CN104797008B - 利用单向透明中继接入点进行数据传输的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用单向透明中继接入点进行数据传输的方法，主要针对现有中继接入点存在着用户的吞吐量较低、终端之间吞吐量不公平且不能与WLAN的已有管理策略相兼容的问题。单向透明中继接入点包括与无线接入点通信的第一无线网卡和与二级终端通信的第二无线网卡，该方法包括设置所述第一无线网卡为混杂模式，利用专有的地址转换策略实现对无线接入点的透明性。由于第一无线网卡和第二无线网卡可同时工作在非重叠的多个信道上，每个信道上的终端数量大幅减少，提高了每个用户的吞吐量。由于单向透明中继接入点对于无线接入点的透明性，保证了与现有WLAN的管理策略兼容。

Description

利用单向透明中继接入点进行数据传输的方法
技术领域
本发明属于无线局域网领域，具体涉及一种利用单向透明中继接入点进行数据传输的方法。
背景技术
虽然WLAN被广泛地应用在各个地方、各个领域，但是在很多大型的公共场合，无线接入点即AP的部署还是比较稀疏的。因为公用的无线接入点大都是由某个单位或组织统一部署的，为了以最低的成本覆盖最大的面积，无线接入点部署的密度会比较低。当一个WLAN中的用户较少时，用户的吞吐量是可以接受的，但现实生活中会出现很多用户集中出现在某个场所的现象，此时WLAN就会出现过载现象，严重影响吞吐量。不幸的是，由于用户的移动性，过载WLAN出现的时间和地点是难以确定。
目前，在很多公共场合，尚有空闲的信道可以使用。原因之一是无线接入点部署的密度比较低。原因之二是，虽然在传统的2.4GHz波段，只有三个非重叠的信道可同时使用，但在正在兴起的5GHz波段，非重叠信道的数量超过20个。现在，新发行的无线设备大都支持IEEE 802.11ac，它就运行在5GHz波段上，且正处于推广阶段。所以，在很多公共场合，尤其是在5GHz波段上，还有不少空闲信道可用。通常情况下，一个WLAN工作在一个信道上，其MAC带宽容量很有限，当很多终端拥挤在一个WLAN中时，每个终端所能得到的带宽就会大幅减小。虽然帧聚合和块确认机制能等价地增加吞吐量，但它们在现实中的应用却很少。很明显，要为这些终端提供更好的带宽容量，一个简单直观的方法就是使用尽量多的信道。在现实中为实现该目标，往往需要部署较多的无线接入点，但是静态部署不仅成本高，而且不能解决由于大量用户不定时不定地点集中所引发的偶发过载WLAN的问题。要解决偶发过载WLAN问题，需要支持动态的部署方式。
可采用移动无线接入点进行动态部署，但因为移动无线接入点的回程链路一般为移动通信网络，其带宽容量有限，而且是收费的，所以不适合在公共场合提供高速免费接入。
此外，现有的部分无线接入点设备也支持中继模式，但是采用中继无线接入点动态部署的方式具有以下缺点：
1.该中继无线接入点对每一个帧都进行一次转发，效率太低。若是简单进行帧聚合的话会导致终端之间上行流量的不公平。
2.对于普通无线接入点来说，该中继无线接入点仅相当于一个普通终端，其所能得到的下行带宽也仅相当于一个普通终端得到的下行带宽，而该下行带宽又要被属于该中继无线接入点的中继终端共享，所以任一中继终端的下行吞吐量都要小于普通终端，这就导致了普通终端和中继终端之间下行流量的不公平问题。
3.现在很多的WLAN中都有一定的管理措施，这些管理措施或者是基于用户角色的，或者是基于地址(IP地址或MAC地址)的，以避免用户的滥用、越权，也可用于流量监控、计费等。因现有的中继无线接入点不具有透明接入的特点，改变了中继终端与普通无线接入点之间的接入关系，因此将影响已有的WLAN管理策略。
综上所述，为较好的解决偶发过载WLAN的问题，需要克服的困难有：提高每个用户的吞吐量、保证终端之间吞吐量的公平性、不影响WLAN的已有管理策略。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提高每个用户的吞吐量、保证终端之间吞吐量的公平性、不影响WLAN的已有管理策略。
