CN111010713A - 一种数据传输方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数据传输方法及系统，涉及通信技术领域。数据传输方法包括：在每个AP中，创建N个管理报文队列，N个管理报文队列分别用于缓存与该AP直接相连的N个AP交互的管理报文；为该AP直接关联的每个站点STA创建一个用于缓存下行数据报文的数据报文队列；位于下行方向的AP将其下挂载的STA的基本信息发送给在上行方向相连的AP；位于上行方向的AP为在下行方向相连的AP下挂载的每个STA创建一个虚拟数据报文队列，为数据报文队列和虚拟数据报文队列分配空口时长。本发明提高AP之间管理报文的优先级，为子AP关联的STA也分配同主AP直接下挂STA一样的空口时长，保证整个网络中所有STA的通信性能。

Description

一种数据传输方法及系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体是涉及一种数据传输方法及系统。
背景技术
由于单台接入点(Access Point，AP)的无线覆盖范围有限，在某些场景会采用多台AP进行无线网格(Mesh)组网来扩大无线网络覆盖范围，其中，一台主AP通过有线连接网络(即主路由)，站点(STAtion，STA)通过无线连接该主AP，子AP通过无线经过一跳或者多跳与主路由连接(即子路由)，该子AP可能下挂多个有线或者无线设备，该子路由下所挂的设备的所有数据都必须通过该子AP的空口与主路由进行交互，而且该子AP与该主AP之间也需要进行频繁的回传(backhaul)报文交互。
由于IEEE802.11协议采用载波侦听多路访问/冲突避免(Carrier SenseMultiple Access with Collision Avoidance，CSMA/CA)的信道接入方法来竞争信道，同一时间，只有一个STA占用空口与AP通信，这样就会产生多STA竞争信道的问题。
目前，不同无线保真(Wireless Fidelity，WIFI)芯片厂商均支持发送时间公平性(Air Time Fairness，ATF)功能，ATF是为了保证多个STA发送空时的公平性而开发的新的特性，保证同一射频下的多个用户能够相对公平地占用网络带宽时间。但是在此机制中，子AP被当成一个普通的STA来处理，虽然该子AP下挂了多个终端设备，也会与普通STA获得相同的空口时隙，不但影响子AP与该主AP之间的交互，降低Mesh网络连接的稳定性，而且使得子路由下挂的STA性能较主路由下挂的STA性能差，尤其是主路由下挂的STA越多，子路由下挂的STA的性能就越差。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种数据传输方法及系统，在Mesh组网场景下，提高相连接的AP之间发送报文的优先级，并为子AP关联的STA分配空口时长，保证整个网络中所有STA的通信性能。
本发明提供一种数据传输方法，应用于包括多个相连的AP的无线局域网，所述方法包括：
在每个AP中，创建N个管理报文队列，N个管理报文队列分别用于缓存与该AP直接相连的N个AP交互的管理报文，N≥1；并为该AP直接关联的每个站点STA创建一个用于缓存下行数据报文的数据报文队列；
位于下行方向的AP将其下挂载的STA的基本信息发送给在上行方向相连的AP，其中，STA的基本信息包括STA的数量和类型；
位于上行方向的AP为在下行方向相连的AP下挂载的每个STA创建一个用于缓存下行数据报文的虚拟数据报文队列，并根据STA的基本信息为所有数据报文队列和虚拟数据报文队列分配空口时长；
其中，AP下挂载的STA包括该AP直接关联的STA以及在下行方向相连的全部AP直接关联的STA，管理报文队列具有最高优先级，数据报文队列和虚拟数据报文队列具有相同的低优先级。
在上述技术方案的基础上，根据STA的类型对所有所述数据报文队列和虚拟数据报文队列分组；
分配各组占用的空口时长比率，并基于空口时长比率分配各组占用的空口时长；
在各组中为所有所述数据报文队列和虚拟数据报文队列分配空口时长。
在上述技术方案的基础上，所述STA的类型包括STA的频段、速率和媒体访问控制MAC地址；
