CN103856981B - 基于网络状态动态使用数据包聚合传输的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种根据网络状态使用数据包聚合传输的方法，主要解决现有技术在网络状态不好的情况下使用数据包聚合传输导致网络性能下降的问题。其实现方案是：首先，由无线接入点AP统计网络中当前时间内的碰撞发生率p，并设置碰撞发生率门限值th；然后，将碰撞发生率p与碰撞发生率门限值进行比较，若p>th，则无线站点和无线接入点AP均进行单个数据包的传输；若p≤th，则无线站点和无线接入点AP将多个上层交付下来的数据包封装在同一媒质接入控制MAC帧中进行传输。本发明能降低网络的数据传输时延，提高网络性能，可用于重负荷网络通信。

Description

基于网络状态动态使用数据包聚合传输的方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及无线局域网领域中基于网络状态动态使用数据包传输的方法，可用于采用了数据包聚合技术的无线局域网中，减小链路传输时间，有效提升无线网络的性能。

背景技术

在基于开放***互连OSI的数据包通信网络中，每一层都要为数据添加一个头部，来存放一些控制信息。而这些头部传输带来的开销会对网络性能带来很大的影响，特别是在重负载的条件下，这些开销会降低应用业务的带宽利用率。对于数据包较小的业务，头部传输所占的时间较多，浪费了大部分的传输时间。为了降低头部的发送时间开销，可以将多个媒质接入控制MAC帧进行聚合，使用同一个物理层PHY头部，甚至同一个媒质接入控制MAC头部，有效提高带宽利用率。这就是所谓的数据包聚合技术，通过使用这种方法可以减少每个传输帧中的附加信息，同时也能减少帧数目和空闲时间，从而降低协议负载，提高网络吞吐量。

B.Bellalta and M.Oliver：On the Performance of Packet Aggregation inIEEE 802.11ac MU-MIMO WLANs,IEEE Communications Letters,2012,vol.16,no.10,pp.1588-1591提出站点数目很大时目的地址相同的概率会很小，这样导致数据包聚合技术不能被充分利用，可以通过增大队列的长度来解决。但队列长度的增大会增加一次传输中调度大量数据包的概率，即以大时延为代价来换取高***吞吐量。这种算法未考虑当信道状态不佳时，若聚合后的数据包传输失败，需要较长的时间去处理和重传该数据包。无线网络中，确认数据传输成功的机制就是，在规定的时间内收到来自接收方的确认帧ACK。而聚合后的数据包传输时间较长，所以其相应的等待确认的时间要比单个数据包的要大。这样确认聚合后的数据帧传输失败的时间就较大，且重传花费的时间也较长。所以在网络状态不好的情况 下使用数据包聚合技术,需要花费很长的时间去处理碰撞并重传，造成整个网络的时延增加，网络性能降低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种基于网络状态动态控制数据包聚合的方法，以减少网络的时延，提高网络性能。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括：

(1)无线接入点AP发送数据给无线站点，即下行数据传输：

1a)无线接入点AP设置网络碰撞发生率门限值th，并记录当前时间段内信道中发生碰撞的次数与发起数据传输的次数之间的比率，即碰撞发生率p；

1b)无线接入点AP通过竞争获得信道，将记录的当前时间段内碰撞发生率p与设置的碰撞发生率门限值th进行比较，若p>th，则无线接入点AP直接发送单个数据包；若p≤th，则无线接入点AP将数据包聚合后进行发送；

(2)无线站点发送数据给无线接入点AP，即上行数据传输：

2a)网络中的无线站点通过竞争获得信道后，向无线接入点AP发送请求发送帧RTS，以预约信道；

2b)无线接入点AP接收到来自无线站点的请求发送帧RTS后，产生一个确认传输帧CTS，并修改确认传输帧CTS的帧格式，即增加一位聚合标志位；

2c)无线接入点AP将记录的当前时间段内碰撞发生率p与碰撞发生率门限值th进行比较，若p>th，则无线接入点AP将确认传输帧CTS中的聚合标志位设置为0，若p≤th，则无线接入点AP将确认传输帧CTS中的聚合标志位设置为1，再将该确认传输帧CTS发送给无线站点，确认信道预约成功；

2d)无线站点对接收到的确认传输帧CTS进行查看：若确认传输帧CTS中的聚合标志位为0，则无线站点发送单个数据包给无线接入点AP；若确认传输帧CTS中的聚合标志位为1，则无线站点将数据包聚合后发送给无线接入点AP。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明根据网络状态动态使用数据包聚合传输，即在网络状况好的情况下进行数据包聚合传输，而在网络状况不佳的情况下进行单个数据包的传输，减少数据包传输失败的概率，进而降低了整个网络的时延，提高了无线网络的性能。

