CN1780262A - 基于轮询的wlan系统中处理分组及调度超级帧的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于在基于轮询的WLAN系统中处理分组的方法，包括：调度超级帧，其中超级帧包括第一周期和第二周期，在所述第一周期中，只允许从接入点(AP)接收到轮询消息的终端接入介质而没有竞争，其中AP向任意终端发送轮询消息，而在所述第二周期中，允许终端在竞争情况下接入介质；在超级帧的第一周期的第一子周期中，利用AP，首先将AP的队列中存储的分组发送到任意终端；以及在第一周期的第二子周期中，其次发送在第一周期中的第一子周期期间没有及时发送而积累在队列中的分组。这样，通过在与另一子网进行通信时进行适当调度，可以补充从不能保证QoS的以太网接收到的分组，并且可以识别关于异常运行终端的信息，从而保证整体QoS。

Description

基于轮询的WLAN系统中处理分组及调度超级帧的方法
技术领域
本发明涉及基于轮询的无线局域网(WLAN)系统中的一种用于处理分组的方法以及一种用于调度超级帧的方法，并且更具体地说，涉及一种用于在使用基于轮询的服务质量(QoS)保证算法的WLAN中调度或过滤将发送到需要QoS保证的终端的不可预测或异常分组的技术。
背景技术
WLAN是一种用户能够用来无线发送及接收数据的通信网络。由于其移动性和简便的安装，WLAN的用户正在逐年增加。例如，可以在WLAN上发送及接收的现有信息主要包括文档信息以及使用因特网所需的信息。
然而，近来，为了提供语音呼叫服务、多方会议服务、实时图像传输服务等需要实时的服务，正在积极进行研究。近年来，能够通过与WLAN的连接来进行呼叫的WLAN电话也正在普遍使用。
为了平稳地提供多种需要实时的应用服务，WLAN应该能够向使用这种服务的终端/用户保证服务质量(QoS)。WLAN还应该能够向与WLAN连接的不同终端提供最优服务，因为各个终端需要不同水平的服务。近年来广泛使用的WLAN标准定义了能够允许QoS和服务等级(CoS)的功能，或者包括用于补充相关功能的过程。被广泛采用(包括在北美、韩国等地)的IEEE的WLAN标准还可选地支持点协调功能(PCF)，这是基于轮询的介质接入控制功能，以允许实时信息传送。
IEEE的WLAN标准符合“Standard for InformationTechnology-Telecommunication and Information Exchange betweenSystems-Local and Metropolitan Area Networks-SpecificRequirements-Part 11：Wireless LAN Medium Access Control(MAC)and Physical Layer(PHY)Specifications”(信息技术标准-通信和信息交换-局域网和城域网特有需求-部分11：无线LAN介质接入控制(MAC)和物理层(PHY)规范)1999版本。
后文中将该标准缩写为IEEE 802.11。IEEE 802.11标准定义了组成WLAN的物理层和介质接入控制(MAC)。
MAC层定义使用共享介质的终端或设备在使用/接入该介质以便高效使用该介质的容量时应该符合的顺序和规则。IEEE 802.11定义两种接入机制，例如分布协调功能(DCF)和点协调功能(PCF)。
DCF是被定义为IEEE 802.11标准的基本组成的接入控制机制，并且使用称之为载波侦听多路接入/冲突避免(CSMA/CA)的基于竞争的算法。
在基于CSMA/CA的WLAN系统中，终端检验介质是否繁忙。如果介质繁忙，则终端等待一定的时间，直至介质空闲，然后减小退避(backoff)时间。每个终端等待发起流量(traffic)的这一段时间被称作帧间间隔(IFS)。MAC协议流量主要包括三种IFS：指示DCF帧间间隔的DIFS、指示PCF帧间间隔的PIFS、以及指示短帧间间隔的SIFS。
使用DCF机制的终端在发送帧之前首先检验介质是否繁忙。如果介质在大于或等于DCF帧间间隔(DIFS)的周期内保持空闲，则允许终端发送帧。
相反，如果介质繁忙，则终端发起退避过程。当退避定时器的值达到0时，终端占用介质，由此发送帧。
在退避过程中，向退避定时器分配随机的退避时间。退避时间遵循如下等式：
退避时间＝random()*时隙
其中，random()指示在[0，CW]区间中具有均匀概率分布的随机整数，CW指示竞争窗口，并且Cwmin＜＝CW＜＝Cwmax。
每当介质保持空闲的时间达到一个时隙时退避定时器就减小一个时隙，并且当介质在任意时刻变为繁忙时停止减小。
在介质在DIFS期间变为繁忙之后，退避定时器可以再减小一个时隙。此时，将退避时间设置为不是产生的而是在所设置的退避时间范围中随机选择的值。
另外，当介质空闲时，对任意终端所设置的退避时间将减小一个时隙。即，当由于前一次传输竞争的失败而要执行传输的再次竞争时，退避时间将从前一次竞争过程中减小后的值中减小一个时隙。这允许终端在退避时间达到0时发送帧。
