專利名稱：改善無線網(wǎng)絡中的服務質(zhì)量的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種改善無線網(wǎng)絡中的服務質(zhì)量(QoS)的方法，該無線網(wǎng)絡優(yōu)選為根據(jù)IEEE建議802.11e的具有接入點(AP)和至少一個移動臺(STA)的WLAN。為幀的傳輸定義了不同的訪問類別(AC)，其中根據(jù)幀的優(yōu)先權來發(fā)送幀。在網(wǎng)絡中使用節(jié)能模式(PSM)，優(yōu)選為根據(jù)IEEE標準802.11的節(jié)能狀態(tài)。
背景技術：
無線網(wǎng)絡—無線局域網(wǎng)(WLAN)是有線LAN的直接擴展，其間由于IEEE 802.11標準族的發(fā)展而使其廣泛使用。WLAN包括接入點(AP)以及通常包括若干終端(STA)，具有經(jīng)由無線電鏈路實現(xiàn)AP和單個終端之間的數(shù)據(jù)傳輸。這種網(wǎng)絡廣泛用于所謂的熱點區(qū)并提供寬帶因特網(wǎng)接入，例如在辦公室、機場、賓館或會議中心。
當前集中開發(fā)的WIAN和3G系統(tǒng)的集成將提供進一步的有趣的應用。為了實現(xiàn)兩種技術的平滑互通，必須滿足若干先決條件。關鍵條件之一例如是對于兩個系統(tǒng)要提供類似的服務質(zhì)量(QoS)保證，所以例如支持諸如基于IP的語音(VoIP)之類的基本服務。IEEE 802.11e MAC(媒體訪問控制)擴展已提出了支持WLAN中的QoS的功能性。因此在具有3G和WLAN性能的設備中實現(xiàn)IEEE 802.11e建議，從而將支持要求QoS保證的諸如VoIP之類的應用。見IEEE 802.11WG、IEEE 802.11e/D13.0、“Draft Supplement to Standard for Telecommunications and InformationExchange Between Systems-LAN/MAN Specific Requirements-Part11Wireless Medium Access Control(MAC)and Physical Layer(PHY)SpecificationMedium Access Control(MAC)Enhancements for Quality ofService(QoS)，”Jan.2005。
在將無線LAN技術引入諸如移動電話的移動設備時，就要考慮到通常利用電池工作的移動設備的局限性。由于在WLAN中進行的傳輸一般是基于共享介質(zhì)這樣的事實，數(shù)據(jù)幀可以在任何時間到達它們的目的地，從而WLAN設備通常要全功率地工作。
相反，由于電池的原因而受限制的設備不能夠恒定地全功率運行，因此使用節(jié)能機制。在IEEE 802.11標準中，規(guī)定在這樣的設備中可以使用節(jié)能模式(PSM)。見IEEE，“Wireless LAN Medium Access Control(MAC)and Physical Layer(PHY)Specifications”，IEEE Standard 802.11，June 1999。在該文獻中，利用IEEE 802.11-PSM和802.11e QoS的交互作用出現(xiàn)了問題。
在802.11e建議中，基于待發(fā)送的幀的不同優(yōu)先級來定義(數(shù)據(jù))業(yè)務量的區(qū)別。通過改變不同的參數(shù)來實現(xiàn)該區(qū)別。這樣，站點不得不識別出網(wǎng)絡中處于空閑和開始所謂的回退(back-off)或傳輸之前的無線信道的時間周期，該時間周期可以基于各自的優(yōu)先權而變化。此外，提供了用于回退的所謂的競爭(contention)窗口(CW)的長度變化，以及在終端接入信道之后允許該終端進行發(fā)送期間的持續(xù)時間的變化。
這一點是通過引入被分配了不同優(yōu)先級的四種訪問類別(AC)來實現(xiàn)的。具體而言，這些類別是AC_VO，AC_VI，AC_BE，AC_BK，這些類別具有對供各類別使用的應用加標簽的擴展。VO表示音頻(Voice)(最高優(yōu)先級)，VI表示視頻(video)，BE是最佳效果(Best Effort)，以及BK意思是背景(Background)(最低優(yōu)先級)。取決于其不同優(yōu)先級的不同AC隊列以不同的速率變空。因為各個AC都有它自己的隊列，所以一個AC所工作的速率對其余的AC沒有影響。
