CN114258139B - 一种多站点混用的he ap数据传输方法及ap设备 - Google Patents

一种多站点混用的he ap数据传输方法及ap设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多站点混用的HE AP数据传输方法及AP设备，其中方法包括步骤如下：S1：启用以当前STA实际吞吐量和CCA结果为核心指标的权重决策器，对HE AP下挂的所有STA进行分析统计，并进行决策，当HE STA的实际吞吐量大于非HE STA的实际吞吐量的一半，同时小于非HE STA的实际吞吐量时，执行步骤S2；当CCA结果判断当前信道质量差；或者HE STA的实际吞吐量小于非HE STA的实际吞吐量的一半时，权重决策器直接给出判定，执行步骤S3；当HE STA的实际吞吐量大于非HE STA的实际吞吐量10倍以上时，执行步骤S4；S2：根据HE AP的工作频宽，启用对应该工作频宽的频宽分离运行机制；S3：不启用频宽分离运行机制，而是将所有HE STA切换至非HE STA的模式工作；S4：多站点混用的场景以传统的工作模式进行。

Description

一种多站点混用的HE AP数据传输方法及AP设备
技术领域
本发明涉及无线通信领技术领域，更具体的，涉及一种多站点混用的HE AP数据传输方法及AP设备。
背景技术
目前已经应用的场景中现有的5G和2.4G频段内不支持IEEE802.11ax协议的无线设备的保有量非常大，而由于支持HE的AP设备是可以向下兼容传统的5GHz以及2.4GHz频段的STA接入的，这就无法避免很多非HE STA接入到支持HE的AP设备上了。
现有技术在实际使用过程中支持HE的AP与STA的场景就难以发挥出其多用户高效率的特性。主要是在非HE STA以及HE STA混合使用的多用户场景中，现有的处理方法是同一HE AP下挂的所有STA将分为HE STA和非HE STA两部分竞争信道资源，每个非HE STA是独立竞争信道资源的，而所有的HE STA是联合竞争信道资源，然后再通过使用OFDMA的技术安排给每个HE STA使用。在这个过程中，当非HE STA占用信道的时候，HE STA只能做出避让等待，这样OFDMA的高效率特性就难以发挥，这对于HE AP以及HE STA都会有一种能力上的浪费。无法最大程度的利用现有技术的优势。
相关专有名词缩写说明：
HE：High Efficiency，高效率，指代第六代WiFi技术
AP：Access Point,接入点，WiFi设备就相当于一个AP
STA：Station,站点，在这里指代无线终端
TXOP：Transmission Opportunity，传输机会
OMI：Operating Mode Indication，操作模式指示
PHY：Physical Layer,物理层
CCA：Clear Channel Assessment，信道评估
OFDMA：Orthogonal Frequency Division Multiple Access，正交频分多址
DFS：Dynamic Frequency Selection，动态频率选择，DFS信道，又称为雷达信道，在DFS信道内会检测到一些商用雷达的电磁波信号，当AP工作在DFS信道时，一旦检测到雷达信号需要马上做出避让
RU：Resource Unit，资源块
QAM：Quadrature Amplitude Modulation，正交振幅调制
MAC：Medium Access Control，介质访问控制
发明内容
本发明为了解决现有技术中HE AP在多用户混合使用场景下难以高效率工作的问题，提供了一种多站点混用的HE AP数据传输方法及AP设备，其通过合理的协调分配同一HEAP下的HE STA与非HE STA的频宽使用范围，从而解决HE AP在多用户混合使用场景下难以高效率工作的问题。
为实现上述本发明目的，采用的技术方案如下：
一种多站点混用的HE AP数据传输方法，所述的方法包括步骤如下：
S1：启用以当前STA实际吞吐量和CCA结果为核心指标的权重决策器，对HE AP下挂的所有STA进行分析统计，并进行决策，
当HE STA的实际吞吐量大于非HE STA的实际吞吐量的一半，同时小于非HE STA的实际吞吐量时，执行步骤S2；
当CCA结果判断当前信道质量差；或者HE STA的实际吞吐量小于非HE STA的实际吞吐量的一半时，权重决策器直接给出判定，执行步骤S3；其中所述的当前信道质量差定义为当空间信道的利用率不超过80％；
当HE STA的实际吞吐量大于非HE STA的实际吞吐量10倍以上时，执行步骤S4；
