專利名稱：用于無線網(wǎng)絡(luò)中的爭(zhēng)用控制的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，尤其涉及提供這種網(wǎng)絡(luò)中的爭(zhēng)用控制。
版權(quán)通知/許可本專利文件的一部分揭示內(nèi)容包含受版權(quán)保護(hù)的材料。版權(quán)所有人不反對(duì)任何人復(fù)制專利文件或?qū)＠沂緝?nèi)容，如專利和商標(biāo)局專利文件或記錄中所顯現(xiàn)的，但另外保留所有版權(quán)。以下標(biāo)記應(yīng)用于如以下和以下附圖中描述的軟件和數(shù)據(jù)Copyright2003，Intel Corporation。版權(quán)所有。
背景無線網(wǎng)絡(luò)的使用持續(xù)快速增長(zhǎng)。出于許多理由，無線網(wǎng)絡(luò)都是吸引人的。它們方便，允許靈活性和漫游，并可以支持動(dòng)態(tài)環(huán)境。此外，與有線對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)相比，它們相對(duì)易于安裝。在一些情況下，例如在舊建筑物中，它們的部署更廉價(jià)。由于不需要布線或重新布線，可以在幾小時(shí)而非幾天內(nèi)將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)裝配在一起。在許多情況下，盡管有線LAN卡的成本較低，但無線網(wǎng)絡(luò)與其有線對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)相比擁有的成本更低。
隨著無線網(wǎng)絡(luò)變得更加普及，加入無線網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)裝置數(shù)量會(huì)增加。這會(huì)造成對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)資源(特別是無線網(wǎng)絡(luò)帶寬)的更多爭(zhēng)用。無線網(wǎng)絡(luò)中的爭(zhēng)用比有線網(wǎng)絡(luò)更成問題，因?yàn)樵跓o線網(wǎng)絡(luò)中從沖突(例如，兩個(gè)或更多節(jié)點(diǎn)嘗試同時(shí)發(fā)送)中恢復(fù)相對(duì)是昂貴的。
在1999年出版的IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)中，IEEE std.802.11-1999以及無線LAN(WLAN)的更新版本(以下“IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn))，媒介訪問控制(MAC)協(xié)議是確定共享無線信道的有限通信帶寬方面效率的主要元件。IEEE 802.11 MAC的基本訪問方法是分布式協(xié)調(diào)函數(shù)(DCF)，即具有避免沖突的載波監(jiān)聽多路訪問或CSMA/CA，隨機(jī)訪問的基于CSMA沖突避免方案。一般情況下且根據(jù)IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)，DCF如下工作對(duì)于發(fā)送的工作站，該站首先確定無線媒介是否空閑大于或等于DIFS(分布式幀間間隔)周期或EIFS(擴(kuò)展幀間間隔)周期。如果是，則將立刻發(fā)送。如果第一次發(fā)送失敗或媒介不空閑，則為該站調(diào)用補(bǔ)償程序。該站通過從區(qū)間
中隨機(jī)選擇一值來確定隨機(jī)補(bǔ)償區(qū)間計(jì)數(shù)器。將補(bǔ)償區(qū)間計(jì)數(shù)器初始化到隨機(jī)選擇的值并如下管理對(duì)媒介空閑的每個(gè)媒介空閑時(shí)隙遞減該計(jì)數(shù)器。如果媒介未被確定為忙且站的補(bǔ)償區(qū)間計(jì)數(shù)器被遞減到零，則可以進(jìn)行發(fā)送。
如上所述，爭(zhēng)用窗口確定空閑補(bǔ)償時(shí)隙和每個(gè)爭(zhēng)用周期內(nèi)的分組沖突。因此，爭(zhēng)用窗口CW的選擇會(huì)顯著地影響802.11MAC的性能。在標(biāo)準(zhǔn)802.11MAC中，爭(zhēng)用窗口選擇一般遵循以下的兩條規(guī)則1)每當(dāng)在一不成功的發(fā)送嘗試后使?fàn)幱么翱贑W加倍直到達(dá)到該媒介的最大爭(zhēng)用窗口大小CWmax。站將為該幀進(jìn)行再試。
2)在成功發(fā)送后或者當(dāng)再試計(jì)數(shù)器達(dá)到其極限時(shí)將爭(zhēng)用窗口CW復(fù)位到該媒介的最小爭(zhēng)用窗口大小CWmin。
可以看到，標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.11 MAC協(xié)議的吞吐量性能不能良好地處理高負(fù)荷無線局域網(wǎng)。特別是，當(dāng)活動(dòng)站數(shù)量增加時(shí)，由于檢測(cè)到較高的沖突率，系統(tǒng)吞吐量明顯劣化。結(jié)果，本領(lǐng)域需要本發(fā)明的各種實(shí)施例。
圖1A和1B是示出結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例的硬件和軟件環(huán)境的系統(tǒng)級(jí)概觀的框圖。
