CN101784082A - 无线局域网内增强服务质量的方法及装置 - Google Patents

无线局域网内增强服务质量的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明揭示了一种无线局域网内增强服务质量的方法及装置。所述无线局域网内增强服务质量的方法包括步骤：在无线接入点增加报文分类；根据增加的报文分类增加QOS优先级传输队列，并且设置队列属性；利用增加的传输队列进行QOS调度，并进行数据传输。所述无线局域网内增强服务质量的装置，可通过拓展EDCA QOS中报文的分类，相应增加无线优先级队列，以及采用智能丢弃报文等策略，保证无线全业务按照用户的要求正常开展，从而增强服务质量，以提升用户体验。

Description

无线局域网内增强服务质量的方法及装置
技术领域
本发明涉及到无线通讯领域，特别涉及到无线局域网内增强服务质量的方法及装置。
背景技术
无线局域网(WLAN)作为用户接入网络的一种方式，有着有线接入无法比拟的优势：布线简单以及便于移动等。而且随着技术的演进，无线局域网的带宽也日渐增强。但是在QOS(Quality of Service，服务质量)方面，目前只有IEEE802.11e中EDCA(Enhanced Distributed Channel Access，增强型分布式信道接入)QoS，能够满足数据业务传输，而在全业务(数据、语音以及视频等)情况下就明显不足。
EDCA QOS有以下局限性：一、报文只有四个分类，分别为AC_BE、AC_BK、AC_VI以及AC_VO，优先级队列相应也只有四级，无法满足全业务场景下的需要；二、EDCA QOS中是相对优先级，在环境恶劣的情况下，优先级高的业务也会受到影响；比如家庭应用中，在IPTV(交互式网络电视)业务和上网业务同时开展时，用户最关心的是IPTV业务，用户无法接受出现马赛克或者视频停顿延迟的情况，而上网业务的影响则相对可以容忍；目前的EDCA QOS无法完全保证高优先级的业务，比如无法实现保障优先IPTV业务等。
发明内容
本发明的目的之一为提供一种无线局域网内增强服务质量的方法及装置，可增强服务质量，以提升用户体验。
本发明提出一种无线局域网内增强服务质量的方法，包括步骤：
在无线接入点增加报文分类；
根据增加的报文分类增加QOS优先级传输队列，并且设置队列属性；
利用增加的传输队列进行QOS调度，并进行数据传输。
优选地，所述在无线接入点增加报文分类的步骤后还包括步骤：
将特定报文纳入增加的QOS优先级传输队列。
优选地，所述利用增加的传输队列进行QOS调度，并进行数据传输的步骤进一步包括步骤：
在无线带宽不足且网关的缓存队列满时，进行报文丢弃。
优选地，所述进行报文丢弃的步骤进一步包括步骤：
判断新加入报文的优先级别是否为高优先级；如是，则在低优先级的队列中丢弃一报文，并将新加入的报文放入高优先级队列中；否则，丢弃新加入报文。
优选地，所述在低优先级的队列中丢弃一报文，并将新加入的报文放入高优先级队列中的步骤前还包括步骤：
判断低优先级队列长度是否为零；如是，丢弃新加入的报文；否则，进行下一步骤。
优选地，所述低优先级队列为AC_BK队列和/或AC_BE队列；所述高优先级队列为AC_VI队列和/或AC_VO。
本发明还提出一种无线局域网内增强服务质量的装置，包括：
分类管理模块，在无线接入点增加报文分类；
队列管理模块，根据增加的报文分类增加QOS优先级传输队列，并且设置队列属性；
通讯模块，利用增加的传输队列进行QOS调度，并进行数据传输。
优选地，所述装置还包括：
分类纳入模块，将特定报文纳入增加的QOS优先级传输队列。
优选地，所述通讯模块进一步包括：
报文丢弃单元，在无线带宽不足且网关的缓存队列满时，进行报文丢弃。
优选地，所述报文丢弃单元进一步包括：
级别判断件，判断新加入报文的优先级别是否为高优先级；
队列整理件，根据判断在低优先级的队列中丢弃一报文，并将高优先级的新加入报文放入高优先级队列中；
第一丢弃件，根据判断直接将低优先级的新加入报文丢弃。
优选地，所述报文丢弃单元还包括：
长度判断件，判断低优先级队列长度是否为零；
第二丢弃件，根据判断丢弃新加入的报文；
通知件，根据判断通知所述队列整理件进行处理。
本发明的无线局域网内增强服务质量的方法及装置，可通过拓展EDCAQOS中报文的分类，相应增加无线优先级队列，以保证无线全业务按照用户的要求正常开展，从而增强服务质量，以提升用户体验。
附图说明
图1是本发明一实施例中无线局域网内增强服务质量的方法的步骤流程示意图；