S2：根据HE AP的工作频宽，启用对应该工作频宽的频宽分离运行机制；
S3：不启用频宽分离运行机制，而是将所有HE STA切换至非HE STA的模式工作；
S4：多站点混用的场景以传统的工作模式进行。
优选地，所述的权重决策器，用于根据各个STA当前的吞吐量统计值以及相关CCA的情况分析各个种类的STA所需求的带宽需求权重，并判断是否需要对其进行频宽分离工作，以及在需要进行频宽分离时所需求的带宽大小。
进一步地，所述的权重决策器采用定时执行的工作模式。
再进一步地，所述的权重决策器的工作频段为2.4GHz、或5GHz。
再进一步地，所述的权重决策器进行决策进入步骤S2，具体决策如下：
当HE STA的实际吞吐量大于非HE STA的实际吞吐量的一半，同时小于非HE STA的实际吞吐量时，所述的权重决策器启用频宽分离运行机制，并将带宽平均分配给HE STA、非HE STA使用；
当HE STA的实际吞吐量大于非HE STA的实际吞吐量，同时当前带宽又大于40MHz，所述的权重决策器在启用频宽分离运行机制的同时，分配给HE STA的带宽多于非HE STA的带宽。
再进一步地，所述的频宽分离运行机制具体如下：
HE AP工作频宽在20MHz的场景下时，并且HE AP下挂至少一个HE STA和一个非HESTA的场景下，HE STA和非HE STA将独立使用至少20MHz以上的频宽进行工作，非HE STA需要占用包括主信道的频带；
HE AP工作频宽在40MHz的场景下，分别分配20MHz连续的带宽给HE STA和非HESTA，另外非HE STA需包括主信道的20MHz；
HE AP工作频宽在80MHz的场景下，分别分配40MHz连续的带宽给HE STA和非HESTA，另外非HE STA需包括主信道的40MHz；当HE STA的实际吞吐量大于非HE STA的实际吞吐量，但不超过非HE STA实际吞吐量的10倍时，将60MHz的工作频宽分配给HE STA，将剩余的20MHz的工作频宽分配给非HE STA；当HE STA的实际吞吐量大于非HE STA的实际吞吐量的一半，同时小于非HE STA的实际吞吐量时，HE STA和非HE STA各使用40MHz的带宽。
HE AP工作在160MHz的场景下，将160MHz频宽平均分配给HE STA和非HE STA各使用。
再进一步地，工作在40MHz场景下HE AP的PHY分成两部分的频带上同时处理两种不同调制编码方式的无线电波，使得其20MHz频宽工作在传统的256QAM，而另外20MHz能工作在1024QAM。
一种AP设备，包括以当前STA实际吞吐量和CCA结果为核心指标的权重决策器、判断模块、频宽分离运行模块、切换模块、传统工作模式模块；
所述的权重决策器对HE AP下挂的所有STA进行分析统计，并进行决策；
所述的判断模块，用于根据分析统计判断启动频宽分离运行模块、或切换模块、或传统工作模式模块；
所述的频宽分离运行模块，用于根据HE AP的工作频宽进行分离运行；
所述的传统工作模式模块，以传统的工作模式进行。
一种计算机系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述的处理器执行所述的计算机程序时，实现如上述的方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述的计算机程序被处理器执行时，实现如上述的方法的步骤。
本发明的有益效果如下：
本发明主要是通过合理的协调分配同一HE AP下的HE STA与非HE STA的频宽使用范围，从而解决HE AP在多用户混合使用场景下难以高效率工作的问题。
在至少一个HE STA和一个非HE STA同时接入同一个HE AP的多用户混用场景中，本发明有效的提升HE AP的数据传输效率，让其中的HE STA能享受更低的时延，有更好的用户体验，更加高效地利用了有限的带宽资源。
附图说明
图1是本发明所述的工作方法的工作原理图。
图2是本发明所述的频宽分离运行机制的原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做详细描述。
实施例1
如图1所示，一种多站点混用的HE AP数据传输方法，本实施例主要针对大于20MHz的HE AP的工作场景进行效率提升优化，所述的方法包括步骤如下：
S1：启用以当前STA实际吞吐量和CCA结果为核心指标的权重决策器，对HE AP下挂的所有STA进行分析统计，并进行决策，
当HE STA的实际吞吐量大于非HE STA的实际吞吐量的一半，同时小于非HE STA的实际吞吐量时，执行步骤S2；