此时，在许多终端同时试图进行传输时，每当发生冲突，竞争窗口(CW)指数增加。另外，退避定时器将具有新的退避时间。
同时，在成功传输之后CW返回最小CW(CWmin)。CW的指数增加用来降低再冲突概率，这增强了网络的稳定性。
IEEE 802.11中的DCF是在终端试图接入介质时能够向所有终端给予公平机会的介质接入机制，但是在建立支持QoS的WLAN系统时不适用。
为了在WLAN中保证QoS而设计的接入控制机制包括无竞争方法和基于竞争的方法。基于轮询的机制是代表性的无竞争介质接入控制方法。PCF使用这种机制。
PCF是集中且基于轮询的接入控制算法，并且在AP中需要称作点协调器(PC)的设备。点协调器发送称之为CF-Poll的帧，以便给予特定终端传输机会。在使用PCF时，交替重复无竞争期(CFP)(其中只有接收到轮询的终端具有传输机会，而无需竞争)和竞争期(CP)(其中允许终端在竞争情况下接入介质)。
为了使用PCF，点协调器应该具有调度器功能。这是因为点协调器应该预测例如关于希望发送实时数据的所有终端的传输时间以及帧大小的信息，并且在每个周期中适当地进行调度以向终端给予传输机会。不恰当的调度可能使终端遭受超过限制时间的接入延迟，并且可能降低介质的传输效率。
在基于竞争的WLAN系统中，在终端传输竞争时向每个终端赋予优先级的一种方法是根据使用CSMA/CA算法时的优先级，应用不同的CW(其确定DIFS和退避时间)。
DIFS和CW值越小，各个数据流量或终端所具有的优先级越高。
于2004年7月23日授权的题为“Data Communication MethodBased on Backoff Number Control”(基于退避数控制的数据通信方法)的韩国专利No.10-0442821(后文称为“现有专利”)介绍了一种多轮询DCF机制的技术，用来解决使用分布协调功能(DCF)基本功能的PCF的缺点。
在现有专利中所介绍的多轮询DCF机制中，当AP发送多轮询消息(该消息包含AP希望轮询的终端的ID以及关于分配给每个终端的任意退避数的信息)时，相关终端接收该多轮询消息，将分配给该终端的退避数设置在该终端的退避定时器中，然后执行退避过程，以尝试接入介质。
这样，多轮询DCF机制在一条轮询消息中定义了许多终端(后文称作MP-DCF终端)的退避数，即，多轮询或信标，并且将轮询消息发送到需要QoS的相关终端，由此向各个MP-DCF终端给予公平的传输机会。
然而，在PCF或MPDCF(如上所述，这是基于轮询的介质接入控制机制，用于保证QoS)中存在与分组处理有关的问题。即，在PCF机制中，如果在一个服务周期中要从AP向一个终端发送极大量的分组，分组将积累起来。
另外，为了在MPDCF机制中保证最优的服务质量，超级帧的大小必须小于或等于其中需要QoS的服务分组周期，并且在超级帧中可传输的最大分组数量必须受限。
然而，虽然可以预测从每个终端发送到AP的无线分组，但是由于数个因素，难以预测从AP发送到终端的分组。
例如，当来自以太网网络的大量分组被缓冲或者突发分组通过网络进入时，如果AP没有在指定的时间中向相关终端发送所有分组，则没有及时发送的分组积累在AP的队列中。
由于老化，AP的队列中长时间没有发送的数据分组变为无用的概率很高。当系统中的流量增加时，这种现象变得更加严重。
发明内容
做出本发明是为了解决前述问题。本发明的目的是提供一种用于在基于轮询的WLAN系统中处理分组及调度超级帧的方法，其中在使用基于轮询的QoS保证算法的WLAN系统中对发送到需要QoS保证的终端的不可预测或异常分组执行调度或过滤。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于在基于轮询的无线局域网(WLAN)系统中处理分组的方法，该方法包括如下步骤：调度超级帧，其中所述超级帧包括第一周期和第二周期，在所述第一周期中，只允许从接入点(AP)接收到轮询消息的终端接入介质而没有竞争，所述AP向任意终端发送所述轮询消息，而在所述第二周期中，允许终端在竞争情况下接入所述介质；在所述超级帧的所述第一周期的第一子周期中，利用所述AP，将所述AP的队列中存储的分组发送到任意终端；以及在所述第一周期的第二子周期中，发送在所述第一周期中的所述第一子周期期间没有及时发送而积累在所述队列中的分组。
该方法还可以包括：存储在所述AP的队列中所积累的分组的历史；以及使用所述历史来执行分组过滤。
