CN103428756B - 一种无线局域网中聚合帧的控制装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种无线局域网中聚合帧的控制装置和方法，应用在无线通信过程中的发送端上，该装置执行以下处理流程：在每次聚合帧发送完毕后，计算各候选速率下聚合帧的各个长度区间上的***吞吐量；选择最大的***吞吐量对应的候选速率作为下次传输的最佳速率；选择所述最佳速率下最大的***吞吐量对应的聚合帧的长度区间的预设值作为下次传输的所述最佳速率对应的聚合帧的最大长度。通过本发明的技术方案，有效解决了现有技术中由于聚合帧过长造成的***吞吐量降低的问题。

Description

一种无线局域网中聚合帧的控制装置和方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种无线局域网中聚合帧的控制装置和方法。
背景技术
为了提高无线网络的传输速度，IEEE（电气和电子工程师协会，Instituteof Electrical and Electronics Engineers）发布了802.11n标准，将无线局域网的物理速率提高到了600Mbps，目前已经实现的实际物理速率达到了450Mbps，802.11n标准对802.11标准的MAC（介质访问控制，Media AccessControl）层进行了一系列的改进，其中，A-MPDU（聚合MAC层协议数据单元，Aggregate MAC Protocol Data Unit）就是重要的一项。
A-MPDU技术是将多个MPDU合成在一个帧中，形成聚合帧来发送，从而节省了帧前导和头部等开销，提高***的吞吐量。按照协议规定，在发送聚合帧之前收发双方会协商出聚合帧所包含的最大帧数、最大聚合帧长度等参数。理论上来讲，聚合帧的长度越长，***的吞吐性能就越高。但是在实际应用中，无线局域网内存在着各种各样的干扰，聚合帧的发送不可避免地会受到碰撞冲突，这种冲突的概率随着实际环境、无线终端的信号强度等因素而变化。其中，聚合帧长度是影响冲突概率的一个重要因素。聚合帧的长度越长，同一个物理速率发送时占用空口的时间就越长，就越容易受到干扰。所以，如何充分利用A-MPDU技术来聚合帧，又不能因为聚合帧过长使得传输冲突加剧，就成为了亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种无线局域网中聚合帧的控制装置和方法，应用在无线通信过程中的发送端上。
具体地，所述装置包括：
吞吐量计算模块：用于在每次聚合帧发送完毕后，计算各候选速率下聚合帧的各个长度区间上的***吞吐量；
传输速率选择模块：用于选择最大的***吞吐量对应的候选速率作为下次传输的最佳速率；
聚合帧长选择模块：用于选择所述最佳速率下最大的***吞吐量对应的聚合帧的长度区间的预设值作为下次传输的所述最佳速率对应的聚合帧的最大长度。
所述方法包括：
在每次聚合帧发送完毕后，计算各候选速率下聚合帧的各个长度区间上的***吞吐量；
选择最大的***吞吐量对应的候选速率作为下次传输的最佳速率；
选择所述最佳速率下最大的***吞吐量对应的聚合帧的长度区间的预设值作为下次传输的所述最佳速率对应的聚合帧的最大长度。
由以上技术方案可见，本发明根据聚合帧各个长度区间上***吞吐量的大小来选择下次传输的最佳速率以及对应的聚合帧最大长度，从而降低冲突的概率，保持高速传输，在整体上提高***的吞吐量。
附图说明
图1是本发明一种实施方式中速率表的结构示意图；
图2是本发明一种实施方式的装置逻辑图；
图3是本发明一种实施方式的方法流程图。
具体实施方式
目前，在无线局域网络中，通信的两端会先协商双方都可以接受的最大聚合帧的长度，这个长度通常是802.11n标准规定的最大值。双方在传输的时候根据帧到达的情况，在保证不超过最大值的前提下，尽可能地聚合。在有干扰的情况下，由于聚合帧过长，会导致冲突加剧，进而导致传输速率降低，最终使得整个无线局域网络的吞吐量降低。