当CCA结果判断当前信道质量差；或者HE STA的实际吞吐量小于非HE STA的实际吞吐量的一半时，权重决策器直接给出判定，执行步骤S3；其中所述的当前信道质量差定义为当空间信道的利用率不超过80％；
当HE STA的实际吞吐量大于非HE STA的实际吞吐量10倍以上时，执行步骤S4；
S2：根据HE AP的工作频宽，启用对应该工作频宽的频宽分离运行机制；
S3：不启用频宽分离运行机制，而是将所有HE STA切换至非HE STA的模式工作；
S4：多站点混用的场景以传统的工作模式进行。
本实施例主要是通过合理的协调分配同一HE AP下的HE STA与非HE STA的频宽使用范围，从而解决HE AP在多用户混合使用场景下难以高效率工作的问题。
在一个具体的实施例中，所述的权重决策器，用于根据各个STA当前的吞吐量统计值以及相关CCA的情况分析各个种类的STA所需求的带宽需求权重，并判断是否需要对其进行频宽分离工作，以及在需要进行频宽分离时所需求的带宽大小。
在一个具体的实施例中，所述的权重决策器采用定时执行的工作模式，以避免个别STA变空闲后仍然继续占用较大的带宽资源。
在一个具体的实施例中，所述的权重决策器的工作频段为2.4GHz、或5GHz。
在一个具体的实施例中，所述的权重决策器进行决策，具体决策如下：
当HE STA的实际吞吐量大于非HE STA的实际吞吐量的一半，同时小于非HE STA的实际吞吐量时，所述的权重决策器启用频宽分离运行机制，并将带宽平均分配给HE STA、非HE STA使用；
当HE STA的实际吞吐量大于非HE STA的实际吞吐量，同时当前带宽又大于40MHz，所述的权重决策器在启用频宽分离运行机制的同时，分配给HE STA的带宽多于非HE STA的带宽；
当HE STA的实际吞吐量大于非HE STA的实际吞吐量10倍以上时，多站点混用的场景以传统的工作模式进行。
在一个具体的实施例中，非HE STA所支持的最小工作频宽为20MHz，目前所有的WiFi技术中有20MHz、40Mhz、80MHz和160MHz四种。如图2所示，所述的频宽分离运行机制具体如下：
当HE AP工作频宽在20MHz的场景下时，并且HE AP下挂至少一个HE STA和一个非HE STA的场景下，HE STA和非HE STA将独立使用至少20MHz以上的频宽进行工作，非HE STA需要占用包括主信道的频带；
HE AP工作频宽在40MHz的场景下，分别分配20MHz连续的带宽给HE STA和非HESTA，另外非HE STA需包括主信道的20MHz；此时的工作在40MHz模式下的PHY则需要摆脱传统的设计，能够使得其20MHz频宽工作在传统的256QAM，而另外20MHz能工作在1024QAM模式下。传统的PHY设计在同一时刻只能支持一种调制编码方式，工作在40MHz场景下分成两部分的频带上同时处理两种不同调制编码方式的无线电波；满足在大于20MHz的模式下工作的时候能够同时支持256QAM和1024QAM，并且发射机和接收机可以同时处理两种不同调制编码方式的无线电波，然后在MAC层对其报文进行分类处理。
HE AP工作频宽在80MHz的场景下，分别分配40MHz连续的带宽给HE STA和非HESTA，另外非HE STA需包括主信道的40MHz；当HE STA的实际吞吐量大于非HE STA的实际吞吐量，但不超过非HE STA实际吞吐量的10倍时，将60MHz的工作频宽分配给HE STA，将剩余的20MHz的工作频宽分配给非HE STA；当HE STA的实际吞吐量大于非HE STA的实际吞吐量的一半，同时小于非HE STA的实际吞吐量时，让二者平分带宽使用，即HE STA和非HE STA各使用40MHz的带宽。此场景主要是针对5GHz的用户。
HE AP工作在160MHz的场景下，将160MHz频宽平均分配给HE STA和非HE STA各使用。这是由于横跨的5GHz频段范围已经很大，而其中又涉及到了DFS信道，所以只需要将160MHz平分两者各占用80MHz便足以满足需求。这样HE STA以及非HE STA无需再竞争同一个TXOP，特别是在多用户场景下(有数个HE STA以及数个非HE STA同时接入到同一个HE AP上的场景)。
本实施例所述的工作频宽分割方式主要包括以下几种：把连续的40MHz平均分割成两段20MHz使用；把连续的80MHz平均分成两个40MHz或者一个20MHz加一个60MHz、160MHz平均分成两个80MHz即可。
