CN105634675B - 一种传输速率的控制方法及无线局域网装置 - Google Patents

一种传输速率的控制方法及无线局域网装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种传输速率的控制方法以及无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN)装置。传输速率的控制方法包括以下步骤：依据WLAN装置于应用层提供的网络应用服务，计算WLAN装置的带宽需求。依据带宽需求，决定WLAN装置于物理层的WLAN数据传输速率。

Description

一种传输速率的控制方法及无线局域网装置
技术领域
本发明涉及一种传输速率的控制方法及无线局域网装置，且特别涉及有效率节省装置本身所耗费资源的传输速率控制方法。
背景技术
随着科技进步，许多电子装置可使用无线通信技术进行数据传输，这些电子装置包括笔记型电脑、平板电脑、手机、网络摄影机(IP Camera)等等。于家用环境以及办公室环境中，无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN)是一种广泛使用于这些电子装置的无线通信技术，而如何控制WLAN装置的数据传输速率，乃目前业界所致力课题之一。
发明内容
本发明的目的之一，在于提供一种传输速率的控制方法及无线局域网装置，使得WLAN装置能够节省本身所耗费资源，以优化且效率的方式进行数据传输。
本发明提供一种传输速率的控制方法，用于WLAN装置，此控制方法包括以下步骤：依据WLAN装置于应用层提供的网络应用服务，计算WLAN装置的带宽需求。依据带宽需求，决定WLAN装置于物理层的WLAN数据传输速率。
本发明还提供一种WLAN装置，包括发射单元以及处理单元。发射单元以WLAN数据传输速率传送WLAN数据。处理单元用以根据WLAN装置于应用层提供的网络应用服务，计算WLAN装置的带宽需求，并且依据带宽需求，决定WLAN装置于物理层的WLAN数据传输速率。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1绘示依据本发明一实施例传输速率的控制方法的流程图。
图2绘示依据本发明一实施例WLAN装置的示意图。
图3绘示依据本发明一实施例传输速率的控制方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
IEEE 802.11是一种现今WLAN通用的标准，是由国际电机电子工程学会(Institute of Electrical and Electronics Engineers,IEEE)所定义的无线网络通信的标准。IEEE 802.11标准提供多个数据传输速率可供选择，在无线网络环境中，通讯以及频道状态可能会影响可使用的最大数据传输速率。IEEE 802.11标准包括有802.11a、802.11b、802.11g、802.11n、802.11ac等等，举例而言，依据通信频道的状态，IEEE 802.11a标准可使用的数据传输速率包括6Mbps、9Mbps、12Mbps、18Mbps、24Mbps、36Mbps、48Mbps、54Mbps，而IEEE 802.11b标准可使用的数据传输速率包括1Mbps、2Mbps、5.5Mbps、11Mbps，IEEE 802.11n以及IEEE 802.11ac标准可提供更高速的数据传输速率。
无线局域网环境中，信号品质可能动态受到多种条件影响，例如邻近发射端或接收端的障碍物(包括墙壁、门、地板等等)、与传输距离相关的路径衰减、多路径传输或是其他信号源造成的干扰，这些动态条件可能造成无线信号传输产生错误率。当数据传输速率越快，就容易产生越高的错误率，因此，较高的数据传输速率适用于接近理想的频道，例如较短的传输距离。反之，较低的数据传输速率通常有较可靠的传输品质，具有较强的能力以克服环境阻碍，例如可适用于噪声较强的频道或是较远的传输距离。
WLAN装置可以依据物理层(Physical Layer)环境而调整数据传输速率，例如可以藉由过去传输的成功与失败次数调整，或是可以藉由测量的信号品质调整。举例而言，传输距离近时可使用较高的传输速率，传输距离远时可使用较低的传输速率；另一种调整数据传输速率的方式是，当数据错误率超过门限值时，降低传输速率，当数据错误率低于门限值时，提高传输速率。
