專利名稱：保持無線通信的服務(wù)質(zhì)量的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及通信。更具體地，本發(fā)明涉及無線通信。
背景技術(shù)：
無線通信系統(tǒng)是眾所周知和廣泛使用的。蜂窩電話和諸如筆記本電 腦和個(gè)人數(shù)字助理之類的其他無線站被越來越多地用于話音和數(shù)據(jù)通 信。為這樣的無線站提供局域網(wǎng)服務(wù)已經(jīng)變得越來越流行。無線局域網(wǎng)
(Wireless Local Area Networks, WLANs)具有提供除了那些已經(jīng)可用的 無線通信能力以外更多的無線通信能力的潛力。
WLAN已經(jīng)成功地用作為家用和"最后一英里"(last-mile)技術(shù)。 如果實(shí)時(shí)多媒體應(yīng)用的預(yù)訂和使用增加，那么對(duì)有線和無線網(wǎng)絡(luò)中的端 到端服務(wù)質(zhì)量保證的支持的需求也增加。當(dāng)WLAN轉(zhuǎn)到對(duì)實(shí)時(shí)應(yīng)用有增 長(zhǎng)的需求的企業(yè)和公共領(lǐng)域時(shí)，對(duì)服務(wù)質(zhì)量的需求也增加。此外，這引 起了在使用WLAN通信的無線站之間進(jìn)行區(qū)分的需要。特別是當(dāng)被提供 在商用或公共場(chǎng)合時(shí)，WLAN將不得不達(dá)到關(guān)于網(wǎng)絡(luò)的吞吐量、延遲、 抖動(dòng)和可用性的用戶期望。在融合的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中向終端用戶透明地提供 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)需要與現(xiàn)有蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)類似的對(duì)WLAN接入網(wǎng)絡(luò)的資源分 配機(jī)制和服務(wù)質(zhì)量保證。
WLAN的多接入控制(Mutiple Access Control, MAC)層通過包括 對(duì)于物理媒體所需要的開銷(overhead)以及通過要求每個(gè)分組的確認(rèn) 而增加了可靠性。在移動(dòng)無線站的情況下，無線站和接入點(diǎn)間的距離能 隨時(shí)間改變。如果距離增加，則由于速率適配以及與WLAN確認(rèn)相關(guān)聯(lián) 的開銷需要相對(duì)更多的空中時(shí)間(airtime)，所以無線站的傳輸速度減 少了，從而導(dǎo)致相當(dāng)大的且非線性的開銷。特別是，與傳遞的應(yīng)用數(shù)據(jù) 相比，實(shí)時(shí)應(yīng)用常常在相對(duì)高的分組速率下運(yùn)行并消耗大量的WLAN 空中時(shí)間或容量。
IEEE802,lle標(biāo)準(zhǔn)草案試圖通過引入塊確認(rèn)(blockacknowledgements)來解決這種低效率。提議的IEEE802.11e標(biāo)準(zhǔn)要求 按每個(gè)流(per-flow)預(yù)留網(wǎng)絡(luò)容量，但是沒有說明接入點(diǎn)如何能夠保 證對(duì)于每個(gè)流的服務(wù)質(zhì)量水平的方法。
當(dāng)應(yīng)用請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)連接性時(shí)，無線站或終端與網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)質(zhì)量實(shí)體 (entity)協(xié)商關(guān)于為確保應(yīng)用的端到端服務(wù)質(zhì)量而需要的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)集。 一些基于竟?fàn)幍?contention-based) WLAN變量已經(jīng)被提出。這些基本 上能夠被分組為基于測(cè)量的接納控制方案和基于模型的接納控制方案。 第一組是基于測(cè)量網(wǎng)絡(luò)條件來做決定而第二組構(gòu)建性能模型和指標(biāo)來 評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和服務(wù)流的質(zhì)量。