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种无线局域网中聚合帧的控制装置和方法，应用在无线通信过程中的发送端上。作为该逻辑装置的运行载体，所述发送端的硬件环境通常至少都包括CPU、内存以及非易失性存储器。本发明将收发双方共同支持的候选速率表和聚合帧的各个长度区间的错包率绑定，请参考图1，收发双方共同支持的候选速率和聚合帧的各个长度区间的错包率的一一对应，从而使得下次传输的时候，能够根据最佳传输速率的选择结果来确定聚合帧的最大长度，保证聚合帧的帧长不超过该上限值。同时，也可以将聚合帧的各个长度区间的错包率作为最佳传输速率选择的一个计算因素。
具体地，在实际应用中，无线通信过程中的发送端和接收端在相互连接的时候会协商双方共同支持的速率，发送端会选择一个双方共同支持的速率来进行通信，所述双方共同支持的速率称为候选速率。因此，发送端会记录双方共同支持的若干个候选速率，称为速率表。本发明将聚合帧的错包率也绑定到这个速率表中，也就是在每个候选速率下分别统计聚合帧的发送结果。每个候选速率的聚合帧错包率进一步按照聚合帧的长度分成若干个区间分别进行统计。所述聚合帧长度的区间划分可以根据经验或者设备的计算能力来确定，每个候选速率下的聚合帧长度区间划分可以相同也可以不相同。所述聚合帧的各个长度区间的错包率是聚合帧的各个长度区间发送失败次数的百分比。如果某个候选速率下的某个聚合帧的长度区间内还没有任何帧发送的时候，所述错包率可以设置为0或者是其他的初始值。
请参考图2和图3，本发明所述的无线局域网中聚合帧的控制装置在逻辑层面包括有：吞吐量计算模块、传输速率选择模块、聚合帧长选择模块以及自动调整模块。在本发明的一种实施方式中，所述装置在运行过程中执行如下步骤：
步骤101，吞吐量计算模块在每次聚合帧发送完毕后，计算各候选速率下聚合帧的各个长度区间上的***吞吐量。
所述***的吞吐量的计算公式为：
Tmj=Rm×（1-Pmj）×N。
其中，Tmj表示第m档速率下聚合帧长度区间j的***吞吐量，Rm表示第m档物理速率，Pmj表示第m档速率下聚合帧长度区间j的聚合帧错包率，N表示聚合帧的带宽提高倍数，m、j均为自然数。所述聚合帧的带宽提高倍数N等于非聚合时相同帧个数传输时的数据比特个数除以聚合时聚合帧传输时的数据比特个数。当然本领域技术人员也可以根据其他方法计算所述聚合帧的带宽提高倍数，或者将其直接设置为经验值。
需要注意的是，在实际聚合帧传输的过程中，发送端对于传输速率的选择，除了要符合接收端能够支持的速率外，还需要考虑到信号强度的问题。具体地，每一个速率都对应一个RSSI（接收信号强度指示，Received SignalStrength Indication），发送端选择的传输的速率所对应的RSSI必须满足接收端当前信号强度的接收要求，也就是所述发送端选择的传输的速率的RSSI的要小于等于接收端当前的RSSI。由于接收端当前的RSSI在不断地变化，每次选择传输速率的时候都需要进行判断。所以，在一种优选的实施方式中，所述候选速率对应的信号强度满足接收端当前信号强度的接收要求，即所述候选速率的RSSI小于等于接收端当前的RSSI。这样，所述吞吐量计算模块就不需要计算所有候选速率所对应的聚合帧的各个长度区间的吞吐量，而是只计算RSSI满足传输需求的候选速率下的***吞吐量。
步骤102，传输速率选择模块选择最大的***吞吐量对应的候选速率作为下次传输的最佳速率。
本步骤是对下次传输的最佳速率的选择。优选地，选择步骤101中计算出来的最大***吞吐量对应的候选速率作为下次传输的最佳速率。需要注意的是，如果步骤101中计算的是所有候选速率下聚合帧各长度区间上的***吞吐量，那么本步骤中对下次传输最佳速率的选择也要符合所述最佳速率所对应的RSSI小于等于接收端当前的RSSI，这是本领域技术人员的公知常识，在此不再累述。
