CN114501659A - 用于对双向业务流进行优先化的系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供了用于同步上行链路(UL)和下行链路(DL)业务的系统和方法。特别地，与要在第一方向上传输的服务质量(QoS)敏感业务流相关联的帧被优先化为与要在与第一方向不同/相对的第二方向上传输的帧相称。例如，可以基于DL业务流来对UL业务流进行优先化，其中业务流属于同一应用流，反之亦然，其中可以基于针对同一应用流的UL业务流来对DL业务流进行优先化。以这种方式，可以实现端到端QoS。

Description

用于对双向业务流进行优先化的系统和方法

背景技术

近年来，无线局域网(WLAN)技术已经成为一个快速增长的市场。各种WLAN技术的一个示例是电气和电子工程师协会(IEEE)802.11 标准。WLAN中的客户端设备或站点(STA)与接入点(AP)通信以获取对一个或多个网络资源的访问。AP可以指代可以通信耦合到一个或多个网络(例如，互联网、内联网等)的数字设备。AP可以直接连接到、也可以经由控制器连接到一个或多个网络。如本文所指，AP可以包括无线接入点(WAP)，该WAP使用Wi-Fi、Bluetooth或相关标准与设备进行无线通信并且与有线网络进行通信。

AP在满足服务质量(QoS)要求的同时配置各种参数，以用于与其他设备通信和支持实时服务。为各种参数配置的特定值决定了AP的性能，诸如速度和可靠性。

附图说明

根据一个或多个各种实施例，参考附图详细描述本公开。这些附图被提供仅用于说明目的，并且仅描绘典型或示例实施例。

图1示出了根据各种实施例的可以在其中实现优先化双向业务流的示例无线网络部署；

图2A示出了根据各种实施例的示例接入点(AP)，其中上行链路 (UL)业务在信道上未被优先化并且同一信道上的下行链路(DL)业务被优先化；

图2B示出了根据一个实施例的用于基于图2A的AP中的下行链路 (DL)业务流来实现优先化上行链路(UL)业务流的示例计算组件；

图2C示出了根据各种实施例的示例接入点(AP)；

图2D示出了根据一个实施例的用于基于图2A的AP中的上行链路(UL)业务流来实现优先化下行链路(DL)业务流的示例计算组件；以及

图3示出了可以在其中实现本文中描述的各种实施例的示例计算组件。

附图不是穷举的，并且没有将本公开限制为所公开的具体形式。

具体实施方式

对于对服务质量(QoS)敏感的业务流，通常已经在无线局域网 (WLAN)上使用在每个传递业务指示消息(DTIM)周期或间隔发生的多播传输。为了确保可靠性，这样的多播传输可以使用基本速率。但是，这是以通话时间(airtime)的低效利用为代价的。这样的多播传输的传输特性可以改变。例如，多播传输可以涉及突发业务，例如视频流传输期间的渐进式下载。此外，诸如4K视频、虚拟现实业务等QoS敏感传输也可能是量吞吐量密集型的。因此，已经将很多常规应用和栈实现修改为针对这样的(突发性、吞吐量密集型等)业务流类型使用单播而不是多播传输。

一些常规系统也可以将TCP与UDP用于前述流。期望这样的常规应用和网络确保这些单播传输控制协议(TCP)/用户数据报协议(UDP) 业务流被排队，以用于在增强QoS的访问类别(AC)上进行传输。但是，即使可以确保与期望QoS相称的业务流排队，也不能保证在数据链路层/第2层的往返过程上维持QoS。例如，4K视频流应用可以根据与高优先级AC(例如，视频(VI)AC)相对应的一组参数值使用TCP来发送其数据帧。然而，接收方STA仍可以生成被标记为使用较低优先级 AC(例如，尽力而为(BE)AC)的TCP确认(ACK)。类似地，双向应用(其中相关联的业务流同时包括上行链路(UL)和下行链路(DL) 的应用)可能会遇到QoS降低的问题，因为反向链路没有被其传输方等同地优先化。

此外，取决于多种因素，存在可能无法根据可以增强QoS的AC来发送某些业务流的帧的情况。这样的因素的示例包括但不限于：应用如何标记帧、网络如何处理帧的IP报头中的服务类型(ToS)标签、ToS 如何转换为用于在WLAN网络上传输的AC等。因此，视频应用可能会根据BE AC(而不是根据VI AC)对帧进行排队。尽管各种系统和方法已经通过针对特定应用执行优先级排队和调度来解决前向业务(例如， TCP数据段)的优先化问题，但是在常规系统中，反向业务(例如，TCP ACK或其他反向业务)仍然未被优先化。

因此，根据各种实施例，与要在第一方向上传输的QoS敏感业务流相关联的帧的优先级与要在与第一方向不同/相对的第二方向上传输的帧的优先级相称。例如，可以基于DL业务流来对UL业务流进行优先化，其中业务流属于同一应用流，反之亦然，其中可以基于针对同一应用流的UL业务流来对DL业务流进行优先化。例如，在视频电话会议的上下文中，携带语音的数据分组可以在DL上从AP被传输到用户的笔记本电脑设备。因为业务流在DL方向上，所以AP有机会优先化其传输的分组。但是，在反向方向(在这种情况下为UL方向)上，AP无法控制使用哪个AC来将数据分组从用户的笔记本电脑设备传输到AP，和/或用户的笔记本电脑如何访问信道以实现数据分组的传输。因为业务可以同时具有UL和DL分量或部分，所以最好在业务的UL和DL分量/部分之间具有对称或同步的QoS。以这种方式，可以实现端到端QoS。

