CN102665280A - 一种隐藏客户端现象的处理方法和无线接入点 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隐藏客户端现象的处理方法，该方法包括：AP为每个关联的STA虚拟一个AP，分配不同的Wi-Fi多媒体（WMM）或增强式信道访问参数（EDCA）参数，并通过各虚拟的AP向关联的对应STA发布携带所述分配的WMM或EDCA参数的Beacon帧，使各所述STA根据接收到Beacon帧中携带的WMM或EDCA参数进行数据包发送。基于同样的发明构思，本发明还提出一种无线接入点，能够有效减少STA到AP方向的流量冲突的概率，提高WLAN网络的整体性能。

Description

一种隐藏客户端现象的处理方法和无线接入点

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种隐藏客户端现象的处理方法和无线接入点。

背景技术

无线局域网络（WLAN）网络具有易于部署、移动性等特点，应用范围已经越来越广泛。不仅企业网络需要部署WLAN，城市无线网、教育、个人办公等方面，无处不在使用WLAN网络。

在某些场景中，会存在客户端（STA）之间相互隐藏的现象。例如，某个室外工作环境中部署了WLAN，其STA分布在AP周围方圆几百米甚至千米的范围内，如果STA是一些专门的设备，则甚至可以分布在几公里的范围内。在这种环境中，STA之间互相之间成为隐藏节点。再比如，教育机构中为学生宿舍部署的WLAN网络，经常是AP部署在走廊上，而STA是学生使用的笔记本，分布于学生宿舍中，一个AP需要为几个宿舍提供无线服务。这种情况下，所有的STA都能听见AP，但两个宿舍的STA之间互相听不见。参见图1，图1为STA之间的相互隐藏结构示意图。图1中，AP101为STA102和STA103提供无线服务，STA102和STA103能够听见AP101，但是STA102和STA103之间不能互相听见，即STA102和STA103之间是隐藏的。

STA之间的隐藏给上行流量会带来很大的影响，因为两个相互隐藏的STA同时给AP发送报文时，会导致AP处冲突，从而发送不成功。多个STA相互隐藏时会很快导致频繁的冲突，从而导致STA发送速率降低，导致更高概率的冲突，不仅降低了STA发送给AP的带宽能力，也会严重消耗空口时间，导致整个网络的性能很低。

IEEE 802.11标准中解决隐藏节点的方法是发送RTS报文，在接收端响应CTS报文后，再发送真正的数据报文。然而，实际使用中发现，目前STA都不支持RTS/CTS这种机制。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种隐藏客户端现象的处理方法和无线接入点，能够有效减少STA到AP方向的流量冲突的概率，提高WLAN网络的整体性能。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：

一种隐藏客户端现象的处理方法，应用于无线局域网络WLAN网络中，所述方法包括：

无线接入点AP为每个关联的客户端STA虚拟一个AP，分配不同的Wi-Fi多媒体WMM或增强式信道访问参数EDCA参数，并通过各虚拟的AP向关联的对应STA发布携带所述分配的WMM或EDCA参数的Beacon帧，使各所述STA根据接收到Beacon帧中携带的WMM或EDCA参数进行数据包发送。

一种AP，应用于WLAN网络中，所述AP包括：虚拟单元、分配单元和发布单元；

所述虚拟单元，用于为每个关联的STA虚拟一个AP；

所述分配单元，用于为每个关联的STA分配不同的WMM或EDCA参数；

所述发布单元，用于通过所述虚拟单元虚拟的各AP向关联的对应STA发布携带所述分配单元分配的WMM或EDCA参数的Beacon帧，使各所述STA根据接收到Beacon帧中携带的WMM或EDCA参数进行数据包发送。

综上所述，本发明通过AP为每个STA虚拟一个独立的AP，分配不同的WMM或ECDA参数，通过虚拟的AP分别向对应的STA发布携带分配的WMM或ECDA参数的Beacon帧，从而调度各个STA发送优先次序，有效减少STA到AP方向的流量冲突的概率，提高WLAN网络的整体性能。

附图说明

图1为STA之间的相互隐藏结构示意图；

图2为本发明实施例中隐藏客户端现象的处理方法流程示意图；

图3为轮流优先调度各组STA的结构示意图；

图4为STA访问信道的时间关系图；

图5为本发明具体实施例中应用于隐藏客户端现象的处理的无线接入点的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明所述方案作进一步地详细说明。

