服务器。该服务器识别无线网络中的至少一个客户端设备，并且识别所述至少一个客户端设备在无线网络中正在使用的应用，其中每个应用具有该服务器和该客户端设备之间的相关链路，以及在该链路上发送的相关数据流。基于对相关数据流的吞吐量的测量并且基于对链路的信道利用率的确定，该服务器被动地估算链路上应用正在使用的带宽。
例如，在一个实施例中，图6的带宽管理器610的带宽估算模块可以动态估算并预测不同信道上的不同网络链路的网络带宽，然后将该信息反馈到数据源。如上文所讨论的，该数据源可以是包括诸如MPG编码器的数据源的服务器计算机。
更具体地，带宽管理器610的带宽估算模块可以通过利用如将要讨论的可用带宽被动估算技术来估算网络链路的动态带宽。利用这些被动估算技术，不将额外的分组注入网络中。应当清楚的是，这些被动估算技术可用于基于争用的网络以及无争用的网络，然而将在基于争用的网络的示例性环境中讨论这些被动估算技术。
具体地，返回参照图1A，上文所讨论的无线网络100可供使多媒体数据、视频、音频、图形、文本、文档等的信息和数据从服务器102流向客户端设备A、B、C和D。此外，本发明的实施例可提供高保真的视频和音频内容如电影、电视、图形、多媒体、游戏、网页等的高效流传送。
具体地，在一个实施例中，当用作家用网络的一部分时，家庭媒体服务器102使诸如视频和音频的数据通过无线信道以高QoS和高带宽流向家中各处的客户端设备A、B、C、D 130、132、134、136。以这种方式，服务器102可以使高保真的视频和音频内容如电影、电视、图形、多媒体、游戏、网页等高效地流向家中各处的这些客户端设备(例如包括计算机、数字电视、高清晰度电视(HDTV)等)。
在一个实施例中，带宽估算模块610可利用被动估算技术来估算家用网络100的链路的可用带宽，并且可以在上文所述的方法600中利用这些估算，在所述方法中，基于为各个应用定义的效用函数向网络中的不同应用动态分配带宽。
更具体地，网路上的每个发送节点(例如接入点120)可以估算其在之上进行发送的每个链路的带宽，然后可以将这个信息反馈到所发送分组的最初发生器(例如服务器102)。例如，服务器102可运行许多不同的应用，这些应用产生要发送到多个客户端设备A、B、C和D的多种数据。这些应用和它们的相关数据可能涉及如上文所讨论的电影、电视、游戏、网页等的流传送。
为了向这些应用提供估算的可用带宽，服务器102可估算相关联的网络链路中每一个的动态带宽。例如，服务器102可以运行HDTV应用以便使HDTV电影在无线信道150的链路上流向客户端C 134，而且服务器102也可以运行在无线信道150的另一链路上发送到客户端A 130的因特网浏览应用。
现在将讨论为这些应用中的每一个估算网络链路的动态带宽的方法和技术。应当注意的是，术语“吞吐量”通常指经由链路在信道上实际发送的实际数据量或数据率，而“带宽”通常指为要经由链路在信道上发送的数据保留的吞吐量的可用量。
参照图7，图7是说明根据本发明一个实施例为链路估算吞吐量的过程的流程图700。可以通过上文所讨论的带宽估算模块610来实施过程700。
首先，确定无线网络的客户端(方框702)。例如，可以识别客户端A、B、C和D。接下来，测量从分组传输开始到被接收节点收到的持续时间(方框704)。为了实现此，估算从发送节点(例如服务器102)的分组发送时间。这可以通过测量从发送节点处的分组传输开始(即，或者更精确地为分组被排队以进行发送的时间)至收到来自接收节点(即客户端A、B、C、D之一)的相应确认的持续时间来实现。应当清楚的是，对于普通传输或具有突发(burst)确认或选择性确认的突发传输，可以测量从第一分组发送的时间至收到对应于突发的最后确认的时间的持续时间。
在一个实施例中，可以在网络的媒体访问(MAC)层进行这种测量，从而该测量本质上包括诸如排队时间、传输数据率、介质争用、和分组重传的因数。
接下来，在方框706中，将发送分组的大小除以实测的持续时间。在图9中可以看到关于此的例子，等式1a：
Figure A20068000771700261
