[发明专利]无线网络媒体访问控制参数的动态调整

说明书

背景技术

本发明的某些实施例一般涉及在无线局域网(WLAN)中的通信，并且尤其涉及无线通信协议参数的动态调整以满足服务质量(QoS)。

用于无线LAN的电气电子工程师协会(IEEE)802.11标准是在许多工业、办公室、家庭和医疗环境下建立网络的普遍机制。802.11协议包括用于控制无线通信的媒体访问控制(MAC)层。基础802.11MAC层使用分布式协调功能(DCF)以在WLAN的多个节点之间共享无线媒介。DCF依靠载波侦听多路访问/冲突避免(CSMA/CA)和可选的802.11请求发送/清除发送(RTS/CTS)，从而共享节点之间的媒介。传统的802.11的主要限制是其不支持不同类型的业务之间的服务质量的差异化。即，每类型的业务在网络中被平等公正地处理。该属性对于尽力而为的业务是足够的，但是对于诸如实时视频的延迟和吞吐量敏感的业务而言，需要具有高优先权业务的优化框架，从而获取共享无线媒介的更大共享。注意到，该带宽被降低，主要是因为退避和无冲突，其部分被CSMA和RTS/CTS阻止。

为了提供这种QoS的差异化，原始的802.11MAC定义被称为点协作功能(PCF)的另一个协作功能。当节点通过接入点(AP)连接到网络时，AP以规律的时间间隔(通常每0.1秒)发送“信标”帧。在这些信标帧之间，PCF定义两个周期：无竞争周期(CFP)和竞争周期(CP)。在CP中，使用DCF。在CFP中，AP向每个站发送无竞争轮询(CF-Poll)数据包，每次一个，以便给他们发送数据包的权利。AP为协调器。这种方法允许QoS的更好的管理。注意到，PCF是有限的支持，不能定义业务的类别，并且需要中央协调，其在高度动态环境中是不适合的。

由于传统802.11不具有对QoS充分支持，称为802.11e的新的标准提供了优先化的业务递送以区分不同临界水平的业务。新标准通过具有用于不同服务类别的单独的MAC参数来实现QoS。即，通过新的协作功能：混合协作功能(HCF)，802.11e增强了DCF和PCF。在HCF内，存在两种信道访问方法，与在传统802.11MAC中定义的那些方法类似：HCF控制信道访问(HCCA)和增强分布式信道访问(EDCA)。EDCA和HCCA定义了业务类别(TC)。例如，电子邮件被分配为低优先类别，和基于WLAN的语音(VOWLAN)被分配为高优先类别。

使用EDCA，802.11e通过具有用于不同业务类别的不同的MAC参数(TXOP、CW、AIFS、RL)实现QoS区分。发射机会(TXOP)为有界时间间隔，在此期间，站可以发射尽可能多的帧(只要发射的持续时间没有超过TXOP的最大持续时间)。如果帧太长而不能在单个TXOP中发射，则该帧就被划分为更小的帧。另外，EDCA包括访问类和用于访问每个信道的多个独立的退避(back-off)实体，其包括：用于每个类的竞争窗口大小(CWmin)、仲裁帧间空间(AIFS)、和帧重传限制(RL)。当对于高优先级业务类别和低优先级业务类别使用不同MAC参数，具更高优先级的业务相较于具有更低优先级的业务可以被给更多的发射机会。

HCCA混合协调器功能(HCF)控制信道访问类似于在传统802.11的PCF。然而，与PCF(其中两个信标帧之间的间隔被划分为CFP和CP两个周期)相反，HCCA允许CFP在CP(称为802.11e中的控制访问阶段(CAP))中的几乎任何时刻发起，允许对不同业务类别进行更多的控制。当其想要发送帧到站或从站接收帧时，通过混合协调器(HC)以无竞争方式发起CAP，该协调器可以是AP。HCCA还定义除了业务类(TC)之外的新的业务流(TS，traffic stream)，其使得在每个节点处控制用于业务会话的QoS并且影响公布数据包队列成为可能。这意味着HC并不限制于每个站排队，并能提供一种按照会话的服务。HC能够以任何方式协调这些流或会话，其通过给出关于用于每个TC的队列长度的信息来进行选择。HC使用这些信息将优先级给到另一个之上的一个节点，或者更好地调整其调度机制。另外，节点被给出TXOP：他们在由HC选择的给定时间周期内连续发送多个数据包。使用HCCA，使能QoS节点还具有请求专用传送参数(数据速率、抖动等)的能力，这将允许诸如VoIP和视频流的应用更有效地工作在Wi-Fi网络上。