CN103281728A

CN103281728A - 报文聚合方法、装置及网络设备

Info

Publication number: CN103281728A
Application number: CN2013101859874A
Authority: CN
Inventors: 夏军
Original assignee: Fujian Star Net Communication Co Ltd
Current assignee: Fujian Star Net Communication Co Ltd
Priority date: 2013-05-17
Filing date: 2013-05-17
Publication date: 2013-09-04

Abstract

本发明提供一种报文聚合方法、装置及网络设备。方法包括：根据STA对应的缓存队列的缓存信息和预设的聚合策略，确定是否需要进行聚合；其中，所述缓存信息包括缓存队列包括的报文个数和时间参数，时间参数用于表征与STA之间的网络延时情况；在确定需要对缓存队列中的报文进行聚合时，对所述缓存队列中的报文进行聚合，形成聚合报文。本发明技术方案可以提高报文聚合深度，进一步改善网络性能。

Description

报文聚合方法、装置及网络设备

技术领域

本发明涉及通信技术，尤其涉及一种报文聚合方法、装置及网络设备。

背景技术

电气和电子工程师协会（Institute of Electrical and ElectronicsEngineers，简称为IEEE）802.11n标准中引入帧聚合技术，用以提高介质访问控制（Media Access Control，简称为MAC）层效率。帧聚合技术包括针对MAC服务数据单元（MAC Service Data Unit，简称为MSDU）的聚合（简称为A-MSDU）和针对MAC协议数据单元（MAC Protocol Data Unit，简称为MPDU）的聚合（简称为A-MPDU）。

帧聚合技术是将多个MAC层报文聚合成一个较大的载荷（后续称为聚合报文）的聚合技术。具体的，当无线接入点（Access Point，简称为AP）或站点（Station，简称为STA）接收到MAC层报文时，会打上以太网（Ethernet）报文头，这里将打上以太网报文头后的报文称为聚合子帧，然后将多个聚合子帧聚合在一起，封装为一个符合802.11格式的聚合报文进行发送，与每个聚合子帧封装为一个符合802.11格式的报文进行发送相比，只需竞争一次信道，可以减少因竞争信道而产生冲突的概率，并且可以减少发送报文所需的物理层会聚协议（Physical Layer Convergence Procedure，简称为PLCP）前导码（Preamble）、PLCP头部（Header）和802.11MAC头等的开销，同时可以减少应答帧的数量，有利于提高报文发送的效率。其中，在一次信道访问周期中发送的MAC层报文的个数，也就是一个聚合报文中封装的聚合子帧的个数，称为聚合深度。由上述可见，聚合深度越高，对网络性能的改善就越明显。

但是，由于AP与STA之间往往存在干扰，那么STA到达AP的上行报文就比较零散，使得AP按照预设的周期对发往STA的下行报文进行聚合时，一次所能聚合的报文数就比较少，导致聚合深度不高，不利于网络性能的改善。

发明内容

本发明提供一种报文聚合方法、装置及网络设备，用以提高报文聚合深度，进一步改善网络性能。

第一方面提供一种报文聚合方法，包括：

根据站点STA对应的缓存队列的缓存信息和预设的聚合策略，确定是否需要对所述缓存队列中的报文进行聚合，所述缓存信息包括所述缓存队列包括的报文个数和时间参数，所述时间参数用于表征与所述STA之间的网络延迟情况；其中，不同STA对应不同的缓存队列；

在确定需要对所述缓存队列中的报文进行聚合时，对所述缓存队列中的报文进行聚合，形成聚合报文。

第二方面提供一种报文聚合装置，包括：

确定模块，用于根据站点STA对应的缓存队列的缓存信息和预设的聚合策略，确定是否需要对所述缓存队列中的报文进行聚合，所述缓存信息包括所述缓存队列包括的报文个数和时间参数，所述时间参数用于表征与所述STA之间的网络延迟情况；