步骤103，聚合帧长选择模块选择所述最佳速率下最大的***吞吐量对应的聚合帧的长度区间的预设值作为下次传输的所述最佳速率对应的聚合帧的最大长度。
本步骤中，所述聚合帧的长度区间的预设值可以是所述聚合帧的长度区间的长度上限值，也可以是中间值或者是下限值，所述预设值由开发者或者使用者定义。
聚合帧在实际传输的过程中，可能会因为干扰等原因而造成传输失败。为了避免聚合帧在重传的时候再次进行最佳速率选择的过程，在本发明的一种优选的实施方式中，在选择最佳速率的同时进行备选速率的选择，所述备选速率作为聚合帧重传时使用的速率。
具体地，传输速率选择模块还选取预定个非最佳速率作为下次传输的备选速率。对于备选速率的选择，优选地，所述备选速率低于所述最佳速率，这样可以最大程度地提高聚合帧重传的成功率。相应地，聚合帧长选择模块选取所述备选速率下最大***吞吐量对应的聚合帧的长度区间的预设值作为所述下次传输的备选速率对应的聚合帧的最大长度。
进一步地，在一种优选的实施方式中，为了能够保证***最大的吞吐量，本发明还设置有自动调整模块，用以无线数据在传输的过程中对各候选速率对应的各个长度区间的错包率进行自动调整。
具体地，当某一个候选速率在预定的时间内都没有被使用时，自动调整模块将按照预定的规则降低该候选速率下聚合帧各个长度区间的错包率，直到降低到初始值或者缺省值为止。错包率降低，意味着该候选速率对应的***吞吐量升高，这样，当原先被选择用于传输数据的最佳速率在其错包率上升到一定程度致使***传输的吞吐量小于该候选速率对应的吞吐量时，该候选速率就有可能会被选为下次传输的最佳速率。
举例来讲，比如双方共同支持的速率有两个，分为为54Mb/s和24Mb/s，在满足其他条件的前提下，优选高速54Mb/s的速率进行传输，由于54Mb/s速率较高，对应地编码率高，其错包率就会高，对应地，一段时间以后，该54Mb/s速率下的吞吐量就会降低，当54Mb/s速率在其错包率上升到一定程度，会致使***传输的吞吐量小于该候选24Mb/s速率对应的吞吐量，此时，该54Mb/s可能就不再是下次传输的最佳速率，这时就会使用24Mb/s进行传输，此后一段时间内可能都选不到54Mb/s的速率，由于54Mb/s速率在预定的时间没有被使用，根据本发明自动调整模块中的预定规则，此时，54Mb/s速率下的错包率会随着时间的推移而降低，比如2秒内都没有使用54Mb/s这个速率，那么54Mb/s对应的聚合帧各个长度区间的错包率按照预定的规则减少，比如减少2%/秒，54Mb/s对应的吞吐量就会上升，这样，在使用24Mb/s进行传输一段时间后，54Mb/s就有可能会被再次选为传输的最佳速率，进而可以实现最高的无线数据传输效率。
同理，各个候选速率所对应地RSSI也可以通过自动调整模块按照预定的时间降低，直到初始值或者缺省值为止。在实际传输的过程中，如果某个被选择的速率下聚合帧传输失败，就可能会导致该被选择的速率对应的RSSI上升。通过自动调整模块设置其他各个候选速率所对应的RSSI定期降低，比如每2秒下降1，这样可以进一步地提升该被选择的速率被选为下次传输最佳速率的概率。这不是本发明的重点，且是本领域技术人员的公知常识，所以不再累述。
需要注意的是，每次自动调整之后，都需要重新计算下次传输的最佳速率、对应地聚合帧最大长度以及备选速率等值，以便能够不断地提高下次***传输数据的吞吐量。
由以上描述可以看出，本发明的技术方案突破传统思维，根据聚合帧传输候选速率和聚合帧的错包率，综合选取下次传输的最佳速率以及对应的聚合帧最大长度值，从而实现动态调整聚合帧大小，降低冲突的概率，保持高速传输，在整体上提高***的吞吐量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种无线局域网中聚合帧的控制装置，应用在无线通信过程中的发送端上，其特征在于，所述装置包括：
