CN105246100A - 无线网络负载和吞吐量估计 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及无线网络负载和吞吐量估计。本公开涉及由无线设备确定负载和估计无线网络的吞吐量。根据一些实施例，可以确定无线网络中的活动的下行链路和上行链路节点的数目。也可以确定无线网络的信道利用率。可以估计无线设备在无线网络中的上行链路数据速率和下行链路数据速率。基于活动的下行链路和上行链路节点的数目、信道利用率、和无线设备的上行链路数据速率和下行链路数据速率，可以估计无线网络中的无线设备的最大可能的上行链路吞吐量和下行链路吞吐量。此类吞吐量估计可以用来从多个可用的无线网络中选择要加入的无线网络。

Description

无线网络负载和吞吐量估计
技术领域
本公开涉及无线通信，包括用于在无线网络中估计负载和吞吐量的技术。
背景技术
无线通信系统在使用方面迅速增长。另外，存在许多不同的无线通信技术和标准。无线通信标准的一些示例包括GSM、UMTS(与例如，WCDMA或TD-SCDMA空中接口相关联)、LTE、高级LTE(LTE-A)、3GPP2CDMA2000(例如，1xRTT、1xEV-DO、HRPD、eHRPD)、IEEE802.11(WLAN或Wi-Fi)、IEEE802.16(WiMAX)、蓝牙、及其他。
无线通信技术倾向于自然地尽力在移动条件下使用。因而，无线通信系统有时可以存在较高数目的无线设备，并且有时存在较低数目的无线设备。至少一些无线通信技术可以显示出取决于(在各种其它可能的原因当中)根据那些无线通信技术配置的无线通信系统中的设备密度的可变性能。例如，无线网络可能具有有限资源，以使得在那个网络中的设备在较小设备密度的情况下比在网络中具有较大设备密度的情况下可以能获得更多的吞吐量。
发明内容
特别地，本文档描述用于确定负载和估计无线网络的可用吞吐量的方法，并且描述被配置为实施描述的方法的无线设备。
根据这里描述的技术，无线设备可以确定在当前(或最近)积极地从事上行链路通信的无线网络中的节点的数目目，以及在当前(最近)积极地从事下行链路通信的无线网络中的节点的数目目。
作为一个可能性，此类信息可以由提供无线网络的接入点设备向无线设备发信号。例如，信息可以包括在信标广播中。作为另一个可能性，无线设备可以通过监视无线介质来估计此信息。
此类信息可以与关于无线网络在其上操作的无线信道被如何充分利用的信息、以及无线设备将能在无线网络中使用的数据速率的估计结合使用，以估计无线设备将能在无线网络中获得的上行链路吞吐量和下行链路吞吐量中的任一个或两者。
此类技术可以由无线设备针对多个网络使用，例如如果无线设备在多个无线网络的通信范围之内并且正在确定要加入或关联哪一个可用的无线网络。例如，无线设备可以选择在可用的无线网络当中的在其上估计的上行链路吞吐量、下行链路吞吐量、或上行链路和下行链路吞吐量二者都是最高的无线网络，并且加入选择的网络。以这种方式，无线设备可以能选择最好的可用无线网络以在实际上关联无线网络之前从吞吐量视角进行加入。
这里描述的技术可以被实施在和/或使用在许多不同类型的设备中，包括但是不限于接入点设备、蜂窝电话机、便携式媒体播放器、便携式游戏设备、平板计算机、可穿戴计算设备、遥控设备、无线扬声器、机顶盒设备、电视系统和计算机。
此发明内容意图是提供在此文档中描述的一些主题的简要概述。因此，将理解，以上描述的特征仅仅是示例并且不应该被解释为以任何方式缩窄这里描述的主题的范围或精神。这里描述的主题的其它特征、方面、和优点将从以下详细描述、图、和权利要求中变得明显。
附图说明
当结合以下附图考虑以下具体实施方式时，可以获得对本主题更好的理解，其中：
图1-2示出了示范性(和简化的)无线通信系统；
图3示出了示范性无线设备的框图；
图4是示出了用于估计无线网络的负载和吞吐量的示范性方法的各方面的流程图；
图5-6示出了用于从AP到STA提供网络负载信息的示范性可能的格式；以及
图7-11示出了用于STA估计在无线网络中活动的下行链路STA的数目的示范性机制的方面。
虽然很容易对这里描述的特征做出各种修改以及可替换形式，但是在附图中举例示出了其特定实施例并且这里将对其进行详细描述。但是，应当理解，这里的附图和详细说明不意欲限制为所公开的具体形式，相反地，意图是覆盖落入所附权利要求书所限定的主题的精神和范围内的所有修改、等效和替换形式。
具体实施方式
术语
以下是用在本公开中的术语汇编：
存储介质-各种类型中的非瞬时的计算机可访问的存储器设备或存储设备中的任何一个。术语“存储介质”意图是包括安装介质，例如，CD-ROM、软盘、或磁带设备；诸如DRAM、DDRRAM、SRAM、EDORAM、RambusRAM等等之类的计算机系统存储器或随机存取存储器；诸如Flash、磁介质之类的非易失性存储器，例如，硬盘驱动器、或光存储器；寄存器，或其它类似类型的存储器元件，等等。存储介质也可以包括其它类型的非瞬时的存储器或它们的组合。此外，存储介质可以位于其中执行程序的第一计算机系统中，或可以位于通过诸如互联网之类的网络连接到第一计算机系统的第二不同的计算机系统。在后者实例中，第二计算机系统可以向第一计算机提供程序指令用于执行。术语“存储介质”可以包括可以存在于不同的位置，例如，在通过网络连接的不同计算机系统中的两个或更多存储介质。存储介质可以存储可以由一个或多个处理器执行的程序指令(例如，具体化为计算机程序)。
载体介质–如上所述的存储介质，以及诸如总线、网络之类的物理传输介质、和/或传送诸如电、电磁、或数字信号之类的信号的其它物理传输介质。
可编程的硬件元件-包括各种硬件设备，包括经由可编程的互连连接的多个可编程功能块。示例包括FPGA(现场可编程门阵列)、PLD(可编程逻辑器件)、FPOA(区域可编程对象阵列)、和CPLD(复杂的PLD)。可编程功能块的范围可以从细粒(组合逻辑或查找表)到粗粒(算术逻辑单元或处理器中心)。可编程的硬件元件也可以被称为“可重构的逻辑”。
