專利名稱：無線網(wǎng)格網(wǎng)絡中的動態(tài)速率限制的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總地涉及無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(meshnetwork)。
背景技術：
隨著來自各種背景和垂直行業(yè)的用戶將無線LAN (WLAN)技術帶入 他們的家、辦公室以及越來越多地帶入公共空間中，WLAN技術的市場使 用已經(jīng)爆炸式地增長了。這種轉(zhuǎn)變不僅凸顯了早期系統(tǒng)的局限性，而且凸 顯了 WLAN技術目前在全球范圍內(nèi)的人們的工作和生活方式中所扮演的 不斷變化的角色。事實上，WLAN正在快速地從便利網(wǎng)絡變成關鍵流量網(wǎng) 絡。不斷增加的用戶正在依靠WLAN提高他們的通信和應用的及時性和 生產(chǎn)率，并且與此同時，這些用戶要求他們的網(wǎng)絡具有更高的可見性、安 全性、管理和性能。
無線網(wǎng)格網(wǎng)絡已經(jīng)變得越來越受歡迎。典型的無線網(wǎng)格網(wǎng)絡由網(wǎng)格接 入點(例如，思科SkyCaptain網(wǎng)格接入點)和無線客戶端構成。為了構建 自構且自愈的多跳無線網(wǎng)格網(wǎng)絡，每個網(wǎng)格接入點要找到回到根節(jié)點的路 由。網(wǎng)格接入點所使用的路由協(xié)議通常形成分級路由配置，回程流量 (backhaul traffic)根據(jù)該配置在根節(jié)點和多個網(wǎng)格接入點之間被轉(zhuǎn)發(fā)。無 線網(wǎng)格網(wǎng)絡可以包括一個或多個網(wǎng)格接入點(網(wǎng)格AP或MAP)，這些網(wǎng) 格接入點包括用于在其它網(wǎng)格節(jié)點之間的網(wǎng)格回程上傳輸流量的回程射頻 和用于無線客戶端流量的客戶端射頻。因為網(wǎng)格回程傳送來自網(wǎng)絡中的很 多用戶的累積無線流量，所以可能會發(fā)生回程帶寬的消耗以及擁塞和隊列 溢出。各種速率限制和帶寬管理機制已經(jīng)被用在有線網(wǎng)絡中；然而，這些 速率限制技術都沒有考慮無線網(wǎng)格網(wǎng)絡的一些不同屬性。


圖1示出了分級無線網(wǎng)格網(wǎng)絡的示例拓撲圖。
圖2A示出了網(wǎng)格接入點和控制器之間的分級關系的示意性邏輯視圖。
圖2B示出了可以被用來實現(xiàn)控制器的示例硬件系統(tǒng)。
圖3A為了描述的目的示出了可被用來實現(xiàn)網(wǎng)格接入點的硬件系統(tǒng)
300。
圖3B為了描述的目的示出了可用于實現(xiàn)根據(jù)另一實現(xiàn)方式的網(wǎng)格接入點的硬件系統(tǒng)325。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一種實現(xiàn)方式的用于計算針對無線客戶端流量的速率限制的示例流程圖。
圖5示出了用于計算上行和下行流量之間的速率限制分配的示例方法。
圖6示出了用于基于一個或多個所檢測到的狀況調(diào)整過量預訂(over-subscription) 參數(shù)的示例方》去。
具體實施方式
A.概述
特定的實現(xiàn)方式輔助實現(xiàn)無線網(wǎng)格網(wǎng)絡的動態(tài)速率限制機制。在特定實現(xiàn)方式中， 一種速率限制機制基于網(wǎng)格網(wǎng)絡中的活動客戶端的數(shù)目和客戶端的跳數(shù)信息動態(tài)限制所允許的客戶端數(shù)據(jù)率。網(wǎng)格接入點所支持的數(shù)據(jù)率實質(zhì)上在所有相鄰MAP之間被共享，這意味著由于競爭使得每個MAP都只接收到可用帶寬的一部分。此外，從相鄰MAP接收數(shù)據(jù)的中間MAP可能會遭遇隊列溢出的問題。由于TCP對分組丟失非常敏感，所以TCP吞吐量可能會受到網(wǎng)絡中的擁塞和隊列溢出的非常大的影響。此外，在多跳網(wǎng)格網(wǎng)絡中，主要由于增加的空間競爭，有效帶寬隨跳數(shù)的增加而近似地線性減小。經(jīng)過多個網(wǎng)絡階躍(hop)的流具有較低的吞吐量，這從服務提供商的角度來看可能是不希望存在的。例如，距離根AP(RAP)三跳的客戶端可能只能最多得到單跳客戶端所能夠得到的吞吐量的三分之一。如果每個客戶端都被允許按照自己的意愿進行發(fā)送，那么競
