[发明专利]保持无线通信的服务质量

说明书

技术领域

本发明通常涉及通信。更具体地，本发明涉及无线通信。

背景技术

无线通信系统是众所周知和广泛使用的。蜂窝电话和诸如笔记本电 脑和个人数字助理之类的其他无线站被越来越多地用于话音和数据通 信。为这样的无线站提供局域网服务已经变得越来越流行。无线局域网 (Wireless Local Area Networks，WLANs)具有提供除了那些已经可用的 无线通信能力以外更多的无线通信能力的潜力。

WLAN已经成功地用作为家用和“最后一英里”(last-mile)技术。 如果实时多媒体应用的预订和使用增加，那么对有线和无线网络中的端 到端服务质量保证的支持的需求也增加。当WLAN转到对实时应用有增 长的需求的企业和公共领域时，对服务质量的需求也增加。此外，这引 起了在使用WLAN通信的无线站之间进行区分的需要。特别是当被提供 在商用或公共场合时，WLAN将不得不达到关于网络的吞吐量、延迟、 抖动和可用性的用户期望。在融合的网络环境中向终端用户透明地提供 网络服务需要与现有蜂窝电话网络类似的对WLAN接入网络的资源分 配机制和服务质量保证。

WLAN的多接入控制(Mutiple Access Control，MAC)层通过包括 对于物理媒体所需要的开销(overhead)以及通过要求每个分组的确认 而增加了可靠性。在移动无线站的情况下，无线站和接入点间的距离能 随时间改变。如果距离增加，则由于速率适配以及与WLAN确认相关联 的开销需要相对更多的空中时间(air time)，所以无线站的传输速度减 少了，从而导致相当大的且非线性的开销。特别是，与传递的应用数据 相比，实时应用常常在相对高的分组速率下运行并消耗大量的WLAN 空中时间或容量。

IEEE802.11e标准草案试图通过引入块确认(block acknowledgements)来解决这种低效率。提议的IEEE802.11e标准要求 按每个流(per-f1ow)预留网络容量，但是没有说明接入点如何能够保 证对于每个流的服务质量水平的方法。

当应用请求网络连接性时，无线站或终端与网络中的服务质量实体 (entity)协商关于为确保应用的端到端服务质量而需要的网络参数集。 一些基于竞争的(contention-based)WLAN变量已经被提出。这些基本 上能够被分组为基于测量的接纳控制方案和基于模型的接纳控制方案。 第一组是基于测量网络条件来做决定而第二组构建性能模型和指标来 评价网络状态和服务流的质量。在这个领域的两个参考文献是：D.Gaoa， J.Caia，K.Ngi Nganb“Admission Control in IEEE 802.11e Wireless LANs”IEEE网络七月-八月.2005，pp6-13；和K.Medepalli，P. Gopalakrishnan，D.Famolari和T.Kodama，“Voice Capacity of IEEE 802.11b，802.11a and 802.11g Wireless LANs”，Proceedings of IEEE Globecom2004，Dallas，2004年12月。

以每秒比特数表达网络负荷的解决方案对固定的网络基础设施通 常是可接受的。然而这样的解决方案对于WLAN MAC层是不适用的， 在WLAN MAC层中物理媒体和确认每个分组所要求的开销由于变化的 信道条件、移动性或者这两者的原因而变化。业务服务(traffic service) 协定应当在IP层被定义和保证以使得分组延迟的变化和无线信道条件 的变化能够对更高层的应用保持透明。这要求对业务规格处理(traffic profile handling)的不同解决方案。促进在变化的WLAN信道条件下保 持服务质量保证也是希望的，因为WLAN的负荷不是唯一地被确定的。 WLAN信道环境是特别有挑战性的。运行发生在免许可证频段 (unlicensed spectrum)，在该免许可证频段中来自其他设备的干扰是常 见的并且信道传播属性可随无线设备或它们附近的物体的移动而大幅 变化。这样的可变性使得保持服务质量特别困难，尽管有保证的服务质 量是必需的。

因此，以每秒比特数表达的负荷给出了由WLAN站或它们的组所消 耗的空中时间的不准确的估计。

存在对于保证诸如那些发生在WLAN中的无线通信的服务质量的 改进技术的需要。