聚合模块，用于在所述确定模块确定需要对所述缓存队列中的报文进行聚合时，对所述缓存队列中的报文进行聚合，形成聚合报文。

第三方面提供一种网络设备，包括第二方面提供的任一报文聚合装置。

本发明提供的数据聚合方法、装置及网络设备，通过为STA建立对应的缓存队列，用于存储发往该STA的报文，并根据该STA对应的缓存队列包括的报文个数及到STA的网络延迟情况和预设的聚合策略，确定是否需要对该缓存队列中的报文进行聚合，在确定需要进行聚合时，对该缓存队列中的报文进行聚合，形成聚合报文。其中，基于STA对应的缓存队列缓存报文的情况，确定是否需要进行聚合，可以兼顾聚合深度、网络延迟等各种需求，故可以提高聚合深度，减少报文传输时延等，例如如果该缓存队列包括的报文太少，则可以确定不进行聚合，而是等到该缓存队列包括的报文到达一定数量后再进行聚合，如果根据该缓存队列对应的时间信息确定到STA的网络延时较长，则可以确定进行聚合，以减少网络时延等。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种报文聚合方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种报文发送过程的示意；

图3为本发明实施例提供的一种报文聚合装置的结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明实施例提供的一种报文聚合方法的流程图。如图1所示，所述方法包括：

101、根据STA对应的缓存队列的缓存信息和预设的聚合策略，确定是否需要对该缓存队列中的报文进行聚合；所述缓存信息包括所述缓存队列包括的报文个数和时间参数，所述时间参数用于表征与所述STA之间的网络延迟情况，其中，不同STA对应不同的缓存队列。

102、在确定需要对所述缓存队列中的报文进行聚合时，对所述缓存队列中的报文进行聚合，形成聚合报文。

在本实施例中，AP为每个STA分别建立一个缓存队列，用于缓存发往对应STA的报文。同时，AP还会确定STA与缓存队列之间的对应关系，例如可以通过将STA的MAC地址与缓存队列的地址进行绑定，形成STA与缓存队列之间的对应关系，或者可以为每个缓存队列分配一个标识，通过将STA的MAC地址与缓存队列的标识进行绑定，形成STA与缓存队列之间的对应关系，等等。关于缓存队列的大小，本发明实施例不做限定，以所述缓存队列的大小能够满足本发明各实施例的需求为例。

在本实施例中，AP需要将STA对应的缓存队列中的报文转发给该STA。为了充分发挥聚合技术带来的优势，AP根据STA对应的缓存队列的缓存信息和预设的聚合策略，确定是否需要对STA对应的缓存队列中的报文进行聚合，并在确定需要进行聚合时，将缓存队列中的报文进行聚合，形成聚合报文。进一步，在形成聚合报文之后，可以将聚合报文发送给STA。

在此说明，如果确定不需要对所述缓存队列中的报文进行聚合，则可以继续返回执行步骤101，或者也可以结束此次操作。

基于上述，AP在步骤101之前，可以接收发往STA的报文。其中，发往STA的报文可以是由有线网络中的设备或无线网络中的其他STA发送。AP接收到发往STA的报文后，将接收到的报文缓存于该STA对应的缓存队列中。具体的，AP接收的报文携带有STA的MAC地址，AP可以根据所接收的报文中STA的MAC地址，确定该报文需要缓存到的缓存队列，然后将所接收的报文缓存于该STA对应的缓存队列中。

在本实施例中，发往STA的报文可以零散到达AP。AP每接收到一个发往STA的报文后，就将其缓存于该STA对应的缓存队列中。

在本实施例中，AP使用反映STA对应的缓存队列包括的报文个数以及AP与STA之间的网络延迟情况的缓存信息，确定是否需要对缓存队列中的报文进行聚合，即确定聚合时机，可以兼顾聚合深度、网络延迟等多种需求，有利于提高聚合深度，更加充分的发挥聚合技术的优势，可以进一步改善网络性能。