计算机系统–各种类型的计算或处理系统中的任何一个，包括个人计算机系统(PC)、主计算机系统、工作站、网络仪器、互联网仪器、个人数字助理(PDA)、个人通信设备、智能电话机、电视系统、网格计算机系统、或其它设备或设备组合。一般说来，术语“计算机系统”可以被广泛地定义为涵盖具有执行来自于存储介质中的指令的至少一个处理器的任何设备(或设备组合)。
站(STA)–是移动或便携式的并且执行无线通信的各种类型的计算机系统设备中的任何一个。STA的示例包括移动电话或智能电话机(例如，iPhoneTM、基于AndroidTM的电话机)、便携式游戏设备(例如，NintendoDSTM、PlayStationPortableTM、GameboyAdvanceTM、iPhoneTM)、可穿戴设备(例如，智能手表、智能眼镜)、膝上型计算机、PDA、便携式互联网设备、音乐播放器、数据存储设备、或其它手持设备，等等。一般说来，术语“UE”或“UE设备”可以被广泛地定义为涵盖由用户容易地携带并且能够无线通信的任何电子、计算、和/或电信设备(或设备组合)。
基站或接入点(AP)–术语“基站”具有它普通意义的完全广度，并且至少包括在固定位置安装并用于作为无线电话系统或无线电系统的一部分进行通信的无线通信站。
处理元件–是指各种元件或元件组合。处理元件包括，例如，诸如ASIC(特定用途集成电路)之类的电路、各个处理器核的部分或电路、整个处理器核、各个处理器、诸如现场可编程门阵列(FPGA)之类的可编程的硬件设备、和/或包括多处理器的系统的较大部分。
自动–是指由计算机系统(例如，由计算机系统执行的软件)或设备(例如，电路、可编程的硬件元件、ASIC等等)在没有直接指定或执行动作或操作的用户输入的情况下执行的动作或操作。因此术语“自动”与其中用户提供输入以直接执行操作的手动执行或由用户指定的操作相反。自动的过程可以起始于由用户提供的输入，但是“自动”执行的后续动作不由用户指定，即，不由“手动”执行，其中用户指定要执行的每个动作。例如，用户通过选择每个字段并且提供指定信息的输入(例如，通过键入信息、选择检查框、单选等等)填写电子表格是手动地填写表格，即使计算机系统必须响应于用户动作更新表格。可以自动地由计算机系统填写表格，其中计算机系统(例如，在计算机系统上执行的软件)分析表格的字段并且在没有指定对字段的答案的任何用户输入的情况下填充表格。如上所指出，用户可以调用表格的自动填写，但是不涉及表格的实际填写(例如，用户不手动地指定对字段的答案而是它们正在被自动地完成)。本说明书提供响应于用户已经采取的动作自动执行的操作的各种示例。
PHY速率或PHY数据速率–设备通过介质彼此通信的速率。许多无线通信技术(包括IEEE802.11)可以提供调制类型、编码速率、空间流数目、信道宽度、和/或其它物理层特性的不同组合的使用。每个此类组合可以产生(并且在一些情况下被称为)“PHY速率”。产生给定PHY速率的物理层特性的组合也可以被称为“调制和编码方案”、“MCS”、或“MCS指数”。“较低”或“更稳固的”PHY速率/MCS指数，与“较高”或“较不稳固的”PHY速率(例如，通过使用较低密度调制方案和/或包括纠错编码信息的较大比例)相比，可以为接收器提供成功地接收在较不理想的媒介条件下通信的信息的较大能力，通常以潜在吞吐量为代价。相反，较高或较不稳固的PHY速率可以比较低PHY速率(例如，通过使用较高密度调制方案和/或包括纠错编码信息的较少比例)提供更高效的媒介使用并且提供较大的吞吐量，但是可能更难在较不理想的媒介条件下接收。
IEEE802.11–是指基于诸如802.11a、802.11.b、802.11g、802.11n、802.11-2012、802.11ac、和/或其它IEEE802.11标准之类的IEEE802.11无线标准的技术。IEEE802.11技术也可以被称为“Wi-Fi”或“无线局域网(WLAN)”技术。
图1-2-通信系统
图1示出了根据一些实施例的其中可以实施本公开的方面的示范性(和简化的)无线通信系统100。应当注意图1的系统100仅仅是可能系统的一个示例，并且实施例可以按照期望被实施在各种系统中的任何一个中。例如，注意虽然在图1中示出的示范性无线通信系统100被显示为包括四个无线设备，但是公开的方面可以被实施在具有更大或更少数目(即，任何任意数目)的无线设备的无线通信系统中。
如图所示，示范性无线通信系统100包括多个无线设备102-108，其可以通过至少一个传输介质进行通信。一些或所有无线设备基本上可以是移动设备(“站”或“STA”)。可替换地、或此外，一些或所有无线设备基本上可以是固定的。
无线设备102-108可以通过无线传输介质用这样的方式进行通信以便形成无线网络。无线网络可以是由专用接入点(例如，无线设备102)提供的IEEE802.11‘基础模式’网络；可替换地，无线网络可以是‘自组织(ad-hoc)’或基于对等的网络。注意可能无线网络可以包括一个或多个‘隐藏节点’；例如，如图所示，无线设备108可以是在无线设备102的通信范围内，但是不能检测无线设备104和106(和/或由无线设备104和106检测)。但是，无线设备108可以能够间接地检测无线设备104和106，例如，经由无线设备102。无线设备102-108可以被配置为执行IEEE802.11(Wi-Fi)无线通信和/或根据本公开的各方面的其它形式的无线通信。
可以装备一个或多个无线设备以与一个或多个外部网络进行通信。例如，如图所示，无线设备102可以可通信地耦接到网络110。外部网络可以是各种类型的网络中的任何一个，诸如蜂窝服务供应商的核心网络、互联网、或组织的内部网，以及其他各种可能性。