本发明实施例中提出一种隐藏客户端现象的处理方法，应用于WLAN网络中，该WLAN网络中AP与多个STA关联。

参见图2，图2为本发明实施例中隐藏客户端现象的处理方法流程示意图。具体步骤为：

步骤201，AP为每个关联的STA虚拟一个AP，分配不同的WMM或EDCA参数。

AP为每个关联的STA虚拟一个独立的AP，即不同的B SSID，每个虚拟的AP独立发布Beacon帧，不同的STA对应不同的虚拟AP；AP为各STA分配不同的WMM或EDCA参数，从而使得各个STA有不同的信道竞争概率。

步骤202，AP通过各虚拟的AP向关联的对应STA发布携带所述分配的WMM或EDCA参数的Beacon帧，使各所述STA根据接收到Beacon帧中携带的WMM或EDCA参数进行数据包发送。

为了保证STA公平使用空口，AP需要利用Beacon帧来不断调整每个STA的WMM或EDCA参数，从而使得在若干个Beacon周期内，各个STA对空口的使用基本保持公平。因此可以轮流优先调度各STA。为了简化轮流优先调度各STA，AP将当前与自身关联的STA进行分组。

AP将当前与自身关联的STA进行分组的方法为：AP根据当前关联的STA的总数和各STA的发送速率将STA分组。

AP对STA的分组，根据当前关联的STA的总数，确定将所有STA分成几组，根据应用环境和经验划分。如：STA的总数为30，将所有的STA分成2或3组。并依据各STA的发送速率，将发送速率接近的STA放在一组，分配到分成的2或3组。这样可以让发送速率高的STA尽量少受发送速率低的用户干扰。每组中的STA个数不需要相同。由于STA的发送速率是随无线环境、STA距离AP的远近等变化的，因此，AP根据当前关联的STA总数和各STA的发送速率，周期调整STA的分组。至于周期设置为多少，根据具体实际应用情况确定。

AP将所有STA分组后，一个Beacon周期内调度其中一组STA，即在Beacon周期内轮流优先调度任一所述组内的所有STA，非优先调度其他组内的所有STA。AP将所有STA分组后，在同一组中的STA具有相同的WMM或EDCA参数。

当需要优先调度任一组内的所有STA时，向该组中任一STA发布的Beacon帧中携带分配的WMM或EDCA参数为用于优先调度的WMM或ECDA参数；当需非优先调度任一组内的所有STA时，向该STA发布的Beacon帧中携带的分配的WMM或EDCA参数为用于非优先调度的WMM或ECDA参数。

假设与所述AP当前关联的STA为4个，分别为STA1、STA2、STA3和STA4，将其分为两组，其中STA1和STA2为第一组，STA3和STA4为第二组。参见图3，图3为轮流优先调度各组STA的结构示意图。图3中可见，在第一个Beacon帧周期中优先调度第一组中的STA1和STA2，因此通过对应的虚拟的AP为STA1和STA2发布Beacon帧时携带的参数为用于优先调度的WMM或ECDA参数，而发布给STA3和STA4发布Beacon帧时携带的参数为用于非优先调度的WMM或ECDA参数。在第二Beacon帧周期中优先调度第二组中的STA3和STA4，因此通过对应的虚拟的AP为STA1和STA2发布Beacon帧时携带的参数为用于非优先调度的WMM或ECDA参数，而发布给STA3和STA4发布Beacon帧时携带的参数为用于优先调度的WMM或ECDA参数。

AP为任一STA分配的用于优先调度的WMM或EDCA参数包括：信道的发送时长TXOPpri、ECWmin-pri和ECWmax-pri；用于非优先调度的WMM或EDCA参数包括：TXOPger，ECWmin-ger和ECWmax-ger。

TXOPpri根据该STA所在组内的STA的个数按照预设规则确定；ECWmin-pri和ECWmax-pri的值通过该STA所在组内的任意两个STA的随机函数的差值不小于TXOPpri的概率保证信道利用率最高的情况下获得；TXOPger根据与该STA同为非优先调度的STA的总数按照预设规则确定；ECWmin-ger和ECWmax-ger的值在保证与该STA同为非优先调度的所有STA访问信道的利用率不超过预设值的情况下获得，其中，预设规则为：STA的个数越多，TXOPpri或TXOPger的值越小。

AP为任一STA分配的用于优先调度的WMM或EDCA参数还包括第一预设AIFSN值；所述用于非优先调度的WMM或EDCA参数还包括第二预设AIFSN值；其中，第一预设AIFSN值小于第二预设AIFSN值。

