CN103974378B - 基于QoS保证和竞争窗口的低速率用户接入控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于QoS保证和竞争窗口的低速率用户接入控制方法，主要解决现有无线局域网小区中，由于低速率用户的存在严重影响小区内高速率用户QoS及小区整体性能的问题。其实现步骤为：(1)获取小区信息，判断链路业务的QoS指标是否满足需求值；(2)计算各链路速率，进行低速率用户判断；(3)判断是否进行低速率用户接入控制；(4)为低速率用户配置最大竞争窗口值CWmax；(5)结束本次流程，等待下一周期。本发明通过配置无线局域网中低速率用户的信道竞争窗口值，减小了低速率用户接入信道的概率，保障同一小区内高速率用户的服务质量QoS及网络的整体性能，可应用于有边缘用户存在的无线局域网。

Description

基于QoS保证和竞争窗口的低速率用户接入控制方法
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，具体涉及低速率用户接入控制的方法，可用于改善无线局域网小区中高速率用户的服务质量QoS及小区的整体性能。
背景技术
随着无线网络技术的不断发展，基于IEEE802.11标准的无线局域网近年来以其技术体制简单、接入灵活、成本低等特点得到了快速、广泛的应用。目前，随着电脑笔记本、智能终端等便携设备的普及，无线局域网WLAN日益成为最常见的网络接入选择。
电气和电子工程组织IEEE802.11工作组由最初设计的802.11协议到最新的802.11ac协议，通信速率不断提高。而未来的无线局域网WLAN将是接入点AP、终端用户高密度部署的网络，同信道的无线设备共享同一空口传输介质，拥有待发送业务的用户需要进行信道竞争。在信号良好，用户较少的场景下，无线用户的体验效果很好。但在用户较多的高密度部署的场景下，尤其在使用的高峰时间段，无线用户体验常常会出现速率慢、易掉线的现象。
现有802.11无线局域网WLAN技术中，无线局域网WLAN小区内的用户采用载波侦听多路访问/冲突避免CSMA/CA机制公平地竞争信道，当参与信道竞争的用户侦听到信道空闲时，等待分布式协调帧间隔DIFS时长，并从计数区间[0,CW]中选取一个伪随机整数CWi，按该数目的时隙时长进行退避等待，退避完毕后如果信道仍然空闲，则接入信道。可见竞争窗口CW值的大小直接影响用户接入信道的概率。
在高密度接入点AP、高密度终端用户部署的网络中用户并不是均匀分布的，当无线局域网中有低速率用户接入并进行业务传输时，低速率用户会占用较多的无线接入点AP设备资源，低速率用户对无线接入点AP设备资源和信道资源的占用导致网络平均吞吐量降低，使得高速率用户的上网速度也会很慢。因此，如果在无线通信过程中对低速率用户不加以控制，将无法保障同一小区内高速率用户的服务质量QoS。
北京傲天动联技术股份有限公司申请专利文件“一种低速率用户接入控制方法”(公开号CN103152797A，申请号201310031275.7，申请日2013.01.28)公开了一种低速率用户接入控制方法，该方法通过无线接入点AP检测向用户成功发送数据帧的发送速率，如果连续向用户发送预定个数的低速率帧，则判断用户为低速率用户。当AP检测到所述低速率用户的发送队列中数据帧的个数大于阈值时，则丢掉发往所述低速率用户的数据帧。采用本发明提出的技术方案，可以有效地解决低速率用户占用硬件资源而造成网络整体的性能降低的问题。
该方法存在的不足是，完全限制了低速率用户的传输，即使在接入点AP范围内用户数较少或只有低速率用户进行业务传输时，依然限制低速率用户的接入，浪费了网络资源，不能充分保证网络的整体性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于QoS保证和竞争窗口的低速率用户接入控制方法，以解决现有无线局域网小区中，由于低速率用户的存在严重影响小区内高速率用户的服务质量及小区整体性能的问题。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案包括以下步骤：
(1)获取小区性能信息：
无线局域网接入点AP周期性检测每条链路当前业务的服务质量QoS指标，并与对应链路所承载业务的QoS需求值进行比较，若存在某条链路QoS指标值不满足所对应业务的QOS需求值，则执行步骤(2)，否则执行步骤(5)；
(2)判断用户链路速率：
无线接入点AP定义低速率用户列表Llow和高速率用户列表Lhigh两个列表；设链路速率门限值为用户i的链路速率为vi，若则判断用户i是低速率用户，并将用户i加入到低速率用户列表Llow中，否则，将用户i加入到高速率列表Lhigh中；
(3)低速率用户限制判断：
无线接入点AP检测低速率用户列表Llow和高速率用户列表Lhigh中是否为空，若低速率用户列表Llow中和高速率用户列表Lhigh中都非空，则执行步骤(4)；否则，执行步骤(5)；
(4)低速率用户限制：
无线接入点AP根据802.11协议中初始竞争窗口的可选择范围[CWmin,CWmax]，配置低速率用户列表Llow中用户的竞争窗口值，并通过广播的方式通知低速率用户列表Llow中所有用户的竞争窗口值设置为CWmax；
(5)结束本次流程，等待下一周期，执行步骤(1)。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明通过为低速率用户配置最大竞争窗口值CWmax，增加了低速率用户在竞争信道过程中的退避等待时间，从而减小了低速率用户接入信道的概率，改善了小区内高速率用户的服务质量QoS及小区的整体性能。
附图说明
图1是本发明使用的场景示意图；
图2是本发明的实现流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述。
参照图1，本发明使用的场景包含一个无线接入点AP和若干无线终端用户，在无线接入点AP覆盖范围内，终端用户个数和每个终端用户的位置都是非均匀分布的。
参照图2，本发明在图1所述的场景中进行低速率用户限制的具体步骤如下：
步骤1：获取小区性能信息。
无线局域网接入点AP周期性检测每条链路当前业务的服务质量QoS指标，并与该链路所承载业务的QoS需求值进行比较，若存在某条链路QoS指标值不满足所对应业务的QOS需求值，则执行步骤2，否则执行步骤5；
需要说明的是：当前业务的服务质量QoS指标可通过当前链路的时延、吞吐量等指标来衡量；链路所承载业务的QoS需求值，是指满足链路所承载业务传输所需要的时延、吞吐量等指标的最低要求。
步骤2:判断用户链路速率。
无线接入点AP端定义低速率用户列表Llow和高速率用户列表Lhigh两个列表；设链路速率门限值为用户i的链路速率为vi，若则用户i是低速率用户，并将用户i加入到低速率用户列表Llow中，否则，将用户i加入到高速率用户列表Lhigh中；
需要说明的是：AP通过检测每条链路成功发送的每一个数据帧的速率，统计一段时间内成功发送数据帧的速率平均值，得到每条链路的链路速率，若用户的链路速率小于门限值，则判断为低速率用户；否则判断为高速率用户。
步骤3：低速率用户限制判断。
无线接入点AP检测低速率用户列表Llow和高速率用户列表Lhigh中是否为空，若低速率用户列表Llow中和高速率用户列表Lhigh中都非空，即当前AP小区中既有低速率用户又有高速率用户，则执行步骤4；否则，执行步骤5；
步骤4：低速率用户限制。
无线接入点AP根据802.11协议中初始竞争窗口的可选择范围[CWmin,CWmax]，配置低速率用户列表Llow中用户的竞争窗口值，并通过广播的方式通知低速率用户列表Llow中所有用户的竞争窗口值设置为CWmax；
需要说明的是：竞争窗口是指载波侦听多路访问/冲突避免CSMA/CA机制中分布式协调功能DCF定义的随机退避计数器参数值，退避等待时间等于此退避计数器的值乘以每个时隙的时长，因此通过为低速率用户设置最大竞争窗口值CWmax，可以增大低速率用户在信道竞争过程中的等待时间，从而减小低速率用户接入信道的概率，保障小区内高速率用户的服务质量QoS及小区的整体性能。
步骤5：结束本次流程，等待下一周期，执行步骤1。