为了对UL业务进行优先化，可以更频繁地调度针对特定QoS敏感应用流的UL业务。可以在每个STA处轮询UL缓冲器状态，以估计每个STA处的UL队列深度。根据应用流的优先级和缓冲器状态来对STA 进行排序。可以确定要用来传输每个UL传输的AC(在触发过程中)。还确定UL传输的模式(例如，是使用全部或部分带宽多用户多输入多输出(MU-MIMO)、MU正交频分多址(OFDMA)还是其混合组合来完成UL传输)。

为了基于UL业务流对DL方向上的业务进行优先化，标识与QoS 敏感应用流相关联的所有UL业务流。可以确定与所标识的UL业务流相关联的适当AC。与DL业务流相关联的AC可以被设置为与UL业务流的AC至少相同，或者在一些实施例中，所选择的AC的优先级可以高于UL业务流的优先级。

在详细描述所公开的系统和方法的实施例之前，描述可以用于在各种应用中实现这些系统和方法的示例网络安装是有用的。图1示出了可以为诸如商业、教育机构、政府实体、医疗机构或其他组织等组织而实现的网络配置100的一个示例。该图示出了由具有多个用户(或至少多个客户端设备110)并且可能具有多个物理或地理场所102、132、142 的组织来实现的配置的示例。网络配置100可以包括与网络120通信的主场所102。网络配置100还可以包括与网络120通信的一个或多个远程场所132、142。

主场所102可以包括主网络，该主网络可以是例如办公网络、家庭网络或其他网络安装。主场所102网络可以是专用网络，诸如可以包括用于限制对专用网络的授权用户的访问的安全性和访问控制的网络。授权用户可以包括例如位于主场所102处的公司的员工、房屋的居民、企业的客户端等。

在所示的示例中，主场所102包括与网络120通信的控制器104。控制器104可以为主场所102提供与网络120的通信，但是它可能不是为主场所102提供与网络120的通信的唯一点。示出了单个控制器104，但是主场所可以包括多个控制器和/或与网络120的多个通信点。在某些实施例中，控制器104通过路由器(未示出)与网络120通信。在其他实施例中，控制器104提供到主场所102中的设备的路由器功能。

控制器104可以可操作以配置和管理诸如在主场所102处的网络设备，并且还可以管理远程站点132、134处的网络设备。控制器104可以可操作以配置和/或管理连接到网络的交换机、路由器、接入点和/或客户端设备。控制器104本身可以是接入点，或者提供接入点的功能。

控制器104可以与一个或多个交换机108和/或无线接入点(AP) 106a-106c通信。交换机108和无线AP 106a-106c向各种客户端设备/站点110a-110j提供网络连接。使用与交换机108或AP 106a-c的连接，站点110a-110j可以访问网络资源，包括(主场所102)网络和网络120上的其他设备。

如本文中使用的，客户端设备或STA是指用于有线和/或无线通信的包括处理器、存储器和I/O接口的设备。STA的示例可以包括：台式计算机、膝上型计算机、服务器、网络服务器、认证服务器、认证授权计费(AAA)服务器、域名系统(DNS)服务器、动态主机配置协议(DHCP) 服务器、互联网协议(IP)服务器、虚拟专用网(VPN)服务器、网络策略服务器、大型机、平板电脑、电子阅读器、上网本计算机、电视和类似显示器(例如，智能电视)、内容接收器、机顶盒、个人数字助理 (PDA)、移动电话、智能电话、智能终端、哑终端、虚拟终端、视频游戏机、虚拟助手、物联网(IOT)设备等。

在主场所102内，包括交换机108作为用于有线站点110i-j的在主场所102中建立的网络的接入点的一个示例。站点110i-j可以连接到交换机108，并且可以通过交换机108访问网络配置100内的其他设备。站点110i-j也可以通过交换机108访问网络120。站点110i-j可以通过有线112连接与交换机108通信。在所示的示例中，交换机108通过有线112连接与控制器104通信，尽管该连接也可以是无线的。

包括无线AP 106a-c作为用于站点110a-h的在主场所102中建立的网络的接入点的另一示例。AP 106a-106c中的每个可以是被配置为向无线站点110a-h提供无线网络连接的硬件、软件和/或固件的组合。在所示的示例中，AP 106a-106c可以由控制器104管理和配置。AP 106a-106c 通过连接112与控制器104和网络通信，该连接112可以是有线或无线接口。

网络120可以是公共网络或专用网络，诸如互联网，或者是其他通信网络，以允许各个场所102、130至142之间的连接以及对服务器 160a-160b的访问。网络120可以包括第三方电信线路，诸如电话线、广播同轴电缆、光纤电缆、卫星通信、蜂窝通信等。网络120可以包括任何数目的中间网络设备，诸如交换机、路由器、网关、服务器和/或控制器，这些中间网络设备不是网络配置100的直接部分，而是促进网络配置100的各个部分之间的通信、以及网络配置100与其他网络连接实体之间的通信。

AP通常指代允许客户端设备或STA连接到有线或无线网络(在这种情况下为无线网络100)的联网设备。AP可以包括处理器、存储器和 I/O接口，I/O接口包括诸如IEEE802.3以太网接口等有线网络接口、以及诸如IEEE 802.11WiFi接口等无线网络接口，尽管本公开的示例不限于这样的接口。AP可以包括存储器，包括读写存储器和持久性存储器(诸如ROM、EPROM和闪存)的层次结构。此外，如本文中使用的，AP 可以指代随后可能变得已知的任何已知的或方便的无线接入技术的接收点。具体地，术语AP不旨在限于基于IEEE802.11的AP。

