CN104320815A - 一种用于提高无线局域网络吞吐量的数据传输策略 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于提高无线局域网络吞吐量的数据传输策略，包括（S10）设定定时器时间T，并获取所有终端的数据传输速率，以此求得数据传输速率的平均值V；（S20）根据各终端的数据传输速率为其设定对应的时间片；（S30）针对各数据传输速率，确定相应的可发送数据包配额值；（S40）按照可发送数据包配额值传送数据包。本发明巧妙地采用了时间片作为多速率环境下的度量标准，为不同速率的终端设置不同的时间片来调整其接入时间，为较高速率的终端分配更多的时间片，体现高速率的优越性，在不增加网络突发性的情况下提升高速率终端的吞吐量，进而提高网络的整体吞吐量，其复杂度低，易于实现，也不会造成额外的硬件成本，具有广泛的应用前景。

Description

一种用于提高无线局域网络吞吐量的数据传输策略

 

技术领域

本发明属于通信网络技术领域，具体地讲，是涉及一种用于提高无线局域网络吞吐量的数据传输策略。

背景技术

近年来，随着移动用户数目以及实时多媒体数据业务量的不断增加，用户对无线局域网络（WLAN）在带宽、性能、覆盖范围等方面的需求日益提高。目前，WLAN有代表性的标准是IEEE 802.11，其中IEEE 802.11a/b/g/n在物理层都提供多速率能力，控制帧及广播、多播帧都以基本速率发送，而数据帧可以根据信道状况选择不同的速率进行传送，一般地，当信道具有高信噪比时可以选择高的数据传输速率发送数据包。

按照传统的数据传输方式，无论是高速率的终端还是低速率的终端，都具有相同的接入次数。在这种情况下，高速率终端发送分组所需要的时间较低速率终端更短，那么在一段时间内高速率终端占用信道的时间将小于低速率终端所占用的时间，这对高速率终端的吞吐量甚至整个网络的吞吐量存在一定程度的影响。因此，如何使得高速率终端获得相对高的吞吐量，体现高速率的优越性是亟需解决的问题。

现有的改进措施，例如机会式自动速率协议OAR(Opportunistic Auto Rate)，允许高速率站点可以一次性发送多个分组，以此提升高速率终端的吞吐量，但是OAR的突发性较大，例如，在只有少数低速率终端，其它都是高速率终端的情况下，占多数的高速率终端每次都必须发送多个分组。

因此，本发明提出一种新的数据传输策略在多速率环境下且不增加网络流量突发性的前提下有效提高网络的吞吐量。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供一种适应多速率环境的基于无线局域网络的数据传输策略，在不增加网络流量突发性的前提下有效提高网络的吞吐量。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于提高无线局域网络吞吐量的数据传输策略，包括如下步骤：