6爭性強的單跳客戶端可能就會排擠多跳客戶端。因此，本發(fā)明的實現(xiàn)方式 包括跳數(shù)信息作為計算用于網(wǎng)格網(wǎng)絡的客戶端數(shù)據(jù)率的考慮因素。在某些 特定實現(xiàn)方式中，本發(fā)明的速率限制機制通過施加上行和下行客戶端數(shù)據(jù) 率來動態(tài)地在上行和下行流量之間分配可用的網(wǎng)格帶寬。在特定實施例 中，該動態(tài)速率限制機制還可以基于所觀察到的在一個或多個接入點處的 擁塞來調(diào)整客戶端數(shù)據(jù)率。
在根據(jù)一個特定實現(xiàn)方式的網(wǎng)格網(wǎng)絡中，網(wǎng)格AP被一個或多個控制 器維護和管理。每個控制器可以管理多達特定數(shù)目的網(wǎng)格AP。在一種實
現(xiàn)方式中，網(wǎng)格樹是根位于一個根AP (RAP)的路由樹。在一些實現(xiàn)方 式中，每個網(wǎng)格樹上的網(wǎng)格AP被一個控制器管理。在多于一個控制器被 用于一個網(wǎng)格樹的情況下，管理服務器被用于管理來自多個控制器的信 息。在特定實現(xiàn)方式中，在網(wǎng)格網(wǎng)絡中的兩種實體——控制器和網(wǎng)格網(wǎng)絡 中的每個網(wǎng)格接入點處實行動態(tài)速率限制機制。在一種實現(xiàn)方式中，控制 器計算每個客戶端的平均允許上行和/或下行客戶端數(shù)據(jù)率并通知網(wǎng)格 AP。 MAP和控制器實現(xiàn)速率限制機制、令牌桶算法來限制每個用戶的客 戶端數(shù)據(jù)率。速率限制機制的流出傳輸率由控制器基于在網(wǎng)格網(wǎng)絡上所觀 察到的狀況動態(tài)設置。 B.示例無線網(wǎng)格網(wǎng)絡系統(tǒng)體系結(jié)構 B丄網(wǎng)絡拓撲
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一種實現(xiàn)方式的無線網(wǎng)格網(wǎng)絡。在一種實現(xiàn) 方式中，無線網(wǎng)格網(wǎng)絡包括無線網(wǎng)格控制器20、根接入點21和多個子無 線網(wǎng)格接入點。在一種實現(xiàn)方式中，為了將流量路由到根接入點 (RAP)，網(wǎng)格接入點被邏輯性地以分級結(jié)構安排在網(wǎng)絡上。在一種實現(xiàn) 方式中，這種分級結(jié)構可以基于對無線網(wǎng)格接入點之間的無線管理消息的 發(fā)現(xiàn)而被動態(tài)配置和改變，或者可以是被靜態(tài)配置的。
在一種實現(xiàn)方式中，分級結(jié)構層疊被應用在路由節(jié)點的網(wǎng)格網(wǎng)絡上以 創(chuàng)建朝向葉子路由節(jié)點35的下行方向和朝向根接入點21的上行方向。例 如，在圖1中所示的分級網(wǎng)格網(wǎng)絡中，第一跳網(wǎng)格接入點31是中間網(wǎng)格 接入點33的父節(jié)點。此外，中間網(wǎng)格接入點33和34是葉子網(wǎng)格接入點35的父節(jié)點。在一種實現(xiàn)方式中，這種分級關系被用于在無線客戶端60之間或者在無線客戶端60和網(wǎng)絡30之間路由分組。當然，各種無線網(wǎng)格網(wǎng)絡配置都是可能的，這些配置包括非分級配置以及具有更少或更多數(shù)目的分級樹結(jié)構的分級配置。
在一種實現(xiàn)方式中，網(wǎng)格網(wǎng)絡中的網(wǎng)格接入點一般包括一個工作在第一頻帶的射頻和相關的無線通信功能以與其它網(wǎng)格接入點通信，從而實現(xiàn)無線骨干網(wǎng)，下面會更全面的討論。在一種實現(xiàn)方式中，所有的網(wǎng)格接入點或網(wǎng)格接入點的子集還包括工作在無干擾的第二頻帶的附加射頻以及其它無線通信功能以建立和維護與移動臺(例如無線客戶端60)的無線連接。例如，在802.11無線網(wǎng)絡中，無線路由節(jié)點上的骨干射頻可以利用802.11a協(xié)議在5GHz的頻帶上在彼此之間發(fā)送無線分組，而每個網(wǎng)格接入點上的第二射頻可以在2.4GHz頻帶(802.11b/g)上與無線客戶端進行交互。當然，這種聯(lián)系也可以反過來，回程流量使用802.11b/g頻帶，而客戶端流量使用802.11a頻帶。另外，網(wǎng)格接入點可以只包括一個射頻或者附加的射頻。
在一種實現(xiàn)方式中， 一些無線網(wǎng)格網(wǎng)絡可以包括控制器和多個網(wǎng)格接入點，所述多個網(wǎng)格接入點基于自動鄰居和路由發(fā)現(xiàn)協(xié)議被配置為一個或多個路由和控制分級結(jié)構。在一些環(huán)境下，各個網(wǎng)格接入點通過基于各種因素選擇父節(jié)點來自動發(fā)現(xiàn)它們的鄰居并配置分級路由配置。在一些系統(tǒng)中，網(wǎng)格接入點通過路由分級結(jié)構中的一個或多個父節(jié)點連接到無線控制器。