基于每个STA的频段以及至少一个指标分配各组占用的空口时长比率，所述指标包括协商速率比率、速率权重和MAC地址的预设比率。
在上述技术方案的基础上，在各组中平均分配空口时长。
在上述技术方案的基础上，当位于下行方向的AP在下行方向没有相连的AP时，根据所述STA的类型对所有所述数据报文队列分组，分配各组占用的空口时长比率和空口时长，在各组中为所有所述数据报文队列分配空口时长。
本发明还提供一种数据传输系统，应用于包括多个相连的AP的无线局域网，所述系统包括设于每个AP中的创建模块、同步模块和分配模块；
创建模块用于创建N个管理报文队列，N个管理报文队列分别用于缓存与该AP直接相连的N个AP交互的管理报文，N≥1；并为该AP直接关联的每个站点STA创建一个用于缓存下行数据报文的数据报文队列；位于上行方向的AP中的创建模块还用于为在下行方向相连的AP下挂载的每个STA创建一个用于缓存下行数据报文的虚拟数据报文队列；
在上、下行方向相连的AP中的同步模块用于收、发位于下行方向的AP下挂载的STA的基本信息，其中，STA的基本信息包括STA的数量和类型；
在位于上行方向的AP中设置的分配模块用于根据STA的基本信息为所有数据报文队列和虚拟数据报文队列分配空口时长；
其中，每个AP下挂载的STA包括该AP直接关联的STA以及在下行方向相连的全部AP直接关联的STA，管理报文队列具有最高优先级，数据报文队列和虚拟数据报文队列具有相同的低优先级。
在上述技术方案的基础上，在位于上行方向的AP中，所述分配模块用于根据STA的类型对所有所述数据报文队列和虚拟数据报文队列分组；分配各组占用的空口时长比率，并基于空口时长比率分配各组占用的空口时长；在各组中为所有所述数据报文队列和虚拟数据报文队列分配空口时长。
在上述技术方案的基础上，所述STA的类型包括STA的频段、速率和MAC地址；
所述分配模块用于基于每个STA的频段以及至少一个指标分配各组占用的空口时长比率，所述指标包括协商速率比率、速率权重和MAC地址的预设比率。
在上述技术方案的基础上，所述分配模块用于在各组中平均分配空口时长。
在上述技术方案的基础上，当位于下行方向的AP在下行方向没有相连的AP时，位于下行方向的AP中的所述分配模块用于根据所述STA的类型对所有所述数据报文队列分组，分配各组占用的空口时长比率和空口时长，在各组中为所有所述数据报文队列分配空口时长。
与现有技术相比，本发明实施例数据传输方法包括：在每个AP中，创建N个管理报文队列，N个管理报文队列分别用于缓存与该AP直接相连的N个AP交互的管理报文，N≥1；为该AP直接关联的每个站点STA创建一个用于缓存下行数据报文的数据报文队列；位于下行方向的AP将其下挂载的STA的基本信息发送给在上行方向相连的AP，其中，STA的基本信息包括STA的数量和类型；位于上行方向的AP为在下行方向相连的AP下挂载的每个STA创建一个用于缓存下行数据报文的虚拟数据报文队列，并根据STA的基本信息为所有数据报文队列和虚拟数据报文队列分配空口时长；其中，AP下挂载的STA包括该AP直接关联的STA以及在下行方向相连的全部AP直接关联的STA，管理报文队列具有最高优先级，数据报文队列和虚拟数据报文队列具有相同的低优先级。
本发明实施例在Mesh组网场景下，提高相连接的AP之间发送报文的优先级，并为子AP关联的STA分配空口时长，保证整个网络中所有STA的通信性能，使Mesh组网更稳定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例数据传输方法流程图；
图2a是本发明实施例数据传输方法的一个应用示例；
图2b是图2a的应用示例中创建的队列示意图；
图3是基于图2a中AP2的数据传输方法流程图；
图4是本发明实施例数据传输系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
参见图1所示，本发明实施例提供一种数据传输方法，应用于无线局域网(Wireless Local Area Network，WLAN)，无线局域网采用多台AP进行无线网格(Mesh)组网，Mesh组网中AP的上、下行关系由Mesh选路算法决定，其中，每个AP与N个其他AP相连，N为正整数，N≥1。
