CN105191394B - 控制无线lan中的业务流的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明的实施方式提供一种用于WLAN接入点的业务流控制系统。所述业务流控制系统根据第一输入‑用户优先级(由认证服务器供应)工作。这使得不同服务级别能够被提供给不同类的客户。另外，所述业务流控制系统基于第二输入‑调制速率检测器来对业务流进行监管和/或整形，并且使用它来间接引起可用空中接口容量的更公平使用(例如通过在它们检测到分组丢失时使TCP流退避)，该速率检测器测量调制速率，所连接的各个客户端在该调制速率发送其业务流。最后，对于公用Wi‑Fi通过私有Wi‑Fi接入点传送的一些实施方式中，该业务流控制系统能够管理空中接口利用在公用Wi‑Fi用户与私有Wi‑Fi用户之间分割，以确保私有用户的Wi‑Fi空中接口网络容量不被公用用户过度地损害。

Description

控制无线LAN中的业务流的方法和系统

技术领域

本发明提供了控制无线LAN(诸如IEEE 802.11x LAN)中的数据业务流的方法和系统。具体地，本发明的实施方式提供根据用户优先级和/或被用来向用户发送和从用户接收数据的调制方案，在经由公共无线接入点连接的用户之间执行的业务流整形和/或监管。

背景技术

现有Wi-Fi系统必须在想要使用介质的所有站之间共享给定无线电信道的有限资源。用于分配该资源的当前标准机制(分布式协调功能(DCF)，在下面进一步描述)将所有的站同等对待，而不管它们是接入点还是移动终端，并且在给予各个站相同机会成为将分组放在空中接口上的下一站的意义上是“公平的”。虽然这个机制是鲁棒的，但是它不总是提供分配可用资源的最优方法。具体地它不考虑以下因素：

1/不存在用户优先级的概念，并且因此不能够区分可能正期待不同类的服务的用户。

2/商用接入点中部署的标准机制不考虑任何给定站正消耗的可用空中接口资源的比例。在与接入点相距不同距离处的站点在发送时将使用不同的调制速率。例如，靠近接入点的站可能以54Mbps发送，而在覆盖范围边缘的站可能正以仅1Mbps发送。因为DCF使得它们能够发送相同数量的分组，所以如果它们发送相同大小的分组，则覆盖范围边缘站将使用是靠近接入点的站的54倍的空中时间(airtime)。这可能不是资源的最优使用。

3/对于经由私有接入点的公用Wi-Fi接入(如本申请人的被称为BT FON的公用接入Wi-Fi网络中使用的)，标准机制在区分公用用户和私有用户时不考虑空中接口使用。在这点上，目前通常考虑仅回程使用，其与空中接口使用不具有1:1关系。也就是说，目前的BTWiFi网络当前使公用Wi-Fi业务流和私有Wi-Fi业务流分离，并且基于回程业务流速率向私有用户提供带宽保护。

业务流控制在计算机联网中是公知概念。例如Linux业务流控制‘tc’(参见http://unixhelp.ed.ac.uk/CGI/man-cgi？tc+8)实现了用于实现业务流监管、整形、调度和丢弃的机制。在802.11Wi-Fi网络中，传统上已经使用分布式协调功能(参见：http:// en.wikipedia.org/wiki/Distributed_Coordination_Function)来控制对传输介质的接入。

在其基本形式上，这个机制在各个站具有相同机会成为在空中放置分组的下一站的意义上，试图使对介质的接入变得“公平”。本质上允许各个站与其它各站发送相同数量的分组。

WMM QoS(IEEE 802.11e服务质量规范的配置)修改DCF以基于多个业务类别：语音、视频、尽力而为(Best Efforts)和后台来允许特定类型的业务流的优先级排序。

如在http://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11e-2005所描述的，IEEE802.11e通过新的协调功能：混合协调功能(HCF)来增强DCF和点协调功能(PCF)。在HCF内，与传统802.11MAC中定义的类似，存在信道接入的两个方法：HCF受控信道接入(HCCA)和增强型分布式信道接入(EDCA)。EDCA和HCCA这二者均定义业务类别(TC)。例如，可将电子邮件指派到低优先级类，并且可将无线LAN语音电话(VoWLAN)指派给高优先级类。