具体地，由等式1a可见，通过用分组大小除以发送时间与确认时间的差值来确定分组的吞吐量。通过用发送分组的大小除以这个实测的持续时间，可以为发送节点和接收节点之间的给定信道上的相应链路获得网络吞吐量的估算。例如图1A说明了从服务器102到客户端设备A、B、C、D之一的无线信道150。因此，估算链路的吞吐量(方框708)。由于数据分组大小包括不同协议层所需的头部字节的大小，因此这种带宽估算可以考虑到协议开销。
图9的等式1b是等式1a的重新表述：
Figure A20068000771700262
应当注意的是等式1b具体考虑了开销时间、退避时间(back-offtime)、防冲突(collision avoidance，CA)时间和重试。接下来，带宽估算模块610可以确定链路在给定信道上的最大估算吞吐量。参照图8，图8是确定链路最大估算吞吐量的过程800。
首先，通过对一小段时间和/或不同分组大小上的分组吞吐量取平均来估算流或链路的吞吐量。在一个例子中，可以利用图9所示的等式1c：
Figure A20068000771700263
如等式1c所示，通过对一小段时间上的分组吞吐量取平均并将结果除以该小段时间对其归一化来估算流或链路的吞吐量。使用这的原因在于吞吐量实际上可以随时间而变化。此外，吞吐量可以基于分组大小本身而变化，并且对于变化的分组大小也可以使用类似的取平均等式。对这些值取平均可提高精确度。
还可以确定信道利用率(channel utilization)(方框804)。可以将正在进行的估算流的吞吐量与源节点处的流传输的信道利用率结合以便为特定链路确定最大估算吞吐量或带宽。
可以通过图9所示的等式1d来确定信道利用率：
Figure A20068000771700271
如等式1d所示，可以通过从1中减去给定窗口内的空闲时间量与窗口总时间之比所得到的差值来确定信道利用率。作为一个例子，如果给定窗口内数据流空闲的时间量与总时间窗口之比为0.1(例如20毫秒空闲时间相对于200毫秒的时间窗口)，则90％的时间信道被利用。
接下来，在方框808中，将正在进行的链路的估算流的吞吐量与信道利用率结合以便确定特定链路的最大估算吞吐量(方框808)。具体地，将信道利用率乘以该流的吞吐量(吞吐量流)以产生链路的最大估算吞吐量(例如，利用率信道×吞吐量流)。
基于上文所述的过程，可以为一个或多个信道上的一个或多个链路动态估算带宽。例如，使用图1A的例子，服务器102可以运行HDTV应用并使HDTV电影以30Mb/s(确定为吞吐量流)和0.9的信道利用率(利用率信道)通过无线信道150上的链路流向客户端C 134，对于该流产生27Mb/s的最大估算吞吐量。
然而，同时，服务器102可以运行因特网浏览应用并使网页以5Mb/s(确定为吞吐量流)和0.1的信道利用率(利用率信道)通过无线信道上的链路流向客户端A 130，对于该流产生0.5Mb/s的最大估算吞吐量。
因此，基于上述，基于为相关应用的链路的最大估算吞吐量并且如上文所讨论基于为每个应用定义的效用函数，服务器可动态估算要分配给无线网络中的应用的带宽量，该服务器可基于为每个应用定义的效用函数向无线网络中的不同应用动态分配带宽。
因此，可以为一个或多个信道上的一个或多个链路动态地估算带宽。然后可以将该带宽估算与前述的图6的过程结合使用，在图6的过程中基于效用函数向网络中的应用动态分配带宽。如上文所讨论的，利用图1A作为示例性的网络，服务器102可以使多个应用经由无线信道150上的链路流向客户端A、B、C、D 130、132、134、136。方法600继续监测以查看是否发生如上文所述的基于带宽估算方法610需要带宽再分配的情况。
作为一个例子，如果服务器102经由信道150通过第一链路运行HDTV应用的应用，同时运行使可供网络浏览器使用的因特网数据流向客户端A 130的应用，则上文所讨论的带宽估算技术可继续动态估算信道上的这些链路每一个所使用的带宽，如上文所讨论。
此外，基于上文所讨论的过程和效用函数，可以设定优先级使得HDTV视频节目(需要高的带宽以满足高QoS需求)被认为比通过因特网进行网络浏览的应用更重要。因此，可为与显示HDTV视频节目有关的应用维持某一QoS的最小带宽量赋予高于因特网下载应用的优先级，从而如果没有足够的带宽满足两者，则将为因特网下载分配降低的带宽以满足分配给HDTV应用的最小带宽量，以便维持HDTV应用的QoS。当然这可能导致客户端设备计算机的更缓慢的因特网下载，然而正在通过HDTV显示的HDTV视频和音频的质量将不会受到损失。