在圖1的圖中示意性地示出了在同時使用標準802.11的節(jié)能模式和QoS擴展802.11e的情況下使用的標準存儲機制。示出了兩種AC的實現(xiàn)，AC_VO表示高優(yōu)先級別(音頻)，而AC_BE表示低優(yōu)先級別(最佳效果)。輸入的數(shù)據(jù)幀首先被緩存在公共PSM中，而不管它們所具有的優(yōu)先級。由AP一經(jīng)接收到終端的節(jié)能輪詢(poll)請求，對應的幀就離開公共PSM隊列，并且該幀經(jīng)歷ToS(Type of Service)(服務類型)檢查。根據(jù)該幀的優(yōu)先級，將其存儲在隊列之一中，即，在所示出的實施例中為存儲在AC_VO或AC_BE隊列中。
然而，如果將上述的QoS區(qū)分機制與802.11-PSM一起使用，問題就出現(xiàn)了。在該情況下，通常將所有的不同訪問類型的幀都緩存在基站或在訪問節(jié)點的同一隊列中-PSM隊列。
在擁塞情形下，在高優(yōu)先級的幀從PSM隊列清空時，不同AC的不同業(yè)務速率導致PSM隊列將被低優(yōu)先級的幀填滿。如果利用正常的過程，也就是說在隊列滿的情況下，新到達的幀就被丟棄，由于PSM隊列被低優(yōu)先級的幀填滿，高優(yōu)先級的大部分幀被直接丟棄，所以高優(yōu)先級的AC的性能就會遭受明顯的劣化。
由于取決于優(yōu)先級的業(yè)務速率對于多個AC是不同的，所以PSM隊列填滿了低優(yōu)先級的幀。如果PSM隊列的緩存器滿了，則通常要丟棄新進入PSM隊列的幀。在擁塞條件下，即，在PSM隊列的緩存器滿時，由于低優(yōu)先級幀的較低的業(yè)務速率，所以AC_VO服務遭受了明顯的劣化。結(jié)果，使用標準的PSM具有與有關802.11e所希望的功能性相反的效果。
用于避免上述問題的可能的方法是修改隊列系統(tǒng)的默認(default)行為?？梢赃M行如下修改不是丟棄新到達的幀，而是丟棄那些最老的幀，由新到達的幀將其代替。該方案會基本上提高系統(tǒng)的性能，但是不能保證為了較新的低優(yōu)先級幀而不會丟棄高優(yōu)先級幀的所有情況。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明是基于這樣的任務利用容易的手段設計并進一步開發(fā)一種用于改善上述網(wǎng)絡中的服務質(zhì)量的一般的方法，以使得取決于優(yōu)先級的幀的傳輸盡可能處于最低能耗。
根據(jù)本發(fā)明的用于提供網(wǎng)絡中的服務質(zhì)量(QoS)的方法通過權利要求1的特征解決上述問題。由此，這種方法的特征在于在接收點上將PSM隊列劃分成幾個子隊列。
根據(jù)本發(fā)明，因為在訪問節(jié)點(AP)中低優(yōu)先級AC的低AP PSM清空速率導致高優(yōu)先級的幀的太多部分的丟失，所以不能實現(xiàn)像音頻這樣的實時應用，由此已經(jīng)認識到，對802.11節(jié)能狀態(tài)和802.11e MAC擴展的聯(lián)合使用不能保證足夠的服務質(zhì)量。
此外，已經(jīng)認可，可以通過將基站和訪問節(jié)點上的PSM隊列劃分成若干子隊列，從而將單個的AC彼此分離，由此可以避免由于低優(yōu)先級AC的低清空速率而造成的高優(yōu)先級AC的幀丟失。
根據(jù)本發(fā)明的方法容易實現(xiàn)關于它的低復雜度，尤其是無需對終端作修改。在接入點，可以為若干子隊列而不是為公共PSM隊列提供存儲空間。因此，輸入的幀不被緩存在公共PSM隊列中，而是緩存在相應的子隊列中。除以下事實之外，PSM操作的其余部分可以保持不變，該事實為利用根據(jù)本發(fā)明的方法，關于數(shù)據(jù)幀的出現(xiàn)，必須檢查若干不同的PSM子隊列，而不是檢查公共PSM隊列。
在具體實施例的文中，提供了將PSM隊列邏輯分離成子隊列。另選地，可以提供PSM隊列的物理分離。通過邏輯分離，我們指出了對PSM隊列容量的劃分，以模擬若干子隊列。通過物理分離，我們指出了新隊列的引入。
尤其有利的是，因為與AC的數(shù)量相對應地將PSM隊列劃分成了很多子隊列，所以可以對每個子隊列都分配一個具體的AC。
現(xiàn)在，對于如何以有利的方式來設計并進一步開發(fā)本發(fā)明的技術，存在若干選擇。為此目的，一方面，必須參照權利要求1的從屬權利要求，另一方面，必須參照以下借助附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例的示例的說明。結(jié)合根據(jù)附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例的說明，來說明對該技術的總體優(yōu)選設計和進一步的開發(fā)。