B.2.控制器
圖2A示出了根據(jù)本發(fā)明的一種可能實現(xiàn)方式的、相對于無線客戶端而言網(wǎng)格接入點和控制器20之間的邏輯關系。在一種實現(xiàn)方式中，與控制器20連接的網(wǎng)格接入點實現(xiàn)用于管理與客戶端60的無線連接的分級處理機制。例如，每個網(wǎng)格接入點可以被配置為自治地實現(xiàn)時間關鍵的鏈路層功能(例如發(fā)送確認)，同時封裝和轉(zhuǎn)發(fā)無線管理幀(例如關聯(lián)請求等)和其它客戶端流量到控制器20以進行處理。被封裝的幀可以經(jīng)過如圖2A中所示的網(wǎng)格分級結(jié)構中的一個或多個中間網(wǎng)格接入點。
8在其它實現(xiàn)方式中，控制器20可以被實現(xiàn)為無線域服務器
(WDS)。如果控制器20被實現(xiàn)為WDS，則網(wǎng)格接入點所實現(xiàn)的客戶端側(cè)接入功能可以包括自治的或者所謂的"胖(fat)"無線接入點。當然，各種其它網(wǎng)格路由和控制機制都可以結(jié)合這里所描述的實時傳輸協(xié)議一起被使用。
圖2B示出了示例硬件系統(tǒng)100，該系統(tǒng)可被用于實現(xiàn)控制器20。如圖2B所示，在一種實現(xiàn)方式中，中心控制器20包括網(wǎng)絡接口 102。在一種實現(xiàn)方式中，控制器20還包括處理器106、存儲器108、被存儲在存儲器108中的一個或多個軟件模塊(包括用于執(zhí)行這里所描述的功能的指令)以及可操作地連接這些組件的系統(tǒng)總線110?？刂破骺梢钥蛇x地包括管理端口 112，管理端口 112能夠?qū)崿F(xiàn)為了諸如配置和診斷接入之類的目的的管理接入。
B.3.無線網(wǎng)格接入點
圖3A為了描述的目的示出了硬件系統(tǒng)300，該系統(tǒng)可被用于實現(xiàn)無線網(wǎng)格網(wǎng)絡中的無線網(wǎng)格接入點。在一種實現(xiàn)方式中，無線網(wǎng)格接入點300包括處理器308、只讀存儲器(ROM) 309和電可擦除只讀存儲器(EEPROM) 311，所述電可擦除只讀存儲器311包括用于存儲包括物理環(huán)境和參數(shù)(PEP)信息在內(nèi)的網(wǎng)絡管理信息的預留存儲空間311。例如，PEP信息可以包括天線方向、全球定位系統(tǒng)(GPS)位置、海拔和地面以上的高度等。無線網(wǎng)格接入點300還可以包括以下組件中的一個或多個組件存儲器312、用于與LAN通信的網(wǎng)絡接口 314 (例如802.3接口)、用于存儲WLAN信息的緩存316和持久型存儲器318。無線網(wǎng)格接入點300還可以包括具有天線321的回程無線網(wǎng)絡接口 320。回程無線網(wǎng)絡接口 320被配置為發(fā)送和接收去往/來自網(wǎng)格網(wǎng)絡中的一個或多個其它無線網(wǎng)格接入點的消息。無線網(wǎng)格接入點300還可以包括具有天線323的客戶端無線網(wǎng)絡接口 322 (例如，IEEE802.il WLAN接口)?？蛻舳藷o線網(wǎng)絡接口 322被配置用于與一個或多個無線客戶端60通信。無線網(wǎng)格接入點300還可以包括互連這些組件的系統(tǒng)總線322、輸入/輸出(I/O)端口324和可選管理或控制端口 (326)。在一些實現(xiàn)方式中，無線網(wǎng)格接入點使用下列標準中的一個或多個
WiFi/802.11、 WiMax/802.16、 2G、 3G或4G無線、藍牙/802.15、 Zigbee
或者任何其它合適的無線通信標準。在一種實現(xiàn)方式中，無線網(wǎng)格接入點 可以具有單獨的接入射頻和相關的接口組件，用于與無線客戶端或其它便
攜式計算機通信。無線網(wǎng)格接入點還可以包括軟件模塊和被存儲在持久型 存儲器318 (例如，硬盤驅(qū)動、閃存、EEPROM等)中的設備驅(qū)動器(例 如網(wǎng)絡和WLAN接口驅(qū)動器)，所述軟件模塊包括動態(tài)主機配置協(xié)議 (DHCP)客戶端、透明橋接、輕型接入點協(xié)議(LWAPP)、思科發(fā)現(xiàn)協(xié) 議(CDP)模塊、無線接入點模塊、簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議(SNMP)功能 等。在啟動時，這些軟件組件被載入系統(tǒng)存儲器312中并且之后被處理器 310訪問并執(zhí)行。在一種實現(xiàn)方式中，無線網(wǎng)格接入點包括用于識別網(wǎng)絡 管理信息(例如PEP數(shù)據(jù))的接收和用于將這些信息存儲在存儲器(例如 EEPROM310)中的軟件或固件模塊。
