CN2884708Y - 无线局域网络中用于调度分组的接入点 - Google Patents

Abstract

一种接入点，其用于一无线局域网络中以调度分组，其包含一映像装置、一分配装置、一队列装置、一选择装置及一发射器。所述映像装置是用以基于一分组的用户优先权而映像所述分组至一接入类型(AC)。所述分配装置是用以基于所述分组的所述AC而将所述分组分配至一工作站的一数据流(TF)。所述队列装置是用以自所述TF将一分组放置于所述AC的一传输队列中。所述选择装置是用以基于以服务为基础的竞争分辨率功能而自所述传输队列选择一分组。所述发射器是用以传输所述被选择的分组。

Description

无线局域网络中用于调度分组的接入点

技术领域

本实用新型大体来说是相关于无线通讯系统。尤其是相关于无线局域网络(WLANs)中数据流的分组调度。

背景技术

于一基于802.11e环境中，进阶分散信道接入功能(EDCA)将数据流分类成接入类型(ACs)以反映各个数据流所携带的应用的优先级。每数据流的不同的仲裁帧间间隔(AIFS)、最小竞争窗口(CWmin)以及最大竞争窗口(CWmax)参数是根据它的接入类型(AC)来分配。所述仲裁帧间间隔(AIFS)是一工作站(STA)于接收来自一接入点(AP)的一先前传输分组被接收的一确认回复后，所等待的一段时间。一个较高优先级接入类型(AC)比一个较低优先级接入类型(AC)具有一较短的仲裁帧间间隔(AIFS)，以致较高的数据流于接入信道前具有一较短的等待时间。所述最小竞争窗口(CWmin)以及最大竞争窗口(CWmax)的值定义一个竞争窗口的上下界限，其是用于一退避程序中。所述进阶分散信道接入功能(EDCA)去帮助，确保较高优先级数据流，通过有利的设定仲裁帧间间隔(AIFS)、最小竞争窗口(CWmin)以及最大竞争窗口(CWmax)，而具有得到接入所述信道的一较大机会。

所述802.11e规范明确说明于各式的接入类型(ACs)中的竞争以及退避机制。然而在同一个接入类型(AC)中，在所述接入点(AP)的不同数据流中的调度并未为所述规范所明确说明，而是留给所述接入点(AP)来执行。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种设置于无线局域网络中来调度分组的一接入点，所述接入点包含一映像装置、一指派装置、一队列装置、一选择装置以及发射器。所述映像装置是设置来，基于分组的一用户优先级，映像一分组至一接入类型(AC)。所述指派装置是设置来，基于所述分组接入类型(AC)，指派所述分组至一工作站中的一数据流(TF)。所述队列装置是设置来，置放来自所述数据流(TF)的一分组至所述接入类型(AC)的一传输队列。所述选择装置是设置来，基于一服务基础竞争分辨率公式品质，选择来自所述传输队列的一分组。所述发射器是设置来传输所述被选择的分组。

目前的WLAN标准并未指明经由接入点而在相同的接入类型(AC)内调度不同数据流(属于不同的站)，而本实用新型提供了一种在现有技术中尚未出现的接入点来进行分组调度，以解决上述的问题。

附图说明

由以下一较佳实施例的说明，对于本实用新型可以有一个更详尽的了解。其是藉由一个范例与所附的图标的方式而可被了解，其中：

图1是显示依照本实用新型用以调度分组的一方法的一流程图；

图2是显示以一服务品质基础竞争分辨率公式(Qos-based contentionresolution function)为函数的进阶分散信道接入功能(EDCA)，其于多路传输流上操作的一图标；