圖2是示出用于控制無線網(wǎng)絡(luò)中的爭(zhēng)用的方法的流程圖。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法對(duì)無線分組傳輸?shù)氖纠孕蛄械膽?yīng)用的示圖。
圖4A-4C是示出通過本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的示例性執(zhí)行結(jié)果的圖表。
具體實(shí)施例方式
在本發(fā)明示例性實(shí)施例的以下詳細(xì)描述中，參考構(gòu)成本發(fā)明一部分的附圖，其中作為說明示出了可以實(shí)施本發(fā)明的具體示例性實(shí)施例。充分詳細(xì)地描述了這些實(shí)施例以使本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員能實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例，應(yīng)理解，可以使用其它實(shí)施例且可以進(jìn)行邏輯、機(jī)械、電氣和其它變化而不背離本發(fā)明的范圍。因此，以下的詳細(xì)描述不是限制性的。
附圖中，相同的標(biāo)號(hào)用于貫穿始終表示多個(gè)圖中出現(xiàn)的相同組件。信號(hào)和連接可由相同的標(biāo)號(hào)或標(biāo)志表示，且實(shí)際意義通過其在描述上下文中的使用而變得清楚。此外，當(dāng)一般地表示一組相同組件的動(dòng)作或特征時(shí)，在說明書和附圖中使用相同的基本標(biāo)號(hào)(例如120)。當(dāng)該相同組件組中的特定組件執(zhí)行一動(dòng)作或具有一特征時(shí)，使用引入了小數(shù)點(diǎn)的數(shù)字索引(例如，120.1)。
將詳細(xì)描述分成多個(gè)部分。在第一部分中，描述了本發(fā)明不同實(shí)施例的硬件和軟件操作環(huán)境。在第二部分中，描述了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)施例的方法。
操作環(huán)境圖1A是結(jié)合了本發(fā)明各種實(shí)施例的硬件環(huán)境130的主要組件的框圖。一般，本發(fā)明各種實(shí)施例的系統(tǒng)和方法可以結(jié)合在支持無線網(wǎng)絡(luò)的任何硬件或軟件系統(tǒng)上。一般，這種硬件包括個(gè)人計(jì)算機(jī)、服務(wù)器計(jì)算機(jī)、大型計(jì)算機(jī)、膝上計(jì)算機(jī)、便攜式手持計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、網(wǎng)絡(luò)使能的蜂窩電話、無線基站、網(wǎng)絡(luò)接口卡和前述裝置的混合。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，硬件環(huán)境130包括處理器132、存儲(chǔ)器134和對(duì)于無線網(wǎng)絡(luò)126的無線網(wǎng)絡(luò)接口124。處理器132、存儲(chǔ)器134和無線網(wǎng)絡(luò)接口124可通過系統(tǒng)總線或?qū)ｉT的數(shù)據(jù)傳輸總線進(jìn)行通信。
處理器132可以是任何類型的計(jì)算電路，例如但不限于微處理器、復(fù)雜指令集計(jì)算(CISC)微處理器、精簡(jiǎn)指令集計(jì)算(RISC)微處理器、超長(zhǎng)指令字(VLIW)微處理器、圖形處理器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)或任何其它類型的處理器、處理電路、執(zhí)行單元或計(jì)算機(jī)器。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，處理器102可以是可從Intel Corporation，Santa Clara，California獲得的Pentium或Celeron系列處理器中的處理器。在可選實(shí)施例中，處理器132可以是專用網(wǎng)絡(luò)處理器。雖然只示出了一個(gè)處理器132，但硬件環(huán)境130中可以包括多個(gè)處理器。
存儲(chǔ)器132可包括能存儲(chǔ)處理器130使用的指令和數(shù)據(jù)的任何類型的易失性或非易失性存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器130可包括RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)，ROM(只讀存儲(chǔ)器)，硬盤驅(qū)動(dòng)器，軟驅(qū)，CD-ROM，DVD-ROM和閃存，或者其任何組合。
無線網(wǎng)絡(luò)裝置124可以是網(wǎng)絡(luò)接口卡，硬件芯片或芯片組，或者被設(shè)計(jì)成發(fā)送和接收符合無線協(xié)議的無線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的任何其它硬件。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，無線協(xié)議可以是IEEE 802.11協(xié)議系中的任一種。