本发明实施例数据传输方法包括：
S110在每个AP中，创建N个管理报文队列，N个管理报文队列分别用于缓存与该AP直接相连的N个AP交互的管理报文；并为该AP直接关联的每个站点STA创建一个用于缓存下行数据报文的数据报文队列。
S120位于下行方向的AP将其下挂载的STA的基本信息发送给在上行方向相连的AP，其中，STA的基本信息包括STA的数量和类型。
S130位于上行方向的AP为在下行方向相连的AP下挂载的每个STA创建一个用于缓存下行数据报文的虚拟数据报文队列，并根据STA的基本信息为所有数据报文队列和虚拟数据报文队列分配空口时长。
其中，AP下挂载的STA包括该AP直接关联的STA以及在下行方向相连的全部AP直接关联的STA，管理报文队列具有最高优先级，数据报文队列和虚拟数据报文队列具有相同的低优先级。
本发明实施例在Mesh组网场景下，提高相连接的AP之间发送的管理报文的优先级，并为位于下行方向的子AP下挂载的STA分配空口时长，保证整个网络中所有STA的通信性能。
作为一个可选的实施方式，步骤S130包括：
S131根据STA的类型对所有数据报文队列和虚拟数据报文队列分组。
S132分配各组占用的空口时长比率，并基于空口时长比率分配各组占用的空口时长。
S133在各组中为所有数据报文队列和虚拟数据报文队列分配空口时长。
进一步的，STA的类型包括STA的频段、速率和媒体访问控制(Media AccessControl，MAC)地址。
基于每个STA的频段中的至少一个指标分配各组占用的空口时长比率，指标包括协商速率比率、速率权重和MAC地址的预设比率。
优选的，按照以下规则中的一个分配各组占用的空口时长比率：
(1)按照STA的频段和协商速率比率；
(2)按照STA的频段和速率权重；
(3)按照STA的频段和MAC地址的预设比率；
(4)按照STA的频段、协商速率比率和MAC地址的预设比率。
具体的，对于STA的频段，2.4G分为11b、11g和11n ht，5G分为11a、11n ht和11acvht80等。
为各组分配不同的空口时长(以下也称为空时)比率。
在以上规则(1)中，分配空时的原则是让高速率的组占用空口的时间长，低速率的组占用空口的时间短，而不是传统ATF的做法均分空时，这样能更好地提高网络的整体性能，避免因为某一个物理速度较低的STA设备加入后，影响整个网络的性能。在同一组内的STA均分该组分配到的空时。例如：2.4G频段中的b/g/n的协商速率比例。5G频段中的n/ac协商数据比例。
在以上规则(2)中，例如，2.4G频段的自定义：b/g为低速队列，权重为1；n为高速队列，权重为10。
在以上规则(3)中，例如，在2.4G频段内，按不同STA MAC地址的预设比率分配空时。
在以上规则(4)中，对于2.4G，11b、11g和11n ht的空时比率缺省根据协商速率默认划分比例，且允许用户根据MAC地址设置预设比率；5G 11a、11n ht和11ac vht80的空时占比为缺省根据协商速率默认划分空时的比率以及空时，且允许用户根据MAC地址设置预设比率。例如，在2.4G频段内，某一速率组(11n/或自定义低速组)中按STA MAC地址的预设比率分配空时。
进一步的，在各组中平均分配空口时长。
作为一个可选的实施方式，当位于下行方向的AP在下行方向没有相连的AP时，根据STA的类型对所有数据报文队列分组，分配各组占用的空口时长比率和空口时长，在各组中为所有数据报文队列分配空口时长。
图2a是本发明实施例数据传输方法在Mesh组网的一个应用示例，主AP(Main AP)直接关联2个STA(STA7和STA8)，两个Mesh AP(AP1和AP2)均为Main AP在下行方向相连的AP，AP3是AP2在下行方向相连的AP。一共有6个STA(STA1至STA6)通过其关联的Mesh AP连接到主路由。各AP创建的Wifi发包队列(硬件发包队列前)如图2b所示：
Main AP创建的队列为：
2个管理报文队列(AP1队列和AP2队列)：均为最高优先级的短发包队列；
2个数据报文队列(STA7队列和STA8队列)：均为实际STA发包队列；
6个虚拟数据报文队列(VSTA1队列～VSTA6队列)：均为虚拟STA发包队列。