如上文所讨论的，可以使用标准编程技术和/或工程技术产生软件、固件、硬件、中间件或它们的任何组合，以方法、系统、装置或机器可读介质(例如软件模块、处理器可读介质、计算机可读介质、代码段等)的形式实施本发明的实施例。
尽管在特定的实施例中描述了本发明及其各种功能部件，然而应当清楚的是，可以本发明可以在硬件、软件、固件、中间件或它们的组合中实现并且可用于系统、子系统、或它们的子部件中。当在软件中实施时，本发明的要素是执行必要任务的代码段。该程序或代码段可存储在机器可读的介质中，例如处理器可读的介质或计算机程序产品，或者通过传输介质或通信链路被表现为载波的计算机数据信号或被载波调制的信号发送。机器可读的介质或处理器可读的介质可包括能够以机器(例如处理器、计算机等)可读和可执行的形式存储或传送信息的任何介质。机器/处理器可读的介质的例子包括电子电路、半导体存储装置、ROM、闪存、可擦可编程ROM(EPROM)、软盘、致密光盘CD-ROM、光盘、硬盘、纤维光学介质、射频(RF)链路等。计算机数据信号可以包括能够在传输介质(如电子网络信道、光纤、空气、电磁、射频链路等)上传播的任何信号。可以通过计算机网路如因特网、内联网等下载代码段。
特别地，通常以在计算机中以一个或多个计算机程序的形式实施本发明的实施例，以便执行如上文所述的期望的操作、功能和过程。该计算机程序包含如下的指令：当这些指令被计算机读取并执行时，使得计算机执行实施和/或利用本发明所必需的操作。通常，这些计算机程序可以确实地在设备、载体或多媒体(例如存储器、数据存储设备和/或经由数据通信设备连接到计算机的远程设备)中实施和/或可从它们中读取。在操作系统的控制下，这些计算机程序可以从存储器、数据存储设备和/或远程设备加载到计算机的存储器中以便在操作期间使用。
在前述的说明书中，参照具体的示例实施例对本发明进行了描述。然而，显然可以对其做出许多修改和改变而不偏离附属权利要求书中所述的本发明更宽广的精神和范围。因此，说明书和附图被认为示例性而非限制意义的。

Claims (32)

1.一种用于动态地估算无线网络中网络链路的带宽的系统，该系统包括：
至少一个能够在无线网络上接收数据的客户端设备；和
能够在所述无线网络的无线信道的链路上收发数据的服务器，该服务器通过所述无线信道与所述至少一个客户端设备耦合，该服务器用于：
识别所述无线网络中的所述至少一个客户端设备；
识别所述至少一个客户端设备在所述无线网络中正在使用的应用，其中每个应用具有在所述服务器和所述客户端设备之间的相关链路，以及在该链路上发送的相关数据流；和
基于对所述相关数据流的吞吐量的测量并且基于对所述链路的信道利用率的确定，被动地估算所述链路上应用正在使用的带宽。
2.权利要求1的系统，其中测量相关数据流的吞吐量还包括用发送分组的大小除以从分组发送开始至该分组被客户端设备接收到的持续时间来估算分组的吞吐量。
3.权利要求2的系统，其中估算分组吞吐量还包括接收来自客户端设备的指示分组的收到的确认，所述分组的估算吞吐量等于发送的分组的大小除以分组发送时间与分组确认时间的差值。
4.权利要求2的系统，其中估算链路数据流的吞吐量包括对变化时间段上的分组吞吐量取平均并对平均的分组吞吐量进行归一化。
5.权利要求4的系统，其中通过时间窗口内的空闲时间量与该时间窗口的总时间之比与数字1的差值来确定与应用相关的链路的信道利用率。
6.权利要求4的系统，其中通过将确定的信道利用率乘以相关应用的链路的数据流的估算吞吐量来确定所述应用的链路的最大估算吞吐量。
7.权利要求6的系统，其中所述服务器基于相关应用的链路的最大估算吞吐量，并且基于为每个应用定义的效用函数，动态地估算要分配给所述无线网络中的应用的带宽量，所述服务器还基于为每个应用定义的效用函数向所述无线网络中的不同应用动态地分配带宽。
8.权利要求7的系统，其中所述效用函数规定了应用以预定质量水平执行时所需的最小带宽量。