在一些實(shí)施例中，處理器132、存儲(chǔ)器134和無線網(wǎng)絡(luò)裝置124可集成為單個(gè)單元，諸如移動(dòng)計(jì)算機(jī)(諸如膝上計(jì)算機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)、PDA等)的無線網(wǎng)絡(luò)接口卡或主板。在可選實(shí)施例中，處理器132和存儲(chǔ)器134可以是集成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一部分，且無線網(wǎng)絡(luò)裝置124可以是經(jīng)由總線(諸如PCI總線)或其它通信接口(諸如USB、PCMCIA或IEEE 1394(火線)接口)可拆卸地耦合到集成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分開的裝置(具有自己的處理器和存儲(chǔ)器)。
圖1B是結(jié)合本發(fā)明各種實(shí)施例的軟件操作環(huán)境100的主要組件的框圖。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，操作環(huán)境100包括用于無線網(wǎng)絡(luò)裝置的網(wǎng)絡(luò)堆棧。操作環(huán)境中運(yùn)行的軟件組件可以從機(jī)器可讀媒體中讀取并在操作系統(tǒng)的控制下運(yùn)行，并與操作系統(tǒng)對(duì)接。這種機(jī)器可讀媒體的示例包括硬盤、軟盤、CD-ROM、DVD-ROM和快閃ROM。此外，機(jī)器可讀媒體包括網(wǎng)絡(luò)上傳送的有線和無線信號(hào)。操作系統(tǒng)的示例包括Microsoft Corporation的Window 95、Window 98、Window Me、Window CE、Window NT、Window 2002和Window XP。但是，本發(fā)明的實(shí)施例不限于任何特殊操作系統(tǒng)，且在可選實(shí)施例中，軟件組件可以在Palm Inc.的Palm OS、UNIX和Linux操作系統(tǒng)的變型以及蜂窩電話操作系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)行。
此外，本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)和方法可以在固件中實(shí)現(xiàn)。
如圖1B所示，網(wǎng)絡(luò)堆棧包括應(yīng)用層106、傳輸層108、因特網(wǎng)協(xié)議層110、MAC(媒體訪問控制)層112、裝置驅(qū)動(dòng)器和裝置驅(qū)動(dòng)器層122。應(yīng)用層106提供與用于軟件應(yīng)用程序102的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的接口。軟件應(yīng)用程序102可以是利用網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的任何軟件應(yīng)用程序。這種應(yīng)用程序包括電子郵件應(yīng)用程序、文件傳輸應(yīng)用程序和web瀏覽器應(yīng)用程序。本發(fā)明的實(shí)施例不限于任何特殊的軟件應(yīng)用程序。通常，應(yīng)用層106提供被設(shè)計(jì)為獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)的接口。這樣，設(shè)計(jì)應(yīng)用層106以使它提供的接口不隨網(wǎng)絡(luò)類型而變化。
傳輸層108通常提供與應(yīng)用層106的接口，并包含管理虛擬無錯(cuò)誤、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接的軟件，使得主機(jī)A可以向主機(jī)B發(fā)送消息且它們將不破壞地按正確順序到達(dá)。傳輸層建立和解除主機(jī)之間的連接。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，傳輸層是TCP(傳輸控制協(xié)議)層。
網(wǎng)絡(luò)層110由傳輸層108使用，并確定經(jīng)由數(shù)據(jù)鏈接層從發(fā)送器到接收器的消息數(shù)據(jù)的分組路由。在一些實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議是IP(因特網(wǎng)協(xié)議)。
MAC(媒體訪問和控制)層112提供網(wǎng)絡(luò)層和依賴物理媒體的網(wǎng)絡(luò)功能之間的接口。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，MAC層112包括用于無線網(wǎng)絡(luò)126的接口，并包括用于無線網(wǎng)絡(luò)的DCF(分布式協(xié)調(diào)函數(shù))114。在一些實(shí)施例中，DCF114包括CSMA/CA(具有沖突避免的載波監(jiān)聽多路訪問)DCF。DCF114可結(jié)合一個(gè)或多個(gè)快速補(bǔ)償(fast backoff)、慢速啟動(dòng)118和/或爭(zhēng)用避免120函數(shù)。以下參考圖2提供這些函數(shù)的細(xì)節(jié)。