在本发明实施例中，所述缓存队列的缓存信息可以包括：缓存队列包括的报文个数，以及反映AP与STA之间的网络延时情况的时间参数。其中，所述时间参数可以是该缓存队列中各个报文的缓存时间，尤其是缓存队列中第一个报文的缓存时间，和/或，缓存队列在不同时间段内是否有新的报文进行缓存，等等。在此说明，在本发明各实施例中，所述缓存队列中的第一个报文是指自上一次聚合操作后，第一个送到缓存队列中进行缓存的报文，或者是指在未进行过任何聚合操作时，第一个送到缓存队列中进行缓存的报文。

基于上述缓存队列的缓存信息，步骤101的一种实施方式包括：

如果STA对应的缓存队列包括的报文个数大于所述聚合策略中的聚合个数阈值，确定需要对该缓存队列中的报文进行聚合。

如果STA对应的缓存队列中第一个报文的缓存时间大于所述聚合策略中的聚合时间阈值，确定需要对该缓存队列中的报文进行聚合；

如果STA对应的缓存队列在突发时间内没有缓存新的发往该STA的报文，确定需要对该缓存队列中的报文进行聚合；其中，所述突发时间是根据上一个聚合报文的传输时间确定的，所述突发时间小于所述聚合时间阈值。

在此说明，上述聚合个数阈值可以根据不同协议和应用场景进行灵活设置。例如，如果发往STA的报文为用户数据报协议（User Datagram Protocol，简称为UDP）报文，该聚合个数阈值通常可设置为一常量；如果发往STA的报文为传输控制协议（Transmission Control Protocol，简称为TCP）报文，则该聚合个数阈值可以是个变量，例如可以随TCP协议协商的最大缓存报文个数的变化而变化。

进一步可选的，根据上一个聚合报文的传输时间确定所述突发时间包括：AP根据公式β=λ*(T_tr-T_ca)，确定所述突发时间。其中，β为所述突发时间；λ为预设的参数，可以用实验得到，是理论上在指定时间内内应该发送报文的个数，所述指定时间可以根据实际应用场景灵活设置，例如可以是1ms、2ms等；T_tr为所述上一个聚合报文的发送时刻，即AP发送上一个聚合报文的时刻；T_ca为所述上一个聚合报文的接收时刻，即STA接收上一个聚合报文的时刻。其中，T_tr可由AP在发送聚合报文时记录获得，而T_ca可由AP通过一定方式计算获得，例如AP通常会按照一定的算法，依据报文发送速率、报文长度、前导码和帧间保护间隔（GI）等信息计算获得该T_ca。

在上述可选实施方式中，聚合策略通过提供聚合个数阈值，并在缓存队列缓存的报文的个数大于该聚合个数阈值时，确定需要对该缓存队列中的报文进行聚合，可以提高聚合深度，可以减少发往该STA的聚合报文的个数，减少竞争信道的个数，有利于进一步降低因竞争信道而产生冲突的概率，并且还可以减少发送报文所需的PLCP前导码、PLCP头部、MAC头等的开销，有利于节约资源，提高报文发送的效率。

在上述可选实施方式中，聚合策略通过提供聚合时间阈值，并在缓存队列中第一个报文的缓存时间大于聚合时间阈值时，确定需要对该缓存队列中的报文进行聚合，充分考虑了报文的缓存时间给网络时延带来的影响，有利于减少网络时延，降低网络断流的概率。

在上述可选实施方式中，聚合策略基于上一个聚合报文的传输时间确定突发时间，并设置突发时间小于聚合时间阈值，这样在缓存队列在该突发时间内没有缓存新的报文时，确定需要对该缓存队列中的报文进行聚合。进一步，该实施方式考虑到在一段时间内没有发往STA的报文到达AP，此时如果一直等待缓存队列包括的报文个数大于聚合个数阈值或一直等到第一个报文的缓存时间大于聚合时间阈值，就会带来不必要的时延，为了避免这种情况带来的时延，采用根据上一个聚合报文的传输时间确定突发时间，并设置突发时间小于聚合时间阈值的方式，在发生这种情况时，可以及时确定需要进行聚合，然后进行聚合，进一步可以降低网络时延。

