一種提高無線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)吞吐率的方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種無線局域網(wǎng)中提升無線接入點(diǎn)（AP）下行數(shù)據(jù)吞吐率的方法，包括以下步驟，以新的無線客戶端（STA）加入無線接入點(diǎn)為時(shí)間統(tǒng)計(jì)起點(diǎn)，在下行數(shù)據(jù)流發(fā)送過程中統(tǒng)計(jì)每一個(gè)客戶端所占用信道的時(shí)間，并以此為依據(jù)做后續(xù)的發(fā)送隊(duì)列調(diào)度。將占用信道時(shí)間較少的數(shù)據(jù)優(yōu)先放入硬件發(fā)送。平衡每一個(gè)客戶端下行數(shù)據(jù)流所占用信道時(shí)間，這樣將解決在多個(gè)不相同連接速率的無線客戶端同時(shí)連接無線接入點(diǎn)時(shí)，由于低速率客戶端占用信道時(shí)間較長引起的整體下行數(shù)據(jù)吞吐率下降的問題。
【專利說明】
一種提高無線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)吞吐率的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及無線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域，特別涉及如何提高無線局域網(wǎng)通信的數(shù)據(jù)吞吐率的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在基于Infrastructure模式的典型無線局域網(wǎng)組網(wǎng)環(huán)境中，承擔(dān)接入點(diǎn)(AP)的角色只有一個(gè)，而作為客戶端(STA)模式的角色往往有多個(gè)，并且由于不同的STA的硬件或者軟件平臺不相同，再者各個(gè)STA在與AP的通信過程中，信號的傳輸受限于發(fā)送功率、接收靈敏度、建筑物、樹木等環(huán)境的阻礙、多個(gè)無線局域網(wǎng)覆蓋范圍重疊和傳輸距離等因素的影響，在信號質(zhì)量很好時(shí)，通信是以較高的速率發(fā)送，在信號質(zhì)量受干擾較高而誤碼率增加之后，AP與STA之間的通信將采用較低的速率，以獲取較高的容錯(cuò)能力。因此，在任意時(shí)刻，為了保證通信的質(zhì)量，各STA與AP之間通信都將動(dòng)態(tài)地使用不同的速率來傳輸數(shù)據(jù)。在STA通過AP與外網(wǎng)連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸過程中，目前的使用主要表現(xiàn)為下行數(shù)據(jù)遠(yuǎn)大于上行數(shù)據(jù)傳輸，就是STA通過AP獲取互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)，這個(gè)過程反映到無線局域的上，就是由AP向STA發(fā)送數(shù)據(jù)，在發(fā)送數(shù)據(jù)過程中，將數(shù)據(jù)打包，每次發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包或者聚合數(shù)據(jù)包。在基于IEEE802.11協(xié)議的Infrastructure模式無線局域網(wǎng)中，數(shù)據(jù)的傳輸需要經(jīng)過接收端的確認(rèn)，發(fā)送方在收到確認(rèn)消息后才會認(rèn)為是一次成功的傳送，如果在協(xié)議規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒有收到確認(rèn)消息，發(fā)送方則會認(rèn)為發(fā)送已經(jīng)失敗，進(jìn)而觸發(fā)本次發(fā)送數(shù)據(jù)的重傳操作。因此，不論采用哪種速率來發(fā)送數(shù)據(jù)，對于信道的占用時(shí)間是可計(jì)算出來的，并且這個(gè)時(shí)間在很多的無線射頻芯片中都已經(jīng)可以由DSP計(jì)算，用戶可以方便地直接通過讀取相關(guān)的寄存器來獲取得到。