图3是显示于相同的接入类型(AC)中操作的竞争分辨率公式(contentionresolution function)的一流程图；

图4是显示于图3中所述竞争分辨率公式(contention resolution function)的一图标；

图5是依照本实用新型建构的一接入点(AP)的一框图；

图6是于图5中显示的一竞争分辨率装置的一框图。

具体实施方式

本实用新型向接入点(AP)的一服务品质基础竞争分辨率公式(Qos-based contention resolution function)提供一手段。所述服务品质基础公式(Qos-based contention resolution function)操作各个接入类型(AC)以解决，于同一接入类型(AC)中，多路数据流队列中的竞争。

每当同一接入类型(AC)中，有分组于两个或是更多的数据流队列中，并且两个队列都尝试在传输时间帧去接入信道时，竞争分辨率公式被触发。所述竞争分辨率公式的输出是各个接入类型(AC)的内部竞争优先级，其是用来接入所述信道的优先级。

于图1中显示延迟基础的服务品质公式(Qos function)100的操作，并且于进阶分散信道接入功能(EDCA)操作的内容中说明它。所述进阶分散信道接入功能(EDCA)支持四个接入类型(AC)。如第1表中所显示的，八个不同的用户优先级(UPs)被映像到所述这四个接入类型(ACs)中。

第1表：用户优先级相对接入类型的映照。

优先级	用户优先级(如同802.1D用户优先级的用户优先级)	802.1D称号	接入类型(AC)	称号(情报的)	典型称号
						最低最高	1	BK	AC_BK	背景	AC_1
2	-	AC_BK	背景	AC_1
					0		BE	AC_BE	最佳效果	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

为一工作站(STA)传输的一分组，是基于它的用户优先级(UP)(步骤102)被映照到一接入类型(AC)中。所述映照功能确保所述用户优先级(UPs)被映照到其分别的接入类型(AC)中，并且来自不同数据流的分组在它们的接入类型(AC)中，被指向它们分别的队列中。

在所述802.11e规范中，一工作站(STA)可具有一个或是更多的数据流，并且所述这些数据流，依据由所述工作站(STA)所运作的应用以及相同应用的同一时期个数，可以被分散遍及所述接入类型(AC)中，或是被群组到相同的接入类型(AC)中。为了执行这个目的，各个工作站(STA)被限制成具有四个数据流的最大值。值得被注意的是，一工作站(STA)可以具有多于四个的数据流，并且可以支持相同应用的同时期；本实用新型将仍然在如同这样的情形下被操作。

所以，一接入类型(AC)可以支持高达一个最大值N的数据流，其中，N是系统中工作站(STAs)的数目。如果属于接入类型(AC)的一个应用中没有任何的工作站(STAs)在运作的话，一接入类型(AC)可以不具任何的数据流。

于一工作站(STA)中，一分组基于它的接入类型(AC)(步骤104)被指派到一数据流中。来自各个数据流的分组被置放到所述对应接入类型(AC)的一传输队列中(步骤106)。来自各个接入类型(AC)的传输队列中的一个分组，基于接入类型(AC)的传输速率以及延迟需求，被服务品质基础竞争分辨率公式(Qos-based contention resolution function)所选择(步骤108；这个公式将于相关的图3以及图4中更详细的被说明)。

尝试去传输一个被选择的分组(步骤110)，并且每当与另一个分组有一传输冲突时，去做一个决定(步骤112)。如果将不会有一个冲突时，接着所述被选择分组，被传输(步骤114)，并且结束所述公式(步骤116)。

如果将与另一个分组有一个冲突(步骤112)下，接着所述较高优先级分组，被传输(步骤120)。所述较低优先级分组的竞争窗口(CW)值，与所述分组相关的接入类型(AC)的最大竞争窗口(CWmax)值相比(步骤122)。若是所述竞争窗口(CW)值小于所述最大竞争窗口(CWmax)值，接着所述竞争窗口(CW)值被如同下列方程式所更新(步骤124)。

CW＝((CW+1)×2)-1                           方程式(1)

