專利名稱：檢查無線業(yè)務及減緩分組刪除以避免無線飽和的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明通常涉及分組傳輸網(wǎng)絡，并且更特別地涉及用于控制這些網(wǎng)絡上的分組流 的方法。
背景技術：
如本領域中公知的那樣，一種類型的分組傳輸網(wǎng)絡是無線傳輸網(wǎng)絡。也眾所周知 的是，由于無線局域網(wǎng)(WLAN)易于部署以及WiFi接口卡的廣泛普及，WLAN現(xiàn)今正變得越來 越普及。WiFi聯(lián)盟報告認為在2006年將生產(chǎn)120萬個802. 11芯片組。與技術開發(fā)并行 地，在通信領域文獻中出現(xiàn)了一連串分析研究。實驗結果和理論研究表明無線網(wǎng)絡可能進 入飽和狀況，其特征在于高度次最優(yōu)的介質利用(medium utilization)。更確切地說，當發(fā) 生多個分組損失時，標準的速率自適應機制使傳輸速率降低。然而如果分組損失起因于沖 突而非差信道(這是速率自適應機制的工作假設)，則控制器引起更高的沖突概率，這又迅 速發(fā)展(snowball)成甚至更低的吞吐量。這樣的機制由來自朗訊公司的WLAN-II產(chǎn)品中 使用的自動速率回退(ARF)算法使用，該自動速率回退(ARF)算法假設所有分組損失都歸 因于差信道。在關于無線LAN上的語音的實驗中，飽和引起接入點和客戶端的災難性的故障。 客戶端丟棄語音呼叫。根據(jù)實驗時的配置、信道質量、干擾，這些故障可能在早至10至12 個手持機和晚至16-18個手持機時發(fā)生。在下圖中，可以看到針對涉及16個手持機之間的 語音呼叫(八個呼叫)的情形的IEEE 802. Ilb實驗中的語音分組的總數(shù)。語音分組的急劇 減少指示了飽和。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明，提供了如下的方法和設備檢查無線業(yè)務參數(shù)以及基于這樣的輸入 丟棄分組或者影響準入控制，以避免無線飽和。特別地，本文公開了結合關于無線信道何時 預飽和的信息來控制業(yè)務或使業(yè)務成形(shape)的特定方法(被稱為減緩方法)。該過程可 以應用于接入點(AP)或客戶端。如在兩個其他的共同待決的專利申請(一個為在與本申請相同的日期提交的并 且受讓于本申請的同一受讓人的題為“Method for Congestion Detection in Packet Transmission Networks”(被標識為律師案卷號2007P24176US01 )，該專利申請的整個主 題通過引用合并于此，而另一個為在與本申請相同的日期提交的并且受讓于本申請的同 一受讓人的題為 “Method and Apparatus for Estimating Collision Probability ina Wireless Network"(被標識為律師案卷號2007P25062US01)，該專利申請的整個主題 通過引用合并于此)中所描述的那樣描述了用于通過檢查業(yè)務參數(shù)或特征來檢測無線 飽和的潛在性的兩種統(tǒng)計方法第一種方法使用在站(即接入點)中可接入的無線電信道 的高級特征；而第二種方法基于精細粒度信道使用統(tǒng)計數(shù)據(jù)(fine grain channel usage statistics)來直接估計給定的(或所有)接入類別的沖突概率。在第一種情況下，接入無 線電信道的特征是例如信道的時間利用率(time utilization)、重試次數(shù)和延遲。對于大 量的多種無線數(shù)據(jù)傳輸情況(當感興趣的是語音時，包括WLAN上的語音，即接入類別3)，可 以記錄這些特征。分類機可以自動地進行學習，以分離飽和狀況和正常操作。用于在線實 時操作的分類邏輯可以被并入無線站的固件中。在第二種情況下，精細粒度的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可 以包括在傳輸期間生成的時隙的數(shù)目、推遲的總次數(shù)和不成功的傳輸?shù)目偞螖?shù)。本文描述了結合飽和預測的解決方案工作的減緩解決方案。一旦檢測到預飽和， 則減緩方案進行干預，以便影響準入控制或者確定應忽視(丟棄)哪些分組，以便緩解飽和 問題。根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于控制分組傳輸網(wǎng)絡中的分組流的方法。該方法包括 確定表示網(wǎng)絡上的分組擁塞的參數(shù)，并且根據(jù)該參數(shù)來調整網(wǎng)絡上的分組流。在一個實施例中，該參數(shù)是信道的飽和水平的度量。在一個實施例中，飽和水平是信道上的接收器處的分組到達率和信道上的總分組 吞吐量的函數(shù)。在一個實施例中，該函數(shù)是如果每個接收器處的分組到達率的一組減少產(chǎn)生了 總吞吐量的增加，則信道處于該信道的飽和水平。在一個實施例中，該調整是參數(shù)的時間歷史和該參數(shù)相對于預定的閾值水平的時 間平均值的函數(shù)。