[0003]傳統(tǒng)的無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，會設(shè)置不同的發(fā)送隊(duì)列，將不同類型的數(shù)據(jù)加入到不同的隊(duì)列使其具有不同的發(fā)送優(yōu)先級，以此提供一定的服務(wù)質(zhì)量(QoS)能力。相同類型的數(shù)據(jù)則以先入先出的方式直接發(fā)送，如圖1所示。使用這種發(fā)送調(diào)度模式的通信網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)發(fā)送相同類型數(shù)據(jù)時(shí)，AP對多個(gè)連接速率不同的STA提供相等的發(fā)送機(jī)會，然而發(fā)送相同大小的數(shù)據(jù)，使用不同的速率來發(fā)送時(shí)所花費(fèi)的時(shí)間是不相同的。速率高的所用的時(shí)間較短，速率低的所花費(fèi)的時(shí)間就相對長一些。因此AP在數(shù)據(jù)發(fā)送過程中，分配了低速率STA相對高速率STA更多的信道占用時(shí)間。這樣勢必會使整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量受到影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于:克服目前AP對多個(gè)連接速率不同的STA提供相等的發(fā)送機(jī)會，然而發(fā)送相同大小的數(shù)據(jù)，使用不同的速率來發(fā)送時(shí)所花費(fèi)的時(shí)間是不相同的，必會使整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量受到影響的不足，提供一種提高無線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)吞吐率的方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是一種提高無線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)吞吐率的方法，該方法中，AP根據(jù)STA占用信道時(shí)間為衡量基準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)度;包括以下步驟:
步驟1:在AP中，將需要轉(zhuǎn)發(fā)到STA的數(shù)據(jù)按照先入先出的順序依次排列從隊(duì)列尾部加入到發(fā)送隊(duì)列；
步驟2:AP從隊(duì)列中，從首至尾遍歷所有等待發(fā)送的數(shù)據(jù)的目標(biāo)STA，計(jì)算出每個(gè)目標(biāo)STA當(dāng)前的信道占用時(shí)間，然后分別與隊(duì)列首部的數(shù)據(jù)的目標(biāo)STA的信道占用時(shí)間做比較，將發(fā)往信道占用時(shí)間較少的目標(biāo)STA的數(shù)據(jù)移到隊(duì)首，組成新的隊(duì)列；
步驟3: AP按照新隊(duì)列的順序依次發(fā)送。
[0006]在基于Infrastructure模式的典型無線局域網(wǎng)組網(wǎng)環(huán)境中，兩個(gè)或兩個(gè)以上的STA使用不同的速率與AP相關(guān)聯(lián)，然后由AP同時(shí)向兩個(gè)或多個(gè)的STA發(fā)送數(shù)據(jù)包，使用本發(fā)明的調(diào)度方法后，在AP端的總體發(fā)送數(shù)據(jù)吞吐量將明顯提升。
[0007]進(jìn)一步的，上述的提高無線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)吞吐率的方法中:所述的步驟2中:在遍歷隊(duì)列數(shù)據(jù)的過程中，由于需要重新統(tǒng)計(jì)調(diào)度發(fā)生后的信道占用時(shí)間，同時(shí)為了節(jié)省遍歷隊(duì)列的時(shí)間。因此調(diào)度發(fā)生一次之后即退出本次的遍歷過程。直到新一輪的遍歷過程開始。
[0008]當(dāng)隊(duì)列中的全部數(shù)據(jù)僅有同一個(gè)STA的數(shù)據(jù)時(shí)，不會做任何調(diào)度，數(shù)據(jù)將按照原有的列隊(duì)順序進(jìn)行發(fā)送；當(dāng)不同STA的擁有相同的信道占用時(shí)間時(shí)，也不會做調(diào)度，數(shù)據(jù)按照原有列隊(duì)順序發(fā)送。
[0009]進(jìn)一步的，上述的提高無線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)吞吐率的方法中:所述的步驟2中，從首至尾遍歷所有等待發(fā)送的數(shù)據(jù)的目標(biāo)STA，計(jì)算出其當(dāng)前的信道占用時(shí)間包括以下步驟:
當(dāng)一個(gè)STA成功關(guān)聯(lián)AP之后，AP開始統(tǒng)計(jì)該STA在后續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸過程中的信道占用情況，AP在每一次的數(shù)據(jù)發(fā)送完成后，先明確本次發(fā)送的目標(biāo)STA，然后計(jì)算本次發(fā)送的信道占用時(shí)間，將時(shí)間按STA的不同分別做累加，得出每一個(gè)關(guān)聯(lián)STA的累計(jì)信道占用時(shí)間。