于所述竞争窗口(CW)值被更新或是所述竞争窗口(CW)值已经是所述最大竞争窗口(CWmax)值时(步骤126)，接着所述较低优先级分组进入一个退避模式，所述退避模式的时间区间相同于所述竞争窗口(CW)值，并且一个倒数计时的定时器开始倒数(步骤120)。当所述倒数计时的定时器数到零时(步骤128)，接着每当藉由带有冲突预防的携带者感应多路接入(CSMA/CA))的感应而所述信道闲置时，做出一个决定(步骤130)。若是所述信道并非闲置时，所述的公式回到步骤124，去重设所述竞争窗口(CW)值，并重新开始所述倒数定时器。若是所述信道是闲置时，所述较低优先级分组被传输(步骤132)，并且结束所述公式(步骤116)。

所述公式100将连同图2被说明，其中图2显示具有四个工作站(STAs)的一进阶分散信道接入功能(EDCA)执行模式的一个范例，其中各个工作站运作四个映照在不同接入类型(ACs)上的应用，于各个接入类型(AC)中产生各个工作站(STA)的一数据流。基于它的接入类型(AC)，于一工作站(STA)中，一个分组被指派到一数据流中，举例来说，来自工作站B(STA_B)的一第二数据流(TF_2)是在接入类型AC_2中。来自各个数据流的分组被插入到一分散的传输队列中，并且所述服务品质基础竞争分辨率公式(Qos-basedcontention resolution function)标准化来自各个接入类型(AC)要被传输的一分组。

一旦一个分组自一AC选出，例如自AC_2选出，且预备好要进行传输(意即其并不是处于回退模式(back-off mode)，且正在感测到该信道为闲置)，接着该分组会尝试在信道上进行传输。如果有另一个分组正准备自另一AC，例如AC_4，进行传输，那么便会在AC之间发生内部冲突。在这种情况下，来自于AC_2的分组(具有较低的优先权)将使得具有较高优先权的AC(AC_4)有权接入该信道并传榆。AC_2更新其CW[AC_2]至数值((CW[AC_2]+1)×2)-1或是在CW[AC_2]已达到CWmax[AC_2]时使CW数值维持不变。

自AC_2而来的分组接着便开始一回退程序，并减少其回退计数直到其为0。如果信道接着闲置，该分组便尝试传输。直到来自于AC_2的分组获得发射，而以服务品质(QoS)为基础的竞争分辨率功能将不会为了AC_2而被触发，且没有其它分组会为了AC_2类别的传输而被指定。

如果回退定时器对于在AC_2中等待的分组而言已达到0，而且没有其它来自于可与该AC_2分组相抵触的类别的分组，那么AC_2将传输该分组。如果发生冲突，并将需要启使一个新的回退程序并根据数值((CW[AC_2]+1)×2)-1而更新其CW[AC_2]。

在成功的传输之后，刚发出在其准许的传输机会(TXOP)中的最终传输的AC将更新其CW[AC]数值并将在不管可能与一具有较高优先权的AC发生冲突的情况下激活一回退程序至次一受指定的分组。当一STA可针对一给定的持续期间而开始传输时帧时，该TXOP乃为一实时点。在TXOP期间，STA可以在TXOP中尽可能传输最多的时帧，而其长度乃根据与数据有关的数据流类型(TC)而设定。EDCA TXOP不应该超过该AP所建议的TXOP极限。需要确定具较高优先权的ACs将不会连续压迫在该AP中具有较少优先权的ACs，每当其具有可传输的物质时，而优先权乃是通过适当的设定Cwmin[AC]、Cwmax[AC]以及AIFS[AC]数值而完成。