圖3B為了描述目的示出了硬件系統(tǒng)325，該系統(tǒng)可被用于實現(xiàn)根據(jù)另 一實現(xiàn)方式的無線網(wǎng)格網(wǎng)絡中的無線網(wǎng)格接入點。在一種實現(xiàn)方式中，無 線網(wǎng)格接入點325可以具有與圖3A的無線網(wǎng)格接入點300的組件相似的 組件，只是圖3B的無線網(wǎng)格接入點325包括無線網(wǎng)絡接口 326和天線 328，而不包括回程無線網(wǎng)絡接口 320、天線321、客戶端無線網(wǎng)絡接口 322和天線323。此外，無線網(wǎng)格接入點325還包括802.3 (以太網(wǎng))接口 330。
B.4.速率施加(Rate Enforcement)
在特定的實現(xiàn)方式中，控制器20和網(wǎng)格接入點都包括被指示用于施 加這里所描述的動態(tài)速率限制機制所計算出的客戶端數(shù)據(jù)率的功能。在一 種實現(xiàn)方式中，由于控制器20被可操作地布置為接收目的地是與MAP相 關聯(lián)的無線客戶端60的網(wǎng)絡流量，所以控制器20可操作用于將客戶端數(shù) 據(jù)率施加于下行方向的流量。此外，由于控制器20可操作用于管理網(wǎng)格 接入點和無線客戶端之間的關聯(lián)，所以它可以跟蹤與網(wǎng)格相關聯(lián)的客戶端 的數(shù)目和每個客戶端的跳數(shù)信息。然而，在另一實現(xiàn)方式中，根接入點21 可被配置為將客戶端數(shù)據(jù)率施加于下行方向。在一種實現(xiàn)方式中，為了將客戶端數(shù)據(jù)率施加于上行方向，每個網(wǎng)格接入點包括速率控制功能。例
如，在客戶端無線網(wǎng)絡接口 322處所接收到的客戶端流量被傳送給速率施
加模塊。該速率施加模塊對所接收到的分組進行調(diào)度以進行傳送，所接收
到的分組再被傳送給回程無線網(wǎng)絡接口 320以進行傳輸。
多種速率施加機制可以被用來將客戶端數(shù)據(jù)率施加于上行和下行方向。示例速率施加機制包括加權公平排隊法、基于類別的加權公平排隊法、漏桶算法、令牌桶算法等。此外，在一種實現(xiàn)方式中，控制器20包括被用于收集這里所描述的速率限制機制所使用的網(wǎng)格網(wǎng)絡流量統(tǒng)計數(shù)據(jù)和測量結(jié)果的功能。此外，在一種實現(xiàn)方式中，速率限制機制被控制器20所容宿。當計算客戶端數(shù)據(jù)率時，控制器20將上行客戶端數(shù)據(jù)率發(fā)送給網(wǎng)格接入點以進行施加。此外，在控制器20可操作地與多于一個根接入點(和相關聯(lián)的下行網(wǎng)格分級結(jié)構)相關聯(lián)的情況下，它可以將動態(tài)速率限制算法分別應用于不同的網(wǎng)格網(wǎng)絡。C.速率限制機制
在一種特定的實現(xiàn)方式中，這里所描述的動態(tài)速率限制機制逐個客戶端地調(diào)整影響被施加在無線流量上的上行和下行客戶端數(shù)據(jù)率的三個參數(shù)。下面會更詳細的討論，動態(tài)速率限制機制可以基于當前客戶端的數(shù)目和客戶端跳數(shù)信息來計算(針對上行和下行流量的)總客戶端數(shù)據(jù)率。在一些實現(xiàn)方式中，動態(tài)速率限制機制還可以基于所觀察到的對網(wǎng)格網(wǎng)絡的利用來動態(tài)地將總客戶端數(shù)據(jù)率在上行和下行方向之間進行分配。此外，動態(tài)速率限制機制可以基于所觀察到的網(wǎng)格網(wǎng)絡上的擁塞來調(diào)整影響總客戶端數(shù)據(jù)率的過量預訂參數(shù)。在一種實現(xiàn)方式中，對總客戶端數(shù)據(jù)率、上行和下行分配和過量預訂參數(shù)的調(diào)整(和觸發(fā)這些調(diào)整的可能事件)可以彼此獨立地或者彼此相關地進行。例如，在一種實現(xiàn)方式中，要把其所計算出的參數(shù)應用于網(wǎng)格網(wǎng)絡的控制器20可以將總客戶端數(shù)據(jù)率、上行分配和過量預訂參數(shù)發(fā)送給網(wǎng)格接入點，這些網(wǎng)格接入點可操作來基于這些參數(shù)中的每個參數(shù)的當前值應用適當?shù)纳闲锌蛻舳藬?shù)據(jù)率。在另一種實現(xiàn)方式中，控制器20可以計算出上行客戶端數(shù)據(jù)率并發(fā)送要被應用于網(wǎng)格接入點的新的上行速率。
iiC丄總客戶端數(shù)據(jù)率
在一些網(wǎng)格網(wǎng)絡中，用于網(wǎng)格回程的PHY數(shù)據(jù)率是18Mbps，該速率
轉(zhuǎn)換成應用層數(shù)據(jù)率為大約10.5Mbps。傳統(tǒng)上，WLAN測量以比特/秒為