[0010]進(jìn)一步的，上述的提高無線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)吞吐率的方法中:當(dāng)每一個(gè)新的STA成功關(guān)聯(lián)后，強(qiáng)制將所有的已經(jīng)關(guān)聯(lián)的STA的信道占用時(shí)間清零處理。
[0011]進(jìn)一步的，上述的提高無線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)吞吐率的方法中:每個(gè)STA信道占用時(shí)間是通過讀取AP的無線射頻芯片中的存儲每個(gè)關(guān)聯(lián)STA的信道占用時(shí)間的寄存器而獲得的。
[0012]進(jìn)一步的，上述的提高無線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)吞吐率的方法中:所述的數(shù)據(jù)為單個(gè)數(shù)據(jù)包或者聚合數(shù)據(jù)包。
[0013]以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行較為詳細(xì)的說明。
【附圖說明】
[0014]圖1為目前先入先出發(fā)送隊(duì)列流程圖。
[0015]圖2為使用本發(fā)明的信道占用時(shí)間調(diào)度后發(fā)送隊(duì)列發(fā)送流程。
[0016]圖3為STA的信道占用時(shí)間統(tǒng)計(jì)流程圖。
[0017]圖4為本發(fā)明提高無線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)吞吐率的方法流程。
【具體實(shí)施方式】
[0018]實(shí)施例1，本實(shí)施例是一種AP通過對進(jìn)入到發(fā)送隊(duì)列的單個(gè)數(shù)據(jù)包或者聚合數(shù)據(jù)包進(jìn)行重新調(diào)度，讓數(shù)據(jù)包的目標(biāo)STA的數(shù)據(jù)速率較高的優(yōu)選發(fā)送，以提高無線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)吞吐率的方法，如圖4所示，包括以下步驟:
本實(shí)施例在保持原有調(diào)度策略的情況下，在AP中采用一種基于信道占用時(shí)間為衡量基準(zhǔn)的發(fā)送隊(duì)列調(diào)度方法，向不同速率的STA提供均衡的信道占用時(shí)間，使速率高的STA可以在相同的時(shí)間內(nèi)發(fā)送更多的數(shù)據(jù)，從而提高AP整體的數(shù)據(jù)吞吐能力。
[0019]AP根據(jù)STA占用信道時(shí)間為衡量基準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)度;如圖4所示，包括以下步驟:
步驟1:在AP中，將需要轉(zhuǎn)發(fā)到STA的數(shù)據(jù)按照上層應(yīng)用程序發(fā)送的順序依次排列從隊(duì)列尾部加入到發(fā)送隊(duì)列。這個(gè)與現(xiàn)有技術(shù)中如圖1所示的使用先入先出發(fā)送隊(duì)列的流程中第一行是一致的，如圖2所示，對于目前關(guān)聯(lián)的所有的STA，需要發(fā)送的數(shù)據(jù)包或者聚合數(shù)據(jù)包的地址只有三個(gè)分別是STAl、STA2、STA3，根據(jù)終端用戶STAl、STA2、STA3需要下載的數(shù)據(jù)，按照目前如圖1所示的按照先入先出方式列隊(duì)，如六、8、(:、0^、6、!1、1等。
[0020]步驟2:AP從隊(duì)列中，從首至尾遍歷所有等待發(fā)送的數(shù)據(jù)的目標(biāo)STA，計(jì)算出其當(dāng)前的信道占用時(shí)間，然后與隊(duì)列首部的數(shù)據(jù)目標(biāo)STA的信道占用時(shí)間做比較，將信道占用時(shí)間較少的數(shù)據(jù)移到隊(duì)首，組成新的隊(duì)列。
[0021]該步驟中:將信道占用時(shí)間較少的數(shù)據(jù)包移到隊(duì)首優(yōu)先等待發(fā)送。隊(duì)列中有多個(gè)相同STA的數(shù)據(jù)包時(shí)，由于其STA的信道占用時(shí)間相同，因此不會做任何調(diào)度，數(shù)據(jù)包將按照原有的列隊(duì)順序進(jìn)行發(fā)送。當(dāng)不同STA的擁有相同的信道占用時(shí)間時(shí)，本方法也不會做調(diào)度。數(shù)據(jù)包按照原有列隊(duì)順序發(fā)送。