所述分组过滤可以包括：当在设置周期中的相关周期中没有发送而积累的分组数大于所述设置周期时，向相关终端发送去关联请求帧；或者参考所述队列中所积累的分组的介质接入控制(MAC)报头的目的地地址，以丢弃将发送到相关终端的分组。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于在基于轮询的WLAN系统中调度超级帧的方法，其中所述超级帧包括第一周期和第二周期，在所述第一周期中，只允许从接入点(AP)接收到轮询消息的终端接入介质而没有竞争，所述AP向任意终端发送所述轮询消息；而在所述第二周期中，允许终端在竞争情况下接入所述介质；并且如此调度所述超级帧：在所述超级帧的所述第一周期中，所述AP首先将所述AP的队列中存储的分组发送到任意终端，并且其次发送没有及时发送而积累在所述队列中的分组。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于在基于轮询的无线局域网(WLAN)系统中处理分组的方法，包括如下步骤：调度超级帧，其中所述超级帧包括第一周期和第二周期，在所述第一周期中，只允许从接入点(AP)接收到轮询消息的终端接入介质而没有竞争，所述AP向任意终端发送所述轮询消息，而在所述第二周期中，允许终端在竞争情况下接入所述介质；在所述超级帧的所述第一周期中，利用所述AP，将所述AP的队列中存储的分组发送到任意终端；以及在所述第二周期中，发送在所述第一周期中没有及时发送而积累在所述队列中的分组。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于在基于轮询的WLAN系统中调度超级帧的方法，其中所述超级帧包括第一周期和第二周期，在所述第一周期中，只允许从接入点(AP)接收到轮询消息的终端接入介质而没有竞争，所述AP向任意终端发送所述轮询消息；而在所述第二周期中，允许终端在竞争情况下接入所述介质；并且如此调度所述超级帧：在所述超级帧的所述第一周期中，所述AP首先将所述AP的队列中存储的分组发送到任意终端，并且在所述超级帧的所述第二周期中，所述AP其次发送在所述第一周期中没有及时发送而积累在所述队列中的分组。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于在基于轮询的无线局域网(WLAN)系统中处理分组的方法，包括如下步骤：调度超级帧，其中所述超级帧包括第一周期和第二周期，在所述第一周期中，只允许从接入点接收到轮询消息的终端接入介质而没有竞争，所述AP向任意终端发送所述轮询消息，而在所述第二周期中，允许终端在竞争情况下接入所述介质；在所述超级帧的所述第一周期的第一子周期中，利用所述AP，将所述AP的队列中存储的分组发送到任意终端；以及在所述第一周期的第二子周期中，发送在所述第一周期中的所述第一子周期期间没有及时发送而积累在所述队列中的分组。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于在基于轮询的WLAN系统中调度超级帧的方法，其中所述超级帧包括第一周期和第二周期，在所述第一周期中，只允许从接入点(AP)接收到轮询消息的终端接入介质而没有竞争，所述AP向任意终端发送所述轮询消息；而在所述第二周期中，允许终端在竞争情况下接入所述介质；并且如此调度所述超级帧：在所述超级帧的所述第一周期中执行其中从任意终端向所述AP发送分组的模式之后，计算所述AP的队列中存储的分组可发送到相关终端的最大时间；计算在分组可发送到相关终端的最大时间中可发送的分组数；以及在所述第一周期中发送计算出的数量的分组，并且将没有及时发送的分组的发送推迟到下一超级帧。
附图说明
当结合附图时，参考下列详细描述，对本发明的更彻底的认识以及本发明所带有的许多优点将变得更好理解，因此将变得更加清楚，在附图中相同的标号表示相同或相似的部件，其中：
图1图示了以根据本发明实施例的PCF机制调度的超级帧；
图2是图示了在图1所示的PCF机制中进行调度的方法的流程图；
图3图示了以根据本发明另一实施例的PCF机制调度的超级帧；
图4是图示了在图3所示的PCF机制中进行调度的方法的流程图；
图5图示了以根据本发明另一实施例的MPDCF机制调度的超级帧；
图6是图示了在图5所示的MPDCF机制中进行调度的方法的流程图。
具体实施方式
后文将参考附图更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的优选实施例。然而，本发明可以以其他形式实现，并且不应被理解为受限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加彻底和完整，并且这些实施例向本领域的技术人员完全传达了本发明的范围。在说明书中相似的标号表示相似的元件。
图1图示了以根据本发明实施例的点协调功能(PCF)机制来调度的超级帧。
参考图1，根据本发明实施例调度的超级帧包括第一周期和第二周期，其中在第一周期中，只允许从接入点(AP)接收到轮询的终端接入介质，而没有竞争，其中AP向任意终端提供轮询；在第二周期中，允许终端在竞争情况下接入介质。
在超级帧的第一周期中如此调度超级帧：AP首先向任意终端发送AP队列中存储的分组，其次发送没有及时发送且积累在队列中的分组。此时，超级帧的帧周期是从一个信标到下一信标。
为了方便，在后文，第一周期称作QoS无竞争期(QCFP)，并且第二周期称作竞争期(CP)。
指示第一周期的QCFP是如此命名的：将指示QoS保证的Q与指示超级帧中除了CP期之外的CFP期的CFP组合得到。
