CN1922830A - 无线局域网络中封包排程 - Google Patents

Abstract

一种无线局域网络中排程封包的方法系由基于封包的使用者优先级对映封包至存取分类(AC)开始，基于封包的AC来指定封包至一站台的讯务流量(TF)，将自该TF的封包置于AC的传送队列，基于以服务品质为基准的竞争解决功能自传送队列选择封包，及传送该经选择封包。

Description

无线局域网络中封包排程

技术领域

本发明大体上关于无线通信系统，及更特别言之，是关于排程无线局域网络(WLANs)中讯务流量的封包。

背景技术

在以802.11e为基准的环境下，加强型分布式协调功能(EDCA)将讯务流量分类为反映由每一个讯务流量携带的应用优先级的存取分类(ACs)。不同仲裁帧间隔(AIFS)、最小竞争窗口(CWmin)、最大竞争窗口(CWmax)参数系根据其AC于每讯务流量放置。该AIFS为自接收来自存取点(AP)的前一个经传送封包已接收的确认应答后站台(STA)等待的时间间隔。较高优先级AC具较较低优先级AC为短的AIFS，使得在存取该频道前较高优先级讯务具较短等待时间。CWmin及CWmax值定义在补偿步骤期间所使用的竞争窗口的下及上限。EDCA帮助确保经由AIFS、CWmin及CWmax的较有利设定使较高优先级讯务流量具获得至频道存取的较大机会。

802.11e标准订定在各种ACs中的竞争及补偿机构，然而，在相同AC内于不同讯务流量(属于不同STAs)间AP的排程未由该标准订定，及为留给AP实施决定。

发明内容

一种无线局域网络中排程封包的方法由基于封包的使用者优先级对应封包至存取分类(AC)开始，基于封包的AC指定封包至在站台的讯务流量(TF)，自该TF的封包置于AC的传送队列，自传送队列的封包基于以服务品质为基准的竞争解决功能而选择，及该经选择封包被传送。

附图说明

本发明的更详细了解可由做为实例的较佳具体实施例的下列叙述获得，及可以相关图式的合并使用了解，其中：

图1为显示根据本发明排程封包的方法的流程图；

图2为显示操作于多重讯务流量的具以QoS为基础的竞争解决功能的EDCA功能性的图；

图3为在相同AC内操作的竞争解决功能的流程图；及

图4为图3所示竞争解决功能的图。

具体实施方式

本发明实现在AP的以服务品质(QoS)为基础的内部竞争解决功能，该以QoS为基础的功能在每AC操作以解决在相同AC内多重讯务流量队列间的竞争。

无论何时在相同AC于二或更多讯务流量队列存在封包时，竞争解决功能触发，且两个队列皆企图在帧传送时间存取该频道。竞争解决功能的输出为每一个AC的内部竞争优先级，其为用于存取该频道的优先级。

以延迟为基础的QoS功能100的操作显示于图1及叙述于EDCA操作的内文内。该EDCA功能支持四个ACs，八个不同使用者优先级(UPs)对映至此四个ACs，如表1所示。

表1：使用者优先级对存取分类对映

优先级	使用者优先级(UP-与802.1D使用者优先级相同)	802.1D指定	存取分类(AC)	指定(通知性的)	典型指定
						最低最高	1	BK	AC_BK	背景	AC_1
2	-	AC_BK	背景	AC_1
					0		BE	AC_BE	尽力式	AC_2
3	EE	AC_VI	影像	AC_3
					4		CL	AC_VI	影像	AC_3
5	VI	AC_VI	影像	AC_3
					6		VO	AC_VO	声音	AC_4
7	NC	AC_VO	声音	AC_4

要由STA传送的封包基于其UP对映至AC(步骤102)，该对映功能确保UPs对映个别ACs，及由不同讯务流量传送的封包导引置在它们的AC的个别队列。

在802.11e标准，STA可具一或更多讯务流量及依据自该STA操作的应用及相同应用的同时区段数而定，该讯务流量可越过ACs散射或是汇集进入相同AC。为进行此目的，每一个STA被限制为具最大四个讯务流量，及每一个讯务流量支持不同应用，要注意STA可具超过四个讯务流量及可支持相同应用的同时区段；在此种情况下，本发明仍可以相同方式操作。

所以，AC可支持多至最大N个讯务流量，其中N为在该系统中的STAs数目，若没有任何STAs操作属于该AC的应用，则AC可不具讯务流量。

封包基于其AC被指定至STA中的讯务流量(步骤104)，自每一个讯务流量的封包置于相对应AC的传送队列(步骤106)，来自自每一个AC的传送队列的一个封包系由以QoS为基础的竞争解决功能选择，此系基于AC的传送速率及延迟要求(步骤108；此功能关于第3及4图详细叙述)。企图传送经选择封包(步骤110)，及进行是否存在与另一个封包传送碰撞的决定(步骤112)，若没有任何碰撞，则传送该经选择封包(步骤114)，及该功能结束(步骤116)。