單位的流量負載。然而，這種傳統(tǒng)的流量負載測量對于無線網(wǎng)格網(wǎng)絡中的
使用而言是不夠的。在網(wǎng)格網(wǎng)絡中，在數(shù)據(jù)分組最終到達目的地之前可能
要經(jīng)過多次發(fā)送和接收。因此，端對端的吞吐量隨跳數(shù)的增加而近似地反
向線性地減小，跳數(shù)是指給定客戶端距離根接入點的階躍的數(shù)目。例如，
參考圖1，客戶端60a與根接入點21的距離為一瑕L而客戶端60b為3 跳。網(wǎng)絡負載用加權和￡ = ^>,.></,.表示，其中A,.是第i個用戶的跳數(shù)，/,.是
第i個用戶的使用或流量負載。
在一種實現(xiàn)方式中，控制器20監(jiān)視有多少客戶端當前與網(wǎng)格樹相關
聯(lián)以及每個用戶的跳數(shù)?？刂破?0還維護供給(provisioning)或過量預
訂因子(為了描述的目的用ce表示該因子)，以表示可以被利用的網(wǎng)格網(wǎng)
絡容量的百分比。在一種實現(xiàn)方式中，總的可用網(wǎng)絡容量(用C表示)在
應用層為大約10.5Mbps。例如，為了提供防止過量供給的安全余量，可以
確定用于供給的最大可用帶寬是總的可用網(wǎng)絡容量的80%?；蛘撸捎诰W(wǎng)
絡流量可能通常是突發(fā)性的，所以為了獲得以偶爾的擁塞為代價的高帶寬
利用率，閾值a可以被設置為大于100%。
基于(以上的)加權總和，控制器20可以計算平均客戶端數(shù)據(jù)率 為r = '9;。該速率公式中的可以動態(tài)變化的參數(shù)是客戶端的數(shù)目
(N)和每個客戶端的跳數(shù)信息。在一種實現(xiàn)方式中，客戶端數(shù)據(jù)
率算法的執(zhí)行可以在用戶離開網(wǎng)絡時或者新用戶加入網(wǎng)絡時被觸發(fā)。下面 會更詳細地進行討論，總的客戶端數(shù)據(jù)率在上行和下行流量之間被分配。
圖4示出了用于動態(tài)調(diào)整客戶端數(shù)據(jù)率的示例方法。如圖4所示，在 觸發(fā)事件發(fā)生時(402)，控制器20確定所有的客戶端跳數(shù)的總和是否已 經(jīng)改變(404)。在一些特定實現(xiàn)方式中，觸發(fā)事件可以包括新客戶端關 聯(lián)到網(wǎng)格、客戶端解除與網(wǎng)格的關聯(lián)、無線網(wǎng)格網(wǎng)絡中的父子關系的改變 以及/或者現(xiàn)有的客戶端從網(wǎng)格樹中的一個網(wǎng)格接入點漫游到網(wǎng)格樹中的另一網(wǎng)格接入點。此外，控制器20可以被配置為響應于所檢測到的擁塞或 者基于一些其它狀況而以周期性間隔重復計算客戶端數(shù)據(jù)率。因此，觸發(fā) 事件可以是基于時間的狀況的發(fā)生、擁塞事件、丟失分組達到閾值數(shù)目
等。此外，如上所述，如果|>,.發(fā)生變化，則控制器20重新計算客戶端數(shù)
據(jù)率。例如，客戶端N的數(shù)目可能改變，然而，所有客戶端的跳數(shù)總和可 能不變。
如果總跳數(shù)改變了 (404)，則如上所述，控制器20基于當前的客戶 端數(shù)目(N)和活動客戶端的總跳數(shù)重新計算客戶端數(shù)據(jù)率(406)。在一 種實現(xiàn)方式中，如果當前所應用的速率和新計算出的速率之間的差值Ar 大于閾值(408)，則控制器20相應地將新計算出的速率應用于網(wǎng)格 (410)。
C.2.上行-下行分配
因為網(wǎng)絡流量在上行和下行兩個方向上流動，所以在一種實現(xiàn)方式 中，控制器20確定在上行和下行流量之間r中的多少份額應當如何被分 配。在一種實現(xiàn)方式中，該分配基于對客戶端流量的測量結(jié)果而執(zhí)行。最 初，上行份額和下行份額被設置為相等的，即r—u=r—d=50%*r，其中r—u 是上行客戶端數(shù)據(jù)率，r—d是下行客戶端數(shù)據(jù)率。然后，基于對客戶端流 量的測量結(jié)果，控制器20周期性地更新r—u和r_d來反映客戶端流量特 性。更新周期可以是固定的，也可以是動態(tài)增大的。例如，第一次更新可 以被設置為初始數(shù)據(jù)率被設置后t分鐘，并且第i次更新可以被設置為 2'w分鐘， 一直到某個預定義的最大更新周期。
圖5示出了用于調(diào)整對上行和下行流量的客戶端數(shù)據(jù)率的分配的示例 方法。如圖5所示，控制器20響應于觸發(fā)事件502收集上行和下行利用率 數(shù)據(jù)(504)，并基于所觀察到的上行流量與所觀察到的下行流量的比率 來確定在上行和下行流量之間的分配。在一種實現(xiàn)方式中，如果上行和下 行客戶端數(shù)據(jù)率的變化會超過閾值(508)，則控制器20也可以將新的分 配比率應用于網(wǎng)格網(wǎng)絡(510)。