裝置驅(qū)動(dòng)器122提供與MAC層112和特殊物理硬件的接口，用于將一工作站連接到無線網(wǎng)絡(luò)126。MAC層功能的一些或全部可以在裝置驅(qū)動(dòng)器122中實(shí)現(xiàn)。如本領(lǐng)域所示的，裝置驅(qū)動(dòng)器122使用用于在無線網(wǎng)絡(luò)126上發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的特殊無線網(wǎng)絡(luò)裝置124提供的特殊命令和物理接口。除了依賴硬件之外，裝置驅(qū)動(dòng)器通常也是依賴操作系統(tǒng)的。
圖1B所示的網(wǎng)絡(luò)堆棧是本發(fā)明一些實(shí)施例中使用的典型TCP/IP實(shí)現(xiàn)。本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員將理解，可以用其它協(xié)議代替TCP/IP，并且也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
此外，本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員將理解，上述層所提供的功能可按任何方式在硬件和軟件上分配。例如，DCF函數(shù)可設(shè)置于操作系統(tǒng)提供的MAC層內(nèi)，或者它們可以作為與主機(jī)計(jì)算機(jī)或網(wǎng)絡(luò)裝置相連接的網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)的一部分提供。本發(fā)明的實(shí)施例不限于網(wǎng)絡(luò)功能的任何特殊分類。
圖2是說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于控制無線網(wǎng)絡(luò)中的爭(zhēng)用的方法的流程圖。這些方法可以在諸如以上參考圖1A和1B所述的操作環(huán)境中執(zhí)行。通過操作環(huán)境執(zhí)行的這些方法組成了由計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令構(gòu)成的計(jì)算機(jī)程序。參考流程圖描述這些方法使得本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員能開發(fā)包括這些指令的這種程序，以便在合適的計(jì)算機(jī)上實(shí)施這些方法(計(jì)算機(jī)處理器執(zhí)行來自計(jì)算機(jī)可讀媒體的指令)。圖2所示的方法包含執(zhí)行本發(fā)明示例性實(shí)施例的操作環(huán)境所執(zhí)行的動(dòng)作。
方法圖2是示出用于確定爭(zhēng)用窗口區(qū)間以提供無線網(wǎng)絡(luò)中的爭(zhēng)用控制的方法的流程圖。當(dāng)執(zhí)行該方法的系統(tǒng)初始化爭(zhēng)用控制參數(shù)(框202)時(shí)，該方法開始。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，爭(zhēng)用控制參數(shù)包括爭(zhēng)用窗口值“CW”、閾值“閾值”和成功標(biāo)記“成功”。在一些實(shí)施例中，這些參數(shù)可如下初始設(shè)定CW＝CWmax；閾值＝CWmin；成功＝假；其中CWmax是CW的預(yù)定最大值，CWmin是CW的預(yù)定最小值，且成功指示最近的傳輸是否成功。CWmax和CWmin的值可取決于正使用的基礎(chǔ)無線協(xié)議。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，成功參數(shù)可被初始化為真值，導(dǎo)致稍許更保守的用于調(diào)節(jié)CW參數(shù)的方法。
接著，系統(tǒng)接收發(fā)送數(shù)據(jù)的請(qǐng)求(框204)。數(shù)據(jù)通常源自軟件應(yīng)用程序并可以包括由軟件應(yīng)用程序下的網(wǎng)絡(luò)層添加其上的首部。在一些實(shí)施例中，如果媒介空閑超過DIFS周期或者如果用于該工作站的補(bǔ)償區(qū)間計(jì)數(shù)器是零，則系統(tǒng)嘗試在無線網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送數(shù)據(jù)。否則，系統(tǒng)將通過從區(qū)間
中選擇補(bǔ)償時(shí)間區(qū)間計(jì)數(shù)器、當(dāng)媒介不忙時(shí)減少該補(bǔ)償計(jì)數(shù)器并在補(bǔ)償計(jì)數(shù)器為零時(shí)嘗試發(fā)送分組來調(diào)用補(bǔ)償程序。假定前者情況系統(tǒng)嘗試在無線網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送數(shù)據(jù)。
隨后，系統(tǒng)檢查以了解發(fā)送是否成功(框206)。如果發(fā)送不成功，則系統(tǒng)通過檢查成功參數(shù)來著手判斷緊接在當(dāng)前傳輸嘗試之前的傳輸嘗試是否成功(框208)。如果先前傳輸是成功的(即，成功＝1)，則向上調(diào)節(jié)閾值(框210)，隨后將成功復(fù)位到0。在一些實(shí)施例中，閾值被加倍直到達(dá)到CWmax的最大值。在本發(fā)明的可選實(shí)施例中，快速補(bǔ)償包括將CW參數(shù)直接設(shè)定為CWmax。隨后，該方法著手對(duì)爭(zhēng)用窗口參數(shù)執(zhí)行快速補(bǔ)償(塊212)。