利用EDCA，高优先级业务流具有比低优先级业务流高的被发送机会：具有高优先级业务流的站在发送它的分组之前等待平均稍短于具有低优先级业务流的站。这通过TCMA协议来实现，该TCMA协议是将较短仲裁帧间空间(AIFS)用于较高优先级分组的CSMA/CA的变型。确切值依赖于被用来发送数据的物理层。另外，EDCA在被称作发送机会(TXOP)的周期内提供对信道的无争用接入。TXOP是站可以发送尽可能多的帧的有界时间间隔(只要发送的持续时间不超越TXOP的最大持续时间)。如果帧太大以致无法在单个TXOP中发送，则应该将它分割为较小的帧。TXOP的使用防止站在低调制速率下一次性发送大量的高优先级帧。另选地，它使得快站能够一次性发送数个帧。(对于高优先级接入类别，TXOP被设定为低值。)为0的TXOP时间间隔意味着它限于单个MAC服务数据单元(MSDU)或MAC管理协议数据单元(MMPDU)。尽力而为业务流通常具有为零的TXOP，这确实意指仅一个MSDU，但是在低调制速率的覆盖范围边缘处，可能是相当长的空中时间。

在EDCA中优先级的级别被称作接入类别(AC)。能够根据各个接入类别中期待的业务流来设定争用窗口(CW)，其中较宽的窗口是具有较繁重的业务流的类别所需的。分别根据针对由802.11e支持的各个物理层而定义的aCWmin值和aCWmax值计算出CWmin值和CWmax值。

在其它现有技术中，在Li,B.J.和Soung,C.L.Proportional Fairness inWireless LANs and Ad Hoc Networks The Chinese University of Hong Kong(可在http://www.ie.cuhk.edu.hk/fileadmin/staff_upload/soung/Conference/C56.pdf在线得到)中，Li和Soung公开了一种在相同空中时间方面确保公平的方法，其中他们考虑基础设施WLAN，在该基础设施WLAN中所有WS与AP通信。他们假定AP针对各个WS维护单独的队列，使得对于下行链路业务流，它能够以灵活方式将不同的带宽分配给队列。对于下行链路业务流，AP作为协调方将空中时间同等地分配给WS。对于上行链路业务调度，他们公开了：

1.在各个WS中使用相等的TXOP长度

用于在WLAN中针对上行链路业务实现比例公平的直接方法是在使CW保持不变(对于所有WS来说相同)的同时，利用来自WS的分组突发，如在802.11e标准[11]中所定义的。突发长度(即，TXOP长度，用“秒”表达)被设定为对于所有WS来说相同实现相等空中时间使用，其独立于WS的单独数据速率。因为802.11MAC向所有WS隐式地提供长期相等接入概率，所以用于所有WS的相等TXOP长期导致相等空中时间占用。

或

2.调整不同WS的初始CW

还能够另选地调谐WS的初始CW(CWMin)以针对上行链路业务实现此目标。能够将CWMin的值从AP分发给WS，因为AP从各个WS知道由一个突发使用的单独空中时间。

因此，尽管Li和Soung教导了一种用于上游空中时间公平的方法，但是他们不使用上游监管。他们的使用相等TxOP长度的方法(1)不能够使不同的用户优先级与空中时间公平混合，因为所有用户得到相同的TxOP。他们的每站使用变化的CWmin值的方法(2)在它能够适于变化的负荷的速率方面并且在以最低调制速率运行的附加探测请求/响应对的生成中有实际局限性，并且因此将引起附加拥塞。它还将增加分组分割并且因此降低信道使用的总体效率。而且，适配任何上游监管技术需要在实际发送客户端装置处适配，这在制造商采纳和与传统装置的兼容性方面带来实际实现困难。

发明内容

本发明的实施方式试图通过对无线LAN(WLAN)网络中的接入点内的业务流控制系统做出修改、使移动站保持不变并且在不用改变网络的物理层或MAC层的情况下，解决以上所标识的用户优先级排序和可用带宽的更公平共享的两个问题。

本发明的实施方式因此定义了一种用于WLAN接入点的新的业务流控制系统。所述业务流控制系统根据第一新输入-用户优先级(由认证服务器供应)工作。这使得不同服务级别能够被提供给不同类的客户。另外，所述业务流控制系统基于第二新输入-调制速率检测器(其测量调制速率，所连接的各个客户端在该调制速率发送其业务流)来对业务流进行监管和/或整形，并且使用它来间接引起可用空中接口容量的更公平使用(例如通过在它们检测到分组丢失时使TCP流退避)。最后，对于公用Wi-Fi正通过私有Wi-Fi接入点(诸如BTWi-Fi服务https://www.bt.com/btfon)传送的一些实施方式中，该业务流控制系统能够管理空中接口利用在公用Wi-Fi用户与私有Wi-Fi用户之间分割，以确保私有用户不使他们的Wi-Fi空中接口网络容量被公用用户过度地消弱。