觸發(fā)條件可以是閾值時間段或者任何其它條件。在一種實現(xiàn)方式中， 觸發(fā)事件可以是對新的總客戶端數(shù)據(jù)率的計算。如上所述，在一種實現(xiàn)方式中，由于上行和下行流量流經(jīng)控制器20，所以控制器20跟蹤在上行和
下行流量中網(wǎng)格的利用率(在一種實現(xiàn)方式中，通過響應于上行/下行分組
而遞增MIB計數(shù)器來跟蹤)。對上行和下行流量的分析可能會有很大不 同。例如，分析可以相對于滑動窗口、加權移動平均、指數(shù)加權移動平均 而執(zhí)行。在其它實現(xiàn)方式中，分析窗口的開始可以在一段時間內(nèi)或者直到 被重置之前一直保持靜止，而分析窗口的結(jié)束在每個分析間隔處都增長。 C.3.過量預訂參數(shù)調(diào)制
此外，供給或過量預訂因子ce可以被動態(tài)地確定以適應所檢測到的擁 塞。有很多種候選算法來適配a，包括乘法增大、乘法減小(即類似最小 均方法LMS)和線性增大、乘法減小(LIMD)(即類似TCP擁塞控 制)。LIMD是優(yōu)選實施方式。另外，ce可以基于各種不同的網(wǎng)絡測量結(jié) 果來適配。參數(shù)a可以基于總需求與可用容量來調(diào)整。控制器測量總的流 量負載。如果總的流量負載遠遠低于可用容量，則a增大。如果總的流量 負載非常接近可用網(wǎng)絡容量，則a可減小。
參數(shù)a也可以基于客戶端節(jié)流(throttling)事件的數(shù)目和網(wǎng)格網(wǎng)絡中 所檢測到的擁塞事件的數(shù)目來適配。每次由于隊列溢出而丟失分組時，與 隊列相關聯(lián)的計數(shù)器被遞增計數(shù)。如上所述，MAP具有客戶端接入射頻接 口和回程射頻接口 。當由于上行客戶端分組被添加到其中以經(jīng)回程進行傳 輸?shù)年犃械囊绯龆鴮е略诳蛻舳私尤肷漕l接口處發(fā)生分組丟失時，客戶端 節(jié)流事件被記錄。當由于回程上的擁塞而導致在回程射頻接口處發(fā)生分組 丟失時，擁塞事件被記錄。MAP周期性地向控制器20報告事件的數(shù)目。 一旦接收到來自MAP的這些統(tǒng)計信息時，控制器20就檢査客戶端節(jié)流事 件的總數(shù)和被排隊分組丟失(擁塞)事件的總數(shù)。如果兩個數(shù)目都在它們 的預定義閾值以下，則控制器不改變a。如果擁塞事件的數(shù)目在擁塞閾值 以上，則控制器減小ce的值以減輕網(wǎng)絡上的擁塞。
圖6示出了用于調(diào)整過量預訂或供給參數(shù)o;的示例方法。在所示出的 實現(xiàn)方式中，控制器20響應于觸發(fā)事件(602)確定擁塞事件計數(shù)器是否 超過了閾值(604)。如果是，則控制器20將供給參數(shù)o;減小可配置的量 (606)。如果否，則控制器20確定客戶端節(jié)流事件計數(shù)器是否超過了閾
14值(608 )。如果是，則控制器20將供給參數(shù)a增大可配置的量 (610)。在特定實現(xiàn)方式中，速率限制算法的主要目的是減少網(wǎng)絡中的 擁塞事件的數(shù)目。次要目的是減少在網(wǎng)絡邊緣發(fā)生的客戶端節(jié)流事件的數(shù) 目。因此，只有當擁塞事件的數(shù)目低于擁塞閾值而客戶端節(jié)流事件的數(shù)目 高于客戶端節(jié)流閾值時，控制器才增大a以減少客戶端節(jié)流事件的數(shù)目。 在特定實現(xiàn)方式中，觸發(fā)事件(502)可以是超時和/或所檢測到的擁塞事 件達到閾值數(shù)目。
在進一步的改進方案中，速率限制可以在本地被應用。如果沒有網(wǎng)絡 范圍的擁塞，則控制器可以基于所記錄的擁塞事件的數(shù)目對MAP進行分 類(排序)。然后，控制器可以降低對與擁塞MAP和所有子節(jié)點(612) 相關聯(lián)的客戶端的數(shù)據(jù)率限制以減輕本地擁塞級別(如客戶端節(jié)流事件的 數(shù)目所示的)。
為了描述的目的，假設在網(wǎng)格網(wǎng)絡中有兩個用戶，第一客戶端距離 RAP —跳，另一客戶端距離RAP三跳。再假設過量預訂參數(shù)被設置為 1.20，其表示總網(wǎng)絡容量的120%，即大約12.6Mbps。控制器并不為每個 用戶分配6.3Mbps的允許數(shù)據(jù)率，而是辨識出一個用戶距離三跳。因而， 每個用戶的允許數(shù)據(jù)率為12.4/(l+3)=3.1Mbps。通過考慮跳數(shù)，速率限制 算法反映了多跳網(wǎng)格網(wǎng)絡中的真實流量負載。
C.4.可能的改進