Mesh AP1创建的队列为：
1个管理报文队列(M AP队列)：为最高优先级的短发包队列；
2个数据报文队列(STA5队列和STA6队列)：均为实际STA发包队列。
Mesh AP2创建的队列包括：
2个管理报文队列(MAP队列和AP3队列)：均为最高优先级的短发包队列；
2个数据报文队列(STA3队列和STA4队列)：均为实际STA发包队列；
2个虚拟数据报文队列(VSTA1队列和VSTA2队列)：均为虚拟STA发包队列。
AP3下的发包队列为：
1个管理报文队列(AP2队列)：为最高优先级的短发包队列；
2个数据报文队列(STA1队列和STA2队列)：均为实际STA发包队列。
最高优先级的短发包队列的报文发送完毕，才会发送低优先级队列的报文。
参见图3所示，以上述应用示例中的AP2为例，本发明实施例数据传输方法包括：
S300 AP2与Main AP连接后，为Main AP创建管理报文队列(MAP队列)。
S310 STA3和STA4关联上AP2。
S320 AP2判断STA3和STA4的频段是否为2.4G，若是，进入步骤S330；若否，进入步骤S340。
S330将STA3和STA4划分到2.4G对应的组，进入步骤S350。
S340将STA3和STA4划分到5G对应的组。
S350为STA3和STA4分别建立数据报文队列(STA3队列和STA4队列)。
S360向Main AP发送STA3和STA4的基本信息。
S370分配各组占用的空口时长比率，并基于空口时长比率分配各组占用的空口时长。
S380根据各组中数据报文队列的数量，平均分配空口时长。
S390根据分配的空口时长，发送数据报文，结束。
S301 AP2与AP3建立连接时，为新加入的AP3创建管理报文队列(AP3队列)。
S302接收AP3关联的STA1和STA2的基本信息，并转发给Main AP。
S303对STA1和STA2分组。
S304创建2个虚拟数据报文队列(VSTA1队列和VSTA2队列)，分别用于缓存向AP3关联的STA1和STA2发送的下行数据报文，进入步骤S370。
步骤S303与步骤S320至S340基本相同。
按照STA和各AP关联的顺序，步骤S310和S301可以先后或者并行执行。
对于Main AP，数据传输方法与AP2基本相同，此处不再赘述。
参见图4所示，本发明实施例还提供一种数据传输系统，应用于无线局域网，每个AP与N个其他AP相连，N为正整数，N≥1数据传输系统用于实现前述实施例的方法，数据传输系统包括设于每个AP中的创建模块、同步模块和分配模块。
创建模块用于创建N个管理报文队列，N个管理报文队列分别用于缓存与该AP直接相连的N个AP交互的管理报文；并为该AP直接关联的每个站点STA创建一个用于缓存下行数据报文的数据报文队列；位于上行方向的AP中的创建模块还用于为在下行方向相连的AP下挂载的每个STA创建一个用于缓存下行数据报文的虚拟数据报文队列。
在上、下行方向相连的AP中的同步模块用于收、发位于下行方向的AP下挂载的STA的基本信息，其中，STA的基本信息包括STA的数量和类型。
在位于上行方向的AP中设置的分配模块用于根据STA的基本信息为所有数据报文队列和虚拟数据报文队列分配空口时长。
其中，每个AP下挂载的STA包括该AP直接关联的STA以及在下行方向相连的全部AP直接关联的STA，管理报文队列具有最高优先级，数据报文队列和虚拟数据报文队列具有相同的低优先级。
作为一个可选的实施方式，在位于上行方向的AP中，分配模块用于根据STA的类型对所有数据报文队列和虚拟数据报文队列分组；分配各组占用的空口时长比率，并基于空口时长比率分配各组占用的空口时长；在各组中为所有数据报文队列和虚拟数据报文队列分配空口时长。
作为一个可选的实施方式，STA的类型包括STA的频段、速率和MAC地址；分配模块用于基于每个STA的频段以及至少一个指标分配各组占用的空口时长比率，指标包括协商速率比率、速率权重和MAC地址的预设比率。
作为一个可选的实施方式，分配模块用于在各组中平均分配空口时长。