注意在有些情况下，无线设备可以能够在关联以形成无线网络之前进行通信。此类‘预关联’通信可以包括网络、设备和/或服务发现相关信息通过信标、探测请求和响应、一般通告服务查询和响应等等的交换，和/或用于关联在一起的信息的交换(例如，用于STA加入AP的无线网络、用于两个STA形成对等关联，等等)。此类预关联信息通告和/或交换可以帮助设备在花费时间和消费功率联合网络之前确定是否加入该网络。
注意一个或多个无线设备102-108可以能够使用多个无线通信标准进行通信。例如，一个或多个无线设备102-108可以被配置为使用至少一个无线网络协议(例如，Wi-Fi)和/或对等无线通信协议(例如，BT、Wi-Fi对等、等等)和至少一个蜂窝通信协议(例如，GSM、UMTS、LTE、高级LTE(LTE-A)、HSPA、3GPP2CDMA2000(例如，1xRTT、1xEV-DO、HRPD、eHRPD)等等)进行通信。任何或所有无线设备102-108也可以或可替换地被配置为使用一个或多个全球导航卫星系统(GNSS，例如，GPS或GLONASS)、一个或多个移动电视广播标准(例如，ATSC-M/H或DVB-H)、和/或如果期望的任何其它无线通信协议进行通信。无线通信标准的其它组合(包括多于两个无线通信标准)也是可能的。
在图1示出的无线设备102-108和/或网络110中的任何一个或全部可以被配置为实施或支持这里描述的部分或所有方法的实施方式，特别地包括图4所述的方法。
图2示出了根据一些实施例的其中表示图1的系统100的可能示例方面的示范性无线通信系统200。如图所示，在示出的系统中，无线设备106可以是移动站(STA)106并且无线设备102可以是接入点102(也被称为“AP”，或可替换被称为“基站”或“BS”)。STA106可以是具有Wi-Fi通信能力的用户设备，诸如移动电话、手持设备、可穿戴设备、计算机或平板、固定无线设备、或实质上任何类型的无线设备。AP102可以是具有Wi-Fi通信能力的接入点设备，诸如无链路由器或其它无线的接入点。
AP102和STA106任一者或者两者可以包括被配置为执行存储在存储器中的程序指令的处理器。AP102和STA106任一者或两者可以通过执行此类存储的指令执行这里描述的方法实施例中的任何一个。可替换地，或此外，被配置为执行这里描述的方法实施例中的任何一个、或这里描述的方法实施例中的任何一个的任何部分的诸如FPGA(现场可编程门阵列)之类的可编程的硬件元件可以被包括作为AP102和/或STA106的一部分。
图3-无线设备的示范性方框图
图3示出了可以被配置为结合本公开的各种方面使用的无线设备300的示范性方框图。设备300可以是各种类型的设备中的任何一个并且可以被配置为执行各种类型的功能中的任何一个。例如，设备300可以基本上是便携式设备(移动设备)，诸如移动电话、个人生产力设备、计算机或平板、手持游戏控制台、便携式媒体播放器，等等。可替换地，设备300可以是基本上固定的设备，诸如电视、低音扬声器、扬声器、或其它音频渲染设备、无线接入点、机顶盒，等等。
如图所示，设备300可以包括处理元件304。处理元件304可以包括或被耦接到一个或多个诸如存储器302之类的本地和/或系统存储器元件。存储器302可以包括各种类型的存储器中的任何一个并且可以提供各种功能中的任何一个。例如，存储器302可以是充当用于处理元件304的系统存储器的RAM。其它类型和功能也是可能的。
设备300也可以包括无线通信电路306。无线通信电路306可以包括模拟和/或数字式电路组件，并且包括一个或多个无线电设备。一般说来，无线电设备可以包括基带处理器、模拟RF信号处理电路(例如，包括滤波器、混合器、振荡器、放大器，等等)、或数字处理电路(例如，用于数字调制以及其它数字处理)的任何组合。无线电设备可以使用前述的硬件实施一个或多个接收和发送链路。在有些情况下，无线设备300可以在多个无线通信技术(诸如上述讨论到的那些)之间共享接收和/或发送链路的一个或多个部分。无线通信电路可以包括或被耦接到一个或多个天线308。
注意如果期望，无线通信电路306可以包括除处理元件304之外的离散的处理元件；例如，处理元件304可以是‘应用处理器’，虽然无线通信电路306可以包括它自己的‘基带处理器’；可替换地(或此外)，处理元件304可以为无线通信电路306提供处理能力。设备300可以能够通过无线通信电路306和天线308使用各种无线通信技术中的任何一个进行通信。
设备300另外可以根据设备300的预期的功能，包括用于实施设备功能的各种其它组件(未示出)中的任何一个，其还可以包括处理和/或存储器元件、一个或多个电力供应元件(其可以依靠电池电力和/或外部电源)用户接口元件(例如、显示器、扬声器、麦克风、照相机、键盘、鼠标、触摸屏、等等)、附加通信元件(例如，用于无线通信的天线、用于有线通信的I/O端口、通信电路/控制器、等等)和/或各种其它组件中的任何一个。
诸如处理元件304、存储器302、无线通信电路306、和天线308之类的设备300的组件可以可操作地经由一个或多个芯片内或芯片间互连接口耦接，所述互连接口可以包括各种类型的接口中的任何一个，可能地包括多个类型的接口的组合。作为一个示例，USB高速芯片内(HSIC)接口可以被提供用于处理元件304与无线通信电路306之间的芯片内通信。可替换地(或此外)，通用异步收发器(UART)接口、串行外围接口(SPI)、集成电路间(I2C)、系统管理总线(SMBus)、和/或各种其它通信接口中的任何一个可以用于在处理元件304、存储器302、无线通信电路306、和/或各种其它设备组件中的任何一个之间进行通信。其它类型的接口(例如，用于与在设备300内或外的外设组件进行通信的外围接口，等等)也可以作为设备300的一部分被提供。
如这里描述的，设备300可以包括用于实施用于估计无线网络的负载和吞吐量的特征，诸如这里特别地参考图4描述的那些特征，的硬件和软件组件。