为解决上述技术问题，本发明提出了一种利用单向透明中继接入点进行数据传输的方法。
本发明利用单向透明中继接入点进行数据传输的方法，所述单向透明中继接入点包括与无线接入点通信的第一无线网卡和与二级终端通信的第二无线网卡，所述方法包括：
设置所述第一无线网卡为混杂模式；
在进行下行数据传输时，所述单向透明中继接入点利用所述第一无线网卡接收所述无线接入点发送的所有下行数据，对接收地址为该单向透明中继接入点下二级终端地址的下行数据进行地址转换，将其发送地址转换为第二无线网卡的地址，通过第二无线网卡将地址转换后的下行数据转发至二级终端；
在进行上行数据传输时，所述单向透明中继接入点利用所述第二无线网卡接收发送地址为二级终端地址且接收地址为第二无线网卡地址的上行数据，然后将所述上行数据的接收地址转换为无线接入点的地址，通过第一无线网卡将地址转换后的上行数据转发至无线接入点。
进一步地，当所述单向透明中继接入点接收到新的二级终端的接入请求时，通过拒绝接入条件判断是否允许该新的二级终端接入该单向透明中继接入点：
若该单向透明中继接入点满足所述拒绝接入条件，则拒绝该新二级终端的接入请求；
否则，允许该新二级终端接入该单向透明中继接入点，并由所述无线接入点为该新的二级终端分配IP地址。
进一步地，所述拒绝接入条件为：
其中，m为本次统计时间窗口内与该单向透明中继接入点关联的活跃二级终端的数量的滑动平均值；n为本次统计时间窗口内本无线局域网中所有活跃终端的数量的滑动平均值，该终端包括一级终端和二级终端；h为单向透明中继接入点的个数；β为终端比例系数。
进一步地，本次统计时间窗口内本无线局域网中所有活跃终端的数量的滑动平均值n是通过下式计算的：
n＝n"(1-α)+n'α
其中，n"为上次统计时间窗口内本无线局域网中所有活跃终端的数量的滑动平均值，n'为本次统计时间窗口内本无线局域网中所有活跃终端的数量，α为滑动平均系数。
进一步地，本次统计时间窗口内与该单向透明中继接入点关联的活跃二级终端的数量的滑动平均值m是通过下式计算的：
m＝m"(1-α)+m'α
其中，m"为上次统计时间窗口内与本单向透明中继接入点关联的活跃二级终端的数量的滑动平均值；m'为在本次统计时间窗口内与本单向透明中继接入点关联的活跃二级终端的数量，α为滑动平均系数。
进一步地，本次统计时间窗口是通过下式得到：
Twnd＝max{Tmin，n"Tunit}
其中，Twnd为本次统计时间窗口，n"为上次统计时间窗口内本无线局域网中所有活跃终端的数量的滑动平均值，Tunit为单位时间窗口，Tmin为统计时间窗口最小值。
进一步地，被第二无线网卡接收的上行数据缓存在单向透明中继接入点的报文队列中；
当所述单向透明中继接入点转发缓存的上行数据时，利用帧聚合在一次转发中转发从所有二级终端各接收一次的所有帧；若需要聚合的帧数超过1个聚合帧所能包含的子帧上限，则形成多个聚合帧，相邻聚合帧之间利用短帧间间隔分隔。
进一步地，当所述报文队列中缓存的上行数据量达到上行数据量预定值时，所述单向透明中继接入点通过第二无限网卡向二级终端广播抑制上行速率的报文。
进一步地，单向透明中继接入点之间通过第一无线网卡进行交互，交互过程中将预定的保留地址作为交互帧的接收地址。
本发明利用单向透明中继接入点进行数据传输的方法产生的有益效果如下：
首先，由于单向透明中继接入点上设置有第一无线网卡和第二无线网卡，其回程链路通过无线连接到无线接入点上，实现了动态部署。而且第一无线网卡和第二无线网卡可同时工作在非重叠的多个信道上，每个信道上的终端数量大幅减少，提高了每个用户的吞吐量。