如果先前傳輸不成功(即，成功＝0)，則系統(tǒng)直接著手對(duì)CW參數(shù)進(jìn)行快速補(bǔ)償(框212)而不調(diào)節(jié)閾值參數(shù)。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，快速補(bǔ)償包括加倍CW參數(shù)直到達(dá)到值CWmax。在本發(fā)明的可選實(shí)施例中，快速補(bǔ)償包括將CW參數(shù)直接設(shè)定到CWmax。
根據(jù)一些實(shí)施例的用于框206-212的偽代碼如下快速補(bǔ)償If(出現(xiàn)了不成功的傳輸)If(成功＝1)閾值＝min(2*CW+1，CWmax)；成功＝0；EndifCW＝min(2*CW+1，CWmax)；Endif根據(jù)可選實(shí)施例的框206-212的偽代碼如下快速補(bǔ)償(可選實(shí)施例)If(出現(xiàn)了不成功的傳輸)If(成功＝1)閾值＝min(2*CW+1，CWmax)；成功＝0；Endif
CW＝CWmax；Endif如果框206處的檢查確定該傳輸是成功的，則系統(tǒng)著手判斷當(dāng)前的CW參數(shù)是否大于閾值參數(shù)(框214)。如果CW大于閾值，則系統(tǒng)執(zhí)行慢速啟動(dòng)函數(shù)(框216)。在一些實(shí)施例中，慢速啟動(dòng)函數(shù)包括將CW參數(shù)實(shí)質(zhì)上減半，直到CWmin最小值。
用于根據(jù)實(shí)施例的框216的慢速啟動(dòng)函數(shù)的偽代碼如下慢速啟動(dòng)If(出現(xiàn)成功的傳輸且CW＞閾值)成功＝1；CW＝max((CW-1)/2，CWmin)；Endif或者，如果框214處的檢查確定當(dāng)前CW參數(shù)值小于或等于閾值參數(shù)，則系統(tǒng)執(zhí)行爭(zhēng)用避免函數(shù)(框218)。在一些實(shí)施例中，爭(zhēng)用避免函數(shù)包括從當(dāng)前CW參數(shù)中減去遞減步長(zhǎng)值“α”，直到CW等于CWmin。一般，爭(zhēng)用避免提供了CW參數(shù)的實(shí)質(zhì)上線性減少。
在本發(fā)明一些實(shí)施例中使用的爭(zhēng)用避免函數(shù)的偽代碼如下爭(zhēng)用避免If(出現(xiàn)成功的傳輸且CW≤閾值)成功＝1；CW＝max(CWmin，CW-α)；Endif在一些實(shí)施例中，可以根據(jù)如表1所示的CW的當(dāng)前值確定α。在這些實(shí)施例中，根據(jù)分段常數(shù)函數(shù)確定α以近似α(CW)，如下所述。
表1
在本發(fā)明的可選實(shí)施例中，α的值可以如以下表2中所示地確定。在這些實(shí)施例中，可以利用α(CW)的更高次近似來確定α，如下所述。
表2 基于IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)中的資源BSS是每個(gè)站的帶寬的事實(shí)，表1和2中的α值x可通過近似α(CW)導(dǎo)出。對(duì)于每個(gè)站，使得BWi是第i個(gè)站使用的帶寬，CWi是其爭(zhēng)用窗口大小。隨后，平均起來，BWi(t)≈cCWi(t)×aSlotTime]]>對(duì)于一些常數(shù)系數(shù)c。因此，對(duì)于乘法因子b＞0，BWi(t+1)＝b*BWi(t)CWi(t+1)＝CWi(t)/b，且對(duì)于加法因子a＞0，BWi(t+1)＝a+BWi(t)CWi(t+1)=1a×aSlotTimec+1CWi(t)]]>=CWi(t)a×aSlotTimec×CWi(t)+1]]>由于aSlotTime＜＜1且a×aSlotTimec×CWi(t)=aBWi(t)<<1⇒]]>CWi(t+1)=CWi(t)-]]>a×CWi(t)×{aSlotTime×CWi(t)}/c+]]>CWi(t)×O((CWi(t)×aSlotTime)2)]]>=CWi(t)-a×aSlotTimec×CWi(t)2+]]>CWi(t)×O((CWi(t)×aSlotTime)2)]]>=CWi(t)-α(CWi(t))+]]>CWi(t)×O((CWi(t)×aSlotTime)2)]]>≈CWi(t)-α(CWi(t))]]>其中加法遞減值α(CWi(t))=a×aSlotTimec×CWi(t)2]]>圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法對(duì)無線分組傳輸?shù)氖纠孕蛄械膽?yīng)用示例的示圖。圖3中的示例示出分組傳輸序列期間獲得的CW常數(shù)值，在該分組傳輸序列期間成功地發(fā)送了三個(gè)分組后面是一個(gè)不成功發(fā)送和一個(gè)成功的再試。如通過該示例性序列可了解的，對(duì)于每個(gè)成功的發(fā)送，該方法急劇地(例如，通過慢速啟動(dòng)函數(shù)指數(shù)降低直到達(dá)到閾值)或逐漸地(例如，在達(dá)到閾值后通過爭(zhēng)用避免函數(shù)線性減少)降低了爭(zhēng)用窗口大小CW。在不成功的發(fā)送后，爭(zhēng)用窗口大小CW會(huì)急劇增加，例如通過指數(shù)增加或通過獲得最大爭(zhēng)用窗口大小進(jìn)行快速補(bǔ)償。在一些實(shí)施例中，閾值是不小于其中已發(fā)生成功發(fā)送的最后爭(zhēng)用窗口大小的值，或者閾值是用于該媒介的最大爭(zhēng)用窗口大小CWmax。