这样，QCFP期是从生成一个信标信号的时刻开始到生成无竞争结束信号(CF-END)的时刻的周期。CP期是从生成无竞争结束信号(CF-END)的时刻开始到生成下一个信标信号的时刻的周期。
QCFP由第一CFP和第二CFP组成。第一CFP(CFP1)是AP的队列中所存储的分组发送到相关终端而没有竞争的CFP期。第二CFP(CFP2)是整个QCFP中除了第一CFP期之外的CFP期，并且定义了AP的队列中积累的分组发送到相关终端而没有竞争的CFP期。
也就是说，超级帧是如此调度的：在第一CFP(CFP1)期间，以VoDn模式将分配给每个终端的队列中所存储的分组发送到相关终端，在第二CFP(CFP2)期间，当在特定的周期内队列中积累了分组时，将分配给任意终端的队列中所积累的分组发送到相关终端。
这样，一个超级帧的调度如此进行：在第一CFP(CFP1)中，顺序向AP希望轮询的终端发送分组而没有竞争，并且在整个QCFP期中除了第一CFP(CFP1)之外的第二CFP(CFP2)中，发送在第一CFP(CFP1)中没有及时发送到相关终端而积累在AP的队列中的分组。此时，第二CFP(CFP2)是并未固定为特定值的周期，而是随第一CFP(CFP1)变化。即，整个QCFP固定为特定值，而第二CFP(CFP2)是通过从固定的QCFP期中减去第一CFP(CFP1)得到的。
换言之，第一CFP(CFP1)是超级帧的CFP中这样一个周期：其中，AP向每个终端发送轮询消息，并且接收到轮询消息的终端向AP发送数据，完成一次轮询期，而第二CFP(CFP2)是超级帧的QCFP期中除了第一CFP(CFP1)之外的周期。
这样，为了调度一个超级帧，必须在超级帧中第一CFP(CFP1)结束时通过从QCFP减去第一CFP(CFP1)来计算第二CFP(CFP2)，并且计算在第二CFP(CFP2)期间可发送的分组数。
图2是图示了用于在图1所示的PCF机制中进行调度的方法的流程图。
AP在每个信标周期中生成信标信号，并且将所生成的信标信号发送到AP的WLAN区域中的各个终端。因此，在AP中调度超级帧的任务开始于检验生成信标信号的时刻。此时，信标信号称作QoS期信号，因为信标信号指示需要执行QoS服务的周期信号。
参考图2，首先，AP确定是否生成QoS期信号(即，信标)(S1)。当确定生成了QoS期信号(即，信标)时，AP复位定时器，以开始计数(S2)。AP中信标信号的周期性生成是由AP中嵌入的计数器实现的，该计数器对信标信号的周期进行计数。由于这一原因，这里提到的定时器是对信标信号的周期进行计数的定时器。
在定时器开始计数之后，AP读取定时器的计数值，以确定第一CFP期是否过去(S3)。
当根据定时器的计数值确定第一CFP期尚未过去时，AP可以确定第一CFP期正在进行。在第一CFP期中的VoDn模式中，AP发送分配给AP希望轮询的终端的每个队列中存储的分组。在第一CFP期中的VoDn模式中，分配给相关终端的队列中的所有分组都被发送出去是正常的。然而，如果任意队列中存储的分组多到不能发送到相关终端，则在第一CFP期中的VoDn模式中，该队列中所存储的所有分组不能发送到相关终端，而是可以积累起来。
因此，当基于定时器的计数值确定第一CFP期已经过去时，AP确定在AP的队列中是否有积累的分组(S4)。
当确定在任意队列中存在积累的分组时，AP基于定时器的相关计数值，确定在QCFP期中除了第一CFP期之外是否还存在第二CFP期(S5)。根据第二CFP期等于从固定QCFP减去第一CFP期得到的CFP期这一事实，可以认识到第二CFP期的存在。
当基于定时器的计数值确定QCFP期的第二CFP存在时，AP公式化表示所积累的分组的历史(S6)，并且计算第二CFP期中可发送的分组数(S7)。所积累的分组的历史可以留下关于所积累的分组的信息，从而AP发现分组可能会异常大量地发送到的终端，以将该终端反映到分组过滤器策略或者将该分组的目的地终端从QoS保证终端中排除，或者历史可以提供用于发现相关分组的起源的信息。
另外，在第二CFP期中可发送的分组数取决于第二CFP期以及积累有分组的队列数。在计算了第二CFP期中可发送的分组总数之后，AP在发送所积累的分组之前确定是否建立了应用于相关分组传输的分组过滤器策略(S8)。
利用分组过滤器，如果在相关周期中没有发送的积累分组的数目N大于用户所定义的时间值，则AP可以向终端发送去关联请求帧，或者在用户所定义的时间FILTER(t)中，AP可以通过参考分组的MAC报头的目的地地址，将要发送到相关终端的分组丢弃。分组过滤器的使用取决于用户的选择。
当建立了应用于分组传输的分组过滤器策略时，AP根据所建立的分组过滤器策略，对所积累的分组执行过滤(S9)。AP在执行分组过滤之后，在第二CFP期中将剩余分组发送到相关终端，即，直至生成CF-END信号(S10)为止。
图3图示了以根据本发明另一实施例的PCF机制来调度的超级帧。