综上可见，在上述实施方式中，综合考虑缓存队列包括的报文个数、第一个报文的缓存时间以及在突发时间内是否有缓存新的报文等信息，可以综合考虑聚合深度和网络时延，有效地保证了聚合深度，并最大程度地减少了报文的传输时延。

图2为本发明实施例提供的一种报文发送过程的示意图。如图2所示，该AP包括两级缓存空间，第一级缓存空间用于存储发往各STA的报文，是各STA的共用缓存空间；第二级缓存空间包括对应每个STA对应的缓存队列，每个STA的缓存队列用于存储发往该STA的报文。图2中，以3个STA以及各自对应的缓存队列为例，图2中用不同填充的方框对发往3个STA的报文进行区分，缓存有不同报文的缓存队列分别对应3个STA。当根据各个STA对应的缓存队列缓存报文的情况，确定需要进行聚合时，将缓存队列中的报文送往AP的驱动，由AP的驱动对各STA的报文进行聚合，形成聚合报文并发送出去。

图3为本发明实施例提供的一种报文聚合装置的结构示意图。如图3所示，所述装置包括：确定模块32和聚合模块33。

确定模块32，用于根据STA对应的缓存队列的缓存信息和预设的聚合策略，确定是否需要对所述缓存队列中的报文进行聚合，所述缓存信息包括所述缓存队列包括的报文个数和时间参数，所述时间参数用于表征所述报文聚合装置与所述STA之间的网络延迟情况；其中，不同STA对应不同的缓存队列。

聚合模块33，用于在确定模块32确定需要对所述缓存队列中的报文进行聚合时，对所述缓存队列中的报文进行聚合，形成聚合报文。

进一步，本实施例的报文聚合装置还可以包括STA对应的缓存队列，用于存储发往该STA的报文。

进一步，如图3所示，所述报文聚合装置还包括：接收模块31。

接收模块31，与STA对应的缓存队列连接，用于在确定模块32确定是否需要对所述缓存队列中的报文进行聚合之前，接收发往所述STA的报文，并将所述报文缓存于所述缓存队列中。具体的，接收模块31，与STA对应的缓存队列连接，用于向该STA对应的缓存队列缓存发往所述STA的报文。确定模块32与STA对应的缓存队列连接，用于获取该STA对应的缓存队列的缓存信息。

在一可选实施方式中，确定模块32具体可用于如果所述缓存队列包括的报文个数大于所述聚合策略中的聚合个数阈值，确定需要对所述缓存队列中的报文进行聚合；如果所述缓存队列中第一个报文的缓存时间大于所述聚合策略中的聚合时间阈值，确定需要对所述缓存队列中的报文进行聚合；如果所述缓存队列在突发时间内没有缓存新的所述报文，确定需要对所述缓存队列中的报文进行聚合；其中，所述突发时间是确定模块32根据上一个聚合报文的传输时间确定的，所述突发时间小于所述聚合时间阈值。

进一步可选的，确定模块32具体可用于根据公式β=λ*(T_tr-T_ca)，确定所述突发时间。其中，β为所述突发时间；λ为预设的参数；T_tr为所述上一个聚合报文的发送时刻；T_ca为所述上一个聚合报文的接收时刻。