图4-流程图图解
图4是示出了可以被用于在无线通信系统(诸如IEEE802.11无线通信系统)中执行无线通信的示例方法的流程图。作为一个特定的可能性，该方法可以用来在关联无线网络之前(或之后)估计网络的负载和吞吐量。例如，可以使用图4的方法以便确定在给定当前网络负载和利用率的情况下多个可用无线网络的哪一个将向无线设备提供最高吞吐量。
图4所示的方法可以与上述图中所示的计算机系统或设备中的任意一个连同其它设备一起结合使用。示出的方法元素中的一些可以被同时执行、以与所示出的顺序不同的顺序被执行、被其它方法元素代替或可以被省略。也可以依照要求执行附加方法元素。如图所示，所述方法可以如下操作。
无线设备可以确定在无线网络(402)中的活动的上行链路和/或活动的下行链路节点的数目。可以由无线设备自主地或基于从另一个无线设备接收到的指示做出此类确定。
例如，提供无线网络的接入点可以测量在网络中活动的下行链路节点的数目和活动的上行链路的数目(例如，在特定时间段内，诸如最近时间段)，并且通过广播通信将此测量的指示提供给通信范围内的无线设备。在这种情况下，无线设备可以接收此指示并且基于此指示确定在无线网络中的活动的上行链路和/或活动的下行链路节点的数目而不是自主地做出这样的确定。作为特定的示例，接入点可以在负载信息元素中广播此类信息，负载信息元素可以被包括在周期性的信标帧传输或负载信息帧传输中。
可替换地(或此外，例如，对于不同的无线网络)，无线设备可以通过监视在无线网络中在其上执行通信的无线媒介(或媒介)自主地确定无线网络中活动的上行链路和/或活动的下行链路节点的数目。这可以包括监视媒介上的传输(例如，物理载体感测)以确定在一时间段内向其和/或从其执行通信的离散的节点的数目、从调度信息推断(例如，虚拟载波感测)在一时间段内向其和/或从其执行通信的离散的节点的数目、或它们的一些组合。例如，作为一个可能性，无线设备可以对在由提供无线网络的接入点在一时间段内提供的一个或多个业务指示图(TIM)中调度的节点的数目进行计数以推断在该时间段内无线网络中的活动的下行链路节点的数目。作为另一个示例，无线设备可以对由提供无线网络的接入点在一时间段内发送的ACK分组的不同的目的地MAC地址的数目进行计数以确定在该时间段内无线网络中的活动的上行链路节点的数目。
注意作为更进一步可能性，如果期望可以使用活动的上行链路和下行链路节点的数目的任一者或两者的更近似估计。例如，无线设备可以如上所述推断活动的下行链路节点的数目，并且基于该确定估计活动的上行链路节点的数目(例如，近似相等，近似一半，等等)。这可以是期望的，作为一个可能性，以便避免由无线设备的过大功率消耗，其可能需要连续地监视无线媒介一段时间。
无线设备可以确定无线网络(404)的信道利用率。可以由无线设备自主地或基于从另一个无线设备接收到的指示做出此类确定。
例如，提供无线网络的接入点可以监视无线网络以测量它的信道利用率(例如，在特定最近一段时间内)，并且通过广播通信将此指示提供给通信的范围内的无线设备。在这种情况下，无线设备可以接收此指示并且基于此指示确定无线网络的信道利用率而不是自主地做出此类确定。作为特定的示例，接入点可能在负载信息元素(例如，其也可以包括指示无线网络中活动的上行链路节点的数目和活动的下行链路节点的数目的信息)中广播此类信息，负载信息元素可以被包括在周期性的信标帧传输或负载信息帧传输中。注意虽然在有些情况下信道利用率信息和活动的上行链路和下行链路节点的数目都可以由接入点在信标传输中提供，但是也可以接入点可以仅仅提供一种或其他类型的信息，同时无线设备可以自主地确定其他类型的信息。
无线设备可以可替换地(或另外，例如对于不同的无线网络)通过监视在无线网络中执行通信的无线媒介(或媒介)自主地确定无线网络的信道利用率。这可以包括监视媒介上的传输(例如，物理载体感测)和/或从网络分配向量推断(例如，虚拟载波感测)以确定在一时间段内媒体忙碌(被使用)的时间比例。
无线设备也可以估计无线设备如果与无线网络相关联将实现的上行链路数据速率和/或下行链路数据速率。例如，无线设备可以测量提供无线网络的接入点的信号强度(例如，接收的信号强度指示符(RSSI)和/或其它度量)。此RSSI可以被映射到信号到噪声比(SNR)，其可以随后被映射到期望的PHY数据速率(或单独期望的上行链路和下行链路PHY数据速率)，无线设备可以期望获得此PHY数据速率以作为该无线网络的一部分。例如，与远离接入点并且经历较低RSSI和SNR的无线设备相比，相对接近于接入点并且经历高RSSI和SNR的无线设备可以能够在与接入点通信时使用较高的PHY数据速率。
无线设备可以估计无线网络(406)中的无线设备的上行链路吞吐量和/或下行链路吞吐量。可以基于确定无线网络中的上行链路和/或下行链路节点的数目、确定无线网络的信道利用率、和估计无线网络中的无线设备的上行链路和/或下行链路数据速率来估计上行链路吞吐量和/或下行链路吞吐量。例如，为了确定无线设备在无线网络中可以能获得的估计的最大可能上行链路吞吐量，无线设备可以估计无线设备将能基于当前负载(例如，基于竞争媒介的活动的上行链路节点的数目结合无线网络的当前信道利用率)使用无线媒体用于上行链路通信的时间比例，并且将该比例与无线设备将能执行那些上行链路通信的估计的上行链路数据速率相乘。类似地，为了确定无线设备可以能在无线网络中获得的估计的最大可能的下行链路吞吐量，无线设备可以基于当前负载估计将分配给无线设备用于下行链路通信的时间比例，并且将该比例与无线设备将能接收那些下行链路通信的估计的下行链路数据速率相乘。
如果期望，无线设备可以估计无线设备可以期望在无线网络中实现的上行链路吞吐量或下行链路吞吐量的任一者或两者。此外，如果期望，无线设备可以估计混合的吞吐量，例如如果无线设备期望在无线网络上执行双向通信。混合的速率可以是估计的上行链路吞吐量和估计的下行链路吞吐量的加权和，其中每一个的权重基于期望的业务混合(例如，由无线设备期望的上行链路和下行链路业务的比例)而选择并且和为一，作为一个可能性。