其次，尽管下行数据的发送地址为无线接入点的地址，接收地址为二级终端的地址，但是由于第一无线网卡为混杂模式，因此第一无线网卡可以接收到无线接入点发送的所有下行数据，单向透明中继接入点对接收地址为该单向透明中继接入点下二级终端地址的下行数据进行地址转换，将其发送地址转换为第二无线网卡的地址，然后通过第二无线网卡将下行数据发送至二级终端。可以看出，尽管设置了单向透明中继接入点，但是下行数据的接收地址仍是二级终端地址，而并非第一无线网卡的地址，如同所有的二级终端直接与无线接入点关联一样，所以相对于无线接入点来说，该单向透明中继接入点是透明的。在传输上行数据时，二级终端发送的上行数据的接收地址为第二无线网卡的地址，单向透明中继接入点通过第二无线网卡接收到上行数据后，对上行数据的接收地址进行转换，转换为无线接入点的地址，然后将上行数据通过第一无线网卡发送至无线接入点。可以看出，单向透明中继接入点相对于二级终端来说，相当于一个普通的无线接入点。由上可知，单向透明中继接入点具有单向透明性，其中所谓的“单向”是指的下行方向。
由于背景技术中现有的中继无线接入点相对于无线接入点不具有透明性，所以现有的中继无线接入点相当于一个一级终端，由于该现有中继无线接入点下的二级终端一般不只一个，所以该现有中继无线接入点下的二级终端与一级终端之间的带宽分配不公平，造成了终端之间吞吐量的不公平性。而本发明的单向透明中继接入点对于无线接入点的透明性，使得与该无线接入点关联的所有终端(包括一级终端和二级终端)之间带宽分配具备公平性，保证了终端之间吞吐量的公平性。
最后，由于单向透明中继接入点具有单向透明性，没有改变二级终端与无线接入点之间的接入关系，因此单向透明中继接入点不影响现有WLAN的管理策略，单向透明中继接入点的部署不需要对无线接入点和二级终端做任何的改造，可实现灵活部署。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1示出了单向透明中继接入点的工作原理图；
图2示出了单向透明中继接入点的逻辑结构图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。
本发明提供一种利用单向透明中继接入点进行数据传输的方法，如图1所示，所述单向透明中继接入点包括与无线接入点通信的第一无线网卡和与二级终端通信的第二无线网卡，所述方法包括：
设置所述第一无线网卡为混杂模式；
在进行下行数据传输时，单向透明中继接入点利用第一无线网卡接收无线接入点发送的所有下行数据，将接收地址为该单向透明中继接入点下二级终端地址的下行数据进行地址转换，将其发送地址转换为第二无线网卡的地址，通过第二无线网卡将地址转换后的下行数据发送至二级终端；
在进行上行数据传输时，单向透明中继接入点利用第二无线网卡接收发送地址为二级终端地址且接收地址为第二无线网卡地址的上行数据，然后将该上行数据的接收地址转换为无线接入点的地址，将该上行数据通过第一无线网卡发送至无线接入点。
单向透明中继接入点英文表示为One-way Transparent Relay Access Point，简称OTRAP。无线接入点的英文为Access Point，简称AP。本发明中定义与无线接入点直接通信的终端为一级终端，定义通过单向透明中继接入点与无线接入点通信的终端为二级终端。所谓的“混杂模式”是指一台机器能够接收所在信道或链路上的所有数据流，而不论其目的地址是否是它。所以本发明中将第一无线网卡设置为混杂模式时，第一无线网卡可以接收到无线接入点发出的所有下行数据。
本发明的单向透明中继接入点设置了第一无线网卡和第二无线网卡，但并未限定第一无线网卡和第二无线网卡的个数。由于其回程链路通过无线连接到无线接入点上，可实现动态部署。另外，第一无线网卡和第二无线网卡可同时工作在非重叠的信道上，每个信道上的终端数量大幅减少，提高了每个用户的吞吐量。
尽管下行数据的发送地址为无线接入点的地址，接收地址为二级终端的地址，但是由于第一无线网卡为混杂模式，因此第一无线网卡可以接收到无线接入点发送的所有下行数据，然后对接收地址为该单向透明中继接入点下二级终端地址的下行数据进行地址转换，将其发送地址转换为第二无线网卡的地址，然后通过第二无线网卡将下行数据发送至二级终端。可以看出，尽管设置了单向透明中继接入点，且单向透明中继接入点起到中继的作用，但是下行数据的接收地址仍是二级终端地址，而并非第一无线网卡的地址，所以相对于无线接入点来说，好像所有的二级终端直接与自己关联，该单向透明中继接入点是透明的。