然而，如上所述的依据物理层环境参数，在网络底层使用特定演算法调整WLAN数据传输速率(WLAN Transmission Rate，以下叙述将简称为TxRate)，有可能会造成WLAN装置的TxRate不稳定，例如持续地动态变化而可能造成不必要的资源浪费。此外，当WLAN装置依据物理层环境决定TxRate时，从最高可能的TxRate开始尝试，以IEEE 802.11a标准为例，首先尝试54Mbps的TxRate，若无法成功传输数据，则将TxRate下降一级，再尝试48Mbps，如此持续下降直到找到能够成功传输的TxRate，此重复尝试错误的过程，可能造成不必要的时间与资源耗费。
图1绘示依据本发明一实施例传输速率的控制方法的流程图，此控制方法可用于WLAN装置20，WLAN装置例如可以是网络摄影机(IP Camera)、网络影像录影机(NetworkVideo Recorder,NVR)等等具有WLAN通信接口的装置。此传输速率的控制方法包括下列步骤：步骤S102，依据WLAN装置20于应用层(Application Layer)提供的网络应用服务，计算WLAN装置的带宽(Bandwidth)需求。步骤S104，依据带宽需求，决定WLAN装置20于物理层的WLAN数据传输速率(TxRate)。
图2绘示依据本发明一实施例WLAN装置的示意图。WLAN装置20包括发射单元210以及处理单元220。发射单元210以WLAN数据传输速率(TxRate)传送WLAN数据。处理单元220用以根据WLAN装置20于应用层提供的网络应用服务，计算WLAN装置20的带宽需求，并且依据带宽需求，决定WLAN装置20于物理层的WLAN数据传输速率(TxRate)。发射单元210可以是WLAN接口电路，例如无线射频电路，可用以发送WLAN无线信号。处理单元220可以是处理器电路，可用以执行如图1所示的方法步骤，例如可将图1的方法以软件(software)或固件(firmware)的形式实现并储存于WLAN装置20，由处理器元220载入之后可执行图1所示的方法步骤。
在上述实施例的数据传输速率控制方法以及WLAN装置，由于考虑了WLAN装置20本身提供的网络应用服务所需要的带宽需求，因此能够将WLAN装置20的TxRate迅速设定到符合带宽需求的值，有效降低尝试调整TxRate的时间，并且可以使得TxRate维持稳定，避免持续处于动态调整的不稳定状态。此外，由于TxRate是根据WLAN装置20实际应用的带宽需求而调整，因此可以避免当使用过高的TxRate时，可能产生的过高错误率以及额外资源耗费，而能够直接以符合目前WLAN装置20所需要的带宽而设定足够使用的TxRate。
以一例子作为说明，WLAN装置20可以是网络摄影机，用以监控住家附近环境，并提供监控影像给住家用户，WLAN装置20可提供串流(Streaming)服务，让使用者能够观看串流影片。对于这个WLAN装置20，步骤S102可以包括步骤：取得串流服务的目前串流组态(Streaming Profile)，以及依据目前串流组态决定带宽需求。串流组态例如可以对应到目前有多少使用者有串流请求传送到WLAN装置20。
举例而言，WLAN装置20可以支援同时四路的串流服务，每一路串流所需的带宽可设定为8Mbps。当有两个使用者同时有串流服务请求时，步骤S102可以计算得到WLAN装置20的带宽需求是16Mbps，因此WLAN装置20所需的TxRate可以设定为大于16Mbps即可，不需要设定过高的TxRate以避免额外的资源耗费。以IEEE 802.11a标准为例，在目前的条件下可以直接将TxRate设定为18Mbps，如此设定可以兼顾快速的设定时间(减少从最高等级开始尝试的时间)、保证使用者能够成功操作(所设定的TxRate符合16Mbps的带宽需求)、并且维持系统的稳定度(不使用过高的TxRate以降低错误率以及减少资源耗费)。需说明的是，由于未来的IEEE 802.11标准所定义的TxRate可能会更快或更慢，此处IEEE 802.11a标准使用的TxRate仅作为例示性说明，并非用以限定本发明。
步骤S102所计算的WLAN装置20的带宽需求，可以是综合考量WLAN装置20于应用层的多个应用程序，所计算得到的带宽需求总和。例如除了提供串流影像之外，WLAN装置20可能亦需要上传影片到视频服务器，根据录制影片的文件大小与上传时间，可以计算出上传应用的带宽需求。而WLAN装置20可能亦同时需要接收其他装置的命令请求，各个应用程序的个别带宽需求可以经由加总而得到WLAN装置20的带宽需求。
图3绘示依据本发明一实施例传输速率的控制方法的流程图，此实施例的控制方法包括下列步骤：步骤S302，取得目前串流组态，据以决定带宽需求。此实施例是以提供串流服务的WLAN装置20作为举例说明，如前所述，可藉由取得目前串流组态，例如有串流请求的使用者数目，计算得到带宽需求。在其他例子中，对于提供其他服务的WLAN装置20，则可以使用其他方式计算得到WLAN装置20于应用层的带宽需求。
