[发明专利]用于使用多个接入点公平的网络回程吞吐量聚集的方法和单一无线站

说明书

技术领域

在第一个方面，本发明一般地涉及一种根据无线多个接入点回程来管理站吞吐量的方法，包括每个站使用单一无线接口和调度那里的吞吐量，更具体地说，涉及一种包括通过考虑先前接收到或请求的吞吐量执行所述调度的方法，用于计算连接到每一个接入点的时间。

本发明的方法提供公平的无线LAN回程聚集。

本发明的第二方面涉及一种设置用于实施第一方面的方法的单个无线站。

现有技术

在城市环境中，住宅用户有可能看到多个高质量范围内的802.11接入点[1]，通常连接到宽带连接。由于802.11WLAN中的速度通常是一个数量级高于标准的宽带连接，人们可以使用单一的802.11无线卡，通过虚拟化所述卡和以TDMA方式在接入点上循环来聚集范围内的多个接入点回程的带宽。

在这种情况下，使用如FatVAP[2]的聚集方案，其中站贪婪地最大化个人的吞吐量，可能会导致严重的不公平情形。公平是重要的，因为它会影响个人用户的性能，并降低其对商业环境的适用性。例如，站处于只有一个AP的地区的不幸运的位置，可以看到其吞吐量大大低于其他共享同一AP的各站的吞吐量，即使这些站可从其他AP得到空闲带宽。这在此处被称为拓扑不公平（topology unfairness）。即使在这些不同的情况下提供公平吞吐量的分配是关键的，以保持所有用户获得一定水平的服务。如果没有某种形式的公平，严重降低系统的感知价值，用户将不会参与。

其他不公平的情况也是存在的。例如，使用具有许多TCP流量的应用程序的站，如P2P，可能会严重影响运行其他单流应用程序的站的性能，如Web下载。这种情况被称为流量分配不公平，可能会导致一些站获得的吞吐量比在不共享时的少得多。

不公平的另一个例子可能会出现在这样的场景中，不同的套餐的客户共享宽带连接。举例来说，高速的宽带客户（即支付超过缓慢的宽带用户），要获得更大的份额的空闲回程容量。如果这不是强制的，客户可能会倾向于购买更慢（及更便宜）的宽带连接和免费在邻居的备用带宽上搭乘。这是一个典型的“公地悲剧”（tragedy of the commons）的例子：人们往往过度开采共享资源，最大限度地减少他们的贡献（他们的宽带收缩速度），最终蚕食共享资源。此外，这消除激励ISP部署共享系统，因为它威胁其商业模式。从今以后，这种计费将被称为不公平。

上面的公平的情况下可以对不同的多AP聚合方案的可部署性产生巨大的影响，所述方案包括：a)以社区为基础的共享方案（例如FON[3]，Wi-SH[4]），b)电信管理共享计划，住宅的Wi-Fi网关订阅该服务的所有用户之间共享，和c）商业AP聚合场景（例如机场热点）。此外，现有的聚合方案如FatVAP[2]和VirtualWiFi[5]没有被设计带有公平性，因此不能直接施加到上述的场景。

接着，不同种类的不公平，就本发明中所理解，均以就上面提到的公知的方案中描述的，参照图1和图2，考虑图3中所描绘的场景，其示出了多AP回程聚合,其中，单无线802.11站同时连接到一个或多个接入点（AP）。在这种情况下，多个AP的AP回程带宽在所述站之间共享。

拓扑不公平：考虑在图1（a）所示的实验（此处所描述的所有测试和验证，在真实的场景中进行实验），站A，B共享3个接入点，每一个有5Mbps的回程。从各站到三个接入点的无线速度为20Mbps。但是，因为其位置，站B在范围内只有两个AP，而A站可以可靠地连接到所有AP。聚合的AP回程的公平分配，向每个站分配回程容量的一半，即7.5Mbps-。使用[2]中的吞吐量最大化方案，站B得到5Mbps，几乎为站A吞吐量的一半，A站由于其更好的位置(图1(b))获得超过9Mbps的吞吐量。

流动分布不公平：现在考虑在图2中的实验（a），在站A和B连接到5Mbps回程的两个AP。站和接入点之间的无线速度为20Mbps。站B在每AP启动一个下载，每个使用单个TCP流量。另一方面，站A在每个AP启动一个下载，但每个用10个TCP流量。实验设置，以保证流不受端至端连接限制，即瓶颈是在AP回程中。在这种情况下，AP回程的公平分配，将导致各站接收5Mbps。然而，如果站旨在最大化其个别的总吞吐量，而不会考虑到公平如在[2]中所述，结果是带宽的总的不公平分配，站A接收几乎9Mbps，大部分的聚合带宽，而站B接收不到1Mbps（图2（b））。计费不公平的情况下，可以显示类似的情况。