附图说明

图1为本发明的总流程图；

图2为本发明中的下行数据传输的子流程图；

图3为本发明中的上行数据传输的子流程图。

具体实施方式

参照图1，本发明的实现步骤如下：

步骤1，信道竞争。

无线接入点AP与无线站点竞争信道，若无线接入点AP获得信道，则执行步骤2，若无线站点获得信道，则执行步骤3，若无线接入点AP和无线站点都未获得信道，即信道中发生了碰撞，则执行步骤4。

步骤2，无线接入点AP向无线站点发送数据，即进行下行数据传输。

参照图2，本步骤的具体实现如下：

2a)无线接入点AP统计当前时间段内碰撞发生的次数n与发起数据传输的次数m，计算碰撞发生的次数与发送数据包传输的次数之比，即碰撞发生率p；

2b)无线接入点AP设置网络碰撞发生率门限值th：

现有技术中网络碰撞发生率门限值th的设置，通常是将实际网络轻业务量时当前时间段内信道上的碰撞发生率设置为碰撞发生率门限值th；

2c)将当前时间内碰撞发生率p与碰撞发生率门限值th进行比较：

若p≤th，即信道状况好，则无线接入点AP将数据包聚合，即将多个上层交付下来的数据包封装到一个媒质接入控制MAC帧中，发送给无线站点，

若p>th，即信道状况不佳，则无线接入点AP发送单个数据包给无线站点，数据发送完成后，执行步骤4。

步骤3，无线站点向无线接入点AP发送数据，即进行上行数据传输。

参照图3，本步骤的具体实现如下：

3a)无线站点发起信道预约，即网络中的无线站点通过竞争获得信道后， 向无线接入点AP发送请求发送帧RTS，以预约信道；

3b)无线接入点AP设置确认传输帧CTS，并发送给无线站点：

无线接入点AP接收到来自无线站点的请求发送帧RTS后，产生一个确认传输帧CTS，并修改确认传输帧CTS的帧格式，即增加一位聚合标志位；

无线接入点AP将记录的当前时间段内碰撞发生率p与碰撞发生率门限值th进行比较：

若p>th，即网络状况不佳，则无线接入点AP将确认传输帧CTS中的聚合标志位设置为0，

若p≤th，即网络状态好，则无线接入点AP将确认传输帧CTS中的聚合标志位设置为1，再将该确认传输帧CTS发送给无线站点，确认信道预约成功；

3c)无线站点根据确认传输帧CTS给无线接入点发送数据：

无线站点对接收到的确认传输帧CTS进行查看：若确认传输帧CTS中的聚合标志位为0，则无线站点发送单个数据包给无线接入点AP；若确认传输帧CTS中的聚合标志位为1，则无线站点将上层交付下来的数据包聚合，即将多个上层交付下来的数据包封装到同一个媒质接入控制MAC帧中，发送给无线接入点AP，执行步骤4。

步骤4，继续竞争信道。

无线站点和无线接入点AP进行退避，完成退避后，返回步骤1继续竞争信道。

以上描述仅是本发明的一个具体实例，不构成对本发明的任何限制，显然对于本领域的专业人员来说，在了解了本发明内容和原理后，都可能在不背离本发明原理、结构的情况下，进行形式和细节上的各种修正和改变，但是这些基于本发明思想的修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于网络状态动态使用数据包聚合传输的方法，包括如下步骤：

（1）无线接入点AP发送数据给无线站点，即下行数据传输：

1a）无线接入点AP设置网络碰撞发生率门限值th，并记录当前时间段内信道中发生碰撞的次数与发起数据传输的次数之间的比率，即碰撞发生率p；

1b）无线接入点AP通过竞争获得信道，将记录的当前时间段内碰撞发生率p与设置的碰撞发生率门限值th进行比较，若p>th，则无线接入点AP直接发送单个数据包；若p≤th，则无线接入点AP将数据包聚合后进行发送；

（2）无线站点发送数据给无线接入点AP，即上行数据传输：

2a）网络中的无线站点通过竞争获得信道后，向无线接入点AP发送请求发送帧RTS，以预约信道；

2b）无线接入点AP接收到来自无线站点的请求发送帧RTS后，产生一个确认传输帧CTS，并修改确认传输帧CTS的帧格式，即增加一位聚合标志位；

2c）无线接入点AP将记录的当前时间段内碰撞发生率p与碰撞发生率门限值th进行比较，若p>th，则无线接入点AP将确认传输帧CTS中的聚合标志位设置为0，若p≤th，则无线接入点AP将确认传输帧CTS中的聚合标志位设置为1，再将该确认传输帧CTS发送给无线站点，确认信道预约成功；

2d）无线站点对接收到的确认传输帧CTS进行查看：若确认传输帧CTS中的聚合标志位为0，则无线站点发送单个数据包给无线接入点AP；若确认传输帧CTS中的聚合标志位为1，则无线站点将数据包聚合后发送给无线接入点AP。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤1b）中的数据包聚合，是将上层交付下来的多个数据包，封装到同一媒质接入控制MAC帧中，即使用同一个媒质接入控制MAC帧头部。