应当注意，诸如AP 130、AP 132和AP 134等AP能够实现VAP，即，在支持单个AP无线电上的一个或多个多个不同SSID值，其中每个 SSID具有唯一媒体访问控制(MAC)地址(即，BSSID)。众所周知， SSID是在0到32个八位位组(octet)之间的字段，其可以被包括在管理帧内作为信息元素(IE)。在802.11标准的上下文中，支持SSID IE的管理帧包括信标、探测请求/响应、和关联/重新关联请求帧。在一个实施例中，AP使用多个BSSID来支持VAP。每个信标或探测响应可以包含一个SSID IE。AP使用每个VAP的唯一BSSID，以信标间隔(例如，100ms)为其支持的每个VAP发送信标。AP使用探测响应来响应对所支持的SSID的探测请求(包括对广播SSID的请求)，探测响应包括与每个BSSID相对应的能力。在一个实施例中，AP可以通告最多达到给定数目的(例如，16个)信标，每个信标具有不同BSSID以提供VAP支持。每个VAP可以具有唯一MAC地址，并且每个信标可以具有网络名称。

应当理解，本文中考虑的无线通信可以涉及一个或多个参数的配置，该参数确定用于由诸如AP等WLAN设备进行通信或与之进行通信的 QoS。参数值确定WLAN设备请求访问射频信道和/或使用射频信道的频率。导致特定WLAN设备相对于其他WLAN设备更频繁地访问射频信道(或两个射频信道的重叠部分)的该特定WLAN设备的参数值在本文中可以称为积极(aggressive)参数值。另外，相对于用于获取信道访问的默认或工业标准参数值更为积极的参数值在本文中也可以称为积极参数值。参数的示例是增强型分布式信道访问(EDCA)参数和混合协调功能控制的信道访问(HCCA)参数。

EDCA参数可以包括但不限于以下各项：

a.访问类别：访问类别参数指代语音AC、视频AC、尽力而为AC 和后台AC中的一种。如802.11标准中所述，可以有更多AC，并且每个AC可以与不同优先级相关联。

b.仲裁帧间间隔(AIFS)：在IEEE 802.11标准下传输的帧之间的时间间隔。

c.最小争用窗口(CWmin)：算法的输入，该算法确定用于响应于失败的尝试(例如，由于射频信道不可用)而重试传输的初始随机退避等待时间。当由于信道不可用于传输导致帧传输不成功时，随机退避等待时间可能会增加。

d.最大争用窗口(CWmax)：最大随机退避等待时间。

e.最大突发：无线网络上允许的分组突发(在没有报头信息的情况下传输的多个帧的集合)的最大突发长度。

f.传输机会(TXOP)限制：客户端设备有权向接入点发起传输并且发送尽可能多的帧的时间间隔。

g.信标间隔：信标帧传输之间的时间间隔。信标帧是基于IEEE 802.11的WLAN中的管理帧之一，并且包括有关网络的信息。由接入点广播的信标帧可以包括与该接入点相关联的参数的值。

h.DTIM时段：确定信标帧包括DTIM的频度的数字。在每个信标帧中包括DTIM的值。在信标帧中包括DTIM，以向客户端设备指示接入点是否已经缓冲等待客户端设备的广播和/或多播数据。

在一些实施例中，并且如上所述，AC被定义为用于对网络业务进行分类。每个AC(为AP而配置的)与对应的一组参数值相关联。被分类在特定AC下的帧的传输可以根据与该特定AC相对应的一组参数值来传输。也就是说，AC可以被比作队列，AP可以在该队列中填充数据并且可以从中传输数据。通常，四种类型的AC(下面描述)可以被指派给不同类型的应用，每种AC类型都有自己的特定QoS要求/参数。此外，一旦AC被指派给应用类型，就可以配置将业务/数据在AC中排队的方式、以及将业务/数据从队列中取出的方式。应当理解，特定AC可以与一个或多个队列/子队列相关联。

下表1示出了为第一AP而配置的四个AC(后台(BK)、尽力而为 (BE)、视频(VI)和语音(VO))和相应参数值的示例。

AC	CWmin	CWmax	AIFS	最大TXOP
					后台(BK)	15	1023	7	0
尽力而为(BE)	15	1023	3	0
					视频(VI)	7	15	2	3.008ms
音频(VO)	3	7	2	1.5404ms

表1

在以上示例中，由第一AP使用针对CWmin的值7、针对CWmax 的值15和针对AIFS的值2来传输被分类在视频类别下的帧。通过使用不同的参数值，第二AP可以被配置为与第一AP不同。

下面的表2示出了为不同于第一AP的第二AP而配置的四个AC和相关联的参数值的示例。

AC	CWmin	CWmax	AIFS	最大TXOP
					后台(BK)	15	1023	7	0
尽力而为(BE)	15	1023	3	0
					视频(VI)	5	10	1	3.008ms
音频(VO)	3	7	2	1.5404ms

表2

在以上示例中，由第二AP使用针对CWmin的值5、针对CWmax 的值10和针对AIFS的值1来传输被分类在VI AC下的帧。由于第二AP的CWmin、CWmax和AIFS值较低，因此可以比第一AP更积极地配置第二AP。这可能导致更频繁地尝试获取信道访问和更频繁地传输帧。

第一AP和第二AP争用对共享射频信道的访问。在一个示例中，第一AP尝试传输特定视频流的分组，同时第二AP传输用于另一视频流的第一组分组。由于射频信道对第一AP不可用(射频信道被第二AP使用以发送第一组分组)，因此第一AP在基于CWmin和CWmax计算出的随机时间段之后再次尝试传输。随机时间段在本文中可以称为随机退避时间。但是，当第一AP再次尝试时，第二AP可能正在传输第二组分组，因为第二AP使用的CWmin和CWmax的较低值导致第二AP比第一AP 更频繁地请求信道访问。此外，在每个时间段第二AP比第一AP传输更多帧，因为第二AP的AIFS参数值更低。参数值的差异导致第二AP使用与第一AP共享的信道的情况下，比第一AP使用更长的时间百分比来传输视频数据。

图2A是根据一个实施例的示例AP 200的示意图。AP 200可以是网络设备，该网络设备可以包括例如以下一个或多个：处理器202、存储器/数据存储204、无线电206(和对应天线206A)和优先化逻辑208。