在一個實施例中，該調整選擇多個狀態(tài)之一，在作為參數(shù)的時間歷史和該參數(shù)相 對于預定的閾值水平的時間平均值的函數(shù)的狀態(tài)之間轉變。在一個實施例中，該參數(shù)是以下中的至少一個的函數(shù)信道上的站的傳輸開始和 先前從該站傳送的分組的終止之間的時間延遲；與傳輸?shù)钠鹪椿蛘叻纸M是否被正確傳送和 接收無關地，信道忙于傳輸?shù)臅r間的分數(shù)(fraction);以及信道上的分組傳送重試的平均 次數(shù)。在一個實施例中，提供了一種用于控制分組傳輸網(wǎng)絡中的分組流的方法。該方法 包括在訓練模式期間，在多個網(wǎng)絡條件上生成信道上的分組擁塞程度和網(wǎng)絡的多個可測 量特征之間的數(shù)學關系；在隨后的正常操作模式期間，周期性地測量多個可測量的特征并 且將所生成的數(shù)學關系應用于這些周期性地測量的多個可測量特征，以確定信道上的實際 擁塞程度；以及根據(jù)該參數(shù)調整網(wǎng)絡上的分組流。在一個實施例中，擁塞程度是信道的飽和水平。在一個實施例中，該參數(shù)是以下中的至少一個的函數(shù)信道上的站的傳輸開始與 先前從該站傳送的分組的終止之間的時間延遲；與傳輸?shù)钠鹪椿蛘叻纸M是否被正確傳送和 接收無關地，信道忙于傳輸?shù)臅r間的分數(shù)；以及信道上的分組傳輸重試的平均次數(shù)。在附圖和下文的描述中闡述了本發(fā)明的一個或更多實施例的細節(jié)。通過說明書和 附圖以及根據(jù)權利要求書，本發(fā)明的其他特征、目的和優(yōu)點將是明顯的。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的用于測量分組通信網(wǎng)絡的信道上的分組擁塞程度的方法的 流程圖2 (a)至2 (c)用于定義針對三種情況的干擾如果干擾時段是短的并且落入數(shù)據(jù) 分組傳輸持續(xù)時間中，則忽略第一種情況圖2 (a);在其它兩種情況(圖2 (b)和2 (C))下， 由于干擾導致的繁忙信道，數(shù)據(jù)分組沖突或推遲；
圖3是示出多個可測量特征之間的關系的圖，這里可測量特征是信道時間利用率 (TU)、介質(即信道)訪問延遲(MAD)和分組重試次數(shù)(Rt)，該關系是針對在各種信道條件下 的大量模擬實驗的特定擁塞規(guī)則的關系并且用于在多個網(wǎng)絡條件上生成信道上的分組擁 塞程度和多個可測量特征之間的數(shù)學關系； 圖4是圖3的放大的區(qū)域；
圖5是示出針對不同的擁塞規(guī)則的圖3的多個可測量特征之間的關系的圖；以及 圖6是用于執(zhí)行控制分組業(yè)務或使分組業(yè)務成形的方法的狀態(tài)機。不同附圖中的相似的附圖標記指示相似的要素。
具體實施例方式本發(fā)明中的方法和設備通過如下三個步驟來定義
1.在基本的IEEE802. 11芯片組上實時地跟蹤特定的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，例如空中時間利用 率、重試次數(shù)、吞吐量，
2.基于使用來自實際實驗的廣泛的統(tǒng)計數(shù)據(jù)而進行訓練和預調的分類器來對AP的 狀態(tài)進行分類，
3.在擁塞或飽和情形下控制在AP(客戶端)中實現(xiàn)的WiSAT狀態(tài)機和減緩策略(分組 丟棄)。下文描述了這些部件的定義和集成 1.分類器
參數(shù)窗口尺寸W (xlOOms)、學習速率α (在O和1之間)、系數(shù) 、a2、ει3和P 輸入GoodTxPkts、DrpTxPkts> RCC> CC、TotDelay、RTxPkt 輸出函數(shù)r=r(t)，其被定義如下
i )如果 GoodTxPkts (t+ff, AC=O) = GoodTxPkts (t, AC=O)，則
a.如果DrpTxPkts (t+W, AC=O) > Drp^TxPkts (t, AC=O)，則 r=_l (飽和)。停止
b.否則r=l(不飽和)。停止 ii)否則
a.計算(按照需要針對溢流/翻轉進行調整)
權利要求
1.一種用于控制分組傳輸網(wǎng)絡中的分組流的方法，其包括確定表示網(wǎng)絡上的分組擁塞的參數(shù)；根據(jù)所述參數(shù)來調整網(wǎng)絡上的分組流。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，參數(shù)是信道的飽和水平的度量。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其中，飽和水平是信道上的接收器處的分組到達率和 信道上的總分組吞吐量的函數(shù)。
4.根據(jù)權利要求2所述的方法，其中，所述函數(shù)是如果每個接收器處的分組到達率 的一組減少產(chǎn)生了總吞吐量的增加，則信道處于所述信道的飽和水平。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述調整是參數(shù)的時間歷史和所述參數(shù)相對于 預定的閾值水平的時間平均值的函數(shù)。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述調整選擇多個狀態(tài)之一，在作為參數(shù)的時 間歷史和所述參數(shù)相對于預定的閾值水平的時間平均值的函數(shù)的狀態(tài)之間轉變。