在有些情况下，无线设备可以针对多个无线网络执行此类吞吐量估计。例如，无线设备可以在多个无线网络的通信范围内，并且可以获得(例如，通过接收指示或和/或自主地确定)活动的上行链路和/或下行链路节点的数目、信道利用率、和无线设备在那些可用的无线网络的每一个中的估计的数据速率，并且使用该信息针对那些可用无线网络的每一个执行吞吐量估计。
至少在有些情况下，无线设备可以至少部分地基于针对要对其执行此类估计的每个无线网络估计无线设备的上行链路吞吐量和/或下行链路吞吐量来选择要加入的无线网络。例如，无线设备可以基于对其执行吞吐量估计的可用无线网络的哪个无线网络具有最高估计的上行链路吞吐量、下行链路吞吐量、或混合的吞吐量(例如，根据无线设备此时的优先级；注意提供最高下行链路吞吐量的AP可以不同于提供最高上行链路吞吐量的AP)来选择要加入的无线网络。无线设备然后可以加入(关联)选择的无线网络。
图5-6-示范性可能的负载信息格式
图5-6和下面这里结合其提供的信息是通过各种考虑和关于可以在其中实施图4的方法的可能的IEEE802.11无线通信系统的细节举例来提供的，并且不意指总体上限制本公开。以下这里提供的细节的许多可替换和变化是可能的并且应当被认为在本公开的范围内。
图5示出了诸如在IEEE802.11k中限定的示范性基本服务集合(BSS)负载信息元素(IE)。如图所示，IE可以包括元素ID502、长度504、站计数506、信道利用率508、和可用的许可容量510字段，这些字段分别具有长度(以八位字节)1、1、2、1、和2。
站计数字段506可以是指示当前与对应于BSS负载IE的BSS相关联的STA的总数的无符号整数。换句话说，此字段可以指示活动的和不活动的STA，并且不区分从事上行链路通信的STA和从事下行链路通信的STA。
信道利用率字段508可以提供接入点感测到(例如，虚拟地或物理地)媒介忙碌的时间百分比的指示。作为一个八位字节字段，作为一个可能性，该字段可以被利用表示100％利用率的值255线性地分级。也注意当大于一个信道在使用中以用于BSS时，是如下情况，即仅仅为主要信道计算信道利用率字段值。根据IEEE802.11k，可以使用以下公式计算百分比：
信道利用率＝整数((信道忙碌时间/(dot11ChannelUtilizationBeaconIntervals*dot11BeaconPeriod*1024))*255)，
其中：
信道忙碌时间被定义为载体感测(CS)机制已经指示信道忙碌指示的微秒数，并且
dot11ChannelUtilizationBeaconIntervals表示测量信道忙碌时间的连续的信标间隔的数目。
可用的许可容量字段510可以包含经由明确的许可控制指定剩余可用的媒介时间量的无符号整数，以每秒32微秒为单位(μs/s)。该字段可以有助于漫游的STA选择有可能接受将来许可控制请求的AP，但是可以不表示混合协调器(HC)许可这些请求的保证。
图6示出了相对于在图5示出的BSS负载IE修改的示范性BSS负载IE。修改的BSS负载IE的字段可以类似于IEEE802.11kBSS负载IE的那些，例如包括元素ID602、长度604、信道利用率610、和可用的许可容量612字段，但是代替两个八位字节站计数字段，修改的BSS负载IE可以包括用于BSS中指示积极地从事下行链路通信的站(活动的DLSTA)的数目的一个八位字节字段606和用于指示BSS中积极地从事上行链路通信的站(活动的ULSTA)的数目的一个八位字节字段608。注意这两个字段606、608的长度可以是不同的；例如606是10位和608是6位、或各种其它可能的长度中的任何一个。可能优选的是预先已知每个字段的长度，例如为了保证接收器能够正确地解释IE。
如在图6中示出的此类修改的BSS负载IE因此可以提供用于接入点向考虑加入它的BSS的STA提供活动的上行链路和下行链路节点的数目、以及当前信道利用率的指示的机制，至少在有些情况下，诸如根据图4的方法。
图7-11-用于STA确定无线网络中活动的下行链路节点的数目的 示范性机制
图7-11和下面这里与其结合提供的信息是通过各种考虑和关于可以在其中实施图4的方法的可能的IEEE802.11无线通信系统的细节举例来提供的，并且不意指总体上限制本公开。以下这里提供的细节的许多可替换和变化是可能的并且应当被认为在本公开的范围内。
具体地，图5-6示出了用于接入点向无线设备发出无线网络中活动的上行链路和/或下行链路节点的数目的信号的可能的示范性IE格式考虑，而图7-11示出了用于STA确定无线网络中活动的下行链路节点的数目的示范性机制的各方面，例如在提供无线网络的接入点并未在信标广播中提供BSS负载IE的情况(或以并未明确地指示活动的DL和UL节点的数目的802.11k格式提供这样的IE)。
即使AP并未明确地指示在它的BSS当中活动的DL和UL节点的数目，AP仍然可以在由该AP广播的一些或所有信标中提供业务指示图(TIM)(或传送业务指示图(DTIM))。TIM可以由接收它的STA使用以重建TIM对应的、用于AP的BSS在一段时间内的业务指示虚拟位图。在图中的每个位可以对应于AP的BSS中的STA。因此，通过读取无线网络的业务指示虚拟位图，STA可以能确定在该时间段内为下行链路通信调度的无线网络中的STA的数目。如果期望，在一时间段内可以积累此类信息以推断在该时间段内无线网络中的活动的下行链路STA的数目，以及在该时间段内那些节点的调度的频率。
