[发明专利]多速率无线网络的数据包的调度方法和使用该方法的设备

说明书

技术领域

本发明涉及无线网络通信技术，更具体地，涉及一种多速率无线网络中的数据包的层次化调度方法以及使用该方法的无线管理设备。

背景技术

随着无线局域网(WLAN)的应用越来越广，这种技术越来越受到人们的欢迎。最初，IEEE 802.11工作组设计的802.11b方案工作在2.4Ghz，连接速率为2Mbps。随着IEEE 802.11工作组的设计不断升级，802.11a方案工作在5Ghz，连接速率高达54Mbps；802.11g方案的连接速率还是54Mbps，而其设计频率工作在2.4Ghz，兼容802.11b；最新推出的802.11n既可以工作在2.4Ghz，也可以工作在5Ghz，并且通过使用多输入多输出(MIMO)技术使速率可高达600Mpbs。IEEE 802.11工作组仍在继续设计更高的通信速率。WLAN技术也成为长期演进(LTE)技术中的一种，与全球微波互联接入(WiMAX)、宽带码分多址(WCDMA)、码分多址(CDMA)等技术形成竞争互补关系。

在WLAN部署方面，已经从原来单一自治的无线接入点(AP)演进到由无线接入控制器(AC)和AP共同构成的集中控制体系(瘦AP架构)，这种演进比单一自治的AP更容易管理，可以统筹规划频率，信号覆盖，实现漫游等高级功能，因此越来越受到运营商、中型大型组织(企业、学校、医院、政府部门、零售商店等)的欢迎。

典型的WLAN部署如图1所示。在现有的WLAN部署架构中，AP通过连接PoE交换机接入AC，AC统一控制AP，并且对AP的各个方面进行管理。在无线环境中，最复杂的就是对射频信号的管理，往往需要对频率进行统一规划，尽最大努力实现信号覆盖和避免信号干扰之间达到平衡。

图2示出的是无线传播的特性与WLAN的连接速率的关系。在电波的发射源，连接速率最高，然后逐渐降低，最后用户连接速率降低至无法使用，不能进行数据通信，但是无线电波的能量可以传送的更远。

在集中部署的WLAN结构中，为了解决信号覆盖与避免干扰的关系，借鉴了GSM的蜂窝部署方式来实现避免覆盖黑洞与避免干扰之间的矛盾。

图3示出的802.11方案的频段划分示意图。如图3所示，在WLAN的2.4Ghz频段中，划分出三个互不干扰的频段，然后用这三个互不干扰的频段组成类似蜂窝的系统。图4示出的是由三个互不干扰的频段组成的频谱蜂窝示意图。

现有技术方案的WLAN虽然已经大规模部署，基本满足人们的通信需求，可以随时随地无线上网，实现大范围的无线覆盖。但是也存在一些问题。

由于无线电波的传播特性，连接一个接入点AP的站点(STA)根据其与AP之间的距离的不同可能有不同的连接速率。目前发现当一个AP上存在多个连接速率时，会出现竞低效应，这大大降低了系统的性能。举例说明，当连接一个802.11a类型的AP的三个STA都是54Mbps的时候，系统的吞吐量最大，能达到28Mbps；当连接一个802.11a类型的AP的三个STA中的一个是54Mbps，一个是24Mbps，一个是6Mbps的时候，系统的吞吐量会降低到3Mbps(远远低于理论值(54+24+6)/3/2＝14Mpbs)，这就是所谓的竞低效应。

产生这种现象的原因是，速率较低的STA传送相同的比特占用更多的时间，并且一旦有失败的数据包(Packets)，低速率的STA将会较多地抢占信道，而通常低速率的STA丢包和错包的概率更大。如果WLAN采用TCP协议，则丢失一个TCPACK包将会变得更麻烦，需要多次重传确认，大大地浪费了系统的带宽。

发明内容

本发明为了解决在接入点设备在多速率下存在的性能问题，提出了一种多层次的数据包调度方法和使用该方法的无线管理设备，通过集中化的控制机制，建立层次化的队列，根据多种速率划分不同的队列，并且根据每个队列的STA的个数动态计算每个队列所需的吞吐量，从而可采用公平的调度算法，保证系统各个队列上的吞吐量。在速率不同的每个队列下，对数据包类型进行划分，计算出数据包的虚拟长度，并且区分数据包类型，保证服务质量(QoS)。本发明可以较好的解决多速率带来的影响，提高系统的整体吞吐量，保证系统的QoS。