[發明專利]無線網絡媒體訪問控制參數的動態調整

在審

• 申請號: 201580034474.0
• 申請日: 2015-06-11
• 公開（公告）號: CN106717050A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: A·賈巴;M·德爾安諾;M·皮爾曼
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H04W28/02
• 分類號: H04W28/02;H04W74/08;H04W24/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 鄭浩,劉春元

背景技術

本發明的某些實施例一般涉及在無線局域網(WLAN)中的通信，并且尤其涉及無線通信協議參數的動態調整以滿足服務質量(QoS)。

用于無線LAN的電氣電子工程師協會(IEEE)802.11標準是在許多工業、辦公室、家庭和醫療環境下建立網絡的普遍機制。802.11協議包括用于控制無線通信的媒體訪問控制(MAC)層。基礎802.11MAC層使用分布式協調功能(DCF)以在WLAN的多個節點之間共享無線媒介。DCF依靠載波偵聽多路訪問/沖突避免(CSMA/CA)和可選的802.11請求發送/清除發送(RTS/CTS)，從而共享節點之間的媒介。傳統的802.11的主要限制是其不支持不同類型的業務之間的服務質量的差異化。即，每類型的業務在網絡中被平等公正地處理。該屬性對于盡力而為的業務是足夠的，但是對于諸如實時視頻的延遲和吞吐量敏感的業務而言，需要具有高優先權業務的優化框架，從而獲取共享無線媒介的更大共享。注意到，該帶寬被降低，主要是因為退避和無沖突，其部分被CSMA和RTS/CTS阻止。

為了提供這種QoS的差異化，原始的802.11MAC定義被稱為點協作功能(PCF)的另一個協作功能。當節點通過接入點(AP)連接到網絡時，AP以規律的時間間隔(通常每0.1秒)發送“信標”幀。在這些信標幀之間，PCF定義兩個周期：無競爭周期(CFP)和競爭周期(CP)。在CP中，使用DCF。在CFP中，AP向每個站發送無競爭輪詢(CF-Poll)數據包，每次一個，以便給他們發送數據包的權利。AP為協調器。這種方法允許QoS的更好的管理。注意到，PCF是有限的支持，不能定義業務的類別，并且需要中央協調，其在高度動態環境中是不適合的。

由于傳統802.11不具有對QoS充分支持，稱為802.11e的新的標準提供了優先化的業務遞送以區分不同臨界水平的業務。新標準通過具有用于不同服務類別的單獨的MAC參數來實現QoS。即，通過新的協作功能：混合協作功能(HCF)，802.11e增強了DCF和PCF。在HCF內，存在兩種信道訪問方法，與在傳統802.11MAC中定義的那些方法類似：HCF控制信道訪問(HCCA)和增強分布式信道訪問(EDCA)。EDCA和HCCA定義了業務類別(TC)。例如，電子郵件被分配為低優先類別，和基于WLAN的語音(VOWLAN)被分配為高優先類別。

使用EDCA，802.11e通過具有用于不同業務類別的不同的MAC參數(TXOP、CW、AIFS、RL)實現QoS區分。發射機會(TXOP)為有界時間間隔，在此期間，站可以發射盡可能多的幀(只要發射的持續時間沒有超過TXOP的最大持續時間)。如果幀太長而不能在單個TXOP中發射，則該幀就被劃分為更小的幀。另外，EDCA包括訪問類和用于訪問每個信道的多個獨立的退避(back-off)實體，其包括：用于每個類的競爭窗口大小(CWmin)、仲裁幀間空間(AIFS)、和幀重傳限制(RL)。當對于高優先級業務類別和低優先級業務類別使用不同MAC參數，具更高優先級的業務相較于具有更低優先級的業務可以被給更多的發射機會。

HCCA混合協調器功能(HCF)控制信道訪問類似于在傳統802.11的PCF。然而，與PCF(其中兩個信標幀之間的間隔被劃分為CFP和CP兩個周期)相反，HCCA允許CFP在CP(稱為802.11e中的控制訪問階段(CAP))中的幾乎任何時刻發起，允許對不同業務類別進行更多的控制。當其想要發送幀到站或從站接收幀時，通過混合協調器(HC)以無競爭方式發起CAP，該協調器可以是AP。HCCA還定義除了業務類(TC)之外的新的業務流(TS，traffic stream)，其使得在每個節點處控制用于業務會話的QoS并且影響公布數據包隊列成為可能。這意味著HC并不限制于每個站排隊，并能提供一種按照會話的服務。HC能夠以任何方式協調這些流或會話，其通過給出關于用于每個TC的隊列長度的信息來進行選擇。HC使用這些信息將優先級給到另一個之上的一個節點，或者更好地調整其調度機制。另外，節點被給出TXOP：他們在由HC選擇的給定時間周期內連續發送多個數據包。使用HCCA，使能QoS節點還具有請求專用傳送參數(數據速率、抖動等)的能力，這將允許諸如VoIP和視頻流的應用更有效地工作在Wi-Fi網絡上。