作为一个可选的实施方式，当位于下行方向的AP在下行方向没有相连的AP时，位于下行方向的AP中的分配模块用于根据所述STA的类型对所有所述数据报文队列分组，分配各组占用的空口时长比率和空口时长，在各组中为所有数据报文队列分配空口时长。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种数据传输方法，应用于包括多个相连的AP的无线局域网，其特征在于，所述方法包括：
在每个AP中，创建N个管理报文队列，N个管理报文队列分别用于缓存与该AP直接相连的N个AP交互的管理报文，N≥1；并为该AP直接关联的每个站点STA创建一个用于缓存下行数据报文的数据报文队列；
位于下行方向的AP将其下挂载的STA的基本信息发送给在上行方向相连的AP，其中，STA的基本信息包括STA的数量和类型；
位于上行方向的AP为在下行方向相连的AP下挂载的每个STA创建一个用于缓存下行数据报文的虚拟数据报文队列，并根据STA的基本信息为所有数据报文队列和虚拟数据报文队列分配空口时长；
其中，AP下挂载的STA包括该AP直接关联的STA以及在下行方向相连的全部AP直接关联的STA，管理报文队列具有最高优先级，数据报文队列和虚拟数据报文队列具有相同的低优先级。
2.如权利要求1所述的数据传输方法，其特征在于：
根据STA的类型对所有所述数据报文队列和虚拟数据报文队列分组；
分配各组占用的空口时长比率，并基于空口时长比率分配各组占用的空口时长；
在各组中为所有所述数据报文队列和虚拟数据报文队列分配空口时长。
3.如权利要求2所述的数据传输方法，其特征在于：
所述STA的类型包括STA的频段、速率和媒体访问控制MAC地址；
基于每个STA的频段以及至少一个指标分配各组占用的空口时长比率，所述指标包括协商速率比率、速率权重和MAC地址的预设比率。
4.如权利要求2所述的数据传输方法，其特征在于：
在各组中平均分配空口时长。
5.如权利要求1所述的数据传输方法，其特征在于：
当位于下行方向的AP在下行方向没有相连的AP时，根据所述STA的类型对所有所述数据报文队列分组，分配各组占用的空口时长比率和空口时长，在各组中为所有所述数据报文队列分配空口时长。
6.一种数据传输系统，应用于包括多个相连的AP的无线局域网，其特征在于：
所述系统包括设于每个AP中的创建模块、同步模块和分配模块；
创建模块用于创建N个管理报文队列，N个管理报文队列分别用于缓存与该AP直接相连的N个AP交互的管理报文，N≥1；并为该AP直接关联的每个站点STA创建一个用于缓存下行数据报文的数据报文队列；位于上行方向的AP中的创建模块还用于为在下行方向相连的AP下挂载的每个STA创建一个用于缓存下行数据报文的虚拟数据报文队列；
在上、下行方向相连的AP中的同步模块用于收、发位于下行方向的AP下挂载的STA的基本信息，其中，STA的基本信息包括STA的数量和类型；
在位于上行方向的AP中设置的分配模块用于根据STA的基本信息为所有数据报文队列和虚拟数据报文队列分配空口时长；
其中，每个AP下挂载的STA包括该AP直接关联的STA以及在下行方向相连的全部AP直接关联的STA，管理报文队列具有最高优先级，数据报文队列和虚拟数据报文队列具有相同的低优先级。
7.如权利要求6所述的数据传输系统，其特征在于：
在位于上行方向的AP中，所述分配模块用于根据STA的类型对所有所述数据报文队列和虚拟数据报文队列分组；分配各组占用的空口时长比率，并基于空口时长比率分配各组占用的空口时长；在各组中为所有所述数据报文队列和虚拟数据报文队列分配空口时长。
8.如权利要求7所述的数据传输系统，其特征在于：
所述STA的类型包括STA的频段、速率和MAC地址；
所述分配模块用于基于每个STA的频段以及至少一个指标分配各组占用的空口时长比率，所述指标包括协商速率比率、速率权重和MAC地址的预设比率。
9.如权利要求7所述的数据传输系统，其特征在于：
所述分配模块用于在各组中平均分配空口时长。
10.如权利要求6所述的数据传输系统，其特征在于：
当位于下行方向的AP在下行方向没有相连的AP时，位于下行方向的AP中的所述分配模块用于根据所述STA的类型对所有所述数据报文队列分组，分配各组占用的空口时长比率和空口时长，在各组中为所有所述数据报文队列分配空口时长。
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