如图3所示，所述报文聚合装置还包括：发送模块34。发送模块34，用于在聚合模块33形成所述聚合报文后，将所述聚合报文发送给所述STA。

本实施例提供的报文聚合装置的各功能模块可用于执行图1所示方法实施例的流程，其具体工作原理不再赘述，详见方法实施例的描述。

本实施例提供的报文聚合装置，通过为STA建立对应的缓存队列，用于存储发送STA的报文，并根据该STA对应的缓存队列包括的报文个数及到STA的网络延迟情况和预设的聚合策略，确定是否需要对缓存队列中的报文进行聚合，在确定需要进行聚合时，对该缓存队列中的报文进行聚合，形成聚合报文。由于本实施例的报文聚合装置是基于STA对应的缓存队列缓存报文的情况，确定是否需要进行聚合的，可以兼顾聚合深度、网络延迟等各种需求，故可以提高聚合深度，减少报文传输时延等，例如如果该缓存队列包括的报文太少，则可以确定不进行聚合，而是等到该缓存队列包括的报文到达一定数量后再进行聚合，如果根据该缓存队列对应的时间信息确定到STA的网络延时较长，则可以确定进行聚合，以减少网络时延等。

本发明实施例提供一种网络设备，包括上述实施例提供的报文聚合装置。关于报文聚合装置的工作原理和实现结构可参见前述实施例的描述，在此不再赘述。所述网络设备可以是AP，但不限于此。

本发明实施例提供的网络设备，同样可以提高聚合深度，减少报文传输时延等。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种报文聚合方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据站点STA对应的缓存队列的缓存信息和预设的聚合策略，确定是否需要对所述缓存队列中的报文进行聚合之前，还包括：

接收发往所述STA的报文，并将所述报文缓存于所述STA对应的缓存队列中。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据站点STA对应的缓存队列的缓存信息和预设的聚合策略，确定是否需要对所述缓存队列中的报文进行聚合包括：

如果所述缓存队列包括的报文个数大于所述聚合策略中的聚合个数阈值，确定需要对所述缓存队列中的报文进行聚合；

如果所述缓存队列中第一个报文的缓存时间大于所述聚合策略中的聚合时间阈值，确定需要对所述缓存队列中的报文进行聚合；

如果所述缓存队列在所述聚合策略中的突发时间内没有缓存新的报文，确定需要对所述缓存队列中的报文进行聚合；其中，所述突发时间是根据上一个聚合报文的传输时间确定的，所述突发时间小于所述聚合时间阈值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据上一个聚合报文的传输时间确定所述突发时间包括：

根据公式β=λ*(T_tr-T_ca)，确定所述突发时间；

其中，β为所述突发时间；

λ为预设的参数；

T_tr为所述上一个聚合报文的发送时刻；

T_ca为所述上一个聚合报文的接收时刻。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

如果发往所述STA的报文为用户数据报协议UDP报文，所述聚合个数阈值为常量；

如果发往所述STA的报文为传输控制协议TCP报文，所述聚合个数阈值随着TCP协议协商的最大缓存报文个数的变化而变化。

6.一种报文聚合装置，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的报文聚合装置，其特征在于，还包括：

接收模块，用于在所述确定模块确定是否需要对所述缓存队列中的报文进行聚合之前，接收发往所述STA的报文，并将所述报文缓存于所述STA对应的缓存队列中。

8.根据权利要求6或7所述的报文聚合装置，其特征在于，所述确定模块具体用于如果所述缓存队列包括的报文个数大于所述聚合策略中的聚合个数阈值，确定需要对所述缓存队列中的报文进行聚合；如果所述缓存队列中第一个报文的缓存时间大于所述聚合策略中的聚合时间阈值，确定需要对所述缓存队列中的报文进行聚合；如果所述缓存队列在突发时间内没有缓存新的所述报文，确定需要对所述缓存队列中的报文进行聚合；其中，所述突发时间是所述确定模块根据上一个聚合报文的传输时间确定的，所述突发时间小于所述聚合时间阈值。

9.根据权利要求8所述的报文聚合装置，其特征在于，

所述确定模块具体用于根据公式β=λ*(T_tr-T_ca)，确定所述突发时间；

其中，β为所述突发时间；

λ为预设的参数；

T_tr为所述上一个聚合报文的发送时刻；

T_ca为所述上一个聚合报文的接收时刻。

10.根据权利要求8所述的报文聚合装置，其特征在于，

11.一种网络设备，其特征在于，包括权利要求6-10任一项所述的报文聚合装置。