圖4A-4C是示出通過本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的示例性執(zhí)行結(jié)果的圖表。這些執(zhí)行結(jié)果基于使用與標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.11 MAC DCF比較和混合的用于上述創(chuàng)新爭(zhēng)用控制方法的OPNET Techologies，Inc.的Opnet模擬器的模擬研究。針對(duì)三種無線LAN情況進(jìn)行這些模擬10個(gè)站、50個(gè)站和100個(gè)站。對(duì)于每種情況，運(yùn)行三種模擬例·所有站運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)802.11 MAC DCF，如曲線406所示的。
·所用站使用來自表的協(xié)議參數(shù)運(yùn)行創(chuàng)新的爭(zhēng)用控制方法，如曲線402所示。
·一半的站使用來自表1的協(xié)議參數(shù)運(yùn)行創(chuàng)新的爭(zhēng)用方法且另一半運(yùn)行稱作混合802.11DCF的標(biāo)準(zhǔn)802.11 MAC DCF以及算法1，如曲線404所示。
在模擬情況中不使用RTS/CTS。表3示出了無線LAN系統(tǒng)配置和模擬配置。
表3
在模擬例中，生成通信量以使在嘗試開始傳送新幀時(shí)所有站總是經(jīng)歷忙媒體，因此總需要經(jīng)過補(bǔ)償程序來發(fā)送幀。
圖4A示出了模擬的10個(gè)站的網(wǎng)絡(luò)的性能，圖4B中是模擬的50個(gè)站網(wǎng)絡(luò)，且圖4C中是模擬的100個(gè)站網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)注意，圖4A-4C所示的執(zhí)行性能水平是示例性的，且本發(fā)明的實(shí)施例不限于所示的性能值。
提供了用于提供無線網(wǎng)絡(luò)中的爭(zhēng)用控制的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的實(shí)施例提供了先前系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。例如，本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)和方法可以明顯減少爭(zhēng)用并實(shí)現(xiàn)較高的系統(tǒng)吞吐量同時(shí)仍維持對(duì)所有站的公平性。此外，可以在不改變TCP/IP且對(duì)IEEE 802.11 MAC標(biāo)準(zhǔn)改變最小的情況下支持系統(tǒng)和方法。這些方法可直接應(yīng)用于其它基于爭(zhēng)用的媒介訪問協(xié)議，諸如IEEE 802.11e EDCF(增強(qiáng)分布式協(xié)調(diào)函數(shù))。
雖然這里說明并描述了特定的實(shí)施例，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解，計(jì)算用于實(shí)現(xiàn)相同目的的任何結(jié)構(gòu)都可替換所示的特定實(shí)施例。本申請(qǐng)旨在覆蓋本發(fā)明的任何修改或變型。
本申請(qǐng)中所使用的術(shù)語意在包含所有這些環(huán)境。應(yīng)理解，以上描述旨在是說明性而非限制性的。通過以上描述，許多其它實(shí)施例將是本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員將是顯而易見的。因此，很清楚本發(fā)明旨在僅由所附權(quán)利要求書及其等效物限定。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括在無線網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送分組；如果發(fā)送分組不成功，則執(zhí)行以下任務(wù)根據(jù)快速補(bǔ)償操作設(shè)定爭(zhēng)用窗口參數(shù)，以及如果發(fā)送先前分組不成功，則增加一閾值；；如果發(fā)送所述分組成功且爭(zhēng)用窗口參數(shù)的當(dāng)前值小于所述閾值，則根據(jù)爭(zhēng)用避免操作減小爭(zhēng)用窗口參數(shù)；以及如果發(fā)送所述分組成功且爭(zhēng)用窗口參數(shù)的當(dāng)前值大于所述閾值，則根據(jù)慢速啟動(dòng)操作減小爭(zhēng)用窗口參數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述快速補(bǔ)償操作包括按指數(shù)方式增大所述爭(zhēng)用窗口參數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述快速補(bǔ)償操作包括使所述爭(zhēng)用窗口參數(shù)實(shí)質(zhì)上加倍。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述快速補(bǔ)償操作包括將所述爭(zhēng)用窗口參數(shù)設(shè)定為預(yù)定最大值。