鉴于上文，从第一方面提供了一种控制无线局域网(WLAN)中的数据业务流的方法，该方法包括以下步骤：确定与无线接入点通信的无线站的相应的优先级级别；根据无线站数据速率和调制速率来计算所述WLAN上的无线业务流负载；以及针对无线站，根据无线站优先级级别和所计算出的无线业务流负载来设定业务流流量控制极限；其中，所述设定包括当所述无线业务流负载高于阈值级别时减小业务流流量控制极限，以及当所述无线业务流负载低于所述阈值级别时增大所述业务流流量控制极限。

从另一方面还提供了与无线局域网接入点一起使用的业务流流量控制极限计算器，所述计算器被设置成：i)从用户优先级存储器中确定与无线接入点通信的无线站的相应的优先级级别；ii)根据无线站数据速率以及如由调制速率检测器确定的调制速率来计算所述WLAN上的无线业务流负载；并且iii)针对无线站，根据无线站优先级级别和所计算出的无线业务流负载来设定业务流流量控制极限；其中，所述设定包括当所述无线业务流负载高于阈值级别时减小业务流流量控制极限，以及当所述无线业务流负载低于所述阈值级别时增大所述业务流流量控制极限。

在一些实施方式中，所述业务流流量控制极限是业务流整形器极限或业务流监管器极限。

而且，在一些实施方式中所述业务流流量控制极限计算器形成无线LAN接入点的一部分，该接入点还包括：无线网络接口；上游业务流控制系统和下游业务流控制系统；调制速率检测器；以及用户优先级存储器。在其它实施方式中，例如在轻量接入点由单独的网络控制器控制的WLAN架构中，该计算器可以与所述接入点在物理上分开。

本发明的另外的特征和优点从所附权利要求将是明显的。

附图说明

本发明的另外的特征和优点从对仅通过示例呈现的其实施方式的以下描述并且通过参照附图将变得明显，其中，相同的附图标记指代相同的部分，并且其中：

图1是根据本发明的实施方式的无线接入点的框图；

图2是本发明的实施方式中的业务队列的布置的框图；

图3是例示了本发明的实施方式的操作的流程图；

图4是例示了本发明的操作的“收紧整形”模式的操作的流程图；以及

图5是例示了本发明的操作的“放松整形”模式的操作的流程图。

具体实施方式

本发明的实施方式涉及在无线局域网中由多个无线站的信道容量分配和利用。典型的使用场景是根据IEEE 802.11标准族中的一个或更多个操作的无线接入点提供对由用户操作的一个或更多个无线站的网络接入。无线站可以是诸如膝上型电脑的计算机、诸如等的平板装置或诸如智能电话的其它移动装置的任何混合。用户可以是公用用户和私有用户的混合，区别是私有用户将通常利用使用WEP、WPA或WPA2安全协议的加密连接来接入无线接入点，并且将通常被授予比公用用户大的份额的接入点资源。另外，私有用户将能够访问本地LAN以及互联网，然而公用用户将通常仅能够访问互联网。然而，在一些实施方式中，所有或几乎所有的用户可以是公用用户，例如对于被定位来将网络接入提供给诸如旅馆、机场、火车站等的公用位置中的用户的接入点。

本发明的实施方式的目的在于提供用于WLAN业务流的业务流控制系统，其基于用户优先级的概念和无线资源利用来提供对无线资源的更公平使用。具体地，本发明的实施方式设法给较高优先级的用户提供比较低优先级的用户大的无线资源使用份额。另外，本发明的实施方式还设法防止具有低调制速率的“低效率”用户获得无线资源，并且阻止其被能够使用较高调制速率的较高效的用户使用。例如，应该防止与能够使用更高效的调制方案的较接近的用户相比必须使用不太高效的调制方案的在覆盖范围边缘的用户使用多于他的无线带宽的份额。

图1是根据本发明的接入点的框图。该接入点包括被设置来为上游数据和下游数据提供从接入点到核心网(诸如互联网)的回程的回程接口。对于下游数据，回程接口将下游数据传递给下游业务流控制系统，该下游业务流控制系统进而包括监管器模块、队列系统和调度器。该调度器将用户数据传递给Wi-Fi接口模块以通过无线接口向用户无线装置发送。

在其它实施方式中可以使用不同的接入点架构，例如基于控制器的架构，其中接入点功能在轻量接入点(AP)与单独的WLAN控制器之间分割。

除下游路径之外，上游业务流控制系统包括监管器、队列系统和调度器，被布置以从Wi-Fi接口接收上游用户数据。该调度器将用户数据输出到回程接口以通过接入点所连接至的互联网或其它网络向前发送。

除上游业务流控制系统和下游业务流控制系统之外，接入点还包括形式为认证器以及用户优先级选择器与存储器的控制元件。认证器存储用户优先级信息以及关于用户是公用用户还是私有用户的信息。这个信息在被需要时被传递到用户优先级选择器与存储器。进而用户优先级选择器将用户优先级信息传递给上游业务流控制系统中的监管器，并且还给下游业务流控制系统中的调度器。