圖1示出了使用根據(jù)標準的802.11的PSM的QoS區(qū)分機制的標準實現(xiàn)的方框圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例、將PSM隊列物理分離成兩個子隊列的示例。
具體實施例方式
參照圖2，根據(jù)AC的實現(xiàn)數(shù)量，將公共PCM隊列分離成兩個子隊列。具體而言，將該隊列分離成在其中存儲高優(yōu)先級幀的AC_VO PSM子隊列，和在其中存儲低優(yōu)先級幀的AC_BE PSM子隊列，通過邏輯劃分單個PSM隊列，或通過物理地提供兩個隊列來形成這些PSM隊列。另外，為各個優(yōu)先級提供多個隊列。
如圖2所示，首先確定輸入數(shù)據(jù)具有哪一優(yōu)先級。當是高優(yōu)先級幀時，將其緩存在AC_VO PSM子隊列中，當是低優(yōu)先級幀時，將其緩存在AC_BE PSM子隊列中。當從移動臺接收到PS(節(jié)能)輪詢請求時，相應的幀就離開相應的PSM子隊列并被發(fā)送到相應的隊列。例如，當從請求AC_VO的移動臺接收到AC_VO PS輪詢請求時，就搜索AC_VO PSM子隊列，并將用于該移動臺的幀發(fā)送到AC_VO隊列。此后，通過傳輸緩存器將這些幀發(fā)送到移動臺。
通過將PSM隊列分離成兩個分離的子隊列，實現(xiàn)了AC_VO的服務不受AC_BE的較慢的服務速率的影響，從而最大可能程度地避免了高優(yōu)先級幀的丟失。
最后，我們將特別提醒注意以下事實上述實施例的示例僅是對所要求保護的教導的說明，決不是為了將所要求保護的教導限制在所給出的實施例示例。
權利要求
1.一種用于改善在包括接入點和至少一個移動臺的無線網(wǎng)絡中的服務質(zhì)量(QoS)的方法，其中該無線網(wǎng)絡可在省電狀態(tài)(PSM)下工作并支持服務質(zhì)量，該方法包括為取決于優(yōu)先權的幀的傳輸定義不同的服務類別；并且在所述接入點將PSM隊列分離成多個子隊列。
2.根據(jù)權利要求1的方法，其中將PSM隊列邏輯地分離成多個子隊列。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中將PSM隊列物理地分離成多個子隊列。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中與訪問類型的數(shù)量相對應地將PSM隊列分離成若干子隊列。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中節(jié)能狀態(tài)(PSM)符合IEEE標準802.11。
6.一種無線網(wǎng)絡地接入節(jié)點，該無線網(wǎng)絡可在省電狀態(tài)(PSM)下工作并支持服務質(zhì)量，包括多個PSM子隊列，這些子隊列是基于幀的傳輸?shù)膬?yōu)先級而定義的，其中將輸入的具有優(yōu)先級的幀存儲在所述多個PSM子隊列的相應的一個子隊列中；多個隊列，用于存儲根據(jù)幀的優(yōu)先級而從多個PSM子隊列讀出的這些幀；以及傳輸緩存器，用于存儲根據(jù)幀的優(yōu)先級而從多個隊列中讀出的這些幀。
7.一種在無線網(wǎng)絡的接入點中的控制方法，該無線網(wǎng)絡可在省電狀態(tài)(PSM)下工作并支持服務質(zhì)量，包括將輸入的具有優(yōu)先級的幀存儲在根據(jù)幀的傳輸?shù)膬?yōu)先級定義的多個PSM子隊列中選出的一個子隊列中；當從容納在所述接入點的移動臺中接到請求時，就搜索與所述請求的優(yōu)先級相對應的PSM子隊列，以選擇與所述請求相對應的幀；以及將所選的幀發(fā)送到發(fā)送了所述請求的所述移動臺。
全文摘要
一種改善無線網(wǎng)絡中的服務質(zhì)量(QoS)的方法，該無線網(wǎng)絡優(yōu)選為根據(jù)IEEE建議802.11e的具有接入點(AP)和至少一個移動臺(STA)的WLAN。為取決于幀的優(yōu)先級的幀的傳輸定義不同的訪問類別(AP)，并且其中在網(wǎng)絡中優(yōu)選地使用根據(jù)IEEE標準802.11的節(jié)能模式，該方法特征在于在基站上將PSM隊列分離成若干子隊列。
文檔編號H04L12/56GK1738297SQ20051009152
公開日2006年2月22日 申請日期2005年8月18日 優(yōu)先權日2004年8月19日
發(fā)明者澤維爾·佩雷-科斯塔, 丹尼尓·坎普斯·米尓 申請人:日本電氣株式會社