在进行上行数据传输时，二级终端发送的上行数据的接收地址为第二无线网卡的地址，单向透明中继接入点通过第二无线网卡接收到上行数据后，对其接收地址进行转换，转换为无线接入点的地址，然后将上行数据通过第一无线网卡发送至无线接入点。可以看出，单向透明中继接入点起到了中继的作用，单向透明中继接入点相对于二级终端来说，相当于一个普通的无线接入点。由上可知，单向透明中继接入点具有单向透明性，其中所谓的“单向”是指的下行方向。
由于单向透明中继接入点对于无线接入点的透明性，使得与该无线接入点关联的所有终端之间带宽分配具备公平性，保证了终端之间吞吐量的公平性。相对于背景技术中的中继无线接入点，由于中继无线接入点相对于无线接入点不具有透明性，所以中继无线接入点相当于一个一级终端，由于该中继无线接入点下的二级终端一般不只一个，所以该中继无线接入点下的二级终端与一级终端之间的带宽分配不公平，造成了终端之间吞吐量的不公平性。
同时，由于单向透明中继接入点具有单向透明性，没有改变二级终端与无线接入点之间的接入关系，因此单向透明中继接入点的使用不影响现有的WLAN管理策略，单向透明中继接入点的部署不需要对无线接入点和二级终端做任何的改造，可实现灵活部署。
本发明所述的单向透明中继接入点为一种能够实现单向透明的中继接入点，实现其单向透明的软件功能模块包括：
模式设置单元，用于将第一无线网卡的模式设置在混杂模式；
地址转换单元，用于在进行下行数据传输时，对接收地址为该单向透明中继接入点下二级终端地址的下行数据进行地址转换，将其发送地址转换为第二无线网卡的地址；在进行上行数据传输时，将所述上行数据的接收地址转换为无线接入点的地址。
例如，如图2所示，单向透明中继接入点的逻辑结构包括：
报文队列，用于对第一无线网卡接收的下行数据和第二无线网卡接收的上行数据进行缓存；
终端队列，用于存储关联到本单向透明中继接入点的所有二级终端的信息；
管理模块，用于运维操作，如产生信标帧、处理探测请求、执行接入控制、负责单向透明中继接入点之间的交互等；
解聚合模块，用于若第一无线网卡或第二无线网卡接收的数据为聚合帧，先进行解聚合，然后将解聚合的帧存储到报文队列中；
聚合与转发模块，用于根据各帧的接收地址，将缓存的帧进行聚合后发送到第一无线网卡或第二无线网卡，且根据一定的帧聚合策略控制聚合帧的长度和数量。
由单向透明中继接入点的逻辑结构可知，单向透明中继接入点采用报文队列存储上行数据和下行数据。虽然工作在混杂模式的第一无线网卡能接受无线接入点所在信道上的所有帧，但为了节省资源，通过设置相应的过滤规则，只对需要转发的帧进行缓存。
所述需要缓存的帧包括：所有数据帧、部分的管理帧(与关联和认证相关的管理帧)、控制帧中的省电模式轮询帧即PS-POLL。
不需要缓存的帧包括：部分的管理帧(如请求发送帧、确认发送帧、确认帧、无竞争周期结束、无竞争周期确认、块确认等)、除省电模式轮询帧以外的控制帧(例如信标帧和探测相关的帧)。
单向透明中继接入点将帧缓存后，在转发之前，需要进行地址转换。为了更加直观的了解地址转换的过程，利用表1进行详细说明：
表1
从二级终端发出的上行数据，首先通过第二无线网卡被单向透明中继接入点接收，存储在报文队列中，然后由第一无线网卡发送至无线接入点。如表1所示，由二级终端发送至单向透明中继接入点的上行数据的发送地址为二级终端地址，接收地址为第二无线网卡地址。由单向透明中继接入点发往无线接入点的上行数据的发送地址仍为二级终端的地址，接收地址为无线接入点的地址。因此上行数据由第二无线网卡发送至第一无线网卡之前，将接收地址进行了转换，由原来的第二无线网卡的地址转换成了无线接入点的地址。
从无线接入点发出的下行数据，首先通过第一无线网卡被单向透明中继接入点接收，存储在报文队列中，然后由第二无线网卡发送至二级终端。如表1所示，由无线接入点发送至单向透明中继接入点的下行数据的发送地址为无线接入点的地址，接收地址为二级终端的地址。由单向透明中继接入点发往二级终端的下行数据的接收地址仍为二级终端的地址，发送地址为第二无线网卡的地址。因此下行数据由第一无线网卡发送至第二无线网卡之前，将发送地址进行了转换，由原来的无线接入点的地址转换成了第二无线网卡的地址。