在图7中示出了多个业务指示位图的此类积累和无线网络中的活动的下行链路节点的数目的估计的示例。在图7示出的情形中，四个(例如，最近)TIM可以被积累。如所示，在那些TIM的过程内，五个不同的STA可以已经被调度用于下行链路通信(其中一些在多个时机)。因此，在此示范性情形中，在给定时间段内无线网络中的活动的下行链路STA数将是五个。
图8示出了用于TIMIE的示范性IE格式。如图所示，除元素ID字段802和长度字段804之外，IE也可以包括DTIM计数字段806、DTIM周期字段808、位图控制字段810、和部分虚拟位图字段812。每个字段可以是例如一个八位字节的长度，除部分虚拟位图字段812之外，在一些实施方式中可以是可变长度。
DTIM计数字段806可以指示在下一个DTIM将被传送之前多少信标帧(包括当前帧)可以出现。DTIM周期字段808可以指示连续的DTIM之间的信标间隔的数目。位图控制字段810可以包括与AID0(位0)相关联的业务指示符位和能够使用部分虚拟位图(例如，代替BSS中所有STA的完整位图)的位图偏移部分(位1-7)。
AP可以维护完整业务指示虚拟位图，其可以用来生成在每个DTIM间隔传送的部分虚拟位图。作为一个可能性，业务指示虚拟位图可以包括2008位(或251八位字节)。如果不存在被配置为对于对应于每个位的STA传递(例如，缓冲)的单独地寻址的业务(例如，MSDU/MMPDU)，则每个位可以被设置为0。如果存在被配置为对于对应于每个位的STA传递的单独地寻址的业务，则该位可以被设置为1。
AP可以实际上传送的部分虚拟位图可以包括业务指示虚拟位图的子集。部分虚拟位图可以包括编号为'N1'到'N2'的八位字节。N1可以是最大的偶数以使得在位图中编号为1到(N1*8)-1的位全部是0。N2可以是最小数以使得在位图中编号为(N2+1)*8到2007的位全部是0。基于此，位图偏移子字段值可以被设置为数字(N1)/2，并且长度字段可以被设置为(N2-N1)+4，以使得STA能够从部分虚拟位图重建完整位图。
图9-11示出了可以在此基础上构成的此类部分虚拟位图的示例(包括位图控制字段)。在图9的示范性情形中，可以不存在群寻址的分组，因此B0可以被设置为0，如图所示。另外，可以存在用于仅仅两个STA：AID2和AID7的业务。因此，在这种情况下可以不存在位图偏移，并且部分虚拟位图可以在一个八位字节后被截断(例如，如果在BSS中有大于八个STA)。
在图10的示范性情形中，存在群寻址的业务，因此B0可以被设置为1，如图所示。此外，可以存在用于四个STA：AID2、7、22、和24的业务。因此，在这种情况下可以不存在位图偏移，并且部分虚拟位图可以在四个八位字节后被截断(例如，如果在BSS中有大于三十二个STA)。
在图11的示范性情形中，也存在群寻址的业务，因此B0可以被设置为1，如所示。此外，可以存在用于仅仅一个STA：AID24的业务。因此，在这种情况下可以存在位图偏移值1，并且部分虚拟位图可以在两个八位字节后被截断(例如，如果在BSS中有大于三十二个STA)。
附加信息
通过不同考虑的示例和关于可以实施图4的方法的可能IEEE802.11无线通信系统的细节提供下列信息，并且不意指总体上限制本公开。以下这里提供的细节的许多变化和可替换是可能的并且应当被认为在本公开的范围内。
如先前注意的，已经确定活动的上行链路节点的数目、活动的下行链路节点的数目、信道利用率、和在给定网络中的STA的数据速率的STA可以利用此类信息估计STA将在给定网络中能获得什么吞吐量。
用于估计上行链路吞吐量的一个此类技术可以包括估计将分配给网络中的新的STA的平均时间部分。基于近似，IEEE802.11可以基于的载体感测多址技术可以向所有竞争节点提供相等的访问机会。因此，作为一个可能性，对于被充分利用的无线网络，被分配给新的STA的平均时间部分可以被估计为：
1 N U L + 1 + 1 ,
其中NUL表示无线网络中当前活动的上行链路节点的数目，并且递增的加法表示AP本身的竞争和系统中假设新的STA的竞争。
因此，基于此，对于RUL的估计的上行链路数据速率，在完全信道利用率情况下的无线网络的期望的上行链路吞吐量可以是：
T e s t U L = R U L * 1 N U L + 2 .
如果信道不被充分利用(即，如果利用率U不等于1)，则可以存在可用于进入无线网络的新的节点的附加吞吐量。这可以通过使用下列更一般方程估计无线网络的期望的上行链路吞吐量进行说明：
T e s t U L = R U L * 1 2 ( 1 N U L + 2 + m a x ( 1 N U L + 2 , 1 - U ) ) .
如果期望可以使用类似假设集合执行估计无线网络的期望的下行链路吞吐量。作为此类技术的第一步骤，可以确定分配给AP的平均时间部分。类似于将分配给新的STA用于上行链路通信的平均时间部分的估计，假定近似相等访问机会可用于所有竞争节点(并且假定新的STA也将竞争上行链路通信机会)，这也可以被估计为：
1 N U L + 1 + 1 .
在分配给AP的此时间部分中，它的可以被估计以被分配用于将下行链路业务发送到每个活动的下行链路STA的部分可以是：
1 N D L + 1 .
因此，可以被估计以被分配用于将下行链路业务发送到每个活动的下行链路STA的总共时间部分可以是：
1 N D L + 1 1 N U L + 2 ,
并且期望的下行链路吞吐量(假定充分利用)可以被估计为：
T e s t D L = R D L ( N D L + 1 ) ( N U L + 2 ) .
如在上行链路情况中，如果信道不被充分利用，则可以存在可用于进入无线网络的新的节点的附加吞吐量。这可以通过使用下列更一般方程估计无线网络的期望的下行链路吞吐量进行说明：
T e s t D L = R D L * 1 2 ( 1 ( N D L + 1 ) ( N U L + 2 ) + m a x ( 1 ( N D L + 1 ) ( N U L + 2 ) , 1 - U ) ) .