步骤S3，不启用频宽分离运行机制，并使用OMI通知相关的HE STA切换到非HE STA的模式工作。这里主要是因为权重决策器判决时发现，HE AP与HE STA之间以OFDMA方式分配RUs等一些列的工作所带来的开销已经超过其以非HE STA运行所带来的开销了，所以，此时需要将相关的HE STA切换到非HE STA的模式工作。这一步通过判决切换工作模式的工作方式属于一种尽力而为的提高效率方式。若权重决策器统计发现当HE STA的实际吞吐量远大于非HE STA的实际吞吐量时(至少10倍以上的差距，具体决策判定阈值可根据应用场景进行调整)，多站点混用的场景以传统的工作模式进行。
实施例2
基于实施例1，本实施例以启用频宽分离运行机制时的80MHz的应用场景，对本实施例的技术方案进行简要的对比说明：
有一个2x2的支持双频80MHz的HE AP为W，另外分别有A、B、C三个非HE STA和D、E、F三个HE STA。它们均接入到W中使用。
假设A、B、C、D、E、F六个STA在每个抢占到的TXOP所需要发送的数据量为1M，而在整个80MHz带宽下，传统方式一个TXOP实际上能传输的数据量为8M，如果按照802.11ax规定的方式进行抢占TXOP，A、B、C分别需要抢占一个，然后D、E、F只需要一个TXOP(这里D、E、F，将会通过由AP分配RU的OFDMA模式进行数据传输，一个TXOP即可完成三者的数据传输)。所以，在此场景下，这种方式至少需要4个TXOP，才能完成6个STA的数据传输。
若使用实施例1所描述的方法，通过权重决策器判决，启用频宽分离运行机制，将80MHz的带宽分成两个40MHz，每个40MHz在一个TXOP内所能传输的数据仍然能达到4M，此时A、B、C三者只需要对其中一个40MHz进行抢占总计3个TXOP即可完成传输。而于此同时D、E、F则直接在另外一个40MHz频宽内只使用了一个TXOP就完成了与A、B、C相等的数据量传输，总共只使用了3个TXOP，而且D、E、F在后面剩余的两个TXOP内，还能传输更多的数据，用户体验明显优于非HE STA，并且HE AP的效率得到了明显的提升。
实施例3
一种AP设备，包括以当前STA实际吞吐量和CCA结果为核心指标的权重决策器、判断模块、频宽分离运行模块、切换模块、传统工作模式模块；
所述的权重决策器对HE AP下挂的所有STA进行分析统计，并进行决策；
所述的判断模块，用于根据分析统计判断启动频宽分离运行模块、或切换模块、或传统工作模式模块；
所述的频宽分离运行模块，用于根据HE AP的工作频宽进行分离运行；
所述的传统工作模式模块，以传统的工作模式进行。
所述的AP设备执行实施例1所述的HE AP数据传输方法。
实施例4
一种计算机系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述的处理器执行所述的计算机程序时，实现的方法步骤如下：
S1：启用以当前STA实际吞吐量和CCA结果为核心指标的权重决策器，对HE AP下挂的所有STA进行分析统计，并进行决策，
当HE STA的实际吞吐量大于非HE STA的实际吞吐量的一半，同时小于非HE STA的实际吞吐量时，执行步骤S2；
当CCA结果判断当前信道质量差；或者HE STA的实际吞吐量小于非HE STA的实际吞吐量的一半时，权重决策器直接给出判定，执行步骤S3；其中所述的当前信道质量差定义为当空间信道的利用率不超过80％；
当HE STA的实际吞吐量大于非HE STA的实际吞吐量10倍以上时，执行步骤S4；
S2：根据HE AP的工作频宽，启用对应该工作频宽的频宽分离运行机制；
S3：不启用频宽分离运行机制，而是将所有HE STA切换至非HE STA的模式工作；
S4：多站点混用的场景以传统的工作模式进行。
实施例5
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述的计算机程序被处理器执行时，实现的方法步骤如下：
S1：启用以当前STA实际吞吐量和CCA结果为核心指标的权重决策器，对HE AP下挂的所有STA进行分析统计，并进行决策，
当HE STA的实际吞吐量大于非HE STA的实际吞吐量的一半，同时小于非HE STA的实际吞吐量时，执行步骤S2；
当CCA结果判断当前信道质量差；或者HE STA的实际吞吐量小于非HE STA的实际吞吐量的一半时，权重决策器直接给出判定，执行步骤S3；其中所述的当前信道质量差定义为当空间信道的利用率不超过80％；
当HE STA的实际吞吐量大于非HE STA的实际吞吐量10倍以上时，执行步骤S4；
S2：根据HE AP的工作频宽，启用对应该工作频宽的频宽分离运行机制；
S3：不启用频宽分离运行机制，而是将所有HE STA切换至非HE STA的模式工作；
S4：多站点混用的场景以传统的工作模式进行。