附加提供的是调制速率和空中时间使用检测器。其从Wi-Fi接口接收与上游分组和空中接口利用有关的信息。

图2例示了针对不同用户的不同数据业务类型的示例业务队列以及它们如何能够根据业务流是否正在上游或下游中被发送而被监管或整形。

为了说明本实施方式的接入点的操作，我们将描述四个用户(客户端1、客户端2、客户端3和客户端4)连接至同一接入点的示例场景，其中用户优先级和数据业务流要求不同。各个客户端是常规具有WLAN能力的装置，诸如计算机、智能电话或平板。

第一步骤是将对于各个客户端执行认证。认证使用在RFC 3748和相关IETF标准中定义的可扩展认证协议(Extensible Authentication Protocol)来执行。认证过程如下：

1.客户端1连接至AP上的公用SSID并且执行基于EAP-SIM的认证。(AP将认证请求转发到Radius代理，其向MNO转发。)接着是标准认证过程。当用户成功地认证时，在Radius中封装的EAP-SUCCESS消息被发送，其中厂商特定属性将用户优先级标识为优先级Public-1“Gold”(出自3个可能的公用级别)。认证器然后将用户标识符以及优先级级别一起传递给用户优先级选择器/存储器。

2.客户端2连接至AP上的公用SSID并且执行基于EAP-SIM的认证。(AP将认证请求转发到Radius代理，其向MNO转发。)接着是标准认证过程。当用户成功地认证时，在Radius中封装的EAP-SUCCESS(EAP-成功)消息被发送，其中厂商特定属性将用户优先级标识为优先级Public(共用)-1“Gold”(出自3个可能的公用级别)。认证器然后将用户标识符以及该优先级级别一起传递给用户优先级选择器/存储器。

3.客户端3连接至AP上的公用SSID并且如上遵循相同过程，但是EAP-SUCCESS消息伴随着Public-3(Bronze(铜))的优先级级别。认证器然后将用户标识符以及该优先级级别一起传递给用户优先级选择器/存储器。

4.客户端4使用WPA2-PSK(预共享的密钥)连接至AP的私有SSID。AP认证器将这个用户自动地分配给优先级类“Private(私有)”。认证器然后将用户标识符以及优先级级别传递给用户优先级选择器/存储器。

下表因此概括四个示例用户的目前优先级状态。

客户端ID(MAC地址)	优先级
		客户端1MAC	Public-1
客户端2MAC	Public-3
		客户端3MAC	Public-1
客户端4MAC	Private

现在考虑来自客户端的示例业务流需求，如下：

1.客户端1发起视频呼叫，其包括两个UDP流，一个在上行链路方向上并且一个在下行链路方向上。客户端1是靠近接入点的并且在发送/接收时正在以54Mbps的物理速率工作。

2.客户端2开始使用TCP下载大下载量(例如其操作系统的新版本)。这创建高容量的下行数据分组和对应的上行确认。客户端2是靠近接入点的并且在发送/接收时正在以54Mbps的物理速率工作。

3.客户端3开始使用TCP下载大的下载量(例如其操作系统的新版本)。这创建高容量的下行数据分组和对应的上行确认。客户端3是远离接入点的并且在发送/接收时正在以1Mbps的物理速率工作。

4.客户端4也开始大下载量。这创建TCP流，其在下游具有数据分组并且在上游具有确认。客户端3是靠近接入点的并且在发送/接收时正在以54Mbps的物理速率工作。

5.不同接入点的其它客户端和那些其它接入点也正在消耗可用空中时间的一部分。

6.虽然客户端1具有显著的但有限的峰值速率业务流需求，但是客户端2、客户端3和客户端4正在试图以最大可能速率下载数据。

传统地，在没有本实施方式的利益的情况下，下列的将是这种使用场景的结果：

1.客户端1使用WMM QoS(视频)并且试图将其分组放空中。它的用户是快乐的。

2.客户端2、客户端3和客户端4争夺剩余的可用空中时间。每个都有相同机会将它们的分组放到空中，所以每个客户端最终变为同一分组速率。然而，客户端3的分组占据的空中时间是客户端2或客户端4的空中时间的54倍。结果，客户端2、客户端3和客户端4全部最终变为以客户端2的(慢)速率运行。客户端3是快乐的，因为他正得到和他能够期待的一样多。客户端2和客户端4是不快乐的；因为他们正在因客户端2(在覆盖范围边缘的公用Bronze等级消费者)而慢下来。