存储器204可以包括用于在AP 200的操作期间存储程序和数据的快速读写存储器、以及用于存储AP 204的启动和/或操作所需要的指令和数据的持久性存储器(诸如ROM、EPROM和闪存等)的层次结构。存储器204可以存储要从AP 200传输的数据或由AP 200接收的数据。在一些实施例中，存储器204是一组分布式数据存储组件。尽管未示出，但是应当理解，AP 200还可以包括输入/输出接口，包括诸如IEEE 802.3 以太网接口等有线网络接口、以及诸如IEEE 802.11Wi-Fi接口等无线网络接口，尽管本公开的示例不限于这样的接口。

处理器202耦合到至少存储器204。处理器202可以是任何处理设备，包括但不限于MIPS级处理器、微处理器、数字信号处理器、专用集成电路、微控制器、状态机或任何类型的可编程逻辑阵列。

无线电206可以是5GHZ无线电、2.4GHZ无线电、或用于实现无线通信的其他适当的无线通信组件。无线电206可以被配置为既传输又接收数据。无线电206可以专用于通信信道201。在一些示例中，通信信道201在通信频带(例如，5.0GHz UNII频带)上操作，并且根据特定无线规范(例如，802.11ax)操作。例如，通过根据诸如IEEE 802.11ax 等特定规范操作，通信信道201可以采用OFDMA、空间复用、MU-MIMO 和/或其组合。通过扩展，在这种示例中，具有符合特定无线规范的能力的无线客户端设备/STA可以具有采用OFDMA、空间复用、UL MU-MIMO 和/或其组合的能力。应当理解，AP 200可以具有多个无线电(物理的和 /或逻辑的)，并且可以具有用于每个无线电或无线电组的专用或共享信道。

在一个实施例中，优先化逻辑208可以包括使用固件、硬件、软件或其组合而实现的一个或多个功能单元，该功能单元用于配置与AP 200 相关联的用于去往/来自AP 200的数据/帧的传输的参数。虽然优先化逻辑208被示出为在AP 200上实现，但是优先化逻辑208的一个或多个物理或功能组件可以在诸如AP控制器等单独设备上实现，其示例可以是图1的控制器104。

对于被标记为要被优先化的业务流，各种实施例基于针对在前向方向(例如，DL方向，其反向业务在UL方向上)上发送的帧而设置的优先级来对在反向方向(例如，UL方向，其前向业务在DL方向上)上发送的帧进行优先化，反之亦然。如图2A所示，AP 200可以在UL方向上通过通信信道201从站点210-1接收帧，而在DL方向上向站点210-1 传输帧。如上所述，并且与该示例场景相称，在从站点210-1到AP 200 的UL方向上发送的帧或数据分组(例如，如从笔记本电脑向家用AP 发送视频会议帧的情况)可以不被优先化，而在从AP到站点210-1的 DL方向上发送的帧或数据分组可以被优先化。如将在下面关于图2B更详细地讨论的，一个实施例使UL/DL通信同步或者在创建它们之间的对称性。

应当理解，各种实施例能够在各种情况下实现双向优先化。例如，在某些通信场景中，数据流可能在特定方向上严重偏斜。也就是说，相对于另一方向(即，接收或传输方向)，数据流可能在一个方向(即，传输或接收方向)上更加普遍。例如，在诸如AP 200等AP的情况下，严重偏斜的业务流可能涉及DL TCP业务，其中对应UL业务由TCP ACK 组成。另一示例可以涉及UL TCP业务，其中对应DL业务再次由TCP ACK组成。此外，双向业务流(诸如UDP业务流)可以在特定方向上偏斜。

在其他通信场景中，数据流本质上可以是双向的。例如，诸如AP 200 的AP可以相对于双向的TCP和/或UDP业务流集合来实现双向业务流，该双向的TCP和/或UDP业务流在UL和DL方向上具有相当/相似的业务量。

应当理解，本文中公开的业务流/数据传输的双向优先化不必限于与 AP/AP控制器一起使用，而是可以用于在例如以对等或网状网络拓扑进行操作的非AP设备中对双向业务进行优先化。因此，本文中公开和/或考虑的各种实施例可以用于增强相对于给定设备在两个(UL和DL)方向上的数据、帧等的常规排队和/或调度。还可以分别针对每个应用来应用或利用该增强的数据排队/调度，从而提供一种用于在反向方向上区分应用的机制。也就是说，如果例如网络100(图1)或其部分变得过载，则可以向某些应用提供比其他应用更高的优先级。

如本文中使用的，术语“业务流”可以指代共享同一5元组的数据分组流，例如，数据段或数据报。应当理解，上述5元组可以指代五个不同值的集合，它们构成TCP/IP连接，并且包括：源IP地址；目的地 IP地址；源端口地址；目的地端口地址；以及所使用的协议(TCP/UDP)。

如本文中使用的，术语“应用流”可以指代应用可以用于通信的业务流(5元组)的群组。也就是说，一个应用流可以具有多个业务流，每个业务流可以具有不同的传输优先级。例如，在视频电话会议中，属于视频电话会议应用流的第一业务流可以是语音业务流，第二业务流可以是屏幕共享业务流，第三业务流可以是聊天业务流，第四业务流可以是视频业务流，等等。表征数据(由应用/在应用中传输)方式可以例如由开发人员指定，或控制该应用、提供该应用等的其他实体来指定，使得可以使用深度分组检查(如下所述)来标识和分类该数据业务，以便可以将其指派给适当AC并且最终进行优先化。