依据IEEE 802.11标准，WLAN数据传输速率(TxRate)具有多个等级。举例而言，802.11a标准的TxRate具有等级包括：6Mbps、9Mbps、12Mbps、18Mbps、24Mbps、36Mbps、48Mbps、54Mbps。802.11n标准的TxRate具有等级包括：15Mbps、30Mbps、45Mbps、60Mbps、90Mbps、120Mbps、135Mbps、150Mbps。步骤S304判断TxRate的目前等级是否大于带宽需求。若步骤S304的判断结果为是，表示目前所设定的TxRate可能过高，还有降低的空间，尚足以应付目前的带宽需求，因此可以降低TxRate(步骤S310)。若步骤S304的判断结果为否，则表示目前设定的TxRate过低，可能无法应付目前应用实际所需的带宽需求，因此可以增加TxRate(步骤S312)。
在一实施例中，若步骤S304的判断结果为是，更可以取得低于目前等级的下一等级，下一等级所对应的传输速率低于目前等级，并且执行步骤S306，判断TxRate的下一等级是否大于带宽需求。若步骤S306的判断结果为否，则回到步骤S302。若步骤S306的判断结果为是，表示TxRate的下一等级仍然足以处理目前的带宽需求，因此可以执行步骤S310降低TxRate，例如可以将TxRate设定为下一等级。举例而言，步骤S302计算得到的带宽需求是16Mbps，以使用IEEE 802.11a标准为例，若TxRate的目前等级是36Mbps，低于目前等级的下一等级可以是24Mbps，此例中步骤S304与步骤S306的判断结果皆为是，因此执行步骤S310降低TxRate，可将TxRate设为下一等级的24Mbps。
在一实施例中，若步骤S304的判断结果为否，更可以执行步骤S308，判断目前的TxRate是否为依据物理层环境而调整的，举例而言，若TxRate是依据信号的接收强度指标(Received Signal Strength Indicator,RSSI)而决定，或是依据数据传输的错误率(Error Rate)而决定，则步骤S308的判断结果为是；相反的，若目前的TxRate是依据应用层的带宽需求而决定，例如是依据步骤S302、S304、S306决定，与物理层的信号质量无关，则步骤S308的判断结果为否。
若步骤S308的判断结果为是，表示目前的物理层环境限制有可能仅能承受这么大的TxRate，可能无法再进一步提升TxRate，例如增加TxRate可能会造成错误率上升到超过特定门限值，因此回到步骤S302；反之，若步骤S308的判断结果为否，表示目前的TxRate可能是依据先前时间的带宽需求而调整下降的，因应目前时间的带宽需求，可以再尝试提升TxRate，因此可执行步骤S312增加TxRate，例如可以将TxRate设定为上一等级，上一等级所对应的传输速率高于目前等级。
在执行步骤S310的降低TxRate之后，以及在执行步骤S312的增加TxRate之后，可回到步骤S302重复执行上述的流程，以持续地依据带宽需求动态调整TxRate。在一实施例中，上述步骤S304、S306、S308、S310、S312的TxRate可以是处理单元220内部所储存的一个暂存值，而图3的实施例更可以包括步骤S314，以判断目前的TxRate暂存值是否稳定，若是判断TxRate暂存值已稳定，可执行步骤S316调整物理层的TxRate。亦即，执行步骤S316时才真正更动物理层的TxRate，此时发射单元210据以改变数据传输速率，此方式可以避免因为短暂不稳定的状况所导致的物理层TxRate不稳定跳动。步骤S314的一种范例作法为，当处理单元220判断连续两个执行周期的TxRate暂存值都相同，则代表TxRate已经稳定。
以下举一例子说明关于步骤S314的执行方式。在第一个执行周期，步骤S306的判断结果为是，因此步骤S310会降低TxRate暂存值，回到步骤S302。第二个执行周期，步骤S306的判断结果为否，进入步骤S314，由于前一个执行周期才刚降低TxRate暂存值，目前TxRate尚未稳定，因此回到步骤S302。第三个执行周期，此时步骤S306的判断结果仍为否，再次执行步骤S314，由于连续两个执行周期的TxRate都相同，因此代表TxRate已经稳定，可以执行步骤S316调整物理层TxRate。