参考图3，根据本发明另一实施例调度的超级帧由第一周期和第二周期组成，其中在第一周期中，只允许从接入点(AP)接收到轮询的终端接入介质，而没有竞争，其中AP向任意终端提供轮询；在第二周期中，允许终端在竞争情况下接入介质。
在超级帧的第一周期中如此调度超级帧：AP首先向任意终端发送AP队列中存储的分组，其次发送没有及时发送且积累在队列中的分组。此时，超级帧的帧周期是从一个信标到下一信标。
为了方便，在后文，第一周期称作QoS无竞争期(QCFP)，并且第二周期称作竞争期(CP)。
指示第一周期的QCFP是如此命名的：将指示QoS保证的Q与指示超级帧中除了CP期之外的CFP期的CFP组合得到。
这样，QCFP期是从生成一个信标信号的时刻开始到生成无竞争结束信号(CF-END)的时刻的周期。CP期是从生成无竞争结束信号(CF-END)的时刻开始到生成下一个信标信号的时刻的周期。
QCFP是将AP的队列中所存储的分组发送到相关终端而没有竞争的CFP期。第二CP是整个超级帧周期中除了QCFP期之外的CP期，并且是在竞争情况下将AP的队列中所积累的分组发送到相关终端的CP期。
也就是说，超级帧是如此调度的：在QCFP期间，以VoDn模式将分配给每个终端的队列中所存储的分组发送到相关终端，并且在CP期间，当在特定的周期内队列中积累了分组时，将分配给任意终端的队列中所积累的分组发送到相关终端。
这样，一个超级帧的调度如此进行：在第一CFP中，顺序向AP希望轮询的终端发送分组而没有竞争，在整个超级帧周期中除了QCFP之外的CP期间，发送在QCFP中没有及时发送到相关终端而积累在AP的队列中的分组。
图4是图示了用于在图3所示的PCF机制中进行调度的方法的流程图。
AP在每个信标周期中生成信标信号，并且将所生成的信标信号发送到AP的WLAN区域中的各个终端。因此，在AP中调度超级帧的任务开始于检验生成信标信号的时刻。此时，信标信号称作QoS期信号，因为信标信号指示需要执行QoS服务的周期信号。
参考图4，首先，AP确定是否生成QoS期信号(即，信标)(S11)。当确定生成了QoS期信号(即，信标)时，AP复位定时器，定时器开始计数(S12)。AP中信标信号的周期性生成是由AP中嵌入的计数器实现的，该计数器对信标信号的周期进行计数。由于这一原因，这里提到的定时器是对信标信号的周期进行计数的定时器。
在定时器开始计数之后，AP读取定时器的计数值，以确定CFP期是否过去(S13)。
当基于定时器的计数值确定CFP期尚未过去时，AP可以确定CFP期正在进行。在CFP期中的VoDn模式中，AP发送分配给AP希望轮询的终端的每个队列中所存储的分组。在CFP期中的VoDn模式中，分配给相关终端的队列中的所有分组都被发送出去是正常的。然而，如果任意队列中存储的分组多到不能发送到相关终端，则在CFP期中的VoDn模式中，该队列中所存储的所有分组不能发送到相关终端，而是可以积累在队列中。
因此，当基于定时器的计数值确定CFP期已经过去时，AP确定在AP的队列中是否有积累的分组(S14)。
当确定在任意队列中存在积累的分组时，AP公式化表示所积累的分组的历史(S15)。所积累的分组的历史可以留下关于所积累的分组的信息，从而AP发现分组可能会被异常大量地发送到的终端，以将该终端反映到分组过滤器策略或者将该分组的目的地终端从QoS保证终端中排除，或者历史可以提供用于发现相关分组的起源的信息。
当公式化表示所积累的分组的历史时，AP在发送所积累的分组之前确定是否建立了应用于相关分组传输的分组过滤器策略(S16)。
利用分组过滤器，如果在相关周期中没有发送的积累分组的数目N大于用户所定义的时间值，则AP可以向相关终端发送去关联请求帧，或者在用户所定义的时间FILTER(t)中，AP可以通过参考MAC报头的目的地地址，将要发送到相关终端的分组丢弃。分组过滤器的使用取决于用户的选择。
当建立了应用于分组传输的分组过滤器策略时，AP根据所建立的分组过滤器策略，对所积累的分组执行过滤(S17)。在执行分组过滤之后，AP在CP期(即，在从生成CF-END信号的时刻开始到生成QoS期信号(即，信标)的时刻之间的周期)中还将剩余分组(即，所积累的分组)发送到相关终端(S18)。
图5图示了以根据本发明另一实施例的MPDCF机制调度的超级帧。
参考图5，根据本发明另一实施例调度的超级帧由第一周期和第二周期组成，其中在第一周期中，只允许从AP接收到轮询的终端接入介质，而没有竞争，其中AP向任意终端提供轮询；在第二周期中，允许终端在竞争情况下接入介质。
此时，如此调度超级帧：在超级帧的第一周期中，在执行VoUp模式(其中，从任意终端向AP发送分组)之后，计算AP的队列中存储的分组可发送到相关终端的最大时间，计算在这段时间中可发送的分组数，发送所计算出的数量的分组，并且将没有及时发送的分组的发送推迟到下一超级帧。超级帧的帧周期是从一个信标到下一信标。
为了方便，在后文，第一周期称作目标无竞争期(CFP)，并且第二周期称作目标竞争期(CP)。