[0022]假設(shè)STA3的擁有較快通信速率，則可以很容易地計(jì)算出在相等的發(fā)送機(jī)會下STA3會花費(fèi)更少的信道時(shí)間。因此在遍歷過程中將發(fā)往STA3數(shù)據(jù)包D調(diào)度至隊(duì)列首部，先行發(fā)送，如圖2所示。
[0023]步驟3:AP按照新隊(duì)列的順序依次發(fā)送。
[0024]本實(shí)施例是根據(jù)信道占用時(shí)間來判斷發(fā)送數(shù)據(jù)包或者聚合數(shù)據(jù)包速率，速率低的STA在相等的先入先出的調(diào)度機(jī)會下，將占用比較多的信道時(shí)間。本實(shí)施例中時(shí)間統(tǒng)計(jì)如圖3所示:STA成功關(guān)聯(lián)AP之后，AP開始統(tǒng)計(jì)該STA在后續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸過程中的信道占用情況，方法是AP在每一次的數(shù)據(jù)包發(fā)送完成后，先明確本次發(fā)送的目標(biāo)STA，然后計(jì)算本次發(fā)送的信道占用時(shí)間，將時(shí)間按STA的不同分別做累加，得出每一個(gè)關(guān)聯(lián)STA的累計(jì)信道占用時(shí)間。[°°25] 在基于IEEE802.11協(xié)議的Infrastructure模式無線局域網(wǎng)中，數(shù)據(jù)的傳輸需要經(jīng)過接收端的確認(rèn)，發(fā)送方在收到確認(rèn)消息后才會認(rèn)為是一次成功的傳送，如果在協(xié)議規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒有收到確認(rèn)消息，發(fā)送方則會認(rèn)為發(fā)送已經(jīng)失敗，進(jìn)而觸發(fā)本次發(fā)送數(shù)據(jù)的重傳操作。因此，不論采用哪種速率來發(fā)送數(shù)據(jù)，對于信道的占用時(shí)間是可計(jì)算出來的，并且這個(gè)時(shí)間在很多的無線射頻芯片中都已經(jīng)可以由DSP計(jì)算，用戶可以方便地直接通過讀取相關(guān)的寄存器來獲取得到。因此，本實(shí)施例中，這種信道占用時(shí)間可以通過讀取無線射頻芯片中存儲目前所有的在關(guān)聯(lián)的STA占用時(shí)間的寄存器來獲取，不需要另外利用計(jì)時(shí)器取得。
[0026]彳目道占用時(shí)間初始化:每一個(gè)新的STA成功關(guān)聯(lián)后，強(qiáng)制將所有的已經(jīng)關(guān)聯(lián)的STA的信道占用時(shí)間清零處理。讓統(tǒng)計(jì)工作重新開始。此時(shí)所有的STA擁有相同的信號占用時(shí)間0，但是這個(gè)相同的起點(diǎn)只是暫時(shí)的，因?yàn)殡S著后續(xù)數(shù)據(jù)的發(fā)送開始，STA之間的信道占用時(shí)間將不再相同。調(diào)度器將根據(jù)這個(gè)不同再實(shí)施發(fā)送調(diào)度。
[0027]在基于Infrastructure模式的典型無線局域網(wǎng)組網(wǎng)環(huán)境中，兩個(gè)或兩個(gè)以上的STA使用不同的速率與AP相關(guān)聯(lián)，然后由AP同時(shí)向兩個(gè)或多個(gè)的STA發(fā)送數(shù)據(jù)包，使用本發(fā)明的調(diào)度方法后，在AP端的總體發(fā)送數(shù)據(jù)吞吐量將明顯提升。
[0028]如圖1所示，在默認(rèn)的情況下，系統(tǒng)將使用先入先出的隊(duì)列發(fā)送方式處理隊(duì)列中的數(shù)據(jù)，新的數(shù)據(jù)將被安排在隊(duì)列的尾部，然后將隊(duì)列首部的數(shù)據(jù)取出交由硬件發(fā)送。發(fā)送完成后將隊(duì)首的數(shù)據(jù)移出隊(duì)列。
[0029]采用信道占用時(shí)間調(diào)度方法后，新的數(shù)據(jù)包首先安排放在隊(duì)列尾部，然后取隊(duì)列首部的數(shù)據(jù)后，依次與隊(duì)列后面第2、3、4等等位的數(shù)據(jù)做比較，如果兩個(gè)位置的數(shù)據(jù)的目標(biāo)STA不相同，且隊(duì)列首部的STA擁有更長的信道占用時(shí)間時(shí)，將當(dāng)前的位置數(shù)據(jù)插入到隊(duì)列首部。然后再交由硬件發(fā)送。