此外，所述速率限制算法可以被修改以實現(xiàn)對無線客戶端流量的不同
的服務級別。例如，本發(fā)明的一些實現(xiàn)方式可以被配置為支持預訂模型，
在該模型中，用戶支付不同的服務費以得到不同級別的服務。例如，用戶
可以每個月支付$30以得到相對于每個月支付$20的用戶而言兩倍的帶
寬?？紤]到這一點，控制器可以根據(jù)以下的公式計算訂購基本服務的用戶 的平均數(shù)據(jù)率〃 ^，其中《是第i個用戶的服務級別并且表示
/ w《)
用戶所接收到的端對端數(shù)據(jù)率相對于基本數(shù)據(jù)率的倍數(shù)。例如，《=1為基 本服務級別。對于具有較高服務級別的用戶而言，允許數(shù)據(jù)率為&r。在 一種實現(xiàn)方式中，s在i和最大級別之間變化。
如果在網(wǎng)格網(wǎng)絡中支持QoS，則這里所描述的速率限制機制也可以考慮QoS支持和呼叫許可控制(CAC)。例如，較低優(yōu)先級的分組可以在較
高優(yōu)先級的分組之前被丟棄。此外，可以針對每種協(xié)議按照不同的方式應
用速率限制。例如，默認機制是將令牌桶算法應用于所有分組(包括UDP 分組)。然而，TCP流量可以按照更高級的方式來控制TCP傳輸速率可 以由限制TCP ACK返回速率的令牌桶來限制。在數(shù)據(jù)分組進入網(wǎng)絡之 前，TCPACK的拒絕給予導致在數(shù)據(jù)源處的發(fā)送的遏制。此外，該方法要 求在網(wǎng)格AP中只緩存相對較短的TCP ACK分組，而不緩存較長的TCP 數(shù)據(jù)分組。
已參考特定的實施例對本發(fā)明進行了說明。例如，雖然本發(fā)明的實施 例被描述為結(jié)合IEEE 802.il網(wǎng)絡進行操作，但是本發(fā)明可以結(jié)合任何適 當?shù)臒o線網(wǎng)絡環(huán)境使用。其它實施例對于本領域的那些普通技術人員而言 是顯而易見的。因此，不希望本發(fā)明受到除權利要求所示出的內(nèi)容以外的 限制。
權利要求
1.一種被編碼在一個或多個有形介質(zhì)中用于執(zhí)行的邏輯，該邏輯被執(zhí)行時可操作用于監(jiān)視與無線網(wǎng)格網(wǎng)絡相關聯(lián)的一個或多個客戶端以及所述客戶端到所述無線網(wǎng)格網(wǎng)絡的根網(wǎng)格節(jié)點的相應跳數(shù)；響應于一個或多個事件，基于當前客戶端的數(shù)目和所述當前客戶端的相應跳數(shù)來確定用于所述無線網(wǎng)格網(wǎng)絡的一個或多個客戶端的客戶端數(shù)據(jù)率；以及將所述客戶端數(shù)據(jù)率應用于所述無線網(wǎng)格網(wǎng)絡。
2. 如權利要求1所述的邏輯，其中所述客戶端數(shù)據(jù)率在所述客戶端的 上行和下行流量之間被分配，并且其中所述邏輯還可操作用于基于所觀察 到的所述無線網(wǎng)格網(wǎng)絡的利用率來動態(tài)改變對所述客戶端的上行和下行流 量的所述客戶端數(shù)據(jù)率的分配。
3. 如權利要求1所述的邏輯，其中過量預訂參數(shù)可操作用于修改所述 客戶端數(shù)據(jù)率，并且其中所述邏輯還可操作用于基于所測得的所述無線網(wǎng) 格網(wǎng)絡的利用率來調(diào)整所述過量預訂參數(shù)。
4. 如權利要求1所述的邏輯，其中過量預訂參數(shù)可操作用于修改所述 客戶端數(shù)據(jù)率，并且其中所述邏輯還可操作用于基于一個或多個所檢測到 的擁塞事件來調(diào)整所述過量預訂參數(shù)。
5. 如權利要求4所述的邏輯，其中所述邏輯可操作用于響應于擁塞事 件達到閾值數(shù)目而減小所述過量預訂參數(shù)。
6. 如權利要求4所述的邏輯，其中所述邏輯可操作用于響應于客戶端 節(jié)流事件達到閾值數(shù)目而增大所述過量預訂參數(shù)。
7. 如權利要求1所述的邏輯，其中被應用于給定客戶端的所述客戶端 數(shù)據(jù)率還基于服務級別。
8. 如權利要求7所述的邏輯，其中所述邏輯還可操作用于基于所述當 前客戶端的數(shù)目和所述當前客戶端的相應跳數(shù)和服務級別來確定用于所述 無線網(wǎng)格網(wǎng)絡的一個或多個客戶端的客戶端數(shù)據(jù)率。
9. 如權利要求1所述的邏輯，其中所述邏輯還可操作用于基于所確定 的客戶端數(shù)據(jù)率向所述無線網(wǎng)格網(wǎng)絡的一個或多個元件發(fā)送上行客戶端數(shù) 據(jù)率。
10. 如權利要求1所述的邏輯，其中所述邏輯還可操作用于選擇性地降低所述無線網(wǎng)格網(wǎng)絡的本地被擁塞元件的客戶端的客戶端數(shù)據(jù)率。