为了解决上述问题，本实施方式提供了用于适配被应用于所发送的分组的业务流整形和/或监管的方法和系统。具体地，如图3所示，本实施方式提供了重复地运行的方法和系统，并且在步骤3.4处重复地执行评估关于正在经由接入点发送的总业务流是否高于总阈值量度(例如信道容量的80％)。如果是的话，则在步骤3.8处采取“收紧整形”操作，如将在下面更详细地描述的。另选地，如果总业务流低于总阈值量度，则在步骤3.6处采取“放松整形”，再次如将稍后更详细地描述的。无论采取哪个操作，过程然后进行到等待状态3.2，其中定时器倒计时至下一个估计时间以评估步骤3.4的条件。按照这样的方式本实施方式的业务流整形和/或监管布置能够重复地运行。例如，可以每0.1秒等采取业务流整形。

更详细地：

1.调制速率/空中时间使用检测器检测各个客户端的当前调制速率并且测量在指定时间段(例如，0.1秒)由各个客户端针对各个QoS类的可用空中时间(上游+下游)的％并且将该信息传递给上游业务流控制系统和下游业务流控制系统。

*此表是可被这个接入点及其客户端利用的空中时间的％(并且排除由其它接入点及其客户端使用的空中时间的部分。)

2.下游调度器与上游监管器计算总空中时间使用并且确定介质被过度利用(高于阈值百分比(例如80％)的利用)。这意味着很可能一些客户端未得到与它们想要一样多的空中时间接入。因此确定需要主动的业务流整形/监管。

3.下游调度器与上游监管器针对各个QoS类中的各个客户端计算有效数据速率(例如通过将信道利用乘以调制速率)。(另选地，除上述信息之外，这可以由调制速率/空中时间使用检测器直接观测和提供。)

在下表中示出了在应用该系统之前的示例值：

4.如上所述，系统的操作然后根据图3进行。在以81％(高于80％总阈值值)的可用空中时间使用的情况下，系统往收紧整形流程图下方进行，如图4所示。

参照图4，这里示出了被分别应用于私有业务和公用业务的两个单独的整形过程。步骤4.2至4.10的左手列是对私有用户执行的，并且步骤4.12至4.22的右手列是对公用用户执行的。对私有用户，在步骤4.2处私有业务流负载被计算为针对所有私有用户，对用户数据速率与调制速率的比的和，即

Private_traffic_load＝Σ(user_data_rate/modulation_rate)

其中求和是在各个私有用户上进行的。

接下来，在步骤4.4处做出了对所计算出的私有业务流负载的比较以确定它是否高于预设私有阈值级别Pri_threshold。可以将Pri_threshold设定在例如可用信道容量的70％，从而留下30％可用于公用使用。也就是说，私有阈值级别和公用阈值级别Pub_threshold之和应该等于可用信道容量的100％(其由于用户对相邻接入点上的无线用户造成干扰，本身可能仅是理论最大值的一部分，例如80％)。

在私有业务流负载高于私有阈值级别时，那么有必要收紧私有业务流整形条件，并且这在步骤4.6至4.10处执行。具体地，在步骤4.6处设定为等于在接入点注册的私有用户的数量相等的变量，即private_user_count＝私有用户的数量。然后在步骤4.8处使用这个变量来计算最小私有空中时间阈值，其等于预设私有阈值和私有用户计数的商，即

Minimum_private_airtime_usage＝Pri_threshold/private_user_count

这通过在私有用户的数量之间简单地划分可用空中时间来给出应该被分配给各个私有用户的最小私有空中时间。

然而，可能的是上述解决方案不是最优的，特别是如果一些用户因为他们的数据需要低所以实际上不需要空中时间的相等划分，或者他们正在使用非常高效的调制来发送。因此，在步骤4.10处进行选择针对各个私有用户做出关于是否授予它们所计算出的最小私有空中时间使用，或者是否按私有阈值与当前私有业务流负载的比缩放(scale)他们的当前使用，即

其中两个选择中的最大值被选择。在这点上，current_user_threshold是针对该用户的当前阈值极限。此算式为该用户计算新的阈值。

因此，对于私有用户来说可用容量被同等地共享以满足容量极限，或者通过迭代适配使得将多余的私有容量分发给要求额外容量的那些站，但是确保各个私有站至少接收到最小份额。

对于公用用户来说遵从图4的右手分支。这里，在步骤4.12处空中时间公用业务流负载被发现为针对所有公用用户，对各个用户的数据速率与其调制速率的比的和，即

Public_traffic_load＝Σ(user_data_rate/modulation_rate)

然后，如先前所讨论的，在步骤4.14处执行评估以确定公用业务流负载是否高于预设公用业务阈值Pub_threshold(例如30％)。如果情况为是，则应该使用步骤4.18至4.22来收紧业务流整形。否则，收紧整形过程可以结束。在许多实施方式中，然后可以来调用放松整形过程，这常常是根据图3的流程图在其下一次迭代时的结果。