图2是本发明一实施例中无线局域网的结构示意图；
图3是本发明一实施例的一实施方式中无线局域网内增强服务质量的方法的步骤流程示意图；
图4是本发明一实施例的另一实施方式中无线局域网内增强服务质量的方法的步骤流程示意图；
图5是本发明一实施例中步骤S120的流程示意图；
图6是本发明一实施例中队列调度的示意图；
图7是本发明另一实施例中无线局域网内增强服务质量的装置的结构示意图；
图8是本发明另一实施例的一实施方式中无线局域网内增强服务质量的装置的结构示意图；
图9是本发明另一实施例中报文丢弃单元的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
本发明针对EDCA(Enhanced Distributed Channel Access，增强型分布式信道接入)QOS(Quality of Service，服务质量)的局限性，结合家庭无线网关的实际应用，提出基于EDCA QOS的增强技术。其通过拓展EDCA QOS中报文的分类，相应增加无线优先级队列，以及采用智能丢弃报文等策略，保证无线全业务按照用户的要求正常开展，从而增强服务质量，以提升用户体验。
参照图1，本发明提出一实施例的一种无线局域网内增强服务质量的方法，包括：
步骤S10、在无线接入点增加报文分类；
步骤S11、根据增加的报文分类增加QOS优先级传输队列，并且设置队列属性；
步骤S12、利用增加的传输队列进行QOS调度，并进行数据传输。
在无线局域网络中，存在一个无线接入点(AP)下接多个无线用户(STA)。所述多个无线用户可通过无线接入点接入Internet(因特网)。不同无线用户可运行不同业务，如无线上网、无线IPTV(交互式网络电视)点播/组播、Wi-Fi(WirelessFidelity，无线保真)电话以及FTP(File Transfer Protocol，文件传输协议)下载等业务。(参照图2)
如步骤S10所述，根据IEEE802.11e规范，EDCA参数集里定义了每一个报文分类的参数记录，格式如表1所示：
  AIFSN   ACM   ACI   Reserved
表1
其中ACI长度为2bit，其定义如表2所示：
  ACI   AC   Description
  00   AC_BE   Best effort
  01   AC_BK   Background
  10   AC_VI   Video
  11   AC_VO   Voice
表2
无线接入点可在上述基础上，利用无线网络的MAC(Media AccessControl，媒体访问控制)层的报文设计增加报文分类。
所述MAC层可利用保留位(Reserved，大小为1bit)对报文分类进行扩展，如此报文最多可以分为八类，即使在全业务应用中，也可以足够满足需要。无线优先级队列也可根据报文分类的个数进行相应的增加，以满足QOS调度。
通过MAC层扩展出来的报文分类，可以由用户自定义或者按协议约定进行分类，保证无线接入点和无线用户能够识别即可。
参照图3，在本实施例的一实施方式中，所述步骤S10后还包括：
步骤S100、将特定报文纳入增加的QOS优先级传输队列。
如步骤S100所述，特定报文可以根据需要由用户自己定义设置，例如：在多业务情况下，有些报文比较特殊，比如链路保活报文以及关键的管理报文等。所述报文的丢失可能会导致业务中断，因此可在扩展的分类里增加对所述报文的特殊处理，比如提高优先级别以及增加重传次数等处理。如此，可使得环境恶劣的情况下，特定报文不丢失，业务不中断，在环境恢复后，业务随可以快速恢复。
所述链路保活报文可为PPP(Point-to-Point Protocol，点到点协议)保活报文等；所述管理报文可为IGMP(Internet Group Management Protocol，因特网组管理协议)管理报文等。
如步骤S11所述，无线接入点可根据增加的报文分类，创建新的传输队列。所述新的传输队列具有争信道能力强、队列长度短以及重传次数相对多等特性。所述设置队列属性可包括CWmin(竞争窗的最小值)、CWmax(竞争窗的最大值)、TXOP(传输机会)、AIFSN(仲裁帧间隙)、队列长度以及报文重传次数等属性的设置。
如步骤S12所述，无线接入点利用所述新的传输队列进行通讯。即使在环境恶劣的情况下，也可以最大限度保证将增加报文分类中的报文传输到对方，保证链路不中断；且一旦环境正常后，可以快速恢复正常通讯，进行数据传输。
以下举例对本实施例进行详细说明：
首先，在无线接入点上新增一个报文分类AC_KEY，并把PPP保活报文，IGMP管理报文等纳入AC_KEY中；