在发送信标或多轮询(在多轮询机制中确定超级帧的周期)之后，AP操作定时器来测量目标无竞争期(CFP)期间的VoUp期。因此，AP通过比较VoUp期结束时测得的定时器值与预置的目标无竞争期(CFP)的时间值，将能够计算最大VoDn期(从VoUp期结束的时刻开始到目标无竞争期(CFP)结束的时刻)。
AP基于目标无竞争期(CFP)中所计算的最大VoDn期的值，计算MPDCF终端中可发送的最大分组数。如果在相关超级帧期间准备要发送的分组数大于该最大分组数，则AP应用数种调度策略，并且将相关分组的规范存储为历史。
通过这样基于公平分发向每个队列应用权重，可以指定一个超级帧中可发送的分组的适当数目，并且通过存储规范，可以发现分组可能会异常大量地发送到的终端，并且将该终端从QoS保证终端中排除，或者提供用于发现相关分组的起源的数据。
图6是图示了用于在图5所示的MPDCF机制中进行调度的方法的流程图。
AP在每个信标周期中生成信标信号，并且将所生成的信标信号发送到AP的WLAN区域中的各个终端。此时，在MPDCF中，AP将在每个信标周期中发送信标信号或多轮询消息。因此，在AP中调度超级帧的任务开始于检验生成信标信号或多轮询的时刻。此时，信标信号或多轮询称作QoS期信号，因为其指示需要执行QoS服务的周期信号。
参考图6，AP确定是否生成QoS期信号(即，信标或多轮询)(S21)。当确定生成了QoS期信号(即，信标或多轮询)时，AP复位定时器，以开始计数(S22)。AP中信标信号或多轮询的周期性生成是由AP中嵌入的计数器实现的，该计数器对信标信号或多轮询的周期进行计数。由于这一原因，这里提到的定时器是对信标信号或多轮询的周期进行计数的定时器。
AP基于从定时器读取的计数值，确定从终端向AP发送分组的周期(VoUp)是否过去(S23)。从终端向AP发送分组的周期(VoUp)可以从定时器的计数值中识别。
当在定时器开始计数之后基于定时器的计数值确定从终端向AP发送分组的周期(VoUp)已经过去时，计算VoDn期的最大可能时间(T4)以及在VoDn期中可发送的最大分组数N(APmax)(S24)。
如公式1所示，通过从目标CFP期减去从终端向AP发送分组的周期(VoUp)结束的时刻得到VoDn的最大可能时间(T4)，其中通过从整个超级帧周期减去目标CP期得到目标CFP期。
另外，在VoDn期中可发送的最大分组数N(APmax)意味着在VoDn期的最大可能时间(T4)中可发送的分组数。
<公式1>
T4＝T1-T2-T3-α
其中，T1表示超级帧的周期，T2表示目标CP期的最小时间，T3表示VoDn期的测量时间，T4表示VoDn期的最大可能时间，并且α表示允许误差。
AP确定要向具有QoS应用的终端发送的分组数N(APp)是否大于AP通过执行下行模式可以发送的最大分组数N(APmax)(S25)。
如果确定要向具有QoS应用的终端发送的分组数N(APp)小于AP通过执行下行模式可以发送的最大分组数N(APmax)，则发送AP的队列中所存储的所有分组(S26)。
另一方面，如果要向具有QoS应用的终端发送的分组数N(APp)超过AP通过执行下行模式可以发送的最大分组数N(APmax)，则AP计算分配给每个终端的队列中可发送的分组数(S27)。
通过将AP通过执行下行模式可以发送的最大分组数N(APmax)除以要向具有QoS应用的终端发送的分组数N(APp)，然后考虑允许误差，可以得到分组数，如公式2所示。
<公式2>
N(Qn)＝(N(APmax))/N(APp))+β
其中，N(Qn)表示要发送到终端的分组数，N(APmax)表示在VoDn中可发送的最大分组数，N(APp)表示要向具有QoS应用的终端发送的分组数，并且β表示允许误差。
当计算了分配给每个终端的队列中可发送的分组数时，AP基于该数目，在当前超级帧中区分要发送到每个终端的分组，并且公式化表示每个终端的分组的历史(S28)。
每个终端的分组的历史可以留下关于AP的队列中所存储的分组的信息，从而AP发现分组可能会异常大量地发送到的终端，以将该终端反映到分组过滤器策略，或者将该分组的目的地终端从QoS保证终端中排除，或者该历史可以提供用于发现相关分组的起源终端的信息。
然后，AP确定在各个终端中是否存在偏离QoS允许范围的终端(S29)。偏离QoS允许范围意味着分配给任意终端的队列中所存储的分组超过分配给每个终端的队列中可发送的分组数。
当确定没有偏离QoS允许范围的终端时，AP在CFP期将分组发送到相关终端，其中分组的数目是分配给每个终端的队列中可发送的分组数(S32)。
另一方面，当确定存在偏离QoS允许范围的终端时，AP在将队列中存储的分组发送到相关终端之前确定是否建立了应用于相关分组传输的分组过滤器策略(S30)。
如果建立了应用于分组传输的分组过滤器策略，则AP基于所建立的分组过滤器策略，对分配给偏离QoS允许范围的终端的队列中所存储的分组执行过滤(S31)。
利用分组过滤器，如果在相关周期中没有发送的积累分组的数目N大于用户所定义的时间值，则在用户所定义的时间FILTER(t)中，AP可以向相关终端发送去关联请求帧，或者AP可以通过参考分组的MAC报头的目的地地址，将要发送到相关终端的分组丢弃。分组过滤器的使用取决于用户的选择。