注意如果期望，这些等式可以由给定STA视情况修改；例如，如果给定STA不期望参与上行链路通信，则当计算用于每个可用的无线网络的期望的下行链路吞吐量时(例如，以更准确地估计该站在加入无线网络时可能经历的条件)，术语NUL+2可以被修改为NUL+1。可替换地，可以不考虑在任何给定时间处特定STA的特定缓冲状态的情况下使用此类等式(例如，包括用于新的节点的完全缓冲上行链路和下行链路业务的隐含假定)，例如以便简化实施方式。还应当注意虽然以上描述的等式可以被用作基于活动的上行链路和下行链路节点的数目、信道利用率、和给定无线网络中的STA的估计的数据速率估计给定无线网络的上行链路和下行链路吞吐量的一个可能的方式，但是根据期望可以使用可以利用各种可能的替代假设中的任何一个的各种其它等式中的任何一个。
如先前注意的，如果STA具有双向业务(上行链路和下行链路，其可以具有均等机会访问媒介)，则如果期望可以计算估计的混合吞吐量。作为一个此类可能性，估计的混合吞吐量T可以被计算为：
T＝w1*TUL+w2*TDL,
其中w1和w2是选择的加权参数以使得w1+w2＝1。
在下面提供进一步示范性实施例。
一个实施例集合可以包括一种方法，该方法包括：由无线设备：确定无线网络中的活动的下行链路节点的数目和活动的上行链路节点的数目；确定无线网络的信道利用率；估计用于无线网络中的无线设备的上行链路数据速率和下行链路数据速率；以及估计无线网络中的无线设备的上行链路吞吐量和下行链路吞吐量。
根据一些实施例，该方法还可以包括针对多个可用的无线网络的每一个执行确定活动的下行链路节点的数目和活动的上行链路节点的数目、确定信道利用率、确定用于无线设备的上行链路数据速率和下行链路数据速率、以及估计无线设备的上行链路吞吐量和下行链路吞吐量。
根据一些实施例，该方法还可以包括使用针对多个可用的无线网络的每一个估计的无线设备的上行链路吞吐量和下行链路吞吐量来选择要加入的无线网络。
根据一些实施例，该方法还可以包括选择要加入可用的无线网络当中的估计的无线设备的上行链路吞吐量和/或下行链路吞吐量最高的无线网络。
根据一些实施例，确定活动的下行链路节点的数目和活动的上行链路节点的数目、确定信道利用率、确定用于无线设备的上行链路数据速率和下行链路数据速率、以及估计无线网络中的无线设备的上行链路吞吐量和下行链路吞吐量是在无线设备不与无线网络相关联的同时执行的。
根据一些实施例，确定无线网络中的活动的下行链路节点的数目和活动的上行链路节点的数目包括从提供无线网络的接入点接收无线网络中的活动的下行链路节点的数目和活动的上行链路节点的数目的指示。
根据一些实施例，确定无线网络中的活动的下行链路节点的数目包括在一时间段内对在由提供无线网络的接入点提供的一个或多个业务指示图(TIM)中调度的节点的数目进行计数。
根据一些实施例，确定无线网络中的活动的上行链路节点的数目包括在一时间段内对由提供无线网络的接入点发送的ACK分组的不同目的地MAC地址的数目进行计数。
根据一些实施例，确定无线网络的信道利用率包括从提供无线网络的接入点接收无线网络的信道利用率的指示。
根据一些实施例，确定无线网络的信道利用率包括在一时间段内监视无线网络的主要信道的忙碌。
进一步的实施例集合可以包括无线设备，包括无线电设备；和处理元件；其中无线电设备和处理元件被配置为：确定多个无线网络在无线设备的通信范围内可用；确定在每个无线网络中的活动的下行链路节点的数目或活动的上行链路节点的数目中的一个或多个；确定每个无线网络的信道利用率；估计用于无线设备在每个无线网络中的上行链路数据速率或下行链路数据速率中的一个或多个；以及估计每个无线网络的上行链路吞吐量或下行链路吞吐量中的一个或多个。
根据一些实施例，无线电设备和处理元件还被配置为：测量每个无线网络的接收信号强度指示符(RSSI)值，其中估计用于无线设备在每个无线网络中的上行链路数据速率或下行链路数据速率中的一个或多个至少部分地基于每个无线网络的测量的RSSI值。
根据一些实施例，无线电设备和处理元件还被配置为：从每个无线网络中接收信标广播，其中来自于无线网络的相应无线网络中的每个信标广播包括指示活动的下行链路节点的数目、活动的上行链路节点的数目、和用于相应无线网络的信道利用率的信息。
根据一些实施例，无线电设备和处理元件还被配置为：使用用于每个相应网络的估计的上行链路吞吐量和估计的下行链路吞吐量的加权和来估计无线网络的每个相应网络的混合的上行链路和下行链路吞吐量。
根据一些实施例，无线电设备和处理元件还被配置为：使用相应无线网络中确定的活动的上行链路节点的数目、相应无线网络的信道利用率、和用于无线设备在相应无线网络中的估计的上行链路数据速率来估计多个无线网络中的每个相应无线网络的上行链路吞吐量；并且使用相应无线网络中的确定的活动的上行链路节点的数目、相应无线网络中的确定的活动的下行链路节点的数目、相应无线网络的信道利用率、和用于无线设备在相应无线网络中的估计的下行链路数据速率来估计每个相应无线网络的下行链路吞吐量。
根据一些实施例，无线电设备和处理元件还被配置为：使用每个无线网络的估计的上行链路吞吐量和/或下行链路吞吐量选择要加入的无线网络；以及与选择的无线网络相关联。
又一实施例集合可以包括一种方法，该方法包括：由无线接入点设备：在无线信道上提供无线网络；确定无线网络中的活动的下行链路节点的数目；确定无线网络中的活动的上行链路节点的数目；以及周期性地广播无线网络中确定的活动的下行链路节点的数目和确定的活动的上行链路节点的数目的指示。
根据一些实施例，该方法还包括：确定无线网络的无线信道的信道利用率；以及周期性地广播确定的信道利用率的指示。
根据一些实施例，无线接入点设备根据IEEE802.11操作，其中无线网络是IEEE802.11网络。
根据一些实施例，该方法还包括：周期性地更新无线网络中的确定的活动的下行链路节点的数目和确定的活动的上行链路节点的数目。
本公开的实施例可以被以各种形式中的任何一个实现。例如某些实施例可以被实现为计算机实施的方法、计算机可读存储介质、或计算机系统。其它实施例可以被使用诸如ASIC之类的一个或多个定制设计的硬件设备实现。其它实施例可以被使用诸如FPGA之类的一个或多个可编程的硬件元件实现。
在一些实施例中，非瞬时计算机可读存储介质可以被配置以使得它存储程序指令和/或数据，其中程序指令如果由计算机系统运行，则使得计算机系统执行方法，例如，这里描述的方法实施例中的任何一个、或这里描述的方法实施例的任何组合、或这里描述的方法实施例中的任何一个的任何子集、或此类子集的任何组合。