11. 一種方法，包括監(jiān)視與無線網(wǎng)格網(wǎng)絡相關聯(lián)的一個或多個客戶端和所述客戶端到所述 無線網(wǎng)格網(wǎng)絡的根網(wǎng)格節(jié)點的相應跳數(shù)；響應于一個或多個事件，基于當前客戶端的數(shù)目和所述當前客戶端的 相應跳數(shù)來確定用于所述無線網(wǎng)格網(wǎng)絡的一個或多個客戶端的客戶端數(shù)據(jù) 率；以及將所述客戶端數(shù)據(jù)率應用于所述無線網(wǎng)格網(wǎng)絡。
12. 如權利要求11所述的方法，其中所述客戶端數(shù)據(jù)率在所述客戶端 的上行和下行流量之間被分配，并且其中所述方法還包括基于所觀察到的 所述無線網(wǎng)格網(wǎng)絡的利用率來動態(tài)改變對所述客戶端的上行和下行流量的 所述客戶端數(shù)據(jù)率的分配。
13. 如權利要求11所述的方法，其中過量預訂參數(shù)可操作用于修改所 述客戶端數(shù)據(jù)率，并且其中所述方法還包括基于所測得的所述無線網(wǎng)格網(wǎng) 絡的利用率來調(diào)整所述過量預訂參數(shù)。
14. 如權利要求11所述的方法，其中過量預訂參數(shù)可操作用于修改所述客戶端數(shù)據(jù)率，并且其中所述方法還包括基于一個或多個所檢測到的擁 塞事件來調(diào)整所述過量預訂參數(shù)。
15. 如權利要求14所述的方法，其中所述方法還包括響應于擁塞事件 達到閾值數(shù)目而減小所述過量預訂參數(shù)。
16. 如權利要求14所述的方法，其中所述方法還包括響應于客戶端節(jié) 流事件達到閾值數(shù)目而增大所述過量預訂參數(shù)。
17. 如權利要求11所述的方法，其中被應用于給定客戶端的所述客戶 端數(shù)據(jù)率還基于服務級別。
18. 如權利要求17所述的方法，其中所述方法還包括基于所述當前客戶端的數(shù)目和所述當前客戶端的相應跳數(shù)和服務級別來確定用于所述無線 網(wǎng)格網(wǎng)絡的一個或多個客戶端的客戶端數(shù)據(jù)率。
19. 如權利要求11所述的方法，其中所述方法還包括基于所確定的客 戶端數(shù)據(jù)率向所述無線網(wǎng)格網(wǎng)絡的一個或多個元件發(fā)送上行客戶端數(shù)據(jù) 率。
20. 如權利要求11所述的方法，其中所述方法還包括選擇性地降低所述無線網(wǎng)格網(wǎng)絡的本地被擁塞元件的客戶端的客戶端數(shù)據(jù)率。
21. —種無線網(wǎng)格網(wǎng)絡，包括 控制器，可操作用于監(jiān)視與無線網(wǎng)格網(wǎng)絡相關聯(lián)的一個或多個客戶端和所述客戶端到 所述無線網(wǎng)格網(wǎng)絡的根網(wǎng)格節(jié)點的相應跳數(shù)；響應于一個或多個事件，基于當前客戶端的數(shù)目和所述當前客戶 端的相應跳數(shù)來確定用于所述無線網(wǎng)格網(wǎng)絡的一個或多個客戶端的客戶端 數(shù)據(jù)率；以及將從所述客戶端數(shù)據(jù)率得到的上行客戶端數(shù)據(jù)率提供給一個或多 個無線網(wǎng)格接入點；將從所述客戶端數(shù)據(jù)率得到的下行客戶端數(shù)據(jù)率施加于所述一個或多個客戶端的網(wǎng)絡流量；以及無線網(wǎng)格網(wǎng)絡中的多個無線網(wǎng)格接入點，可操作用于維護與一個或多個客戶端的無線連接；將所述一個或多個客戶端的上行流量經(jīng)所述無線網(wǎng)格網(wǎng)絡轉(zhuǎn)發(fā)給根節(jié)點；經(jīng)所述無線網(wǎng)格網(wǎng)絡從所述根節(jié)點接收所述一個或多個客戶端的 下行流量；將所述上行客戶端數(shù)據(jù)率施加于所述一個或多個客戶端的網(wǎng)絡流
全文摘要
一種用于無線網(wǎng)格網(wǎng)絡的動態(tài)速率限制機制。在特定實現(xiàn)方式中，一種方法包括監(jiān)視與無線網(wǎng)格網(wǎng)絡相關聯(lián)的一個或多個客戶端以及客戶端到無線網(wǎng)格網(wǎng)絡的根網(wǎng)格節(jié)點的相應跳數(shù)；響應于一個或多個事件，基于當前客戶端的數(shù)目和當前客戶端的相應跳數(shù)來確定用于無線網(wǎng)格網(wǎng)絡的一個或多個客戶端的客戶端數(shù)據(jù)率；以及將客戶端數(shù)據(jù)率應用于無線網(wǎng)格網(wǎng)絡。
文檔編號H04L12/56GK101632271SQ200880008517
公開日2010年1月20日 申請日期2008年3月11日 優(yōu)先權日2007年3月15日
發(fā)明者布萊恩·唐納德·哈特, 布雷頓·李·道格拉斯, 羅伯特·B·小奧'哈若, 龔曉紅 申請人:思科技術公司