（S10）设定定时器时间T，并获取所有终端的数据传输速率，以此求得数据传输速率的平均值V；

（S20）根据各终端的数据传输速率为其设定对应的时间片；

（S30）针对各数据传输速率，确定相应的可发送数据包配额值；

（S40）按照可发送数据包配额值传送数据包。

具体来讲，所述步骤（S20）中对每个终端进行如下设置：

（S21）判定该终端的数据传输速率是否大于104Mbps，如果是，则将其配置的时间片设为t1，否则进行下一步；

（S22）判定该终端的数据传输速率是否大于54Mbps，如果是，则将其配置的时间片设为t2，否则进行下一步；

（S23）判定该终端的数据传输速率是否大于22Mbps，如果是，则将其配置的时间片设为t3，否则将其配置的时间片设为t4。

其中，配置的各时间片的关系为t1＞t2＞t3＞t4。

进一步地，所述步骤（S30）中可发送数据包配额值的确定方法如下：

（S31）对数据传输速率不小于104Mbps的终端，为其配置的可发送数据包配额值PL1=104*T*t1/(t1+t2+t3+t4)；

（S32）对数据传输速率不小于54Mbps且小于104Mbps的终端，为其配置的可发送数据包配额值PL2=54*T*t2/(t1+t2+t3+t4)；

（S33）对数据传输速率不小于22Mbps且小于54Mbps的终端，为其配置的可发送数据包配额值PL3=22*T*t3/(t1+t2+t3+t4)；

（S34）对数据传输速率小于22Mbps的终端，为其配置的可发送数据包配额值PL4=V*T-PL1-PL2-PL3。

更进一步地，所述步骤（30）还包括：

（S34）对配置的可发送数据包配额值进行校验，若PL4＜0，则跳转步骤（S20）重新进行。

并且，所述步骤（S34）中，若PL4＞PL3，则跳转步骤（S20）重新进行。

为了更好地进行数据传输，具体地，所述步骤（S40）包括：

（S41）针对各数据传输速率分别构建对应的缓存队列；

（S42）依次查看缓存队列；

（S43）查看当前速率对应的缓存队列有无数据包，如果有，则执行下一步，否则执行步骤（S45）；

（S44）判定该缓存队列中可发送数据包配额值是否大于零，如果是，则发送数据包，并更新该缓存队列的可发送数据包配额值，否则执行步骤（S45）；

（S45）判定是否达到定时器时间，如果未达到，则跳转执行步骤（S42），如果达到，则重新设定定时器时间，重复执行步骤（S10）~（S40）。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明基于无线局域网络的数据传输标准进行研究，巧妙地采用了时间片作为多速率环境下的度量标准，为不同速率的终端设置不同的时间片来调整其接入时间，为较高速率的终端分配更多的时间片，体现高速率的优越性，在不增加网络突发性的情况下提升高速率终端的吞吐量，进而提高网络的整体吞吐量，其复杂度低，易于实现，也不会造成额外的硬件成本，具有广泛的应用前景，适合推广应用。

（2）本发明通过为高速率终端分配更多的时间片，以占用更长的信道时间，体现高速率的优越性，进而提高网络的整体吞吐量。

（3）本发明通过为不同速率的终端设置不同的时间片来实现与发送速率成一定比例的接入机会，从而保证了不同速率终端接入时间的公平性。

（4）本发明按照终端的不同速率分配时间片以控制不同速率终端占用信道的时间，而不是所遇高速率终端每次都必须发送多个分组，并以平均数据传输速率作为限定值，避免了高速率终端占多数的情况下，网络流量突发性增长。

（5）本发明可以与任何类型的多速率MAC机制结合，发送端根据终端使用的发送速率设置时间片即可，复杂度低，易于实现，不会造成额外的硬件成本。

附图说明

图1为本发明的流程示意图。

图2为本发明中步骤（S40）的流程示意图。

图3为本发明-实施例中无线局域网的配置示意图。

图4为本发明-实施例中未使用本发明方法的吞吐量示意图。

图5为本发明-实施例中使用本发明方法的吞吐量示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1至图5所示，该数据传输策略，主要基于无线局域网络，用以提高本网络的吞吐量。本实施例以具有一个无线接入设备、四种不同传输速率终端的某无线局域网为例，其中，AP代表无线接入设备，STA X 代表终端设备，设图3中STA A的数据传输速率为112Mbps，STA B和C的数据传输速率为85Mbps，STA D的数据传输速率为48Mbps，STA E和F的数据传输速率为20Mbps。该数据传输方法的具体过程如下：

（S10）设定定时器时间T=300秒，并获取所有终端的数据传输速率分别为v _A=112Mbps，v _B=85Mbps，v _C=85Mbps，v _D=48Mbps，v _E=20Mbps，v _F=20Mbps，以此求得数据传输速率的平均值V=62 Mbps。

（S20）根据各终端的数据传输速率为其设定对应的时间片。

具体地，对于终端A，其数据传输速率为112Mbps＞104 Mbps，将其配置的时间片设为t1=5；

对于终端B和C，其数据传输速率大于54Mbps且小于104 Mbps，将其配置的时间片设为t2=4；

对于终端D，其数据传输速率大于22Mbps且小于54 Mbps，将其配置的时间片设为t3=3；

对于终端E和F，其数据传输速率小于22Mbps，将其配置的时间片设为t4=2。

（S30）针对各数据传输速率，确定相应的可发送数据包配额值。

具体地，对于终端A，其对应的可发送数据包配额值为PL1=104*T*t1/(t1+t2+t3+t4)=11142；

对于终端B和C，其对应的可发送数据包配额值为PL2=54*T*t2/(t1+t2+t3+t4)=4628；

对于终端D，其对应的可发送数据包配额值为PL3=22*T*t3/(t1+t2+t3+t4)=1414；

对于终端E和F，其对应的可发送数据包配额值为PL4=V*T-PL1-PL2-PL3=1416。

经校验PL4＞PL3，不符合要求，跳转步骤（S20）重新进行。

（S20’）重新配置时间片t1’=5，t2’=4，t3’=3，t4’=1；

（S30’）重新确定可发送数据包配额值PL1’= 104*T*t1’/(t1’+t2’+t3’+t4’) = 12000， PL2’= 54*T*t2’/(t1’+t2’+t3’+t4’) = 4984， PL3’= 22*T*t3’/(t1’+t2’+t3’+t4’) = 1414，PL4’= V*T-PL1’-PL2’-PL3’= 93；