假定业务流整形将被收紧，在步骤4.18处优先级加权公用用户计数被发现为针对所有公用用户，对变量(4–user_priority_level)的和，其中user_priority_level取1至3的值，即

Priority_weighted_public_user_count＝Σ(4–user_priority_level)。

因此，较高优先级的公用用户(即优先级＝1)对此计数比较低优先级的用户(即优先级＝3)的贡献多。更一般地，在存在n个优先级级别的情况下，优先级加权公用用户计数可以取值：

Priority_weighted_public_user_count＝Σ((n+1)–user_priority_level)。

接下来，在步骤4.20处最小优先级加权公用空中时间阈值被计算为公用阈值Pub_threshold和优先级加权公用用户计数的商，即：

Minimum_priority_weighted_public_airtime_threshold＝

Pub_threshold/Priority_weighted_public_user_count

最小优先级加权公用空中时间阈值提供可以被分配的空中时间的最小单位，如将从步骤4.22看到的。

更具体地，在步骤4.22处，使用以上发现的变量来为各个公用用户设定空中时间整形器极限。具体地，极限被设定为以下中的最大值i)预设公用阈值级别与实际公用业务流负载的比与用户的目前阈值的乘积；或ii)最小优先级加权公用空中时间阈值与被计算为((n+1)–user_priority)的依赖于用户优先级的变量的乘积，其中存在n个优先级级别。在目前描述的实施方式中存在三个优先级级别，但是在其它实施方式中可能多于或少于三个。因此，在ii)中较高优先级的用户将被分配比较低优先级的用户多的空中时间。再次，取这两个选择中的最大值的选择是为了将使系统变得灵活，在于如果一个用户不正在使用他们的分配份额的全部那么其它用户能够使用。

5.鉴于上文，并且返回到样例，在下游方向上应用业务流整形(参见图2)。在相关客户端整形器处实施用户业务流配额。QoS整形器被仅用来防止较高的WMM QoS类(例如，100kbps用于语音、15Mbps用于视频)的滥用(注意：为了简单，已经省略上游监管的细节。在完整实施方式中，考虑上游业务流和下游业务流这二者以计算单独客户端的使用。各个用户的总空中时间使用配额是如所示那样计算出的，但是它按照与业务流在用户之间分配的方式类似的方式在上游业务流与下游业务流之间进行分配。上游业务流被监管，同时下游业务流被整形。)

针对本示例在下表中示出了在系统已收敛之后的值，其中总可用容量的50％(即80％的50％＝40％)是在私有用户需要它时为其而保留的。

因此，如将从上表看到的，在用于优先级1的两个公用客户端的空中时间的百分比之间存在更公平分割，并且私有用户也被分配了适当量的带宽。然而，具有优先级类3的公用用户不再能够支配空中时间，并且他的数据速率已变得严重地局限以允许能够以高得多的数据速率发送和接收的较高优先级客户端实。因此，各个用户不再如在现有技术中一样最终变为具有最低性能客户端的性能，而是替代地能够按照允许在不同类用户之间进行服务区分并且改进到大多数客户端的整体数据吞吐量的方式共享无线资源。

6.晚些时候，私有用户完成他的下载并且不再使用信道。如下所述，信道现在在容量以下运行因此系统操作图5的放松整形过程。在收敛之后业务流负载看起来如下(注意，客户端1现在以它请求的速率运行，并且如果它想要则将被许可运行得更快)：

参照图5，步骤3.6的放松整形过程被执行如下。首先，在步骤5.2和步骤5.4处按照如先前分别在步骤4.2和步骤4.12中先前描述的相同方式计算私有业务流负载和公用业务流负载。然后，在步骤5.6处得到free_airtime_fraction值，其等于总可用空中时间减去已用于公用用户和私有用户的量。在这点上，回想使用放松整形过程是因为先前用户已停止发送或接收，应该存在来自公用分配或私有分配中的至少一方的自由空中时间。

在已经计算出自由空中时间分数后，对于私有用户，然后在步骤5.8处得到private_user_count变量，其等于私有用户的数量，并且然后在步骤5.10中部署该变量以确定各个用户的空中时间整形器极限，为下列中的较低者：

i)当前用户阈值加上自由空中时间分数与私有用户计数的比的和；或

ii)私有阈值、或总阈值减当前公用业务流负载中的较大者。

即

因此，如在收紧整形过程中，放松整形过程要么将新的空中时间整形器极限设定为旧极限加上可用的自由空中时间的份额的一部分，或设定为依赖于总负荷与公用负荷之间的差或私有阈值或私有阈值的设定数值，取其较小的一方。目标在于在没有过调使得业务流收紧然后变得必要的情况下，一旦容量变得可用就尽可能迅速地放松业务流整形。