在EDCA中，一数据流将以下列三种情况下激活一回退程序：

1.因为与一较高ACs发生内部冲突。

2.与另一个共享此无限信道的STA发生外部冲突。

3.在位在所指定的TXOP范围内的最终传输之后为了传输而指定另一分组。

如果在一特定AC中只有一数据流队列，那么以服务品质(QoS)为根据的竞争分辨率功能在没有其它队列可竞争时将不具有效用。

竞争分辨率功能

在各队列中，一优先权索引基于延迟与数据率准则而被计算。数据率索引的计算将用于传输分组的瞬间数据率列入考量。较高数据率需要较少的介质时间，因此可以给予较高的优先权。此将提升系统的整个输贯量，但可能促使具有较低瞬间数据率的用户出现延迟。延迟索引乃将在各队列中的第一分组的延迟(意即该分组在队列中花费的时间)以及该队列的尺寸都列入考量，以便反映出各数据流的服务品质(QoS)需求。在同一AC中，具有最高优先权索引(数据率与延迟的结合)的分组接着乃被排序已变与其它ACs竞争。

图3乃显现了一竞争分辨率功能300的流程图，其基于预期的数据率与当时由该分组所引起的延迟而决定次一分组要被排序。竞争分辨率功能300也概略地绘于图4。

各AC存有一队列且被标示为“n”。在各队列中，优先权索引针对各分组而以延迟与数据率标准为基础而进行计算。所述延迟索引包含与AC有关的参数。

在ACn中各队列的数据速度索引的计算是根据方程式2(步骤302)：

数据速度索引＝传输数据速度/最大数据速度    方程式(2)

其中最大数据速度是所述应用标准中所允许的最大数据速度。例如在802.11b中最大的数据速度是11Mbp且在802.11g中最大的数据速度是54Mbp。

在Acn中各队列的延迟索引是如方程式3(步骤304)中所描述：

延迟索引n＝(A[AC_n]×First_Pkt_Delay_n(标准化))+(B[AC_n]×Queue_Size_n)+(C[AC_n]×Avg_Pkt_Delay_n(标准化))    方程式(3)

其中First_Pkt_Delay_n是AC_n中所述第一分组所历经的延迟，Queue_Size_n是AC_n的大小，以及Avg_Pkt_Delay_n是超过M分组，AC_n分组延迟的移动平均值。对于所述分组延迟、队列大小以及所述平均分组延迟而言，A、B与C分别为各AC的加权因子。可用于所有AC的所述加权因子的初始值作为起始点为：A＝0.4，B＝0.3且C＝0.3。在操作过程中，藉由监视所述平均队列大小，调整A、B与C的值。若是所述队列大小成长太大，则当降低A或B值时，可增加C值。此外，取决于所述AC，对于三个加权因子，可使用不同的设定，强调由各AC所进行数据流的不同QoS且更有效地决定接入信道的优先权。

将所述延迟索引方程式的第一项与第三项标准化成为一整数值，因而不受到第二项，亦即队列大小，的过度投影。其对于获得接入信道的权利，有最高延迟索引计算的队列具有更高的可能性，如按照优先权索引计算(步骤306)：

优先权索引＝(Alpha×数据速度索引)+(Beta×延迟索引)

                                               方程式(4)

其中Alpha是一加权因子，用以将减轻传输数据速度的影响，以及Beta是一加权因子，用以减轻所述延迟的影响。在本实用新型的一实施例中，Alpha＝0.5且Beta＝0.5。可随时间且藉由监视历经延迟X秒的分组数目，而调整这些值。若是所述分组数目超过10％(此值可被建立)，则可调整Alpha与Beta的加权，例如降低Alpha且增加Beta。

在具有最高优先权索引值的数据流中，选择所述第一分组用于传输(步骤308)且功能终止(步骤310)。

根据本实用新型建构接入点

根据本实用新型所建构的AP500是如图5所示。所述AP500包含一映像装置502、一分配装置504、一队列装置506、一选择装置508、一发射器510、一天线512、一冲突检测装置514以及一竞争分辨率装置516。所述映像装置502用以映像一分组，以其UP为基础，所述分组藉由一STA而被传输至一AC。以其AC为基础，所述分配装置504是用以分配一分组至一STA中的一数据流。所述队列装置506是用以将一分组由一数据流放置于一传输队列于对应的AC。所述选择装置508是使用所述以QoS为基础的竞争分辨率功能，用以自各AC的传输队列选择一分组。