基于过滤结果，AP在目标CFP期中将分配给每个终端的队列中所存储的分组发送到相关终端(S32)，并且将在目标CFP期中没有发送到相关终端的分组的发送推迟到下一个超级帧。
根据本发明的实施例，在使用保证QoS的PCF机制的WLAN系统中，当请求向任意终端发送极大量的分组时，在整个QCFP期中，AP在第一CFP期中执行正常轮询，然后在第二CFP期(只要允许该CFP期，就用于处理所积累的分组)中将队列中积累的分组发送到相关终端，这样减小了队列中积累的分组数量。
另外，根据本发明的另一实施例，在CFP期中将AP的队列中所存储的正常分组发送到相关终端，并且在CP期中将发送机会给予在特定周期中AP的队列中所积累的分组，这样处理从AP去往终端的突发分组或以太网缓冲分组。另外，留下关于所积累的分组的信息，从而发现分组可能异常大量地发送到的终端，并且将其从QoS保证终端中去除，或者提供用来发送相关分组的起源的信息，这样保护整个QoS保证系统。
另外，根据本发明的另一实施例，AP发送信标或多轮询(在多轮询机制中确定超级帧的周期)，然后操作定时器来测量VoUp期。AP基于在VoUp期结束时测得的定时器值，获得最大VoDn期的值。因此，AP基于最大VoDn期的值，计算可发送到MPDCF终端的最大分组数，并且如果在相关超级帧期间准备要发送的分组数大于该最大分组数，则建立数种调度策略，从而在相关超级帧周期内发送可发送的分组，并且在下一超级帧期间发送多出的分组。
也就是说，通过基于公平分发来向每个队列赋予权重，可以指定一个超级帧中可发送的适当分组数，并且通过存储其规范，可以发现分组可能异常大量地发送到的终端，并且将该终端从QoS保证终端中排除。另外，通过提供用于发现相关分组的起源的数据，可以保护整个QoS保证系统。
这样，利用本发明，通过在与另一子网进行通信时进行适当调度，可以补充从不能保证QoS的以太网接收到的分组，并且可以识别关于异常运行终端的信息以保证整体QoS。
虽然公开了本发明的示例性实施例，但是显然，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可以对本发明做出各种替换和改变。因此，本发明不应受限于所解释的实施例和附图。

Claims (19)

1、一种用于在基于轮询的无线局域网系统中处理分组的方法，包括如下步骤：
调度超级帧，其中所述超级帧包括第一周期和第二周期，在所述第一周期中，只允许从接入点接收到轮询消息的终端接入介质而没有竞争，所述接入点向任意终端发送所述轮询消息，而在所述第二周期中，允许终端在竞争情况下接入所述介质；
在所述超级帧的所述第一周期的第一子周期中，利用所述接入点，将所述接入点的队列中存储的分组发送到任意终端；以及
在所述第一周期的第二子周期中，发送在所述第一周期中的所述第一子周期期间没有发送而积累在所述接入点的队列中的分组。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括如下步骤：
存储在所述接入点的队列中所积累的分组的历史；以及
使用所述历史来执行分组过滤。
3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述分组过滤包括：当在设置周期中的相关周期中没有发送而积累的分组数大于所述设置周期时，向相关终端发送去关联请求帧。
4、根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述分组过滤包括：参考所述队列中所积累的分组的介质接入控制(MAC)报头的目的地地址，以丢弃将发送到相关终端的分组。
5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述第一子周期是所述超级帧的所述第一周期中、所述接入点向每个终端发送轮询消息并且接收到轮询消息的终端向所述接入点发送数据由此完成一个轮询期的周期，并且所述第二子周期是所述超级帧的所述第一周期中除了所述第一子周期之外的部分。
6、一种用于在基于轮询的无线局域网系统中调度超级帧的方法，包括如下步骤：
提供具有第一周期的超级帧，其中在所述第一周期中，只允许从接入点接收到轮询消息的终端接入介质而没有竞争，所述接入点向任意终端发送所述轮询消息；
提供具有第二周期的超级帧，其中在所述第二周期中，允许终端在竞争情况下接入所述介质；以及
按照以下方式调度所述超级帧：所述接入点在所述超级帧的所述第一周期中首先将所述接入点的队列中存储的分组发送到任意终端，并且所述接入点其次发送没有及时发送而积累在所述队列中的分组。
7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述第一周期包括：
第一子周期，处于所述超级帧的所述第一周期中，在所述第一子周期中，所述接入点向每个终端发送轮询消息，并且接收到轮询消息的终端向所述接入点发送数据，由此完成一个轮询期；和