应当注意，可以对业务流执行深度分组检查，以确定特定业务流的数据段/数据报是否属于特定应用流。例如，除了业务流的方向特性，与特定应用流相关联的元数据还可以包含或者可以包括特定应用流在从 AP传输数据/在AP处接收数据期间、在给定点使用的一组业务流(每个业务流具有相关联的5元组，即，标识UDP/TCP会话的五个不同参数值的集合)。应当理解，深度分组检查可以确定哪个或哪些业务流与同一应用流相关联，并且如上所述，可以被执行以确定(应用流的)特定业务流是否严格单向(例如，仅在一个方向上的UDP业务)。可以执行深度分组检查以确定只有一个方向上的数据流动的业务流是否是双向的 (例如，TCP业务流，其中数据在一个方向上传输，并且ACK在相对方向上接收；或者一对UDP业务流，其中第一业务流比第二业务流繁重)。可以执行深度分组检查以确定在两个方向上有数据流动的业务流是否是双向的(例如，双向TCP流，其中数据和背负式(piggybacked)ACK 在两个方向上；或者一对UDP业务流，其中每个UDP业务流相等或相似繁重(从吞吐量角度和/或从延迟容忍角度)。就吞吐量而言，繁重业务流是如下业务流，诸如与文件传输类似的业务流(例如，关于文件大小，PPDU为几MB的数量级，或者长流，其PPDU大小可能很大)。从延迟容忍的角度来看，繁重业务流可以指的是延迟容忍度较小的业务，例如语音业务，其中分组可能例如每20ms生成一次，并且一旦生成，就必须在严格的时间边界内被传输并且成功接收。

应当理解，在单向情况下，特别是在DL业务的情况下，业务的优先化可以取决于可能影响或改变业务调度的内部软件/硬件实现方面/特性。也就是说，通过分析应用流的元数据，AP实现可以确保在空中以相称的较高优先级来调度属于高优先级应用流的业务流。例如，这可以通过以下方式来实现：增加应用流的业务流的调度频率，和/或确保业务流中的数据分组根据其进行传输的AC至少相同(并且根据应用的任何 QoS要求)，即使应用尚未根据其QoS要求标记组成其业务流的数据分组。

以这种方式，可以对特定应用流的DL业务进行优先化，应当分配给与同一应用流相关联的UL业务的优先级可以至少相同。类似地，由 STA在UL方向上/针对UL方向独立地优先化的应用流可以用作应当为同一应用流而分配给DL业务的优先级的指示。

图2B是根据一个实施例的用于基于特定应用流的DL业务流来对 UL业务流进行优先化的示例计算组件或设备220的框图。计算组件220 可以是例如服务器计算机、控制器或能够处理数据的任何其他类似的计算组件。在图2B的示例实现中，计算组件220包括硬件处理器222和机器可读存储介质224。在一些实施例中，计算组件220可以是控制器的实施例，例如，诸如控制器104(图1)等控制器，或者是无线网络 100的另一组件，例如，诸如AP 106a(图1)的AP。

硬件处理器222可以是一个或多个中央处理单元(CPU)、基于半导体的微处理器、和/或适合于取回和执行存储在机器可读存储介质224中的指令的其他硬件设备。硬件处理器222可以是提取、解码和执行指令 (诸如指令226-238)以控制用于对双向业务流进行优先化的过程或操作。作为取回和执行指令的替代或补充，硬件处理器222可以包括一个或多个电子电路，该电子电路包括用于执行一个或多个指令的功能的电子组件，诸如现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)或其他电子电路。

诸如机器可读存储介质224等机器可读存储介质可以是包含或存储可执行指令的任何电子、磁性、光学或其他物理存储设备。因此，机器可读存储介质224可以是例如随机存取存储器(RAM)、非易失性RAM (NVRAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、存储设备、光盘等。在一些实施例中，机器可读存储介质224可以是非暂态存储介质，其中术语“非暂态”不涵盖暂态传播信号。如以下详细描述的，机器可读存储介质224可以用可执行指令(例如，指令226-238)编码。

硬件处理器222可以执行指令226以标识针对每个高优先级应用流的所有DL业务流。如上所述，可以对业务流执行深度分组检查以确定特定业务流的数据段/数据报是否属于特定应用流。

硬件处理器222可以执行指令228以确定与高优先级应用流中的每个高优先级应用流相关联的客户端的UL缓冲器状态。为了协助确定/设置UL调度频率和用于优先化业务的传输模式，可以确定来自目的地设备的针对应用流的UL业务需求的估计。由于目的地STA上的UL队列深度可能会基于多种因素(例如，应用的行为、STA上的数据消耗速率等)而发生变化，因此估计UL队列深度可以以频繁间隔被实时执行。 802.11ax标准提供了使用缓冲器状态报告轮询(BSRP)触发帧来轮询 STA上的缓冲器状态的能力，AP可以使用BSRP触发帧来估计任何时间点在STA上的UL队列深度。对于高优先级应用流，可以将BSRP触发附加到在DL上发送的WLAN帧(PPDU)的末尾。可以针对所有帧或以一定周期性来完成BSRP触发的附加，以便可以一定速率来接收来自 STA的对BSRP触发的响应(QoS控制帧或BSR帧)，该速率描述STA 上的当前队列深度，并且具有比其他非高优先级业务的客户端好得多的置信度。

硬件处理器222可以执行指令230以基于活动/当前进行中的应用流的优先级来对STA进行排序。给定所有STA的UL缓冲器状态(具有优先化应用流的STA和不具有优先化应用流的STA)，可以基于当前活动的应用流的优先级来对STA进行排序(即，UL队列中有要传输的业务)。将以与AP用于DL传输的方式等同的方式为STA的该优先化列表提供信道访问，从而使UL传输与DL传输同步/在属于同一应用流的UL和 DL业务流之间创建对称性。与其他STA相比，具有更高优先级应用流的STA将被更频繁地调度以用于UL传输。还将为这样的STA提供更多信道资源以用于其传输。在被调度的UL OFDMA的情况下，信道资源的这种增加转化为更大的资源单元(RU)，或者在被调度的UL MU-MIMO 的情况下，转化为更多的空间流。