然后，配合AC_KEY分类报文，新建一个传输队列。所述新建的传输队列具有争信道能力强、队列长度短以及重传次数相对多等特性。
再利用新建的传输队列进行通讯。在实际应用中，即使环境恶劣，也可以最大限度保证AC_KEY分类的报文传输到对方，保证链路不中断；且一旦环境正常后，可以快速恢复正常通讯。
参照图4，在本实施例的另一实施方式中，所述步骤S12进一步包括：
步骤S120、在无线带宽不足且网关的缓存队列满时，进行报文丢弃。
如步骤S120所述，当无线带宽不足时，优先丢弃低优先级的报文，且在紧急情况下，才逐级丢弃高优先级的报文。通过牺牲低优先级的业务，而保证高优先级的业务的顺利传输。
参照图5，所述步骤S120进一步包括：
步骤S121、判断新加入报文的优先级别是否为高优先级；如是，则在低优先级的队列中丢弃一报文，并将新加入的报文放入高优先级队列中(步骤S122)；否则，丢弃新加入报文(步骤S123)。
所述步骤S122前还包括：
步骤S124、判断低优先级队列长度是否为零；如是，丢弃新加入的报文(步骤S123)；否则，进行步骤S122。
所述报文分类的优先级可根据IP报文的tos字段或者其他用户自定义的方法进行判断。所述低优先级队列可为AC_BK队列和/或AC_BE队列等；所述高优先级队列可为AC_VI队列和/或AC_VO等。
以下举例对报文丢弃进行详细说明。
参照图6，比如：在一个无线网关上接两个无线用户(终端)，其中一个无线实施上网业务，另外一个无线用户实施IPTV业务；并已在无线网关上扩展一个AC_KEY报文分类和传输队列。
在无线带宽不足且网关的缓存队列满时，对新加入的报文进行判断；如果新加入的报文是低优先级报文分类，比如AC_BK分类，则直接丢弃；如果新加入的报文是高优先级分类，比如AC_VO分类，则首先把AC_BK队列的长度缩短一个，并将其中的报文直接丢弃，然后将AC_VO的队列的长度增长，并把新加入的报文放入。在通过上述方式将AC_BK队列中的报文丢弃之前，先判断AC_BK队列长度是否为0；如是，则AC_VO队列将停止增长，新加入的报文也开始丢弃。
当无线带宽开始缓解时，AC_VO队列长度将逐渐减少，则AC_BK队列可逐渐增加，低优先级的业务恢复正常。
参照图7，本发明提出另一实施例的一种无线局域网内增强服务质量的装置30，包括：
分类管理模块31，在无线接入点增加报文分类；
队列管理模块32，根据增加的报文分类增加QOS优先级传输队列，并且设置队列属性；
通讯模块33，利用增加的传输队列进行QOS调度，并进行数据传输。
所述分类管理模块31可在上述基础上，利用无线网络的MAC(MediaAccess Control，媒体访问控制)层的报文设计，在无线接入点上增加报文分类。
所述MAC层可利用保留位(Reserved，大小为1bit)对报文分类进行扩展，如此报文最多可以分为八类，即使在全业务应用中，也可以足够满足需要。无线优先级队列也可根据报文分类的个数进行相应的增加，以满足QOS调度。通过MAC层扩展出来的报文分类，可以由用户自定义或者按协议约定进行分类，保证无线接入点和无线用户能够识别即可。
参照图8，在本实施例的一实施方式中，所述装置30还包括分类纳入模块34，将特定报文纳入增加的QOS优先级传输队列。
所述分类纳入模块34在多业务情况下，可将比较特殊的报文，比如链路保活报文和/或关键的管理报文等，纳入增加的报文分类中。所述特定报文可包括PPP保活报文和/或IGMP管理报文等。
所述报文的丢失可能会导致业务中断，因此可通过所述分类纳入模块34，在扩展的分类里增加对所述报文的特殊处理，比如提高优先级别以及增加重传次数等处理。如此，可使得环境恶劣的情况下，特定报文不丢失，业务不中断，在环境恢复后，业务随可以快速恢复。
所述队列管理模块32可根据增加的报文分类，创建新的传输队列。所述新的传输队列具有争信道能力强、队列长度短以及重传次数相对多等特性。
所述通讯模块33可利用所述新的传输队列进行通讯。即使在环境恶劣的情况下，也可以最大限度保证将增加报文分类中的报文传输到对方，保证链路不中断；且一旦环境正常后，可以快速恢复正常通讯。
参照图9，在本实施例的另一实施方式中，所述通讯模块33进一步包括报文丢弃单元331，在无线带宽不足且网关的缓存队列满时，进行报文丢弃。
所述报文丢弃单元331可在无线带宽不足且网关的缓存队列满时，优先丢弃低优先级的报文，且在紧急情况下，才逐级丢弃高优先级的报文。通过牺牲低优先级的业务，而保证高优先级的业务的顺利传输。