由于单向透明中继接入点有多个关联的二级终端，单向透明中继接入点根据终端队列存储的每个二级终端的地址信息和帧中的发送地址区分是哪一个二级终端发来的帧。每个二级终端维护一个帧序号，初值为0，用以区分从某个二级终端多次接收的帧，在一次接收中从某个二级终端接收到的所有帧使用相同的序号，而后帧的序号加1，。当序号达到预定最大值时，归零。
进一步的，当所述单向透明中继接入点接收到新的二级终端的接入请求时，通过拒绝接入条件判断是否允许该新的二级终端接入该单向透明中继接入点：
若该单向透明中继接入点满足所述拒绝接入条件，则拒绝该新二级终端的接入；
否则，允许该新的二级终端接入该单向透明中继接入点，并由无线接入点为该新的二级终端分配IP地址。即所述单向透明中继接入点将新的二级终端的接入请求发送至无线接入点，无线接入点上的动态主机配置协议即DHCP为该新的二级终端分配新的IP地址。
例如所述拒绝接入条件为：
其中，m为本次统计时间窗口内与该单向透明中继接入点关联的活跃二级终端的数量的滑动平均值；n为本次统计时间窗口内本无线局域网中所有活跃终端的数量的滑动平均值，该终端包括一级终端和二级终端；h为单向透明中继接入点的个数；β为终端比例系数。
要计算本次统计时间窗口内与该单向透明中继接入点关联的活跃二级终端的数量的滑动平均值m、本次统计时间窗口内本无线局域网中所有活跃终端的数量的滑动平均值n，首先要求出本次统计时间窗口内与该单向透明中继接入点关联的活跃二级终端的数量、本次统计时间窗口内本无线局域网中所有活跃终端的数量。
在实际操作中，本次统计时间窗口内与该单向透明中继接入点关联的活跃二级终端的数量/本次统计时间窗口内本无线局域网中所有活跃终端的数量的统计是循环进行的，每一次循环得到在一个统计时间窗口内的相应数量统计值，每一次循环过程的具体过程如下：
1.设置一活跃二级终端队列和活跃终端队列；
2.设置定时器，该定时器的时间长度为本次统计时间窗口的长度；
3.单向透明中继接入点若从第二无线网卡收到一个帧，判断发送该帧的二级终端是否在该活跃二级终端队列中，若否，则将该二级终端加入活跃二级终端队列中。单向透明中继接入点若从第一无线网卡收到一个帧，判断发送该帧的一级终端或二级终端是否在该活跃终端队列中，若否，则将该一级终端或二级终端加入到活跃终端队列中；
4.检查定时器是否超时，若否，重复执行上述步骤3；若是，则统计活跃二级终端队列和活跃终端队列中的终端数量，活跃二级终端队列中二级终端的数量即为本次统计时间窗口内与该单向透明中继接入点关联的活跃二级终端的数量，活跃终端队列中终端的数量即为本次统计时间窗口内本无线局域网中所有活跃终端的数量。
5.根据第4步骤中的统计结果更新统计时间窗口，并清空活跃二级终端队列、活跃终端队列，返回第2步骤中循环执行。
由上述循环统计过程可知，只要单向透明中继接入点收到一个帧，则发送该帧的一级终端或二级终端处于活跃状态。
根据上述统计得到的本次统计时间窗口内本无线局域网中所有活跃终端的数量，进行本次统计时间窗口内本无线局域网中所有活跃终端的数量的滑动平均值n的计算，具体计算公式为：
n＝n"(1-α)+n'α
其中，n"为上次统计时间窗口内本无线局域网中所有活跃终端的数量的滑动平均值，n'为本次统计时间窗口内本无线局域网中所有活跃终端的数量，α为滑动平均系数。在实际中，第一个统计时间窗口内本无线局域网中所有活跃终端的数量的滑动平均值为该第一个统计时间窗口内本无线局域网中所有活跃终端的数量值。
根据上述统计得到的本次统计时间窗口内与该单向透明中继接入点关联的活跃二级终端的数量，进行本次统计时间窗口内与该单向透明中继接入点关联的活跃二级终端的数量的滑动平均值的计算，计算公式为：
m＝m"(1-α)+m'α
其中，m"为上次统计时间窗口内与本单向透明中继接入点关联的活跃二级终端的数量的滑动平均值；m'为在本次统计时间窗口内与本单向透明中继接入点关联的活跃二级终端的数量，α为滑动平均系数。在实际中，第一个统计时间窗口内与该单向透明中继接入点关联的活跃二级终端的数量的滑动平均值为该第一个统计时间窗口内与该单向透明中继接入点关联的活跃二级终端的数量。