硬件处理器222可以执行指令232以确定对应UL传输的AC。对 BSRP的响应的内容为AP提供了STA上每个AC中排队的字节数。然后， AP可以使用触发帧来调度STA，以使用OFDMA、MU-MIMO或其组合在UL方向上传输帧。在一些实施例中，触发帧可以包括“优选AC”字段，该字段指示STA可以使分组从其中出队以在UL方向上传输的最低AC。下面描述在优选AC字段中反映的优选AC的确定。

使用针对给定应用流的5元组的业务流，可以确定由STA使用的针对该给定应用流的AC。该AC将在从AP传输到STA的触发帧中被编程为“优选AC”。换言之，STA可以使分组从其中出队以进行传输的“最低”AC与与高优先级应用流相关联的高优先级AC相称。以这种方式确定AC可以确保排队在其他AC上的低优先级业务(低于由高优先级应用流使用的AC)不会访问由AP为STA调度的信道。这可以防止STA 使用已经“被保留”用于与其他业务的高优先级应用流相关联的业务流的优先级(优选AC)。但是，一旦将某个应用流视为高优先级，则属于该高优先级应用流的所有业务流都会被视为高优先级业务流。

应当理解，触发帧可以用于中继关于STA可以开始将其排队数据/ 分组/帧传输到AP的时间的信息(来自AP)、以及有关传输速率、传输功率、RU大小(如上所述)和分配给接收STA的空间流/子信道的信息。通过使用这样的触发帧信息，结合优选AC字段信息，可以使得/指示STA 根据期望优先级(在下面更详细地讨论)来传输其排队帧。

硬件处理器222可以执行指令234以优化用于UL传输的RU大小。如上所述，可以标识针对每个高优先级应用流的所有DL业务，可以获取与所标识的DL业务相关联的STA的UL缓冲器状态，并且可以将STA 排序到例如反映各种应用流优先级的列表中。已排序/列出的STA中的具有最高优先级的STA是RU大小被最大化的STA。就它们被指派RU 的频度(为OFDMA传输而选择的)以及RU的大小而言，可以使对其他STA的RU指派优先于其他STA。在一些实施例中，被指派给具有较小UL队列深度的STA的RU大小将与由STA中排队的字节数确定的通话时间(airtime)成比例。对于具有较大UL队列深度的STA，可以为 RU分配整个信道宽度。应当理解，UL队列深度可以是与实现有关的，因此，在一些实施例中，可以指定可应用的队列深度阈值，可以将STA 队列深度与之进行比较，以确定队列深度是“小于”阈值”还是“大于”阈值。

硬件处理器222可以执行指令236以确定针对每个STA的UL传输模式。在一些实施例中，UL MU-MIMO可以被用于具有高优先级应用流的STA在RU内的数据传输，以用于从这些STA向AP传输帧。具有较小UL队列深度(以字节为单位)的STA可以被配置为使用UL MUOFDMA。再一次，对于天线数目有限的客户端，可以在RU内使用部分带宽UL MU-MIMO，从而在高优先级STA之间有效地共享它，同时确保高优先级STA之间的等待时间最小化。对于具有较大UL队列深度的STA (如上所述)，可以为RU分配整个信道宽度，仍然可以在STA之间使用全带宽UL MU-MIMO。应当注意，即使在这种情况下，也按照针对 MU-MIMO传输对它们进行分组的次数以及指派给它们的空间流的数目来对这种STA进行优先化。

硬件处理器222可以执行指令238以与与非高优先级应用流相关联的STA相比更频繁地调度具有较高优先级应用流的STA，以用于UL传输。当对双向应用流的业务进行优先化时，各种实施例使得诸如AP等实体或网络设备也可以针对同一应用流对来自STA的UL业务进行优先化。根据802.11ax标准，AP可以使用触发帧来调度STA上的UL传输，而不需要站点争用信道。因此，如本文中公开的业务的优先化不必以争用为代价。优先化双向应用流的DL业务的目的地STA也可以被赋予更高优先级，以便被调度用于UL传输。这将确保应用流与无线网络中其他客户端的所有其他业务相比获取更好信道访问。应当注意，从获取优先化UL调度的特定STA的角度来看，还可能具有不属于优先化应用流的其他业务流。但是，这些其他业务流也可能会看到更好的性能 (802.11ax标准提供UL调度能力的方式的副作用)。应当注意，由于 TSpec被要求由STA发起，因此各种实施例改进了可以依赖于业务规范(TSpec)机制的方法，并且如上所述，AP不一定具有对在UL方向上传输的STA的这种控制级别，此外，它是基于会话的。另一方面，由 AP发起的所调度的UL传输更加精细，因为它可以基于每个物理层协议数据单元(PPDU)来完成。此外，在客户端不将最高AC用于高优先级业务流的情况下，使用TSpec将无济于事。

应当注意，上述对业务进行优先化的方法可以解决双向业务的所有情况，其中基于DL业务对UL业务进行优先化。也就是说，考虑一种情况，其中高优先级应用流的DL业务超过了对应UL业务。在这种情况下，将使用UL OFDMA帧对UL方向上的业务进行优先化。再次，如上所述，对于具有较小UL队列深度的STA(当业务在DL方向上严重偏斜时将是这种情况)，可以选择UL OFDMA作为选择的UL传输模式。在UL和 DL方向上的业务等同或相似的情况下(基于取决于实现的阈值)，将使用ULOFDMA和/或全部/部分带宽UL MIMO帧对UL(反向)方向上的帧进行优先化。在DL方向上的业务小于UL方向上的业务的情况下，可以使用UL MIMO帧对UL方向上的业务进行优先化。属于这种类别的应用流可以包括应用发送一个或多个小型帧以触发UL方向上来自STA端的业务的情况。