对于公用用户，在步骤5.12处优先级加权公用用户计数被得到为针对所有公用用户，对变量((n+1)–user_priority_level)的和，其中n是用户优先级级别的数量。在所描述的实施方式中user_priority_level取1至3的值，即

Priority_weighted_public_user_count＝Σ(4–user_priority_level)。

因此，较高优先级的公用用户(即优先级＝1)对此计数比较低优先级的用户(即优先级＝3)贡献多。然而，更一般地，可以得到该计数为：

Priority_weighted_public_user_count＝Σ((n+1)–user_priority_level)

其中n是优先级级别的数量。

接下来，在步骤5.14处最小优先级加权公用空中时间阈值被计算为公用阈值Pub_threshold和优先级加权公用用户计数的商即：

Minimum_priority_weighted_public_airtime_threshold＝

Pub_threshold/Priority_weighted_public_user_count

最小优先级加权公用空中时间阈值提供可以被分配的空中时间的最小单位，如将从步骤5.16看到的。注意，步骤5.12和步骤5.14与在收紧操作期间先前描述的步骤4.18和步骤4.20相同。

最后，然后在步骤5.16中部署以上计算出的值以确定各个用户的空中时间整形器极限，其为下列中的较小者：

iii)自由空中时间分数与((n+1)-user priority level)的乘积(其中n是用户优先级级别的数量)与优先级加权公用用户计数的比加上当前用户阈值的和；或

iv)共用阈值、或总阈值减当前私有业务流负载中的较大者。

即

因此，再次地，针对公用用户的放松整形过程考虑用户的优先级，在于用户优先级级别被用作调整因素以使得针对更高优先级的用户所计算出的空中时间能够大于针对较低优先级的用户的空中时间。因此，本发明的所描述的实施方式提供用于允许在私有用户与公用用户这二者之间共享Wi-Fi接入点并且用于允许在不同类用户之间区分的机制。而且，这些机制还考虑由特定WS使用的调制，以防止在覆盖范围边缘或以低功率发送因而使用低效率调制方案的WS用尽比它的无线资源的公平份额多的无线资源。总之，这些机制提供无线接入点资源在无线站之间的更公平分布，同时使得无线接入点运营商能够为各类用户做准备并且能够影响无线资源在这些用户类之间的分配。

在所描述的实施方式中正在执行本发明的操作的元件方面，调制速率检测器、用户优先级存储器以及监管器和调度器(视情况而定)涉及到业务流流量极限的计算和实施，并且在一些实施中各个的相关元件或功能性可以被共同地认为是业务流流量控制计算器。

可以对以上描述的实施方式做出各种修改以提供另外的实施方式。例如，在另外的实施方式中可能存在有关与所描述的那些规则共享未用私有或公用容量的不同规则。另外，在又一个实施方式中可以针对不同的优先级用户允许不同量的不同接入类别业务流。

通过对以上描述的实施方式的特征的修改或通过对以上描述的实施方式的特征的添加、删除或取代而提供的另外的实施方式对于成为本领域技术人员的预定读者而言将是显而易见的，并且旨在被所附权利要求包含。

Claims (13)

1.一种控制无线局域网WLAN中的数据业务流的方法，该方法包括以下步骤：

确定与无线接入点通信的无线站的相应的优先级级别；

根据无线站数据速率和调制速率来计算所述WLAN上的无线业务流负载；以及

针对无线站，根据无线站优先级级别和所计算出的无线业务流负载来设定业务流流量控制极限；

其中，所述设定包括当所述无线业务流负载高于阈值级别时，减小业务流流量控制极限，以及当所述无线业务流负载低于所述阈值级别时，增大所述业务流流量控制极限，并且

其中，所述无线业务流负载被计算为针对所述无线站对所述无线站数据速率与所述调制速率的比的和。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述设定还包括以下步骤：