所述发射器510是通过所述天线512，而传输所选择的分组。所述冲突检测装置514是用以检测所选择的分组在传输时是否与其它分组有冲突。若有冲突发生时，所述竞争分辨率装置516是用以分辨所选择的分组与其它分组之间的冲突。

图6是说明所述竞争分辨率装置516。所述竞争分辨率装置516包含一优先权决定装置602、一比较装置604、一倒数定时器606以及一信道检测器608。所述优先权决定装置602是用以决定在冲突中哪一个分组为较高优先权的分组。而后所述较高优先权的分组是由所述发射器510传输。所述比较装置604是比较较低优先权分组的CW值以及与所述分组相关AC的CWmax值，且视需要更新所述CW值。而后，较低优先权的分组进入返回模式期间，所述期间是由倒数定时器606计时。当所述倒数定时器606终止时，所述信道检测器608检测所述信道是否因CSMA/CA感应而空转。若所述信道空转，则藉由所述发射器510传输所述较低优先权的分组。若所述信道非空转，则重新起始所述倒数定时器606，且所述较低优先权的分组进入另一返回期间。

虽然图5与图6的组件为不同的组件，但是这些组件可实施于单一集成电路(IC)，例如一应用特定集成电路(ASIC)、多重IC、分离的组件或是分离组件与IC的组合。

虽然本实用新型的特征与组件已藉由特定的组合而被说明于实施例中，但是单独使用各个特征或组件(不需较佳实施例中的其它特征与组件)或是与本实用新型的其它特征与组件有不同的组合。虽然本实用新型揭露且说明特定的实施例，但是熟知此技艺的人士可做许多修饰与变化却仍不脱离本实用新型的范围。以上叙述是用以说明本实用新型，但不因而限制本实用新型。

Claims (6)

1.一种无线局域网络中用于调度分组的接入点AP，其特征在于，所述接入点包含：

一映像装置，用以基于所述分组的用户优先权而映像所述分组至一接入类型AC；

一分配装置，连接至所述映像装置，用以基于所述分组的所述AC而将所述分组分配至一工作站的一数据流TF；

一队列装置，连接至所述分配装置，用以自所述TF将一分组置于所述AC的一传输队列中；

一选择装置，连接至所述队列装置，用以基于以服务为基础的竞争分辨率功能而自所述传输队列选择一分组；以及

一发射器，连接至所述选择装置，用以传输所述被选择的分组。

2.如权利要求1的AP，其特征在于，所述选择装置包括：

一计算装置，用于计算各TF的优先权值；以及

一选择装置，其连接至所述计算装置，并在具有最高优先权值的所述TF中，选择一第一分组。

3.如权利要求1的AP，其特征在于，所述接入点更包含一冲突检测装置，所述冲突检测装置连接至所述发射器，用以检测是否与其它分组发生一传输冲突。

4.如权利要求3的AP，其特征在于，所述冲突检测装置连接至所述发射器，使得若所述冲突检测装置未检测到一冲突，则由所述发射器传输被选择的分组。

5.如权利要求3的AP，其特征在于，所述接入点更包含一竞争分辨率装置，所述竞争分辨率装置连接至所述发射器与所述冲突检测装置，用以分辨由所述冲突检测装置所检测到的一冲突。

6.如权利要求5的AP，其特征在于，所述竞争分辨率装置包含：

一优先权决定装置，用以决定在所述冲突中哪一个分组是较高优先权分组，哪一个分组是较低优先权分组，并用以将所述较高优先权分组传送至所述发射器；

一比较装置，连接至所述优先权决定装置，用以调整所述较低优先权分组的一竞争窗口值；

一倒数定时器，连接至所述比较装置，用以倒数由所述比较装置所决定的所述竞争窗口；以及

一信道检测器，连接至所述倒数定时器，用以检测一传输信道是否闲置。

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