例如，本次统计时间窗口可通过下式得到：
Twnd＝max{Tmin，n"Tunit}
其中，Twnd为本次统计时间窗口，n"为上次统计时间窗口内本无线局域网中所有活跃终端的数量的滑动平均值，Tunit为单位时间窗口，Tmin为统计时间窗口最小值。进一步地，所述单向透明中继接入点利用报文队列缓存所述上行数据和下行数据，根据所述上行数据或下行数据的接收地址，进行转发。转发时将上行数据或下行数据进行帧聚合，形成聚合帧。利用聚合帧来提升网络的吞吐量和保持终端之间的公平性，所述帧聚合的策略如下：
(1)对于下行传输，如果下行数据在单向透明中继接入点上出现累积，则单向透明中继接入点就成为了下行传输的瓶颈。所以当积累的下行数据量达到下行数据量预定值时，在帧聚合时通过增加每一聚合帧中子帧的个数来提高转发速率；
(2)对于上行传输，当单向透明中继接入点得到一个传输机会时，利用帧聚合，将从所有二级终端各接收一次的所有子帧聚合，若需要聚合的帧数超过1个聚合帧所能包含的子帧上限，则形成多个聚合帧，相邻聚合帧之间利用短帧间间隔分隔。
另外，本发明采用传输控制技术进行连续发送多个聚合帧和抑制二级终端的发送速率：
(1)即便通过增加每一聚合帧中子帧的个数，每一聚合帧所能包含的子帧数也是有限的，所以可以采用连续发送多个聚合帧的方式进行传输。本发明采用短帧间间隔分隔需要连续传输的相邻聚合帧，而并非传统的分布式帧间间隔。短帧间间隔的英文缩写为SIFS，分布式帧间间隔的英文缩写为DIFS。
(2)当二级终端的发送速率超过了一级终端的发送速率，上行的帧就会在单向透明中继接入点上积累，为了保持公平性并防止因缓存溢出而丢包，就需要抑制二级终端的发送速率。当所述报文队列中缓存的上行数据量达到上行数据量预定值时，所述单向透明中继接入点通过第二无限网卡向二级终端广播抑制上行速率的报文，该报文可以为接收地址为自己的确认发送帧即CTS-to-self，从而抑制了帧的发送速率。
例如，所述上行数据量预定值为μM，其中M为报文队列中单向透明中继接入点为上行数据量分配的缓存空间大小，μ为速率抑制系数。
进一步的，单向透明中继接入点之间需要进行信息的交互，交互帧是通过第一无线网卡在共用信道上传输的，为了与其他的帧区分，交互帧使用预定的保留地址作为接收地址。这样，无线接入点、一级终端和二级终端均不会接收交互帧，只要单向透明中继接入点上工作在混杂模式的第一无线网卡才能接收这些交互帧。
综上所述，本发明具有以下优点：
(1)由于单向透明中继接入点包括第一无线网卡和第二无线网卡，可并行传输，提高了每个用户的吞吐量；
(2)由于单向透明中继接入点相对于无线接入点具有透明性，因此使得与无线接入点关联的所有终端之间带宽分配具备公平性，保证了终端之间吞吐量的公平性；
(3)由于单向透明中继接入点具有单向透明性，没有改变二级终端与无线接入点之间的接入关系，因此单向透明中继接入点的使用不影响现有的WLAN的管理策略；
(4)利用拒绝接入条件控制是否允许新的二级终端与单向透明中继接入点关联，可以有效控制与单向透明中继接入点关联的二级终端的数量，防止负载失衡；
(5)本发明利用帧聚合策略来提升网络的吞吐量和保持终端之间的公平性；
(6)本发明采用传输控制技术进行连续发送多个聚合帧和抑制二级终端的发送速率，提高转发效率和防止因缓存溢出而丢包。
(7)本发明在单向透明中继接入点之间进行交互时，采用预定的保留地址作为接收地址，有效地与其他帧进行区分。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (9)

1.一种利用单向透明中继接入点进行数据传输的方法，其特征在于，所述单向透明中继接入点包括与无线接入点通信的第一无线网卡和与二级终端通信的第二无线网卡，所述方法包括：
设置所述第一无线网卡为混杂模式；
在进行下行数据传输时，所述单向透明中继接入点利用所述第一无线网卡接收所述无线接入点发送的所有下行数据，对接收地址为该单向透明中继接入点下二级终端地址的下行数据进行地址转换，将其发送地址转换为第二无线网卡的地址，通过第二无线网卡将地址转换后的下行数据转发至二级终端；