在這個(gè)領(lǐng)域的兩個(gè)參考文獻(xiàn)是D. Gaoa， J. Caia， K. Ngi Nganb "Admission Control in IEEE 802.lie Wireless LANs" IEEE網(wǎng)絡(luò)七月-八月.2005, pp 6國(guó)13;和K. Medepalli， P. Gopalakrishnan, D. Famolari和T, Kodama, "Voice Capacity of IEEE 802.11b, 802.11a and 802.llg Wireless LANs", Proceedings of IEEE Globecom 2004, Dallas, 2004年12月。
以每秒比特?cái)?shù)表達(dá)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的解決方案對(duì)固定的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施通 常是可接受的。然而這樣的解決方案對(duì)于WLAN MAC層是不適用的，
信道條件、移動(dòng)性或者這兩者的原因而變化。業(yè)務(wù)服務(wù)(traffic service) 協(xié)定應(yīng)當(dāng)在IP層被定義和保證以使得分組延遲的變化和無線信道條件 的變化能夠?qū)Ω邔拥膽?yīng)用保持透明。這要求對(duì)業(yè)務(wù)規(guī)格處理(traffic profile handling)的不同解決方案。促進(jìn)在變化的WLAN信道條件下保 持服務(wù)質(zhì)量保證也是希望的，因?yàn)閃LAN的負(fù)荷不是唯一地^C確定的。 WLAN信道環(huán)境是特別有挑戰(zhàn)性的。運(yùn)行發(fā)生在免許可證頻段 (unlicensed spectrum)，在該免許可證頻段中來自其他設(shè)備的干擾是常 見的并且信道傳播屬性可隨無線設(shè)備或它們附近的物體的移動(dòng)而大幅 變化。這樣的可變性使得保持服務(wù)質(zhì)量特別困難，盡管有保證的服務(wù)質(zhì) 量是必需的。
因此，以每秒比特?cái)?shù)表達(dá)的負(fù)荷給出了由WLAN站或它們的組所消 耗的空中時(shí)間的不準(zhǔn)確的估計(jì)。
存在對(duì)于保證諸如"N^發(fā)生在WLAN中的it^iW詢』t務(wù)質(zhì)看詢 改進(jìn)技術(shù)的需要。

發(fā)明內(nèi)容
管理無線通信的示例性方法包括確定閾值傳輸速度，在無線站和接 入點(diǎn)之間的傳輸速度必須維持在該閾值傳輸速度之上以達(dá)到對(duì)無線站 的希望的服務(wù)質(zhì)量水平。無線通信容量基于確定的閾值傳輸速度被分配 給至少一個(gè)在無線站和接入點(diǎn)之間的通信。
在一個(gè)示例中，接入點(diǎn)包括無線局域網(wǎng)的一部分。
一個(gè)示例包括確定與由無線站傳輸?shù)闹辽僖环N類型的業(yè)務(wù)相關(guān)聯(lián) 的平均分組大小。與由無線站傳輸?shù)闹辽僖环N類型的業(yè)務(wù)相關(guān)聯(lián)的平均 分組頻率也被確定。 一個(gè)示例包括基于所確定的平均分組大小和所確定 的平均分組頻率來確定閾值傳輸速度。
一個(gè)示例包括為了確定閾值傳輸速度的目的共同地使用針對(duì)特定 無線站的多個(gè)流的平均分組頻率和平均分組大小。
一個(gè)示例包括，確定什么時(shí)候在無線站和接入點(diǎn)之間的通信的傳輸 速度跌到確定的閾值速度之下，以及試圖調(diào)節(jié)對(duì)于無線站的網(wǎng)絡(luò)容量的 分配以保持與所確定的閾值傳輸速度相關(guān)聯(lián)的服務(wù)質(zhì)量水平。
根據(jù)下面的詳細(xì)說明，本發(fā)明的各種特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人 員而言將變得顯而易見。與詳細(xì)說明相伴的附圖能夠簡(jiǎn)略地予以說明如 下。


圖1概略地圖示了對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施例有用的無線通信系統(tǒng)的所選 部分。
圖2是概括一個(gè)示例方案的流程圖。.