7.根據(jù)權利要求2所述的方法，其中，所述調整是參數(shù)的時間歷史和所述參數(shù)相對于 預定的閾值水平的時間平均值的函數(shù)。
8.根據(jù)權利要求2所述的方法，其中，所述調整選擇多個狀態(tài)之一，在作為參數(shù)的時 間歷史和所述參數(shù)相對于預定的閾值水平的時間平均值的函數(shù)的狀態(tài)之間轉變。
9.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中，所述調整是參數(shù)的時間歷史和所述參數(shù)相對于 預定的閾值水平的時間平均值的函數(shù)。
10.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中，所述調整選擇多個狀態(tài)之一，在作為參數(shù)的時 間歷史和所述參數(shù)相對于預定的閾值水平的時間平均值的函數(shù)的狀態(tài)之間轉變。
11.根據(jù)權利要求4所述的方法，其中，所述調整是參數(shù)的時間歷史和所述參數(shù)相對 于預定的閾值水平的時間平均值的函數(shù)。
12.根據(jù)權利要求4所述的方法，其中，所述調整選擇多個狀態(tài)之一，在作為參數(shù)的時 間歷史和所述參數(shù)相對于預定的閾值水平的時間平均值的函數(shù)的狀態(tài)之間轉變。
13.一種用于測量分組通信網(wǎng)絡的信道上的分組擁塞程度的方法，其包括在訓練模式期間，在多個網(wǎng)絡條件上生成信道上的分組擁塞程度和網(wǎng)絡的多個可測量 特征之間的數(shù)學關系；在隨后的正常操作模式期間，周期性地測量所述多個可測量特征并且將所生成的數(shù)學 關系應用于周期性測量的多個可測量特征，以確定信道上的實際擁塞程度；以及根據(jù)所述參數(shù)調整網(wǎng)絡上的分組流。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，擁塞程度是信道的飽和水平。
15.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中，擁塞程度是信道上的接收器處的分組到達率 和信道上的總分組吞吐量的函數(shù)。
16.根據(jù)權利要求15所述的方法，其中，所述函數(shù)是如果每個接收器處的分組到達 率的一組減少產(chǎn)生了總吞吐量的增加，則信道處于所述信道的飽和水平。
17.根據(jù)權利要求15所述的方法，其中，所述參數(shù)是以下中的至少一個的函數(shù)信道 上的站的傳輸開始和先前從所述站傳送的分組的終止之間的時間延遲；與傳輸?shù)钠鹪椿蛘?分組是否被正確傳送和接收無關地，信道忙于傳輸?shù)臅r間的分數(shù)；以及信道上的分組傳輸 重試的平均次數(shù)。
18.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，參數(shù)是以下中的至少一個的函數(shù)信道上的站 的傳輸開始和先前從所述站傳送的分組的終止之間的時間延遲；與傳輸?shù)钠鹪椿蛘叻纸M是 否被正確傳送和接收無關地，信道忙于傳輸?shù)臅r間的分數(shù)；以及信道上的分組傳輸重試的 平均次數(shù)。
19.根據(jù)權利要求5所述的方法，其中，所述參數(shù)是以下中的至少一個的函數(shù)信道上 的站的傳輸開始和先前從所述站傳送的分組的終止之間的時間延遲；與傳輸?shù)钠鹪椿蛘叻?組是否被正確傳送和接收無關地，信道忙于傳輸?shù)臅r間的分數(shù)；以及信道上的分組傳輸重 試的平均次數(shù)。
20.根據(jù)權利要求6所述的方法，其中，所述參數(shù)是以下中的至少一個的函數(shù)信道上 的站的傳輸開始和先前從所述站傳送的分組的終止之間的時間延遲；與傳輸?shù)钠鹪椿蛘叻?組是否被正確傳送和接收無關地，信道忙于傳輸?shù)臅r間的分數(shù)；以及信道上的分組傳輸重 試的平均次數(shù)。
全文摘要
一種用于控制分組傳輸網(wǎng)絡中的分組流的方法。該方法包括確定表示網(wǎng)絡上的分組擁塞的參數(shù)，并且根據(jù)該參數(shù)來調整網(wǎng)絡上的分組流。該調整是參數(shù)的時間歷史和該參數(shù)相對于預定的閾值水平的時間平均值的函數(shù)。該調整選擇多個狀態(tài)之一，在作為參數(shù)的時間歷史和該參數(shù)相對于預定的閾值水平的時間平均值的函數(shù)的狀態(tài)之間轉變。
文檔編號H04L12/56GK102077530SQ200980125237
公開日2011年5月25日 申請日期2009年6月26日 優(yōu)先權日2008年6月30日
發(fā)明者羅斯卡 J., 洛伊亞科諾 M., 薩爾卡 O., V. 巴蘭 R. 申請人:西門子共同研究公司