经校验0＜PL4＜PL3，符合要求，继续执行步骤（S40）。

（S40）按照可发送数据包配额值传送数据包。具体地，

（S41）针对各数据传输速率分别构建对应的缓存队列；

（S42）依次查看缓存队列；

（S43）查看当前速率对应的缓存队列有无数据包，如果有，则执行下一步，否则执行步骤（S45）；

（S44）判定该缓存队列中可发送数据包配额值是否大于零，如果是，则发送数据包，并更新该缓存队列的可发送数据包配额值，否则执行步骤（S45）；

（S45）判定是否达到定时器时间，如果未达到，则跳转执行步骤（S42），如果达到，则重新设定定时器时间，重复执行步骤（S10）~（S40），此时重新获取各终端速率并计算其平均值V，重新设定时间片t1、t2、t3、t4，以及各速率对应的配额值PL1、PL2、PL3、PL4。

经测试，未使用本发明的数据传输策略的系统吞吐量(v*t)如图4所示，而使用了本发明的数据传输策略的系统吞吐量如图5所示，其中横坐标为数据传输时间t，纵坐标为数据传输速率v。根据图4和图5的对比，可明显发现，基于本发明的数据传输策略，整个系统的吞吐量有明显提高，而且经观察发现，终端速率差别越大，吞吐量增长越大，因此，本发明特别适用于速率差别较大的网络环境。

通过上述方法，为不同速率的终端设置不同的时间片以调整其接入时间，使得在不增加突发性的情况下提升高速率终端的吞吐量，进而提高网络的整体吞吐量，具有很高的实用价值和推广价值。

上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1. 一种用于提高无线局域网络吞吐量的数据传输策略，其特征在于，包括如下步骤：

（S10）设定定时器时间T，并获取所有终端的数据传输速率，以此求得数据传输速率的平均值V；

（S20）根据各终端的数据传输速率为其设定对应的时间片；

（S30）针对各数据传输速率，确定相应的可发送数据包配额值；

（S40）按照可发送数据包配额值传送数据包。

2. 根据权利要求1所述的一种用于提高无线局域网络吞吐量的数据传输策略，其特征在于，所述步骤（S20）中对每个终端进行如下设置：

（S21）判定该终端的数据传输速率是否大于104Mbps，如果是，则将其配置的时间片设为t1，否则进行下一步；

（S22）判定该终端的数据传输速率是否大于54Mbps，如果是，则将其配置的时间片设为t2，否则进行下一步；

（S23）判定该终端的数据传输速率是否大于22Mbps，如果是，则将其配置的时间片设为t3，否则将其配置的时间片设为t4。

3. 根据权利要求2所述的一种用于提高无线局域网络吞吐量的数据传输策略，其特征在于，配置的各时间片的关系为t1＞t2＞t3＞t4。

4. 根据权利要求1~3任一项所述的一种用于提高无线局域网络吞吐量的数据传输策略，其特征在于，所述步骤（S30）中可发送数据包配额值的确定方法如下：

（S31）对数据传输速率不小于104Mbps的终端，为其配置的可发送数据包配额值PL1=104*T*t1/(t1+t2+t3+t4)；

（S32）对数据传输速率不小于54Mbps且小于104Mbps的终端，为其配置的可发送数据包配额值PL2=54*T*t2/(t1+t2+t3+t4)；

（S33）对数据传输速率不小于22Mbps且小于54Mbps的终端，为其配置的可发送数据包配额值PL3=22*T*t3/(t1+t2+t3+t4)；

（S34）对数据传输速率小于22Mbps的终端，为其配置的可发送数据包配额值PL4=V*T-PL1-PL2-PL3。

5. 根据权利要求4所述的一种用于提高无线局域网络吞吐量的数据传输策略，其特征在于，所述步骤（30）还包括：

（S34）对配置的可发送数据包配额值进行校验，若PL4＜0，则跳转步骤（S20）重新进行。

6. 根据权利要求5所述的一种用于提高无线局域网络吞吐量的数据传输策略，其特征在于，所述步骤（S34）中，若PL4＞PL3，则跳转步骤（S20）重新进行。

7. 根据权利要求1~3任一项所述的一种用于提高无线局域网络吞吐量的数据传输策略，其特征在于，所述步骤（S40）包括：

（S41）针对各数据传输速率分别构建对应的缓存队列；

（S42）依次查看缓存队列；

（S43）查看当前速率对应的缓存队列有无数据包，如果有，则执行下一步，否则执行步骤（S45）；

（S44）判定该缓存队列中可发送数据包配额值是否大于零，如果是，则发送数据包，并更新该缓存队列的可发送数据包配额值，否则执行步骤（S45）；

（S45）判定是否达到定时器时间，如果未达到，则跳转执行步骤（S42），如果达到，则重新设定定时器时间，重复执行步骤（S10）~（S40）。