如图3所示的步骤S302、S304、S306、S308、S310、S312、S314可以由图2的处理单元220所执行，步骤S316可以由处理单元220通知发射单元210执行，藉由执行如图3实施例所示的步骤，可以使得WLAN装置20的TxRate快速设定为最符合目前带宽需求的等级，并且可以避免当TxRate过高时，可能导致的过高错误率以及额外的资源浪费，同时可以考量目前的物理层环境据以调整TxRate，以符合物理层环境的限制。
依据本发明上述实施例的数据传输速率控制方法以及WLAN装置，可以不论WLAN装置与所服务的客户端装置或是服务端装置之间的距离，直接依据应用层的实际带宽需求，决定WLAN装置的TxRate，不仅能够节省调整时间，亦能让WLAN装置维持稳定的TxRate，并使得WLAN装置提供的网络服务能够维持正常运作。此方法可以应用于本身可决定带宽需求的WLAN装置，例如网络摄影机或网络影像录影机，可藉由写入这些WLAN装置的驱动程序以实现此方法，使得WLAN装置能够依据网络上层的需求，通知网络底层调整数据传输速率。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种传输速率的控制方法，用于一无线局域网(WLAN)装置，其特征在于，该控制方法包括：
依据该WLAN装置于应用层提供的网络应用服务，计算该WLAN装置的一带宽需求；
依据该带宽需求，决定该WLAN装置于物理层的一WLAN数据传输速率；
其中，决定该WLAN装置于物理层的该WLAN数据传输速率的步骤之前，还包括：
判断该WLAN数据传输速率的一暂存值是否稳定，并当判断连续两个执行周期的该WLAN数据传输速率的该暂存值都相同时，则表示该WLAN数据传输速率已经稳定；
决定该WLAN装置于物理层的该WLAN数据传输速率的步骤包括：
若目前的该WLAN数据传输速率不大于该带宽需求，且目前的该WLAN数据传输速率不是依据物理层环境而调整的，增加该WLAN数据传输速率。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，决定该WLAN装置于物理层的该WLAN数据传输速率的步骤包括：
若目前的该WLAN数据传输速率大于该带宽需求，降低该WLAN数据传输速率。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，该WLAN数据传输速率具有多个等级，决定该WLAN装置于物理层的该WLAN数据传输速率的步骤包括：
取得目前该WLAN数据传输速率对应的一目前等级；
取得低于该目前等级的一下一等级；以及
若是该目前等级大于该带宽需求，且该下一等级大于该带宽需求，将该WLAN数据传输速率设定为该下一等级。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，该WLAN装置用以提供一串流服务；
取得该WLAN装置的该带宽需求的步骤包括：取得该串流服务的一目前串流组态，以及依据该目前串流组态决定该带宽需求。
5.一种WLAN装置，其特征在于，包括：
一发射单元，以一WLAN数据传输速率传送WLAN数据；以及
一处理单元，用以根据该WLAN装置于应用层提供的网络应用服务，计算该WLAN装置的一带宽需求，并且依据该带宽需求，决定该WLAN装置于物理层的该WLAN数据传输速率；
其中，决定该WLAN装置于物理层的该WLAN数据传输速率的步骤之前，还包括：
判断该WLAN数据传输速率的一暂存值是否稳定，并当判断连续两个执行周期的该WLAN数据传输速率的该暂存值都相同时，则表示该WLAN数据传输速率已经稳定；
若该处理单元判断目前的该WLAN数据传输速率不大于该带宽需求，且目前的该WLAN数据传输速率不是依据物理层环境而调整的，该处理单元决定增加该WLAN数据传输速率。
6.根据权利要求5所述的WLAN装置，其特征在于，若该处理单元判断目前的该WLAN数据传输速率大于该带宽需求，该处理单元决定降低该WLAN数据传输速率。
7.根据权利要求5所述的WLAN装置，其特征在于，该WLAN数据传输速率具有多个等级，该处理单元更用以：
取得目前该WLAN数据传输速率对应的一目前等级；
取得低于该目前等级的一下一等级；以及
若是该目前等级大于该带宽需求，且该下一等级大于该带宽需求，将该WLAN数据传输速率设定为该下一等级。
8.根据权利要求5所述的WLAN装置，其特征在于，该WLAN装置用以提供一串流服务；
该处理单元更用以取得该串流服务的一目前串流组态，以及依据该目前串流组态决定该带宽需求。
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