若存在与另一个封包传送碰撞的情况(步骤112)，则较高优先级封包被传送(步骤120)。较低优先级封包的竞争窗口值(CW)与伴随该封包的CA的CWmax值比较(步骤122)，若CW值小于CWmax，则该CW值依据方程式1所示更新(步骤124)。

CW＝((CW+1)×2)-1方程式(1)

在CW值被更新后或是若CW已在CWmax(步骤122)，则该较低优先级封包进入时间间隔等于CW的回退模式(步骤126)及起始倒数计时计。一旦倒数计时计到达零(步骤128)，则由具避免碰撞的载波感测多重存取(CSMA/CA)感测进行该频道是否为空闲的的决定(步骤130)，若该频道不为空闲的，则该功能回到步骤124以重新设定CW值及重新激活该倒数计时计。若该频道为空闲的，则传送该较低优先级封包(步骤132)及该功能结束(步骤116)。

功能100现在关于图2叙述，其显示具四STAs的EDCA实施模式的实例，每一个操作对映于不同ACs的四个不同应用，产生每一个STA的一个讯务流量于每一个AC，封包基于其AC被指定至STA中的讯务流量，例如，自站台B(STA_B)的第二讯务流量(TF_2)系在AC_2，自每一个讯务流量的封包插入个别传送队列，及以QoS为基础的竞争解决功能指定自每一个AC要被传送的一个封包。

一旦封包由AC，如AC_2，选出，且该封包已准备用于传送(亦即其不为回退模式且其感测频道为空闲的)，则其会试图在该频道上传送。若有来自另一个AC，如AC_4，的另一个封包已准备用于传送，此会引起ACs间的内部碰撞，在此情况下，自AC_2(较低优先级)的封包会允许具较高优先级的AC(AC_4)存取该频道及传送的权利。AC_2更新其CW[AC_2]为值((CW[AC_2]+1)X2)-1或是若CW[AC_2]已到达CWmax[AC_2]，则维持CW值不变化。

自AC_2的封包接着开始回退步骤，及渐减其回退计数计直到其到达零，若该频道接着为空闲的，则封包企图传送。直到来自AC_2的封包被传送，以QoS为基础的竞争解决功能不会为AC_2触发，及没有任何其它封包被指定用于AC_2分类的传送。

若在AC_2等待的封包的回退定时器已到达零，且没有任何AC_2封包会碰撞的来自其它分类的封包，则AC_2会传送该封包。若碰撞发生，必需起始新的回退步骤及根据值((CW[AC_2]+1)×2)-1更新其CW[AC_2]。

成功传送之后，已在其允许传送机会(TXOP)内刚送出最后传送的AC会更新其CW[AC]值及起始回退步骤至下一个指定封包而不管与较高优先级AC的碰撞的发生。TXOP为当STA可开始传送已知期间的帧的时间点。在TXOP期间，STA可传送在TXOP的尽可能多的帧，其长度系根据伴随该数据的流量类别(TC)而设定，EDCA TXOP不应超过由AP通知的TXOP限制，此必需确保无论何时有一些封包要传送时，较高优先级ACs不会持续使在AP内的较低优先级ACs衰弱，及该优先级系经由CWmin[AC]、CWmax[AC]及AIFS[AC]的最有利设定值完成。

在EDCA，讯务流量会在下列三种情况起始回退步骤：

1.因为与较高ACs的内部碰撞，

2.因为与分享该无线频道的其它STA的外部碰撞，

3.在指定用于传送的另一个封包后于经配置的TXOP内的最后传送之后。

若在某个AC仅有一个讯务流量队列，则以QoS为基础的竞争解决功能不为有效的，因为没有其它队列竞争。

竞争解决功能

在每一个队列内，优先级指数系基于延迟及数据率准则计算，数据率指数计算考虑用于传送封包的实时数据率，较高数据率需要较少媒介时间及因而提供较高优先级，此改良系统的整体产出，但是可能以低实时数据率增加使用者的延迟，这些延迟率指数计算考虑第一个封包于每一个队列的延迟(亦即，封包在该队列所花费的时间)及队列的大小，以反映QoS要求每讯务流量。接着排程在相同AC内具较高优先级指数(数据率及延迟的组合)的封包以与其它ACs的传送竞争。

图3显示竞争解决功能300的流程图，其基于经估计数据率及由该封包所产生的当时延迟决定要排程的下一个封包。该竞争解决功能300亦图标地示于图4。

一个队列对每一个AC存在及标注为“n”，在每一个队列内，基于延迟及数据率准则计算每一个封包的优先级指数，延迟指数包括AC-相关参数。

在ACn内的每一个队列的数据率指数系根据方程式(2)计算(步骤302)：

数据率指数＝传输数据率/最大数据率    方程式(2)