所述报文丢弃单元331进一步包括级别判断件332、队列整理件333以及第一丢弃件334；所述级别判断件332，判断新加入报文的优先级别是否为高优先级；所述队列整理件333，根据判断在低优先级的队列中丢弃一报文，并将高优先级的新加入报文放入高优先级队列中；所述第一丢弃件334，根据判断直接将低优先级的新加入报文丢弃。
所述报文丢弃单元331还包括长度判断件335、第二丢弃件336以及通知件337；所述长度判断件335，判断低优先级队列长度是否为零；所述第二丢弃件336，根据判断丢弃新加入的报文；所述通知件337，根据判断通知所述队列整理件333进行处理。
以下举例对报文丢弃进行详细说明。
比如：在一个无线网关上接两个无线用户(终端)，其中一个无线实施上网业务，另外一个无线用户实施IPTV业务；并已在无线网关上扩展一个AC_KEY报文分类和传输队列。
在无线带宽不足且网关的缓存队列满时，可通过所述级别判断件332对新加入的报文进行判断；如果新加入的报文是低优先级报文分类，比如AC_BK分类，则利用所述第一丢弃件334直接丢弃；如果新加入的报文是高优先级分类，比如AC_VO分类，则通过所述队列整理件333把AC_BK队列的长度缩短一个，并将其中的报文直接丢弃，然后将AC_VO的队列的长度增长，并把新加入的报文放入。在通过上述方式将AC_BK队列中的报文丢弃之前，先利用所述长度判断件335判断AC_BK队列长度是否为0；如是，则AC_VO队列将停止增长，使用所述第二丢弃件336将新加入的报文也开始丢弃；否则，利用通知件337通知所述队列整理件333进行处理。
当无线带宽开始缓解时，AC_VO队列长度将逐渐减少，则AC_BK队列可逐渐增加，低优先级的业务恢复正常。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种无线局域网内增强服务质量的方法，其特征在于，包括步骤：
在无线接入点增加报文分类；
根据增加的报文分类增加QOS优先级传输队列，并且设置队列属性；
利用增加的传输队列进行QOS调度，并进行数据传输。
2.根据权利要求1所述的无线局域网内增强服务质量的方法，其特征在于，所述在无线接入点增加报文分类的步骤后还包括步骤：
将特定报文纳入增加的QOS优先级传输队列。
3.根据权利要求1或2所述的无线局域网内增强服务质量的方法，其特征在于，所述利用增加的传输队列进行QOS调度，并进行数据传输的步骤进一步包括步骤：
在无线带宽不足且网关的缓存队列满时，进行报文丢弃。
4.根据权利要求3所述的无线局域网内增强服务质量的方法，其特征在于，所述进行报文丢弃的步骤进一步包括步骤：
判断新加入报文的优先级别是否为高优先级；如是，则在低优先级的队列中丢弃一报文，并将新加入的报文放入高优先级队列中；否则，丢弃新加入报文。
5.根据权利要求4所述的无线局域网内增强服务质量的方法，其特征在于，所述在低优先级的队列中丢弃一报文，并将新加入的报文放入高优先级队列中的步骤前还包括步骤：
判断低优先级队列长度是否为零；如是，丢弃新加入的报文；否则，进行下一步骤。
6.根据权利要求4或5所述的无线局域网内增强服务质量的方法，其特征在于，所述低优先级队列为AC_BK队列和/或AC_BE队列；所述高优先级队列为AC_VI队列和/或AC_VO。
7.一种无线局域网内增强服务质量的装置，其特征在于，包括：
分类管理模块，在无线接入点增加报文分类；
队列管理模块，根据增加的报文分类增加QOS优先级传输队列，并且设置队列属性；
通讯模块，利用增加的传输队列进行QOS调度，并进行数据传输。
8.根据权利要求7所述的无线局域网内增强服务质量的装置，其特征在于，所述装置还包括：
分类纳入模块，将特定报文纳入增加的QOS优先级传输队列。
9.根据权利要求7或8所述的无线局域网内增强服务质量的装置，其特征在于，所述通讯模块进一步包括：
报文丢弃单元，在无线带宽不足且网关的缓存队列满时，进行报文丢弃。
10.根据权利要求9所述的无线局域网内增强服务质量的装置，其特征在于，所述报文丢弃单元进一步包括：
级别判断件，判断新加入报文的优先级别是否为高优先级；
队列整理件，根据判断在低优先级的队列中丢弃一报文，并将高优先级的新加入报文放入高优先级队列中；
第一丢弃件，根据判断直接将低优先级的新加入报文丢弃。
11.根据权利要求10所述的无线局域网内增强服务质量的装置，其特征在于，所述报文丢弃单元还包括：
长度判断件，判断低优先级队列长度是否为零；
第二丢弃件，根据判断丢弃新加入的报文；
通知件，根据判断通知所述队列整理件进行处理。
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