CN102223676B - 多速率WLANs中基于比例公平的接入点关联方法 - Google Patents

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Abstract

一种多速率WLANs中基于比例公平的接入点关联方法，基于比例公平的原则，提出了计算接入点可分配给用户的最优传输时间量，实现了用户带宽分配的比例公平；另外还综合考虑了接入点负载和用户的传输比特率，提出了新的网络性能收益导出方式

Description

多速率WLANs中基于比例公平的接入点关联方法
方法领域
本发明属于多速率WLANs方法领域，具体涉及一种多速率WLANs中基于比例公平的接入点关联方法。
背景方法
目前，多速率WLANs的网络资源管理中应用最广泛的比例公平则要求按照用户比特速率或者权重的比例将带宽分配给用户，从而最大化所有用户的带宽效用总和。
Ekici等人提出了一个分布式接入点选择方法来实现比例公平原则，该方法中用户会连接到提供最优性能的接入点上，而最优性能的标准是考虑比特速率以及接入点上容纳的用户总数后获取的拥塞舒缓。Abusubaih和Wolisz在文章中提出了一个针对IEEE 802.11多速率无线局域网的集中式优化接入点关联策略，该策略基于蜂窝的状态信息，并且能够使接入点间的信息交换更加便利。Gong等人将无线mesh网络中的接入点选择问题公式化为一个非线性优化问题，其中总吞吐量和公平性之间的权衡是通过使用了一个权重参数来获取的。Bejerano等人证明了最大最小公平性和最小最大负载之间的等价性，并提出了一个负载均衡方法来获取最优的最大最小公平带宽分配。现在使用的公平性、负载均衡和接入点选择关联是优化用户接入点关联机制和资源分配中三个相互影响的因素，而上述方法的现有方法中研究者很少将公平性、负载均衡和接入点选择关联这3个在多速率WLANs中相互影响的因素综合起来进行考虑。若欠缺公平性考虑，会导致低速率用户出现“带宽饥饿”现象；若忽略接入点负载情况，会加剧某些接入点上资源竞争程度，另外现有一些接入点关联方法虽然融入了公平性思想，但是它们仅仅考虑了单个接入点的情形，并没有考虑整个网络范围内的公平性问题。这些方法只实现了局部的公平性，而不是全局的公平性。而有些关联方法采用集中式的方式执行，集中式方法需要收集整个网络的用户信息，信息交互的开销较大，若用户在网络中移动，需要调整接入点关联，集中式方法会产生较大的计算代价。
发明内容
为了克服上述现有方法存在的不足，本发明的目的在于提供一种多速率WLANs中基于比例公平的接入点关联方法，无线接入点为移动用户分配的最优服务时间和移动用户关联接入点的网络性能收益，使移动用户与性能收益最大的接入点关联，从而提高整个网络的吞吐量，实现用户带宽分配的比例公平性，并且开销小。
为了达到上述目的，本发明所采用的方法方案是：
一种多速率WLANs中基于比例公平的接入点关联方法，步骤如下：
步骤1：首先移动用户依次向n个待关联的无线接入点中的已关联了mj个移动用户的第j个无线接入点发送探测数据包，该探测数据包同时将该移动用户的权重w0送入第j个无线接入点，n、和j为大于等于1的整数，mj为大于等于0的整数；
步骤2：第j个无线接入点接收到探测数据包后，向发送所述的探测数据包的移动用户发送应答数据包，该应答数据包包括第j个无线接入点已覆盖的所述的mj个移动用户的权重之和
Figure BDA0000069190760000021
Uj表示与第j个无线接入点已关联的所述的mj个移动用户集合，wk表示在Uj中的第k个移动用户的权重，mj为大于等于0的整数，j为大于等于1的整数；
步骤3：移动用户接收到所述的应答数据包后，解码应答数据包，获得第j个无线接入点已关联的所述的mj个移动用户的权重之和
Figure BDA0000069190760000031
Uj表示与第j个无线接入点已覆盖的所述的mj个移动用户集合，wk表示在Uj中的第k个移动用户的权重，并根据探测数据包和应答数据包的收发情况，使用IEEE 802.11协议规定的方法，计算其通信时的传输比特率r0j，mj为大于等于0的整数，j为大于等于1的整数；
步骤4：发送所述的探测数据包的移动用户依次导出所述的n个待关联的无线接入点的第j个无线接入点的网络性能收益δj，其导出方式为按照公式
Figure BDA0000069190760000032
而得到网络性能收益δj，其中r0j为该移动用户通信时的传输比特率，w0为该移动用户的权重，Wj为第j个无线接入点已关联的所述的mj个移动用户的权重之和；
步骤5：发送所述的探测数据包的移动用户选择网络性能收益δj最大的无线接入点进行关联。
通过本发明多速率WLANs中基于比例公平的接入点关联方法，基于比例公平的原则，提出了计算接入点可分配给用户的最优传输时间量，实现了用户带宽分配的比例公平；另外还综合考虑了接入点负载和用户的传输比特率，提出了新的网络性能收益导出方式
Figure BDA0000069190760000033
并以此为基础优化接入点关联，有效提高网络吞吐量；最后本发明采用的分布式的执行方式，具有较低的计算开销。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作更详细的说明。
多速率WLANs中基于比例公平的接入点关联方法，步骤如下：
步骤1：首先移动用户依次向n个待关联的无线接入点中的已关联了mj个移动用户的第j个无线接入点发送探测数据包，该探测数据包同时将该移动用户的权重w0送入第j个无线接入点，n、和j为大于等于1的整数，mj为大于等于0的整数；
步骤2：第j个无线接入点接收到探测数据包后，向发送所述的探测数据包的移动用户发送应答数据包，该应答数据包包括第j个无线接入点已覆盖的所述的mj个移动用户的权重之和
Figure BDA0000069190760000041
Uj表示与第j个无线接入点已关联的所述的mj个移动用户集合，wk表示在Uj中的第k个移动用户的权重，mj为大于等于0的整数，j为大于等于1的整数；
步骤3：移动用户接收到所述的应答数据包后，解码应答数据包，获得第j个无线接入点已关联的所述的mj个移动用户的权重之和
Figure BDA0000069190760000042
Uj表示与第j个无线接入点已覆盖的所述的mj个移动用户集合，wk表示在Uj中的第k个移动用户的权重，并根据探测数据包和应答数据包的收发情况，使用IEEE 802.11协议规定的方法，计算其通信时的传输比特率r0j，mj为大于等于0的整数，j为大于等于1的整数；
步骤4：发送所述的探测数据包的移动用户依次导出所述的n个待关联的无线接入点的第j个无线接入点的网络性能收益δj，其导出方式为按照公式而得到网络性能收益δj，其中r0j为该移动用户通信时的传输比特率，w0为该移动用户的权重，Wj为第j个无线接入点已关联的所述的mj个移动用户的权重之和；
步骤5：发送所述的探测数据包的移动用户选择网络性能收益δj最大的无线接入点进行关联。