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及保證無線通信系統(tǒng)中的服務(wù)質(zhì)量。例如，下面描述的公 開的示例在無線局域網(wǎng)(WLAN)實(shí)現(xiàn)方案中是有用的。為無線站分配無 線系統(tǒng)的容量是基于針對(duì)單個(gè)流所確定的預(yù)算或?qū)τ跓o線站的整體服 務(wù)質(zhì)，算，其對(duì)庶于無錢^^^接入點(diǎn)之IW逸信的確定的閾值傳L輸速 度。借助示例技術(shù)，無線站能夠單獨(dú)地決定哪個(gè)業(yè)務(wù)流獲得優(yōu)先權(quán)，這 使得與網(wǎng)絡(luò)關(guān)于對(duì)單獨(dú)業(yè)務(wù)流的預(yù)訂的交互潛在地廢棄。
6圖1概略地圖示了無線通信系統(tǒng)的所選部分。在這個(gè)例子中，WLAN 接入點(diǎn)(Access Point, AP ) 22以通常已知的方式工作以便于實(shí)行對(duì)多個(gè) 無線站的無線通信。所圖示的例子包括移動(dòng)無線站，諸如蜂窩電話24、 個(gè)人數(shù)字助理26和筆記本電腦28。
AP 22與網(wǎng)絡(luò)30通信，以便代表無線站24-28實(shí)行與其他例如位 于遠(yuǎn)端的設(shè)備的通信。AP22和網(wǎng)絡(luò)30間的通信可通過有線線路連接、 無線的或它們的組合發(fā)生。
圖2包括概括管理AP 22和一個(gè)或多個(gè)無線站24 - 28之間的無線通 信的一個(gè)示例方法的流程圖40。該示例方法對(duì)于分配AP22的某些無線 容量給至少一個(gè)移動(dòng)站以保證代表該無線站的通信的服務(wù)質(zhì)量水平來 說，是有用的。根據(jù)流的類型、無線站相對(duì)于AP22的位置、無線站的 移動(dòng)或者例如可被在移動(dòng)站附近的另一個(gè)設(shè)備的移動(dòng)而引起的其它干 擾或變化的信道條件，所公開的示例適應(yīng)無線站的傳輸速度之間的不 同。這個(gè)被公開的示例采用代表無線站建立服務(wù)質(zhì)量預(yù)算的獨(dú)特的方 法。
流程圖40開始于42,在42新的流;波啟動(dòng)。這例如可發(fā)生在無線站 和AP22之間用于建立特定類型的通信或流的協(xié)商階段。至少兩個(gè)業(yè)務(wù) 值被確定來建立無線站的業(yè)務(wù)規(guī)格。在44,新的流的平均分組大小(例 如每分組平均比特?cái)?shù))被確定。新的流的每秒平均分組數(shù)在46被確定。 每秒平均分組數(shù)也能夠被稱為該流的平均分組頻率。
在一些示例中，在建立無線站的適合的服務(wù)質(zhì)量預(yù)算中將只涉及一 個(gè)流。在其它示例中，例如對(duì)于多媒體通信來說，可能從特定的站希望 一個(gè)以上的流。圖2的示例包括在48的步驟，該步驟用于確定對(duì)同樣 的無線站是否有一個(gè)以上的流。在這個(gè)示例中，有n個(gè)流。
當(dāng)無線站有一個(gè)以上的流時(shí)，該無線站的所有n個(gè)流的每分組平均 比特?cái)?shù)或平均分組大小在5(H皮確定。 一個(gè)示例包括連結(jié)(concatenating) 或匯總所有流的平均分組大小來確定總體平均分組大小BPP (例如每分 組比特(bits per packet))。 一個(gè)示例包括使用等式<formula>formula see original document page 7</formula>如在圖2中的52示出，無線站的所有n個(gè)流的平均分組頻率被確定。 在一個(gè)示例中，PPS (例如每秒分組(packet per second))使用下面等 式孚皮確定
尸ps - z:潛,.
上面兩個(gè)公式的乘積(即PPS x BPP)提供了特定的無線站的傳輸 速率。兩個(gè)數(shù)量BPP和PPS提供了可用于定義無線站的總體服務(wù)質(zhì)量規(guī) 格的多服務(wù)業(yè)務(wù)規(guī)格。該規(guī)格能被指定給特定的方向(上游或下游)， 或者它能同時(shí)在兩個(gè)方向保持。
每個(gè)無線站在服務(wù)合同的限制之內(nèi)工作，該合同確定了訂戶的預(yù) 算。使用BPP和PPS—起允許確定，例如在給定當(dāng)前負(fù)荷下，特定的服 務(wù)合同預(yù)算是否能被滿足。各種服務(wù)合同的水平能夠被確定，其中每個(gè) 對(duì)應(yīng)于元組(tuple) (BPP, PSS)的不同組合。若干多服務(wù)業(yè)務(wù)規(guī)格 隨后能夠被指定給該站。例如， 一個(gè)元組(BPPpeak, PPSpeak)能被指定 為峰值規(guī)格(peak profile )而另一個(gè)元組(BPPc。醒itted, PPSc?？tted)能 被指定為承諾規(guī)格(committedprofile)。如該術(shù)語暗示，承諾規(guī)格是網(wǎng)絡(luò) 所承諾的，而峰值規(guī)格當(dāng)條件允許時(shí)能夠被使用。這個(gè)示例在給無線站 指定預(yù)算時(shí)提供了更大的靈活性。為。