第二子周期，包括所述超级帧的所述第一周期中除了所述第一子周期之外的部分，在所述第二子周期中，所述接入点其次发送没有发送而积累在所述队列中的分组。
8、一种用于在基于轮询的无线局域网系统中处理分组的方法，包括如下步骤：
调度超级帧，其中所述超级帧包括第一周期和第二周期，在所述第一周期中，只允许从接入点接收到轮询消息的终端接入介质而没有竞争，所述接入点向任意终端发送所述轮询消息，而在所述第二周期中，允许终端在竞争情况下接入所述介质；
在所述超级帧的所述第一周期中，利用所述接入点，将所述接入点的队列中存储的分组发送到任意终端；以及
在所述第二周期中，发送在所述第一周期中没有及时发送而积累在所述接入点的队列中的分组。
9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于还包括：
存储在所述接入点的队列中所积累的分组的历史；以及
使用所述历史来执行分组过滤。
10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述分组过滤包括：当在设置周期中的相关周期中没有发送而积累的分组数大于所述设置周期时，向相关终端发送去关联请求帧。
11、根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述分组过滤包括：参考所述队列中所积累的分组的介质接入控制(MAC)报头的目的地地址，以丢弃将发送到相关终端的分组。
12、一种用于在基于轮询的无线局域网系统中调度超级帧的方法，包括如下步骤：
提供具有第一周期的超级帧，其中在所述第一周期中，只允许从接入点接收到轮询消息的终端接入介质而没有竞争，所述接入点向任意终端发送所述轮询消息；
提供具有第二周期的超级帧，其中在所述第二周期中，允许终端在竞争情况下接入所述介质；以及
按照以下方式调度所述超级帧：所述接入点在所述超级帧的所述第一周期中首先将所述接入点的队列中存储的分组发送到任意终端，并且所述接入点在所述超级帧的所述第二周期中其次发送在所述超级帧的所述第一周期中没有及时发送而积累在所述队列中的分组。
13、一种用于在基于轮询的无线局域网系统中处理分组的方法，包括如下步骤：
调度超级帧，其中所述超级帧包括第一周期和第二周期，在所述第一周期中，只允许从接入点接收到轮询消息的终端接入介质而没有竞争，所述接入点向任意终端发送所述轮询消息，而在所述第二周期中，允许终端在竞争情况下接入所述介质；
在所述超级帧的所述第一周期中执行其中从任意终端向所述接入点发送分组的模式之后，计算所述接入点的队列中存储的分组可发送到相关终端的最大时间；
计算在所述接入点的队列中存储的分组可发送到相关终端的最大时间中可发送的分组数；以及
在所述第一周期中发送所计算数量的分组，并且将没有及时发送的分组的发送推迟到下一超级帧。
14、根据权利要求13所述的方法，其特征在于还包括如下步骤：
存储在所述接入点的队列中所积累的分组的历史；以及
使用所述历史来执行分组过滤。
15、根据权利要求14所述的方法，其特征在于所述分组过滤包括：当在设置周期中的相关周期中没有发送而积累的分组数大于所述设置周期时，向相关终端发送去关联请求帧。
16、根据权利要求14所述的方法，其特征在于所述分组过滤包括：参考所述队列中所积累的分组的介质接入控制(MAC)报头的目的地地址，以丢弃将发送到相关终端的分组。
17、根据权利要求13所述的方法，其特征在于所述接入点的队列中存储的分组发送到相关终端的最大时间T4如此计算：
T4＝T1-T2-T3-α，其中，T1表示超级帧的周期，T2表示第一竞争期的最小时间，T3表示其中接入点向相关终端发送分组的VoDn期的测量时间，并且α表示允许误差。
18、根据权利要求13所述的方法，其特征在于在所述最大时间T4中可发送的分组数N(Qn)如此计算：
N(Qn)＝(N(APmax)/N(APp))+β，其中，N(APmax)表示在其中接入点向相关终端发送分组的VoDn期中可发送的最大分组数，N(APp)表示要向具有服务质量应用的终端发送的分组数，并且β表示允许误差。
19、一种用于在基于轮询的无线局域网系统中调度超级帧的方法，包括如下步骤：
提供具有第一周期的超级帧，其中在所述第一周期中，只允许从接入点接收到轮询消息的终端接入介质而没有竞争，所述接入点向任意终端发送所述轮询消息；
提供具有第二周期的超级帧，其中在所述第二周期中，允许终端在竞争情况下接入所述介质；以及
按照以下方式调度所述超级帧：在执行其中从任意终端向所述接入点发送分组的模式之后，计算所述接入点的队列中存储的分组可发送到相关终端的最大时间，计算在所述接入点的队列中存储的分组可发送到相关终端的最大时间中可发送的分组数，在所述第一周期中发送所计算数量的分组，并且将没有及时发送的分组的发送推迟到下一超级帧。
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