其中最大数据率为在可应用标准中允许的最大数据率，例如，在802.11b中最大数据率为11Mbps及在802.11g中最大数据率为54Mbps。

在ACn内的每一个队列的延迟指数系叙述于方程式(3)(步骤304)：

延迟指数＝(A[AC_n]×First_Pkt_Delay_n(正规化))+(B[AC_n]×Queue_Size_n)+(C[AC_n]×Avg_Pkt_Delay_n(正规化))          方程式(3)

其中FIrst_Pkt_Delay_n为第一封包在AC_n经历的延迟，Queue_Size_n为AC_n的尺寸，及Avg_Pkt_Delay_n为AC_n于M个封包的封包延迟的移动平均，A、B、及C分别为封包延迟、队列尺寸、及平均封包延迟的每AC权重因子。可应用于所有ACs做为起始点的权重因子的起始值为A＝0.4，B＝0.3，及C＝0.3，在操作期间A、B、及C的值可由监测平均队列尺寸而调整，若队列尺寸变得过大，可增加C值并减少A、B值。或者，依据AC而定，可使用不同设定值于该三个权重因子，其强调由每一个AC所携带的讯务的不同QoS方面且其更有效地决定评估该频道的优先级。

延迟指数方程式的第一及第三所述被正规化为整数值以不会因第二所述(其为队列的尺寸)而被轻忽。依据优先级指数计算，具最大延迟指数计算的队列会具获得存取该频道的权利的较高机率(步骤306)：

优先级指数＝(α×数据率指数+β×延迟指数)            方程式(4)

其中α为阻尼传送数据率的冲击的权重因子及β为阻尼延迟冲击的权重因子，在本发明一个具体实施例中，α＝0.5及β＝0.5。这些值可由监测经历X秒延迟的封包数目而随时间调整。若封包数超过10％(此值可被配置)，则可进行α及β权重的调整，例如，减少α及增加β。

选择讯务流量中具最高优先级指数值的第一个封包用于传输(步骤308)及该功能结束(步骤310)。

虽然本发明特征及组件系以特别组合方式叙述于较佳具体实施例，每一个特征或组件可单独使用(不具该较佳具体实施例的其它特征及组件)或是以各种具或不具本发明其它特征及组件的组合使用。虽然本发明特定具体实施例已示出及叙述，一些改良及变化可由熟知本技艺者进行而不偏离本发明范围，以上叙述系用于说明及不以任何方式限制该特别发明。

Claims (13)

1.一种无线局域网络中排程封包的方法，其包括步骤：

基于该封包的一使用者优先级对映一封包至一存取分类(AC)；

基于该封包的存取分类指定该封包至一站台的讯务流量(TF)；

将一封包自该站台的讯务流量置入该存取分类的一传送；

基于以服务品质为基准的竞争解决功能而自该传送选择一封包；及

传送该经选择封包。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该选择步骤包括步骤：

计算各站台的讯务流量的一优先级值；及

选择在该站台的讯务流量中具最高优先级值的一第一封包。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该优先级值系根据下列方程式计算：

优先级指数＝(α×数据率指数+β×延迟指数)

其中α及β为权重因子，该数据率指数系基于一实时数据传送率，且该延迟指数系基于在该传送队列的第一封包的延迟及该尺寸。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该数据率指数系依据下列方程式计算：

数据率指数＝传输数据率/最大数据率

其特征在于，该最大数据率为在该网络允许的最大数据率。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该延迟指数系依据下列方程式计算：

延迟指数＝(A[存取分类_n]×First_Pkt_Delay_n(正规化))+(B[存取分类_n]×Queue_Size_n)+(C[存取分类_n]×Avg_Pkt_Delay_n(正规化))

其中A为该封包延迟的一权重因子，First_Pkt_Delay_n为在存取分类_n中该第一封包所经历的延迟，B为队列尺寸的一权重因子，Queue_Size_n为存取分类_n的尺寸，C为平均封包延迟的权重因子，及Avg_Pkt_Delay_n为存取分类_n于预先决定封包数的封包延迟的移动平均。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，α及β系动态调整。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，α及β系基于经过预先决定延迟的封包数目而调整。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该传送步骤包括检测与其它封包的传送碰撞是否发生。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，若没有任何碰撞，则传送该经选择封包。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，若存在碰撞，则执行下列步骤：

决定哪个封包具有一较高优先级；

传送该较高优先级封包；

执行该较低优先级封包的一回退步骤；及

传送该较低优先级封包。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，该执行步骤包括：

决定该较低优先级封包的一竞争窗口值；

若其低于一最大值，则更新该竞争窗口值；及

等待等于该竞争窗口值的时间。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，若该频道为空闲的，则传送该较低优先级封包。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，若该频道不为空闲的，则执行该较低优先级封包的另一个回退步骤。

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