在一些实施例中，设备(例如，STA)可以被配置为包括处理器(或处理器的集合)和存储器介质，其中存储介质存储程序指令，其中处理器被配置为读取并且运行来自于存储介质中的程序指令，其中程序指令可运行以实施这里描述的各种方法实施例中的任何一个(或，这里描述的方法实施例的任何组合、或这里描述的方法实施例中的任何一个的任何子集、或此类子集的任何组合)。设备可以被以各种形式中的任何一个实现。
尽管已经非常详细地描述了上面实施例，但是一旦上述公开被完全理解，则对本领域技术人员来说，许多变化和修改将变得明显。预期以下权利要求书被理解为涵盖所有这样的变化和修改。

Claims (20)

1.一种方法，包括：
在与无线网络关联之前由无线设备：
确定所述无线网络中活动的下行链路节点的数目和活动的上行链路节点的数目；
确定所述无线网络的信道利用率；
估计所述无线设备在所述无线网络中的上行链路数据速率和下行链路数据速率；以及
估计所述无线设备在所述无线网络中的上行链路吞吐量和下行链路吞吐量。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
针对多个可用的无线网络的每一个，执行确定活动的下行链路节点的数目和活动的上行链路节点的数目、确定信道利用率、确定所述无线设备的上行链路数据速率和下行链路数据速率、以及估计所述无线设备的上行链路吞吐量和下行链路吞吐量。
3.如权利要求2所述的方法，还包括：
使用针对所述多个可用的无线网络的每一个估计的所述无线设备的上行链路吞吐量和下行链路吞吐量来选择要加入的无线网络。
4.如权利要求3所述的方法，还包括：
选择要加入所述多个可用的无线网络当中的估计的所述无线设备的上行链路吞吐量和/或下行链路吞吐量最高的无线网络。
5.如权利要求1所述的方法，还包括：
估计所述无线设备在所述无线网络中的混合的上行链路和下行链路吞吐量，
其中通过基于所述无线设备的期望的业务混合来对所述无线设备在所述无线网络中的估计的上行链路吞吐量和估计的下行链路吞吐量进行加权以及求和，来估计所述无线设备在所述无线网络中的混合的上行链路和下行链路吞吐量。
6.如权利要求1所述的方法，其中确定所述无线网络中的活动的下行链路节点的数目和活动的上行链路节点的数目包括：
从提供所述无线网络的接入点接收所述无线网络中的活动的下行链路节点的数目和活动的上行链路节点的数目的指示。
7.如权利要求1所述的方法，其中确定所述无线网络中的活动的下行链路节点的数目包括：
在一时间段内对在由提供所述无线网络的接入点提供的一个或多个业务指示图(TIM)中调度的节点的数目进行计数。
8.如权利要求1所述的方法，其中确定所述无线网络中的活动的上行链路节点的数目包括：
在一时间段内对由提供所述无线网络的接入点发送的ACK分组的不同目的地MAC地址的数目进行计数。
9.如权利要求1所述的方法，其中确定所述无线网络的信道利用率包括：
从提供所述无线网络的接入点接收所述无线网络的信道利用率的指示。
10.如权利要求1所述的方法，其中确定所述无线网络的信道利用率包括：
在一时间段内监视所述无线网络的主要信道的利用率。
11.一种无线设备，包括：
无线电设备；和
处理元件；
其中所述无线电设备和所述处理元件被配置为：
确定多个无线网络在所述无线设备的通信范围内可用；
确定在所述多个无线网络的每一个中的活动的下行链路节点的数目和/或活动的上行链路节点的数目；
确定所述多个无线网络的每一个的信道利用率；
估计所述无线设备在所述多个无线网络的每一个中的上行链路数据速率和/或下行链路数据速率；
估计所述多个无线网络的每一个的上行链路吞吐量和/或下行链路吞吐量；以及
使用所述多个无线网络的每一个的估计的上行链路吞吐量和/或下行链路吞吐量来选择所述多个无线网络中的要加入的无线网络。
12.如权利要求11所述的无线设备，其中所述无线电设备和所述处理元件还被配置为：
测量所述多个无线网络的每一个的接收信号强度指示符(RSSI)值；以及
测量所述多个无线网络的每一个的信噪比(SNR)值，
其中估计所述无线设备在所述多个无线网络的每一个中的上行链路数据速率或下行链路数据速率中的一个或多个使用所述多个无线网络的每一个的测量的RSSI值和/或SNR值。
13.如权利要求11所述的无线设备，其中所述无线电设备和所述处理元件还被配置为：
从所述多个无线网络的每一个接收信标广播，
其中来自于所述多个无线网络中的相应无线网络的每个信标广播包括指示活动的下行链路节点的数目、活动的上行链路节点的数目、和用于所述相应无线网络的信道利用率的信息。
14.如权利要求11所述的无线设备，其中所述无线电设备和所述处理元件还被配置为：
使用用于每个相应网络的估计的上行链路吞吐量和估计的下行链路吞吐量的加权和来估计所述多个无线网络中的每个相应网络的混合的上行链路和下行链路吞吐量。
15.如权利要求11所述的无线设备，其中所述无线电设备和所述处理元件还被配置为：
使用所述多个无线网络中的每个相应无线网络中确定的活动的上行链路节点的数目、所述相应无线网络的信道利用率、和所述无线设备在所述相应无线网络中的估计的上行链路数据速率，来估计所述相应无线网络的上行链路吞吐量；以及
使用所述多个无线网络中的每个相应无线网络中确定的活动的上行链路节点的数目、所述相应无线网络中的确定的活动的下行链路节点的数目、所述相应无线网络的信道利用率、和所述无线设备在所述相应无线网络中的估计的下行链路数据速率，来估计所述相应无线网络的下行链路吞吐量。
16.如权利要求11所述的无线设备，其中所述无线电设备和所述处理元件还被配置为：
尝试与所选择的无线网络相关联。
17.一种无线接入点设备，包括：
无线电设备；和
处理元件；
其中所述无线电设备和所述处理元件被配置为：
在无线信道上提供无线网络；
确定所述无线网络中的活动的下行链路节点的数目；
确定所述无线网络中的活动的上行链路节点的数目；
周期性地广播所述无线网络中的确定的活动的下行链路节点的数目和确定的活动的上行链路节点的数目的指示。
18.如权利要求17所述的无线接入点设备，其中所述无线电设备和所述处理元件还被配置为：
确定所述无线网络的所述无线信道的信道利用率；
周期性地广播所确定的信道利用率的指示。
19.如权利要求17所述的无线接入点设备，
其中所述无线网络中的确定的活动的下行链路节点的数目和确定的活动的上行链路节点的数目的指示在信标帧传输或负载信息帧传输的一个或多个中进行广播。
20.如权利要求17所述的无线接入点设备，其中所述无线电设备和所述处理元件还被配置为：
周期性地更新所述无线网络中的确定的活动的下行链路节点的数目和确定的活动的上行链路节点的数目。
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