Claims (5)

1.一种基于QoS保证和竞争窗口的低速率用户接入控制方法，包括如下步骤：
(1)获取小区性能信息：
无线局域网接入点AP周期性检测每条链路当前业务的服务质量QoS指标，并与对应链路所承载业务的QoS需求值进行比较，若存在某条链路QoS指标值不满足所对应业务的QOS需求值，则执行步骤(2)，否则执行步骤(5)；
(2)判断用户链路速率：
无线接入点AP定义低速率用户列表Llow和高速率用户列表Lhigh两个列表；设链路速率门限值为用户i的链路速率为vi，若则判断用户i是低速率用户，并将用户i加入到低速率用户列表Llow中，否则，将用户i加入到高速率列表Lhigh中；
(3)低速率用户限制判断：
无线接入点AP检测低速率用户列表Llow和高速率用户列表Lhigh中是否为空，若低速率用户列表Llow中和高速率用户列表Lhigh中都非空，则执行步骤(4)；否则，执行步骤(5)；
(4)低速率用户限制：
无线接入点AP根据802.11协议中初始竞争窗口的可选择范围[CWmin,CWmax]，配置低速率用户列表Llow中用户的竞争窗口值，通过广播的方式通知低速率用户列表Llow中所有用户的竞争窗口值设置为CWmax；
(5)结束本次流程，等待下一周期，执行步骤(1)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤(1)中的链路所承载业务的QoS需求值，是指链路所承载的业务正常传输时需要的时延和吞吐量的最低需求值。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤(2)中的链路速率，是指链路一段时间内所有成功发送数据帧的发送速率的平均值。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤(3)中的低速率用户列表Llow和高速率用户列表Lhigh都非空，是指当前无线接入点AP小区中既有低速率用户又有高速率用户。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤(4)中的竞争窗口，是指载波侦听多路访问/冲突避免CSMA/CA机制中，分布式协调功能DCF定义的随机退避计数器参数。
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