吞吐量计算模块：用于在每次聚合帧发送完毕后，计算各候选速率下聚合帧的各个长度区间上的***吞吐量；
传输速率选择模块：用于选择最大的***吞吐量对应的候选速率作为下次传输的最佳速率；
聚合帧长选择模块：用于选择所述最佳速率下最大的***吞吐量对应的聚合帧的长度区间的预设值作为下次传输的所述最佳速率对应的聚合帧的最大长度；
其中，所述候选速率为双方共同支持的速率。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述***吞吐量的计算公式为：Tmj＝Rm×(1-Pmj)×N；
Tmj表示第m档速率下聚合帧长度区间j的***吞吐量，Rm表示第m档物理速率，Pmj表示第m档速率下聚合帧长度区间j的聚合帧错包率，N表示聚合帧的带宽提高倍数，m、j均为自然数。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述传输速率选择模块还包括：选取预定个非最佳速率作为下次传输的备选速率，所述备选速率作为聚合帧重传时使用的速率；
所述聚合帧长选择模块还包括：选取所述备选速率下最大***吞吐量对应的聚合帧的长度区间的预设值作为所述下次传输的备选速率对应的聚合帧的最大长度。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述候选速率对应的信号强度满足接收端当前信号强度的接收要求。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
自动调整模块，用于当某一个候选速率在预定的时间内没有被使用时，则按照预定的规则降低该速率下聚合帧各个长度区间的错包率和/或RSSI值。
6.一种无线局域网中聚合帧的控制方法，应用在无线通信过程中的发送端上，其特征在于，所述方法包括：
在每次聚合帧发送完毕后，计算各候选速率下聚合帧的各个长度区间上的***吞吐量；
选择最大的***吞吐量对应的候选速率作为下次传输的最佳速率；
选择所述最佳速率下最大的***吞吐量对应的聚合帧的长度区间的预设值作为下次传输的所述最佳速率对应的聚合帧的最大长度；
其中，所述候选速率为双方共同支持的速率。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述***吞吐量的计算公式为：Tmj＝Rm×(1-Pmj)×N；
Tmj表示第m档速率下聚合帧长度区间j的***吞吐量，Rm表示第m档物理速率，Pmj表示第m档速率下聚合帧长度区间j的聚合帧错包率，N表示聚合帧的带宽提高倍数，m、j均为自然数。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，
在选择最大的***吞吐量对应的候选速率作为下次传输的最佳速率的过程中还包括：选取预定个非最佳速率作为下次传输的备选速率，所述备选速率作为聚合帧重传时使用的速率；
在选择所述最佳速率下最大的***吞吐量对应的聚合帧的长度区间的预设值作为下次传输的所述最佳速率对应的聚合帧的最大长度的过程中还包括：选取所述备选速率下最大***吞吐量对应的聚合帧的长度区间的预设值作为所述下次传输的备选速率对应的聚合帧的最大长度。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述候选速率对应的信号强度满足接收端当前信号强度的接收要求。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当某一个候选速率在预定的时间内没有被使用时，则按照预定的规则降低该速率下聚合帧各个长度区间的错包率。
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