Claims (1)

1.一种多速率WLANs中基于比例公平的接入点关联方法，其特征在于，步骤如下：
步骤1:首先移动用户依次向n个待关联的无线接入点中的已关联了mj个移动用户的第j个无线接入点发送探测数据包，该探测数据包同时将该移动用户的权重w0送入第j个无线接入点，n和j为大于等于1的整数，mj为大于等于0的整数；
步骤2:第j个无线接入点接收到探测数据包后，向发送所述的探测数据包的移动用户发送应答数据包，该应答数据包包括第j个无线接入点已覆盖的所述的mj个移动用户的权重之和
Figure FDA00002977225900011
Uj表示与第j个无线接入点已关联的所述的mj个移动用户集合，wk表示在Uj中的第k个移动用户的权重；
步骤3:移动用户接收到所述的应答数据包后，解码应答数据包，获得第j个无线接入点已关联的所述的mj个移动用户的权重之和
Figure FDA00002977225900012
并根据探测数据包和应答数据包的收发情况，使用IEEE802.11协议规定的方法，计算其通信时的传输比特率r0j；
步骤4:发送所述的探测数据包的移动用户依次导出所述的n个待关联的无线接入点的第j个无线接入点的网络性能收益δj，其导出方式为按照公式 δ j = log ( ( r 0 j w 0 W j + w 0 ) w 0 ( W j W j + w 0 ) W j ) 而得到网络性能收益δj；
步骤5:发送所述的探测数据包的移动用户选择网络性能收益δj最大的无线接入点进行关联。
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Citations (1)

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CN101790196A (zh) * 2010-01-26 2010-07-28 清华大学 一种无线Mesh网络中的分布式接入点关联方法

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Title
Approximate Optimization for Proportional Fair AP Association in Multi-rate WLANs;Wei Li等;《Wireless Algorithms, Systems, and Applications》;20101231;第6221卷;全文 *
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Proportional Fairness in Multi-rate Wireless LANs;Li Li等;《INFOCOM 2008. The 27th Conference on Computer Communications. IEEE》;20081231;全文 *
Wei Li等.Approximate Optimization for Proportional Fair AP Association in Multi-rate WLANs.《Wireless Algorithms, Systems, and Applications》.2010,第6221卷第36-46页.

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