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述爭(zhēng)用避免操作按實(shí)質(zhì)上線性的方式減小所述爭(zhēng)用窗口參數(shù)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述爭(zhēng)用避免操作從所述爭(zhēng)用窗口參數(shù)中減去預(yù)定步長(zhǎng)值。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述爭(zhēng)用窗口參數(shù)確定所述步長(zhǎng)值。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述慢速啟動(dòng)操作按實(shí)質(zhì)上指數(shù)的方式減小所述爭(zhēng)用窗口參數(shù)。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述慢速啟動(dòng)操作使所述爭(zhēng)用窗口參數(shù)實(shí)質(zhì)上減半。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在發(fā)送任何分組前將所述爭(zhēng)用窗口參數(shù)設(shè)定為預(yù)定的最大值。
11.一種網(wǎng)絡(luò)裝置，包括處理器；與所述處理器耦合的存儲(chǔ)器；與所述處理器耦合的無線網(wǎng)絡(luò)接口；其中所述處理器可用于使得所述網(wǎng)絡(luò)接口在無線網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送分組，如果所述分組未成功發(fā)送，則執(zhí)行以下任務(wù)根據(jù)快速補(bǔ)償操作設(shè)定爭(zhēng)用窗口參數(shù)，以及如果發(fā)送先前分組不成功，則增加一閾值；如果所述分組成功發(fā)送且所述爭(zhēng)用窗口參數(shù)的當(dāng)前值小于所述閾值，則根據(jù)爭(zhēng)用避免操作減小所述爭(zhēng)用窗口參數(shù)，以及如果所述分組成功發(fā)送且所述爭(zhēng)用窗口參數(shù)的當(dāng)前值大于所述閾值，則根據(jù)慢速啟動(dòng)操作減小所述爭(zhēng)用窗口參數(shù)。
12.如權(quán)利要求11所述的網(wǎng)絡(luò)裝置，其特征在于，所述快速補(bǔ)償操作包括按指數(shù)方式增大所述爭(zhēng)用窗口參數(shù)。
13.如權(quán)利要求12所述的網(wǎng)絡(luò)裝置，其特征在于，所述快速補(bǔ)償操作包括使所述爭(zhēng)用窗口參數(shù)實(shí)質(zhì)上加倍。
14.如權(quán)利要求11所述的網(wǎng)絡(luò)裝置，其特征在于，所述快速補(bǔ)償操作包括將所述爭(zhēng)用窗口參數(shù)設(shè)定為預(yù)定最大值。
15.如權(quán)利要求11所述的網(wǎng)絡(luò)裝置，其特征在于，所述爭(zhēng)用避免操作按實(shí)質(zhì)上線性的方式減小所述爭(zhēng)用窗口參數(shù)。
16.如權(quán)利要求11所述的網(wǎng)絡(luò)裝置，其特征在于，所述爭(zhēng)用避免操作從所述爭(zhēng)用窗口參數(shù)中減去預(yù)定步長(zhǎng)值。
17.如權(quán)利要求14所述的網(wǎng)絡(luò)裝置，其特征在于，根據(jù)所述當(dāng)前爭(zhēng)用窗口參數(shù)確定所述步長(zhǎng)值。
18.如權(quán)利要求11所述的網(wǎng)絡(luò)裝置，其特征在于，所述慢速啟動(dòng)操作按實(shí)質(zhì)上指數(shù)的方式減小所述爭(zhēng)用窗口參數(shù)。
19.如權(quán)利要求11所述的網(wǎng)絡(luò)裝置，其特征在于，所述慢速啟動(dòng)操作使所述爭(zhēng)用窗口參數(shù)值實(shí)質(zhì)上減半。
20.如權(quán)利要求11所述的網(wǎng)絡(luò)裝置，其特征在于，還包括在發(fā)送任何分組前將所述爭(zhēng)用窗口參數(shù)設(shè)定為預(yù)定的最大值。
21.如權(quán)利要求11所述的網(wǎng)絡(luò)裝置，其特征在于，所述處理器、存儲(chǔ)器和無線網(wǎng)絡(luò)接口結(jié)合入一網(wǎng)絡(luò)接口卡。
22.如權(quán)利要求11所述的網(wǎng)絡(luò)裝置，其特征在于，所述處理器、存儲(chǔ)器和無線網(wǎng)絡(luò)接口結(jié)合入一無線基站。
23.如權(quán)利要求11所述的網(wǎng)絡(luò)裝置，其特征在于，所述處理器、存儲(chǔ)器和無線網(wǎng)絡(luò)接口結(jié)合入一個(gè)人數(shù)字助理。
24.如權(quán)利要求11所述的網(wǎng)絡(luò)裝置，其特征在于，所述處理器、存儲(chǔ)器和無線網(wǎng)絡(luò)接口結(jié)合入一個(gè)人計(jì)算機(jī)。
25.如權(quán)利要求11所述的網(wǎng)絡(luò)裝置，其特征在于，所述處理器、存儲(chǔ)器和無線網(wǎng)絡(luò)接口結(jié)合入一服務(wù)器計(jì)算機(jī)。
26.如權(quán)利要求11所述的網(wǎng)絡(luò)裝置，其特征在于，所述無線網(wǎng)絡(luò)接口是與符合IEEE 802.11協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)的接口。