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種提高無線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)吞吐率的方法，其特征在于:該方法中，AP根據(jù)STA占用信道時(shí)間為衡量基準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)度;其包括以下步驟: 步驟1:在AP中，將需要轉(zhuǎn)發(fā)到STA的數(shù)據(jù)按照先入先出的順序依次排列從尾部加入到發(fā)送隊(duì)列中； 步驟2:AP從隊(duì)列中，從首至尾遍歷所有等待發(fā)送的數(shù)據(jù)的目標(biāo)STA，計(jì)算出每個(gè)目標(biāo)STA當(dāng)前的信道占用時(shí)間，然后分別與隊(duì)列首部數(shù)據(jù)的目標(biāo)STA的信道占用時(shí)間做比較，將發(fā)往信道占用時(shí)間較少的目標(biāo)STA的數(shù)據(jù)移到隊(duì)首，組成新的隊(duì)列； 步驟3: AP按照新隊(duì)列的順序依次發(fā)送。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高無線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)吞吐率的方法，其特征在于:所述的步驟2中:每一次的從首至尾的遍歷過程中，如果找到信道占用時(shí)間較少的STA的數(shù)據(jù)，則將其調(diào)度至隊(duì)列首部，然后退出遍歷過程，即每次遍歷過程中最多執(zhí)行一次調(diào)度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高無線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)吞吐率的方法，其特征在于:當(dāng)隊(duì)列中全部數(shù)據(jù)僅屬于同一個(gè)STA時(shí)，不會做任何調(diào)度，數(shù)據(jù)將按照原有的列隊(duì)順序進(jìn)行發(fā)送；當(dāng)不同STA的擁有相同的信道占用時(shí)間時(shí)，也不會做調(diào)度，數(shù)據(jù)按照原有列隊(duì)順序發(fā)送。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高無線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)吞吐率的方法，其特征在于:所述的步驟2中，從首至尾遍歷所有等待發(fā)送的數(shù)據(jù)的目標(biāo)STA，計(jì)算出其當(dāng)前的信道占用時(shí)間包括以下步驟: 當(dāng)一個(gè)STA成功關(guān)聯(lián)AP之后，AP開始統(tǒng)計(jì)該STA在后續(xù)的下行數(shù)據(jù)傳輸過程中的信道占用情況，AP在每一次的數(shù)據(jù)發(fā)送完成后，先明確本次發(fā)送的目標(biāo)STA，然后計(jì)算本次發(fā)送的信道占用時(shí)間，將時(shí)間按STA的不同分別做累加，得出每一個(gè)關(guān)聯(lián)STA的累計(jì)信道占用時(shí)間。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的提高無線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)吞吐率的方法，其特征在于:當(dāng)每一個(gè)新的STA成功關(guān)聯(lián)后，強(qiáng)制將所有的已經(jīng)關(guān)聯(lián)的STA的信道占用時(shí)間清零處理，使所有的STA同時(shí)重新從零開始統(tǒng)計(jì)信道占用時(shí)間。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的提高無線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)吞吐率的方法，其特征在于:每個(gè)STA信道占用時(shí)間是通過讀取AP的無線射頻芯片中的存儲每個(gè)關(guān)聯(lián)STA的信道占用時(shí)間的寄存器而獲得的。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6所述的提高無線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)吞吐率的方法，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)為單個(gè)數(shù)據(jù)包或者聚合數(shù)據(jù)包。
【文檔編號】H04W74/04GK105873134SQ201610163442
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月22日
【發(fā)明人】夏超仁, 黃楚恩
【申請人】深圳森格瑞通信有限公司