图2C示出了其中UL业务被优先化而DL业务未被优先化的另一种情况。也就是说，AP 200可以在UL方向上通过通信信道201从站点210-1 接收帧，而在DL方向上向站点210-1传输帧。在某些情况下，业务的优先级可以由STA发起，并且由STA用于其UL传输的AC来指示。然而，在DL方向上，不一定必须反映相同的优先级。也就是说，在这种情况下，DL业务可以包括例如TCP/ACK消息，该TCP ACK消息没有被应用/栈标记为需要与特定传输优先级相称。应当注意，即使已经在 ToS字段中用适当服务类型(ToS)标记了这样的TCP ACK，传输路径中的网络设备也可能会改变与TCP ACK消息相关联的ToS。更一般地，应当理解，在其他双向传输场景中，STA可以将更高优先级的AC用于其自身的UL业务，而STA所附接到的AP没有基础来对业务流的DL 分量/部分进行优先化。

图2D是根据一个实施例的还可以基于特定应用流的UL业务流来对 DL业务流进行优先化的示例计算组件或设备220的框图。如上所述，计算组件220包括硬件处理器222和机器可读存储介质224。如下面详细描述的，机器可读存储介质224可以用可执行指令(例如，指令240-246) 编码。

硬件处理器222可以执行指令240以标识针对穿过AP的每个高优先级应用流的所有UL业务流。类似于指令226(图2A)，可以执行深度分组检查以完成该标识操作。

硬件处理器222可以执行指令242以确定对应UL传输的AC，即，构成所标识的DL业务流也所属于的高优先级应用流的UL部分的UL传输。通过将给定应用流的DL业务流与基于UL业务中使用的5元组的 UL业务流绑定在一起，可以确保DL业务的AC至少等于UL业务的AC。在一些实施例中，可以实现针对DL业务的优选调度(如下所述)，而不管DL业务在哪个AC上传输或与之无关，以实现对称/同步的DL/UL业务流。

因此，硬件处理器222可以执行指令244以通过确保根据其发送DL 业务的AC与同一应用流的UL业务的AC至少相同来为针对每个标识的高优先级应用流的DL业务流进行优先化。在一些情况下，相同AC被用于相同应用流的DL和UL业务流。在一些情况下，相对于用于UL业务流的AC，较高优先级AC可以被用于DL业务流。例如，即使使DL AC 和UL AC等同，也可能有其他业务流要在DL上调度(与其他STA相关联)，这可能会阻碍DL业务。

根据一些实施例，可以结合AP升级来执行基于特定应用流的UL 业务流的DL业务流的优先化。因此，硬件处理器222可以执行指令246 以执行优选DL调度。应当理解，上述DL业务流优先化可以独立地执行或使用，或者与用于DL业务的任何其他形式的优先化一起/相结合执行或使用，其中可以使用多种机制来实现某些“网络”优先化(即，本文中描述的内容以及其他优先化机制)。

图3描绘了可以在其中实现本文中描述的各种实施例的示例计算机系统300的框图。计算机系统300包括用于传送信息的总线302或其他通信机制、与总线302耦合以处理信息的一个或多个硬件处理器304。硬件处理器304可以是例如一个或多个通用微处理器。

计算机系统300还包括耦合到总线302以存储将由处理器304执行的信息和指令的主存储器306，诸如随机存取存储器(RAM)、高速缓存和/或其他动态存储设备。主存储器306还可以用于在要由处理器304执行的指令的执行过程中存储临时变量或其他中间信息。这样的指令当存储在处理器304可访问的存储介质中时使计算机系统300成为被定制以执行在指令中指定的操作的专用机器。

计算机系统300还包括耦合到总线302以存储用于处理器304的静态信息和指令的只读存储器(ROM)308或其他静态存储设备。存储设备310(诸如磁盘、光盘或USB拇指驱动(闪存驱动)等)被提供并且耦合到总线302以存储信息和指令。

计算机系统300还可以包括至少一个网络接口312，诸如网络接口控制器(NIC)、网络适配器等或其组合，该至少一个网络接口312耦合到总线302以将计算机系统300连接到至少一个网络。

通常，如本文中使用的，词语“组件”、“系统”、“数据库”等可以是指体现在硬件或固件中的逻辑，或者是指用编程语言(诸如Java、C 或C++)编写的一组软件指令(可能具有入口和出口点)。可以将软件组件编译和链接到可执行程序中，安装在动态链接库中，或者可以用解释性编程语言(诸如BASIC、Perl或Python)编写。将意识到，软件组件可以从其他组件或从其自身被调用，和/或可以响应于检测到的事件或中断而被调用。可配置为在计算设备上执行的软件组件可以在计算机可读介质(诸如光盘、数字视频光盘、闪存驱动、磁盘或任何其他有形介质) 上提供，也可以作为数字下载文件提供(并且最初可以以压缩或可安装格式存储，在执行之前需要进行安装、解压缩或解密)。这样的软件代码可以部分地或全部地存储在执行计算设备的存储器设备上，以由计算设备执行。软件指令可以嵌入在诸如EPROM等固件中。还将意识到，硬件组件可以包括所连接的逻辑单元，诸如门和触发，和/或可以包括可编程单元，诸如可编程门阵列或处理器。

计算机系统300可以使用定制的硬连线逻辑、一个或多个ASIC或 FPGA、固件和/或程序逻辑来实现本文中描述的技术，该定制的硬连线逻辑、一个或多个ASIC或FPGA、固件和/或程序逻辑与计算机系统相结合引起计算机系统300成为或将计算机系统300编程为专用机器。根据一个实施例，本文中的技术由计算机系统300响应于处理器304执行主存储器306中包含的一个或多个指令的一个或多个序列来执行。这样的指令可以从诸如存储设备310等另一存储器读取到主存储器306中。主存储器306中包含的指令序列的执行引起处理器304执行本文所述的处理步骤。在替代实施例中，可以使用硬连线电路系统代替软件指令或与软件指令结合使用。