27.一種具有機(jī)器可執(zhí)行指令的機(jī)器可讀媒介，所述指令用于執(zhí)行用于控制無線網(wǎng)絡(luò)裝置中的爭(zhēng)用的方法，所述方法包括在無線網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送分組；如果發(fā)送分組不成功，則執(zhí)行以下任務(wù)根據(jù)快速補(bǔ)償操作設(shè)定爭(zhēng)用窗口參數(shù)，以及如果發(fā)送先前分組不成功，則增加一閾值；；如果發(fā)送所述分組成功且爭(zhēng)用窗口參數(shù)的當(dāng)前值小于所述閾值，則根據(jù)爭(zhēng)用避免操作減小爭(zhēng)用窗口參數(shù)；以及如果發(fā)送所述分組成功且爭(zhēng)用窗口參數(shù)的當(dāng)前值大于所述閾值，則根據(jù)慢速啟動(dòng)操作減小爭(zhēng)用窗口參數(shù)。
28.如權(quán)利要求27所述的機(jī)器可讀媒介，其特征在于，所述快速補(bǔ)償操作包括按指數(shù)方式增大所述爭(zhēng)用窗口參數(shù)。
29.如權(quán)利要求28所述的機(jī)器可讀媒介，其特征在于，所述快速補(bǔ)償操作包括使所述爭(zhēng)用窗口參數(shù)實(shí)質(zhì)上加倍。
30.如權(quán)利要求27所述的機(jī)器可讀媒介，其特征在于，所述快速補(bǔ)償操作包括將所述爭(zhēng)用窗口參數(shù)設(shè)定為預(yù)定最大值。
31.如權(quán)利要求27所述的機(jī)器可讀媒介，其特征在于，所述爭(zhēng)用避免操作按實(shí)質(zhì)上線性的方式減小所述爭(zhēng)用窗口參數(shù)。
32.如權(quán)利要求27所述的機(jī)器可讀媒介，其特征在于，所述爭(zhēng)用避免操作從所述爭(zhēng)用窗口參數(shù)中減去預(yù)定步長(zhǎng)值。
33.如權(quán)利要求32所述的機(jī)器可讀媒介，其特征在于，根據(jù)所述爭(zhēng)用窗口參數(shù)確定所述步長(zhǎng)值。
34.如權(quán)利要求27所述的機(jī)器可讀媒介，其特征在于，所述慢速啟動(dòng)操作按實(shí)質(zhì)上指數(shù)的方式減小所述爭(zhēng)用窗口參數(shù)。
35.如權(quán)利要求27所述的機(jī)器可讀媒介，其特征在于，所述慢速啟動(dòng)操作使所述爭(zhēng)用窗口參數(shù)實(shí)質(zhì)上減半。
36.如權(quán)利要求27所述的機(jī)器可讀媒介，其特征在于，還包括在發(fā)送任何分組前將所述爭(zhēng)用窗口參數(shù)設(shè)定為預(yù)定的最大值。
37.一種系統(tǒng)，包括媒體訪問和控制模塊；與所述媒體訪問和控制模塊耦合的分布式協(xié)調(diào)函數(shù)模塊，它可用于在無線網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送分組；如果發(fā)送分組不成功，則執(zhí)行以下任務(wù)根據(jù)快速補(bǔ)償操作設(shè)定爭(zhēng)用窗口參數(shù)，以及如果發(fā)送先前分組不成功，則增加一閾值；；如果成功發(fā)送所述分組且爭(zhēng)用窗口參數(shù)的當(dāng)前值小于所述閾值，則根據(jù)爭(zhēng)用避免操作減小爭(zhēng)用窗口參數(shù)；以及如果發(fā)送所述分組成功且爭(zhēng)用窗口參數(shù)的當(dāng)前值大于所述閾值，則根據(jù)慢速啟動(dòng)操作減小爭(zhēng)用窗口參數(shù)。
38.如權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述快速補(bǔ)償操作包括按指數(shù)方式增大所述爭(zhēng)用窗口參數(shù)。
39.如權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述爭(zhēng)用避免操作按實(shí)質(zhì)上線性的方式減小爭(zhēng)用窗口參數(shù)。
40.如權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述慢速啟動(dòng)操作按實(shí)質(zhì)上指數(shù)的方式減小爭(zhēng)用窗口參數(shù)。
全文摘要
系統(tǒng)和方法提供用于控制無線網(wǎng)絡(luò)裝置中的爭(zhēng)用。這些系統(tǒng)和方法在無線網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送分組。如果發(fā)送不成功，則根據(jù)快速補(bǔ)償操作調(diào)節(jié)爭(zhēng)用參考參數(shù)。如果分組發(fā)送成功且爭(zhēng)用窗口參數(shù)的當(dāng)前值小于閾值，則根據(jù)爭(zhēng)用避免操作減小爭(zhēng)用窗口參數(shù)。如果分組發(fā)送成功且爭(zhēng)用窗口參數(shù)的當(dāng)前值大于所述閾值，則根據(jù)慢速啟動(dòng)操作減小爭(zhēng)用窗口參數(shù)。
文檔編號(hào)H04L12/56GK1856966SQ200480027962
公開日2006年11月1日 申請(qǐng)日期2004年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月30日
發(fā)明者劉昌文 申請(qǐng)人:英特爾公司