本发明的各实施方式可以任意进行组合，以实现不同的技术效果。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidStateDisk)等。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，该流程可以由计算机程序来指令相关的硬件完成，该程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法实施例的流程。而前述的存储介质包括：ROM或随机存储记忆体RAM、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种多站点混用的HE AP数据传输方法，其特征在于：所述的方法包括步骤如下：
S1：启用以当前STA实际吞吐量和CCA结果为指标的权重决策器，对HE AP下挂的所有STA进行分析统计，并进行决策，
当HE STA的实际吞吐量大于非HE STA的实际吞吐量的一半，同时小于非HE STA的实际吞吐量时，执行步骤S2；
当CCA结果判断当前信道质量差；或者HE STA的实际吞吐量小于非HE STA的实际吞吐量的一半时，权重决策器直接给出判定，执行步骤S3；其中将当前信道质量差定义为空间信道的利用率不超过80％；
当HE STA的实际吞吐量大于非HE STA的实际吞吐量10倍以上时，执行步骤S4；
S2：根据HE AP的工作频宽，启用对应该工作频宽的频宽分离运行机制；
S3：不启用频宽分离运行机制，而是将所有HE STA切换至非HE STA的模式工作；
S4：多站点混用的场景以传统的工作模式进行。
2.根据权利要求1所述的多站点混用的HE AP数据传输方法，其特征在于：所述的权重决策器，用于根据各个STA当前的吞吐量统计值以及相关CCA的情况分析各个种类的STA所需求的带宽需求权重，并判断是否需要对其进行频宽分离工作，以及在需要进行频宽分离时所需求的带宽大小。
3.根据权利要求2所述的多站点混用的HE AP数据传输方法，其特征在于：所述的权重决策器采用定时执行的工作模式。
4.根据权利要求3所述的多站点混用的HE AP数据传输方法，其特征在于：所述的权重决策器的工作频段为2.4GHz、或5GHz。
5.根据权利要求4所述的多站点混用的HE AP数据传输方法，其特征在于：所述的权重决策器进行决策进入步骤S2，具体决策如下：
当HE STA的实际吞吐量大于非HE STA的实际吞吐量的一半，同时小于非HE STA的实际吞吐量时，所述的权重决策器启用频宽分离运行机制，并将带宽平均分配给HE STA、非HESTA使用。
6.根据权利要求5所述的多站点混用的HE AP数据传输方法，其特征在于：
所述的频宽分离运行机制具体如下：
当HE AP工作频宽在大于20MHz的场景下时，并且HE AP下挂至少一个HE STA和一个非HE STA的场景下，HE STA和非HE STA将独立使用至少20MHz以上的频宽进行工作，非HE STA需要占用包括主信道的频带；
HE AP工作频宽在40MHz的场景下，分别分配20MHz连续的带宽给HE STA和非HE STA，另外非HE STA需包括主信道的20MHz；
HE AP工作频宽在80MHz的场景下，分别分配40MHz连续的带宽给HE STA和非HE STA，另外非HE STA需包括主信道的40MHz；当HE STA的实际吞吐量大于非HE STA的实际吞吐量，但不超过非HE STA实际吞吐量的10倍时，将60MHz的工作频宽分配给HE STA，将剩余的20MHz的工作频宽分配给非HESTA；当HE STA的实际吞吐量大于非HE STA的实际吞吐量的一半，同时小于非HE STA的实际吞吐量时，HE STA和非HE STA各使用40MHz的带宽；
HE AP工作在160MHz的场景下，将160MHz频宽平均分配给HE STA和非HE STA各使用。
7.根据权利要求6所述的多站点混用的HE AP数据传输方法，其特征在于：工作在40MHz场景下HE AP的PHY分成两部分的频带上同时处理两种不同调制编码方式的无线电波，使得其20MHz频宽工作在256QAM，而另外20MHz能工作在1024QAM。
8.一种计算机系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于：所述的处理器执行所述的计算机程序时，实现如权利要求1～7任一项所述的方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述的计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1～7任一项所述的方法的步骤。
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