在給定了與承諾規(guī)格或與所確定的業(yè)務(wù)行為相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)值后，這 個(gè)示例提供了確定閾值傳輸速度，并且如果該閾值傳輸速度值不能滿 足時(shí)必需時(shí)采取行動(dòng)。
是有一個(gè)流還是有多個(gè)流，無線站的容量消^^在圖2的示例中的54 被確定。相應(yīng)于多服務(wù)業(yè)務(wù)規(guī)格的容量或資源消耗k能夠從下面的關(guān)系 中4皮確定
腫—，
54* 10s
216
J5朋
其中OH是每個(gè)分組所需要的開銷(如600比特)，PLCP是在空中
8接口發(fā)送每個(gè)分組的物理層開銷，ACK是確認(rèn)，SIFS是短幀際間隔， DIFS是分布式幀際間隔，CW是竟?fàn)幋翱冢?BSR是基本服務(wù)速率。這些 參數(shù)的每個(gè)參數(shù)例如在IEEE802.il標(biāo)準(zhǔn)中被定義。這個(gè)特定的示例例 如對(duì)于其中沒有舊的、相關(guān)聯(lián)的IEEE802.11b站的IEEE802.11a或 IEEE802.11g WLAN，和對(duì)于其中站不使用請(qǐng)求發(fā)送或清除發(fā)送(Request to Send/Clear to Send, RTC/CTS )信令的情形是有用的。記號(hào)[a]在這個(gè) 示例中被用來指示當(dāng)a的值不是整數(shù)時(shí)上舍入相應(yīng)的參數(shù)a的值到最接 近的較大的整數(shù)(如[25.65]變成26)。
可替代地，基于選定的可用容量的百分比，K能夠是固定的值。例 如，接入點(diǎn)或網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)部分可決定以允許一個(gè)站對(duì)給定的通信會(huì)話 有50%的可用消耗率。在該情況中，K相應(yīng)地被設(shè)定為固定數(shù)字。
上面表示的關(guān)系指明無線站將消耗的空中時(shí)間，如果它以最高可能
的速率發(fā)送被包括在多服務(wù)業(yè)務(wù)規(guī)格內(nèi)的流的話。
在這個(gè)示例中，提供服務(wù)質(zhì)量支持包括AP22保證向無線站宣告的 承諾規(guī)格。閾值傳輸速度TS被用來指明必須被利用以保證承諾的服務(wù) 質(zhì)量的無線站的容量消耗。在一個(gè)示例中，閾值速度基于所確定的容量 消耗k而被確定。這能夠被表示如下
<formula>formula see original document page 9</formula>
在這個(gè)示例中，TS替代了在前面的等式中的參數(shù)54x106,其等價(jià) 于每秒54兆比特(Mbit)的速率。
所確定的閾值TS表示了無線站成功地持續(xù)發(fā)送承諾的規(guī)格集(例 如基于所確定的BPP和PPS)所需要的傳輸速度。這在圖2中的60被 概略地示出。來自AP22的資源的容量或數(shù)量然后被分配給無線站以使 得所確定的閾值傳輸速度能夠被保持。這在圖2中的62被概略地示出 了。
基于所確定的閾值傳輸速度的容量分配可發(fā)生在用于建立例如在 無線站和AP 22之間的通信會(huì)話的協(xié)商階段期間。它對(duì)在通信會(huì)話期間 調(diào)節(jié)容量分配也可以是有用的。例如，無線站可發(fā)起新的流，這要求確定新的閾值傳輸速度并且
AP22能夠，如果需要的話，做出新的容量分配。此外，由一個(gè)示例AP 22確定無線站的傳輸速度是否跌到低于閾值傳輸速度是可能的。在這樣 的情形下，該AP22不能夠保證先前宣告的服務(wù)質(zhì)量水平。對(duì)這樣的情 形，AP 22可以把該情形通知無線站，增加該無線站的服務(wù)質(zhì)量預(yù)算， 為支持陷入困境的那個(gè)站或那些站的組合而降低其它無線站的服務(wù)質(zhì) 量預(yù)算。
上面的公式對(duì)于在WLAN接入支持IEEE 802.11a或(單獨(dú)地)支 持IEEE 802.11g站的情形成立。兩種其它情況能夠被區(qū)別，也就是單獨(dú) 地正EE 802.11b站，以及其中IEEE 802.1 lb和IEEE 802.1 lg站兩者都 與相同的WLAN相關(guān)聯(lián)的情形。此外，站可使用RTS/CTS (請(qǐng)求發(fā)送/ 清除發(fā)送)機(jī)制來將大數(shù)據(jù)分組的重新發(fā)送減到最小。針對(duì)這些情況的 公式互相有輕微區(qū)別并與上面的公式也有輕微不同。
對(duì)包括IEEE 802.11站的情形
<formula>formula see original document page 10</formula>