如本文中使用的，术语“非暂态介质”和类似术语是指存储引起机器以特定方式操作的数据和/或指令的任何介质。这样的非暂态介质可以包括非易失性介质和/或易失性介质。非易失性介质包括例如光盘或磁盘，诸如存储设备310。易失性介质包括动态存储器，诸如主存储器306。非暂态介质的常见形式包括例如软盘、柔性盘、硬盘、固态驱动、磁带或任何其他磁性数据存储介质、CD-ROM、任何其他光学数据存储介质、带孔图案的任何物理介质、RAM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM、 NVRAM、任何其他存储器芯片或盒式磁带、以及上述各项的网络版本。

非暂态介质不同于传输介质但可以与传输介质结合使用。传输介质参与非暂态介质之间的信息传输。例如，传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，包括构成总线302的电线。传输介质还可以采用声波或光波的形式，诸如在无线电波和红外数据通信期间生成的声波或光波。

如本文中使用的，术语“或”可以以包括性或排他性的意义来解释。而且，对单数形式的资源、操作或结构的描述不应当理解为排除复数。除非另外明确说明或在所使用的上下文中以其他方式理解，否则条件性语言(诸如“可以(can)”、“可能(could)”、“可能(might)”或“可以 (may)”等)通常旨在传达某些实施例包括而其他实施例不包括某些特征、元素和/或步骤。

除非另有明确说明，否则本文档中使用的术语和短语及其变体应当解释为开放式的，而不是限制性的。作为前述各项的示例，术语“包括”应当理解为意思是“包括但不限于”等。术语“示例”用于提供所讨论的项目的示例性实例，而不是其详尽或限制性的清单。术语“一个(a)”应当理解为“至少一个”、“一个或多个”等。在某些情况下出现宽泛单词和短语(诸如“一个或多个”、“至少”、“但不限于”或其他类似短语) 不应当理解为在这样的扩展短语可能不存在的情况下意图或要求使用更窄情况。

Claims (20)

1.一种用于向无线局域网WLAN设备调度上行链路UL业务的方法，包括：

标识与所述WLAN设备的每个高优先级应用流相关联的下行链路DL业务流；

确定与高优先级应用流中的每个高优先级应用流相关联的每个站点STA的UL缓冲器的状态；

基于所述高优先级应用流中的每个高优先级应用流的优先级，对每个STA进行排序；以及

以至少等同于被提供给所标识的DL业务流的信道访问的方式，向每个已排序STA提供所述UL中的信道访问。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述WLAN设备包括能够调度UL业务的设备。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述WLAN设备包括接入点。

4.根据权利要求1所述的方法，其中深度分组检查在所述WLAN设备上被执行以标识所述DL业务流。

5.根据权利要求1所述的方法，其中确定STA的UL缓冲器状态包括：以所确定的间隔实时地对所述STA中的每个STA执行缓冲器轮询，以估计UL队列深度。

6.根据权利要求5所述的方法，其中执行所述缓冲器轮询包括：将缓冲器状态报告轮询BSRP触发帧附加到在所述DL方向上的信道上发送的WLAN物理层协议数据单元PPDU。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述缓冲器轮询的所述执行以确定的周期性来发生，所述周期性取决于与所述STA中的每个STA相关联的所述高优先级应用流中的每个高优先级应用流。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括：确定与每个UL缓冲器相对应的UL传输的访问类别AC。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括：在被传输给每个已排序STA的触发帧中指定指示AC或AC集合的优选AC字段，每个已排序STA能够根据所述AC或AC集合使分组出队以用于UL传输。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述AC或AC集合和与所述高优先级应用流中的每个高优先级应用流相关联的AC或AC集合相称。

11.根据权利要求9所述的方法，还包括：优化被指派给每个UL传输的资源单元RU大小。

12.根据权利要求11所述的方法，其中与具有最高优先级的已排序STA相关联的所述RU大小被最大化。

13.根据权利要求9所述的方法，还包括：确定根据其来传输每个UL传输的UL传输模式。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述UL传输模式包括UL多用户多输入多输出MU-MIMO或UL正交频分多址OFDMA之一，所述UL传输模式取决于与每个已排序STA的所述UL缓冲器相对应的UL队列深度的大小。

15.根据权利要求1所述的方法，其中向所述已排序STA中具有更高优先级应用流的已排序STA更频繁地提供所述UL中的所述信道访问。

16.一种用于调度业务的方法，包括：

在无线局域网WLAN设备处，标识与一个或多个优先化应用流相关联的第一方向上的业务流；

由所述WLAN设备确定与所述第一方向上的所标识的所述业务流相关联的访问类别；以及

由所述WLAN设备通过将与不同于所述第一方向的第二方向上的所标识的业务流相关联的访问类别AC调节为至少等于与所述第一方向上的所标识的业务流相关联的AC，来对所述一个或多个优先化应用流的所述第二方向上的业务流进行优先化。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述第一方向包括从无线局域网WLAN设备到与所述WLAN设备相关联的站点STA的上行链路UL方向，并且其中所述第二方向包括下行链路DL方向。

18.根据权利要求16所述的方法，还包括：执行用于在所述第二方向上传输所述业务流的优选DL调度。

19.根据权利要求16所述的方法，其中对所述AC的所述调节包括：将与所述第二方向上的所标识的业务流相关联的AC指派为大于与所述第一方向上的所标识的业务流相关联的所述AC。

20.根据权利要求16所述的方法，其中所述WLAN设备包括接入点AP。

Images