[发明专利]一种无线局域网可用带宽测量的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线局域网领域，尤其涉及一种无线局域网可用带宽测量的方法及系统。

背景技术

IEEE 802.11协议的无线局域网使用共享信道模式，关联在同一接入点(AP)的所有移动终端共同分享无线局域网的总带宽。

在IEEE 802.11中，DCF(Distributed Coordination Function，分布协调功能)通信模式是无线局域网中采用的一种媒体接入控制的方法，其中包括虚拟载波监听机制。虚拟载波监听机制是利用NAV(网络分配矢量)来实现虚拟的载波监听，以避免无线链路上的冲突。其中，NAV表示当前信道的可能占用时间，移动终端根据在信道上监听到的MAC(媒体接入控制)帧中时长字段(Duration/ID)，更新自身记录的NAV值，从而获知无线网络的未来空闲时刻。一个采用RTS/CTS(发送请求/允许发送)机制的分段数据传输的NAV设置如图1所示。站点1向站点2发送数据，图1中DIFS(帧间隔时隙)和SIFS(短帧时隙)为IEEE 802.11中规定的间隔时隙，数据分片1为站点1发送的第一个分段数据帧，ACK1为站点2接收到数据分片1后回复的确认帧，数据分片2为站点1发送的第二个分段数据帧，ACK2为站点2接收到数据分片2后回复的确认帧。图1中的竞争窗口为DCF通信模式下，在信道空闲DIFS时长后，用于竞争信道的窗口。

通用的802.11无线网卡有三种工作模式：管理模式(Infrastructurenetworks)、Ad-hoc模式(Independent networks)和监听模式(monitor)。无线局域网一般使用管理模式的网络结构，移动终端的无线网卡工作在管理模式下，通过接入点进行数据包的收发。在这种模式下，非当前接入点的数据帧不会上传到移动终端的无线网卡驱动中。在监听模式下的无线网卡能接收当前信道上的所有数据帧，但不能发送任何数据帧。

在无线局域网中，单个移动终端享用的网络服务质量会随所在网络数据流量的增多而下降，因而无线局域网可用带宽的测量和获取尤为重要。无线网络管理需要获知各局域网的可用带宽。以高服务质量为目标的移动切换和业务流分级处理也需要获知无线局域网的可用带宽。比如，不知道网络带宽的移动终端切向信号最强的接入点后，可能会因接入点的负载过重而无法享受到优质的网络服务。又如，以音视频即时通信为代表的实时业务和文件传输、E-MAIL等传统业务对带宽的要求迥然不同，获知了网络可用带宽的移动终端能够通过业务流分级处理实现对网络资源的合理调配。

现有技术中测量无线局域网可用带宽的一种方法为，在接入点上进行当前无线网络可用带宽的计算，并将结果通过信标(beacon)告知当前无线网络中的所有移动终端，Cheng Wei Lee，Li Ming Chen，Meng Chang Chen andYeali Sunny Sun，“A Framework of Handoffs in Wireless Overlay NetworksBased on Mobile IPv6”，IEEE Journal on Selected Areas inCommunications，vol.23，issue 11，pp.2118-2128，Nov.2005。该方法需要依赖IEEE 802.11e中所定义的QBSS(QoS Basic Service Set，服务质量基本服务集)结构，而且只能统计当前接入点的流量，无法计算相同或相邻信道上周围接入点的流量对当前网络的影响。文中给出了WLAN剩余带宽的计算公式

residual_bandwidth＝throughput×(1-α×channel_Utilization)×(1-Frame_Loss_Rate)

其中，throughput为无线局域网内移动终端所共享的实际吞吐量，channel Utilization为AP感知的无线媒体忙的时间与总时间的比率，Frame Loss Rate为丢帧率，α反映802.11的MAC开销，为1.25。