9.权利要求7的系统，其中所述效用函数是定义应用的效用与所需带宽的关系的函数。
10.权利要求9的系统，其中所述效用函数可基于预定的优先级按比例变化。
11.权利要求9的系统，其中所述效用函数是线性函数。
12.权利要求9的系统，其中所述效用函数是不连续函数。
13.一种用于动态地估算无线网络中网络链路的带宽的方法，该方法包括：
识别所述无线网络中的至少一个客户端设备；
识别所述至少一个客户端设备在所述无线网络中正在使用的应用，其中每个应用具有与客户端设备的相关链路，以及在该链路上发送的相关数据流；和
基于对所述相关数据流的吞吐量的测量并且基于对所述链路的信道利用率的确定，被动地估算所述链路上应用正在使用的带宽。
14.权利要求13的方法，其中测量相关数据流的吞吐量还包括用发送分组的大小除以从分组发送开始至该分组被客户端设备接收到的持续时间来估算分组的吞吐量。
15.权利要求14的方法，其中估算分组吞吐量还包括接收来自客户端设备的指示分组的收到的确认，所述分组的估算吞吐量等于发送的分组的大小除以分组发送时间与分组确认时间的差值。
16.权利要求14的方法，其中估算链路数据流的吞吐量包括对变化时间段上的分组吞吐量取平均并对平均的分组吞吐量进行归一化。
17.权利要求16的方法，其中通过时间窗口内的空闲时间量与该时间窗口的总时间之比与数字1的差值来确定与应用相关的链路的信道利用率。
18.权利要求16的方法，其中通过将确定的信道利用率乘以应用的链路的数据流的估算吞吐量来确定相关应用的链路的最大估算吞吐量。
19.权利要求18的方法，还包括基于相关应用的链路的最大估算吞吐量，并且基于为每个应用定义的效用函数，动态地估算要分配给所述无线网络中的应用的带宽量，基于为每个应用定义的效用函数向所述无线网络中的不同应用动态地分配带宽。
20.权利要求19的方法，其中所述效用函数规定了应用以预定质量水平执行时所需的最小带宽量。
21.权利要求19的方法，其中所述效用函数是定义应用的效用与所需带宽的关系的函数。
22.权利要求21的方法，其中所述效用函数可基于预定的优先级按比例变化。
23.权利要求21的方法，其中所述效用函数是线性函数。
24.权利要求21的方法，其中所述效用函数是不连续函数。
25.一种用于在无线网络中动态地估算到至少一个客户端设备的无线信道的链路的带宽的装置，该装置包括：
在所述无线信道的链路上与所述至少一个客户端设备之间收发数据流的发送器；和
处理器，该处理器实现一软件模块用以执行如下操作：
识别所述无线网络中的至少一个客户端设备；
识别所述至少一个客户端设备在所述无线网络中正在使用的应用，其中每个应用具有与客户端设备的相关链路，以及在该链路上发送的相关数据流；和
基于对所述相关数据流的吞吐量的测量并且基于对所述链路的信道利用率的确定，被动地估算所述链路上应用正在使用的带宽。
26.权利要求25的装置，其中测量相关数据流的吞吐量还包括用发送分组的大小除以从分组传输开始至该分组被客户端设备接收到的持续时间来估算分组的吞吐量。
27.权利要求26的装置，其中估算分组吞吐量还包括接收来自客户端设备的指示分组的收到的确认，所述分组的估算吞吐量等于发送的分组大小除以分组发送时间与分组确认时间的差值。
28.权利要求26的装置，其中估算链路数据流的吞吐量包括对变化时间段上的分组吞吐量取平均并对平均的分组吞吐量进行归一化。
29.权利要求28的装置，其中通过时间窗口内的空闲时间量与该时间窗口的总时间之比与数字1的差值来确定与应用相关的链路的信道利用率。
30.权利要求28的方法，其中通过将确定的信道利用率乘以应用的链路的数据流的估算吞吐量来确定相关应用的链路的最大估算吞吐量。
31.权利要求30的装置，其中所述软件模块基于相关应用的链路的最大估算吞吐量，并且基于为每个应用定义的效用函数，动态地估算要分配给所述无线网络中的应用的带宽量，所述软件模块还基于为每个应用定义的效用函数向所述无线网络中的不同应用动态地分配带宽。
32.权利要求31的装置，其中所述效用函数规定了应用以预定质量水平执行时所需的最小带宽量。
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