[发明专利]一种wifi多用户环境性能提升方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于无线通信领域，特别涉及一种wifi多用户环境性能提升方法及装置。

背景技术

近些年来随着个人数据通信的发展，为了实现使用户能够在任何时间、任何地点均能实现数据通信的目标，要求传统的计算机网络由有线向无线、由固定向移动、由单一业务向多媒体发展，由此无线局域网技术得到了快速的发展。除此之外，市场上各种各样的WiFi终端如笔记本电脑、PDA、双模手机、支持Wi-Fi的游戏机、即拍即传的数码相机如雨后春笋般涌现出来，同时价格越来越低，普及程度越来越高，也造就了最终用户对WLAN覆盖的迫切需求。

随着技术的发展，WLAN网络的规模越来越大、越来越复杂。无论是家庭、SOHO一族、还是各类大规模企业，WLAN网络已经是他们日常生活工作中必不可少的一部分。从而受到了运营商、行业用户和大企业越来越多的关注，同时，绝大多数用户已经无法忍受上网速度慢，时常掉线的无线网络环境，而是渴望得到可靠、卓越性能的WLAN服务。

在多用户的无线网络环境中，普遍存在如下5类问题：

1.上下行流量不均衡问题，大量STAs接入到单个AP上，由于STAs使用的应用程序大多是基于C/S模式的，下行流量总是较上行流量高出很多，但是由于ieee802.11的DCF机制，STAs与AP获得无线信道资源的机会是均等的，导致AP有较多的报文因无法获取到更多的信道占用机会而丢包问题。

2.无线传输环境的高误码率导致报文丢失，TCP性能降低问题，该协议把报文丢失的原因都归结为网络拥塞造成的，进而降低传输速率，在无线传输环境中，高误码率导致报文的随机丢失与拥塞并无关系，导致TCP性能骤降问题。

3.无线传输环境的竞争与冲突问题，STAs通过CSMA/CA机制竞争信道资源，大量STAs接入到AP时，竞争与冲突问题会很严重。

4.速率的差异与公平问题，在一种可能的无线网络环境中，不同的STAs可能会因为无线环境问题使用不同的速率来发送报文，若某些STAs认为无线网络环境质量差，使用较低的速率发送报文，这样会增加信道的使用时间。

5.AP侧聚合效率低问题，我们可以通过802.11n协议了解，为了提升11n用户的吞吐量，在无线链路层提供了一种多个无线帧打包一起发送的方法，这样可以减少对空中媒介竞争的次数，高效利用空中媒介，提高发送效率，但是如果每次打包的无线帧数量比较少的话，仍难以有较大吞吐量的提升；传统的AP无线驱动中发送聚合报文未考虑到报文按照周期突发的情况，假设下行的报文具有一定的时隙的突发性，每次从有线转到无线5个报文，间隔非常小的一段时间，又突发传输5个报文，那么AP传统无线驱动每次按照5个报文来聚合，这样就会无法充分利用其聚合能力，同时又需要时间重新竞争获取使用信道资源，在多用户环境下，这种问题会被加剧。

针对上述问题，目前有较多的性能优化方法，但主要集中在以下两种方案上：

1.当大量STAs接入到AP时，STAs会使用CSMA/CA机制来竞争信道资源，IEEE802.11MAC层中的分布式协调功能DCF使用随机退避机制来解决信道竞争问题,导致信道资源不能充分利用。特别是在高负载的网络系统中,信道带宽在碰撞状态下浪费严重。现有的解决方法对竞争窗口的退避算法进行优化，而后通过仿真方法验证性能，证明系统的吞吐量得到提高，延迟减少。

2.TCP协议是最常用的数据传输协议，但是该协议把报文丢失的原因都归结为网络拥塞造成的，进而降低传输速率，在无线传输环境中，高误码率导致报文的随机丢失与拥塞并无关系。现有的解决方法在无线网络中对TCP的拥塞算法进行优化，保证无线网络中数据传输质量，而后通过仿真方法验证性能，可以缓和发送速率的骤降，保证传输质量。

上述现有的方案仍存在以下缺陷：

1.现有的优化方案仅解决了某个问题点，或问题的子集，如优化退避算法，仅仅解决了无线传输环境的竞争与冲突问题；如针对无线网络环境的TCP拥塞算法优化，仅解决了TCP性能降低问题。

2.有些解决方案，需要同时修改STAs与AP侧的代码，可实施性差。

3.多数解决方法均使用仿真方法进行性能验证，在真实的网络环境中效果可能不够明显。

发明内容

鉴于现有技术的缺陷，本发明的目的在于解决以下5类问题：

1.上下行流量不均衡问题

2.无线传输环境的高误码率导致报文丢失，TCP性能降低问题

3.无线传输环境的竞争与冲突问题

4.速率的差异与公平问题

5.AP聚合效率低问题