根据用户优先级级别来确定优先级加权用户计数，其中，较高优先级的用户对所述计数的贡献比较低优先级的用户多；

使用所述优先级加权用户计数来根据业务流阈值和所述优先级加权用户计数来计算最小优先级加权空中时间阈值；

其中，根据所述最小优先级加权空中时间阈值进一步设定所述业务流流量控制极限。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，为了减小无线站的业务流流量控制极限，所述极限被设定为下列中的较高者：

i)根据所述无线站的目前极限以及所述业务流阈值和所计算出的无线业务流负载的比而计算出的第一值；或

ii)根据所述最小优先级加权空中时间阈值和所述无线站优先级级别而计算出的第二值，其中，较高的无线站优先级级别产生较高的所计算出的第二值。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，为了增大无线站的业务流流量控制极限，所述极限被设定为下列中的较低者：

i)根据所述无线站的目前极限、自由空中时间量、所述无线站优先级级别和所述优先级加权用户计数而计算出的第三值；或

ii)根据总可用业务流级别与另一类无线站的当前业务流负载之间的差、以及业务流阈值而计算出的第四值。

5.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述无线站是公用无线站，另一类无线站包括私有无线站。

6.根据权利要求5所述的方法，该方法还包括：针对私有无线站，当减小私有无线站的业务流流量控制极限时，所述极限被设定为下列中的较大者：

i)与所述无线站的目前空中时间分配对应的第五值，该目前空中时间分配通过根据私有空中时间阈值和总私有空中时间使用而计算出的缩放值缩放；或

ii)与所述私有空中时间阈值在多个私有无线站上的大致相等分布对应的第六值。

7.根据权利要求5所述的方法，该方法还包括：针对私有无线站，当增大私有无线站的业务流流量控制极限时，所述极限被设定为下列中的较小者：

i)根据所述无线站的目前空中时间分配、自由空中时间量和私有用户的数量而计算出的第七值；或

ii)与下列中的较大者对应的第八值：

a)针对所述公用无线站的总可用业务流级别与当前业务流负载之间的差，以及

b)针对所述私有无线站的业务流阈值。

8.一种与无线局域网接入点一起使用的业务流流量控制极限计算器，所述业务流流量控制极限计算器包括：

i)确定模块，该确定模块被设置成从用户优先级存储器确定与无线接入点通信的无线站的相应的优先级级别；

ii)计算模块，该计算模块被设置成根据无线站数据速率以及由调制速率检测器确定的调制速率来计算WLAN上的无线业务流负载；以及

iii)设定模块，该设定模块被设置成，针对无线站，根据所述无线站优先级级别和所计算出的无线业务流负载来设定业务流流量控制极限；

其中，所述设定包括当所述无线业务流负载高于阈值级别时，减小业务流流量控制极限，以及当所述无线业务流负载低于所述阈值级别时，增大所述业务流流量控制极限，并且

其中，所述无线业务流负载被计算为针对所述无线站对所述无线站数据速率与所述调制速率的比的和。

9.根据权利要求8所述的业务流流量控制极限计算器，其中，所述设定还包括：

根据所述用户优先级级别来确定优先级加权用户计数，其中，较高优先级的用户对所述计数的贡献比较低优先级的用户多；

使用所述优先级加权用户计数来根据业务流阈值和所述优先级加权用户计数来计算最小优先级加权空中时间阈值；

其中，根据所述最小优先级加权空中时间阈值进一步设定所述业务流流量控制极限。

10.根据权利要求9所述的业务流流量控制极限计算器，其中，为了减小无线站的业务流流量控制极限，所述极限被设定为下列中的较高者：

i)根据所述无线站的目前极限与所述业务流阈值和所计算出的无线业务流负载的比的乘积而计算出的第一值，或

ii)根据所述最小优先级加权空中时间阈值和所述无线站优先级级别而计算出的第二值，其中，较高的无线站优先级级别产生较高的所计算出的第二值。

11.根据权利要求9或10所述的业务流流量控制极限计算器，其中，为了增大无线站的业务流流量控制极限，所述极限被设定为下列中的较低者：

i)根据所述无线站的目前极限、自由空中时间量、所述无线站优先级级别和所述优先级加权用户计数而计算出的第三值，或

ii)根据总可用业务流级别与另一类无线站的当前业务流负载之间的差、以及所述业务流阈值而计算出的第四值。

12.根据权利要求9或10所述的业务流流量控制极限计算器，其中，所述无线站是公用无线站，另一类无线站包括私有无线站。

13.根据权利要求12所述的业务流流量控制极限计算器，还包括：针对私有无线站，当减小私有无线站的业务流流量控制极限时，所述极限被设定为下列中的较大者：

i)与所述无线站的目前空中时间分配对应的第五值，该目前空中时间分配通过根据私有空中时间阈值和总私有空中时间使用而计算出的缩放值缩放；或

ii)与所述私有空中时间阈值在多个私有无线站的基本上相等的分布对应的第六值；

或者，当增大私有无线站的业务流流量控制极限时，所述极限被设定为下列中的较小者：

i)根据所述无线站的目前空中时间分配、自由空中时间量和私有用户的数量而计算出的第七值；或

ii)与下列中的较大者对应的第八值：

a)针对所述公用无线站的总可用业务流级别与当前业务流负载之间的差，以及

b)针对所述私有无线站的业务流阈值。