在這個(gè)情況中，PLCP、 DIFS和BSR的值是不同的，即DIFS = 50ms， PLCP是192ms并且BSR等于802.1 lb媒體的基本服務(wù)集速率l/2/5，5/l 1 Mbit/s。
對(duì)在一個(gè)或多個(gè)IEEE 802.1 lb用戶與相同的接入點(diǎn)相關(guān)聯(lián)并竟?fàn)幭?同的WLAN傳輸r權(quán)利的情況下的IEEE 802.11 g用戶
<formula>formula see original document page 10</formula>對(duì)于其中與WLAN相關(guān)聯(lián)的站使用RTS/CTS機(jī)制的站來說:
216
216*(
十cw
216
_肌_
+216
216
216 廠
216
一3"ZFS—ZMFS — CW
所公開的示例允許在IP層上定義業(yè)務(wù)服務(wù)水平協(xié)定，但是仍然允許 達(dá)到代表通過WLAN連接到網(wǎng)絡(luò)的無線站的希望的服務(wù)質(zhì)量水平。
前面的說明本質(zhì)上是示例性的而不是限定性的。對(duì)未必偏離本發(fā)明
得顯而易見。賦予本發(fā)明的法律保護(hù)的范圍只能夠i過研究;面的;利
要求來確定。
ii
權(quán)利要求
1. 一種管理無線通信的方法，包括確定閾值傳輸速度，無線站和接入點(diǎn)之間的傳輸速度必須保持在所述閾值傳輸速度以上以達(dá)到所述無線站的希望的服務(wù)質(zhì)量水平；以及基于所確定的閾值傳輸速度，為在所述無線站和所述接入點(diǎn)之間的至少一個(gè)通信分配無線通信容量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述接入點(diǎn)包括無線局域網(wǎng)的 一部分。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括確定與由所述無線站傳輸?shù)闹辽僖环N類型的業(yè)務(wù)相關(guān)聯(lián)的平均分 組大??；確定與由所述無線站傳輸?shù)闹辽僖环N類型的業(yè)務(wù)相關(guān)聯(lián)的平均分 組頻率；以及基于所述確定的平均分組大小和所述確定的平均分組頻率確定所 述閾值傳輸速度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，包括 為所述無線站的至少一個(gè)流確定所述平均分組大小。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，包括 為所述無線站的多個(gè)流確定所迷平均分組大??；以及 基于所述無線站的所有所述確定的平均分組大小確定所述闞值傳輸速度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，包括為所述無線站的多個(gè)流確定所述平均分組大??； 基于所述無線站的所有所述確定的平均分組頻率，確定所述閾值傳 輸速度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，包括基于所述確定的平均分組大小和所述平均分組頻率，確定無線容量 消壽毛；以及基于所述無線容量消耗的至少一部分，確定所述閾值傳輸速度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，包括根據(jù)從所述無線站的最高可能的傳輸速度確定所述無線容量消耗。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括確定從所述無線站的傳輸速度是否低于所述閾值傳輸速度；以及 如果所述確定的傳輸速度低于所述閾值傳輸速度，則調(diào)整對(duì)于所述無線站的所分配的容量。
10.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，包括把所述無線站的容量消耗速率確定為可用的消耗速率的設(shè)定百分比。
全文摘要
管理無線通信的方法包括代表無線站建立服務(wù)質(zhì)量預(yù)算。通過確定無線站的至少一個(gè)流的平均分組大小和該流的平均分組頻率來建立服務(wù)規(guī)格。當(dāng)來自無線站的一個(gè)以上的流是所希望的時(shí)，所有這樣的流的平均分組大小和平均分組頻率被組合。平均分組大小和平均分組頻率被用來確定無線站的容量消耗。該容量消耗然后被用來確定閾值傳輸速度，從無線站的傳輸必須保持在高于該閾值傳輸速度，以達(dá)到保證的服務(wù)質(zhì)量水平。對(duì)于無線站的無線容量的分配是基于所確定的閾值傳輸速度的。
文檔編號(hào)H04W28/18GK101467402SQ200780021368
公開日2009年6月24日 申請(qǐng)日期2007年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月9日
發(fā)明者F·J·潘肯, G·J·赫克斯特拉 申請(qǐng)人:盧森特技術(shù)有限公司