在进行上行数据传输时，所述单向透明中继接入点利用所述第二无线网卡接收发送地址为二级终端地址且接收地址为第二无线网卡地址的上行数据，然后将所述上行数据的接收地址转换为无线接入点的地址，通过第一无线网卡将地址转换后的上行数据转发至无线接入点。
2.根据权利要求1所述的利用单向透明中继接入点进行数据传输的方法，其特征在于，当所述单向透明中继接入点接收到新的二级终端的接入请求时，通过拒绝接入条件判断是否允许该新的二级终端接入该单向透明中继接入点：
若该单向透明中继接入点满足所述拒绝接入条件，则拒绝该新的二级终端的接入请求；
否则，允许该新的二级终端接入该单向透明中继接入点，并由所述无线接入点为该新的二级终端分配IP地址。
3.根据权利要求2所述的利用单向透明中继接入点进行数据传输的方法，其特征在于，所述拒绝接入条件为：
<mrow> <mi>m</mi> <mo>&amp;GreaterEqual;</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>+</mo> <mi>h</mi> <mo>)</mo> <mi>&amp;beta;</mi> </mrow> <mrow> <mi>h</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> </mrow> </mfrac> </mrow>
其中，m为本次统计时间窗口内与该单向透明中继接入点关联的活跃二级终端的数量的滑动平均值；n为本次统计时间窗口内本无线局域网中所有活跃终端的数量的滑动平均值，该终端包括一级终端和二级终端；h为单向透明中继接入点的个数；β为终端比例系数。
4.根据权利要求3所述的利用单向透明中继接入点进行数据传输的方法，其特征在于，本次统计时间窗口内本无线局域网中所有活跃终端的数量的滑动平均值n是通过下式计算的：
n＝n"(1-α)+n'α
其中，n"为上次统计时间窗口内本无线局域网中所有活跃终端的数量的滑动平均值，n'为本次统计时间窗口内本无线局域网中所有活跃终端的数量，α为滑动平均系数。
5.根据权利要求3所述的利用单向透明中继接入点进行数据传输的方法，其特征在于，本次统计时间窗口内与该单向透明中继接入点关联的活跃二级终端的数量的滑动平均值m是通过下式计算的：
m＝m"(1-α)+m'α
其中，m"为上次统计时间窗口内与本单向透明中继接入点关联的活跃二级终端的数量的滑动平均值；m'为在本次统计时间窗口内与本单向透明中继接入点关联的活跃二级终端的数量，α为滑动平均系数。
6.根据权利要求3-5任一所述的利用单向透明中继接入点进行数据传输的方法，其特征在于，本次统计时间窗口是通过下式得到：
Twnd＝max{Tmin，n"Tunit}
其中，Twnd为本次统计时间窗口，n"为上次统计时间窗口内本无线局域网中所有活跃终端的数量的滑动平均值，Tunit为单位时间窗口，Tmin为统计时间窗口最小值。
7.根据权利要求1所述的利用单向透明中继接入点进行数据传输的方法，其特征在于：被第二无线网卡接收的上行数据缓存在单向透明中继接入点的报文队列中；
当所述单向透明中继接入点转发缓存的上行数据时，利用帧聚合在一次转发中转发从每个二级终端各接收一次的所有帧；若需要聚合的帧数超过1个聚合帧所能包含的子帧上限，则形成多个聚合帧，相邻聚合帧之间利用短帧间间隔分隔。
8.根据权利要求7所述的利用单向透明中继接入点进行数据传输的方法，其特征在于：当所述报文队列中缓存的上行数据量达到上行数据量预定值时，所述单向透明中继接入点通过第二无限网卡向二级终端广播抑制上行速率的报文。
9.根据权利要求1所述的利用单向透明中继接入点进行数据传输的方法，其特征在于：单向透明中继接入点之间通过第一无线网卡进行交互，交互过程中将预定的保留地址作为交互帧的接收地址。
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