要考虑隐藏STA之间对信道访问的冲突，就需要不仅考虑STA同时访问信道的冲突，更需要考虑某个STA访问信道的整个TXOP时长内，其他STA都不能访问信道，否则就会发生冲突。也就是说，假设一组n个STA，它们的竞争窗口都是CW，那么它们的Random()取值的结果为[0，CW]内平均分布，其中CW在[CWmin，CWmax]内取值，例如STAi的随机取值结果Random(i)和STAj的随机取值结果Random(j)，则一方面Random(i)和Random(j)之间的差大于等于TXOP的概率越大越好。另一方面，如果CW过大或过小，会造成信道利用率越来越低。因此，CW必须取合适的值，即通过任一所述STA所在组中任意两个STA的随机函数的差值不小于TXOP的概率保证信道利用率最高的情况下获得。

下面通过具体实施例来详细说明如何确定WMM或ECDA参数：

若STA总数为30，根据实际应用情况可分成2或3组，假设这里分为3组，则根据STA的发送速率将30个STA根据速率相近原则分别添加到分成的3组中，将速率不大于第一预设速率值的STA分配到第一组，大于第一预设速率值不大于第二预设速率值的STA分配到第二组，大于第二预设速率值的STA分配到第三组。这里的预设值可以根据具体应用以及所分组数确定。

AP根据每组中STA的个数，为STA确定每次访问信道的时长TXOP。一般地，STA个数越多，TXOP越短越好。为任一STA分配用于优先调度的TXOPpri、ECWmin-pri和ECWmax-pri时，如果该STA所在组中STA个数为4或5时，TXOPpri可以确定为该组STA的发送速率发送1到3个报文的时长，包括ACK回应时间；如果该STA所在组中STA个数为2到3个，TXOPpri可以更多一些。根据该STA所在组中STA的个数和TXOPpri，确定该组STA的CWpri，CWpri都设置为TXOPpri的倍数关系，并根据该组中STA个数，来确定倍数，使信道利用率达到峰值。如该组STA个数为4到5个时，CWpri可以确定为12到20个TXOPpri，如该组STA个数为2到3个，CWpri可以确定为8到10个TXOPpri。根据CWpri确定ECWmin-pri、ECWmax-pri的方法如下：

$\mathrm{ECW}\min -\mathrm{pri}=\left[{\log }_2^{\mathrm{CWpri}+1}\right],$ 其中，[]表示对

的值取整，ECWmax-pri=ECWmin-pri+1。

为任一STA分配用于非优先调度的TXOPger，ECWmin-ger和ECWmax-ger的值时，根据非优先调度该STA时，同该STA同处于非优先调度的STA的总数确定TXOPger的值，确定规则以及方法同上述确定TXOPpri，这里不再详细赘述。ECWmin-ger和ECWmax-ger的值在保证与该STA同为非优先调度的所有STA访问信道的利用率不超过信道利用率预设值的情况下获得。具体计算方法如下：

CWger=A/N*M，其中，A为信道利用率预设值，根据实际应用情况预先确定，N为与该STA同为非优先调度的STA的总数，M为1个Beacon周期中TXOPger的个数。

$\mathrm{ECW}\min -\mathrm{ger}=\left[{\log }_2^{\mathrm{CWger}}\right],$ 其中，[]表示对

的值取整，ECWmax-ger=ECWmin-ger+1。

AP为任一所述STA分配的用于优先调度的WMM或EDCA参数还包括第一预设AIFSN值；所述用于非优先调度的WMM或EDCA参数还包括第二预设AIFSN值；其中，第一预设AIFSN值小于第二预设AIFSN值。每组STA的AIFSN在优先调度时都取比较小的值，如1；非优先调度时都取比较大的值，如6或以上。具体取值根据实际应用或经验确定。

STA接收到AP通过对应的虚拟AP发布的Beacon帧，根据Beacon帧携带的参数TXOP、AIFSN、ECWmin-pri和ECWmax-pri获得优先调度自身时的退避等待时间和信道的发送时长，或根据Beacon帧携带的参数TXOP、AIFSN ECWmin-ger和ECWmax-ger的值获得非优先调度自身时的退避等待时间和信道的发送时长。具体获得方式参见如下公式：

CWmin=2^ECWmin-1,CWmax=2^ECWmax-1，CW在[CWmin，CWmax]内取值；

Backoff Time=Random()×SlotTime，Random()为[0,CW]内平均分布；

AIFS＝AIFSN×SlotTime+SIFS。

退避等待时间为AIFS和随机时间（Backoff Time）的和，参见图4，图4为STA访问信道的时间关系图。图4中STA访问信道时，根据AIFS和BackoffTime先退避一段时间，如果退避等待时间后发现信道是空闲的，就可以发送报文。STA根据接收到的WMM或EDCA参数进行数据包发送的过程同现有实现，这里不再详细赘述。

基于同样的发明构思，本发明还提出一种无线接入点，应用于WLAN中。参见图5，图5为本发明具体实施例中应用于隐藏客户端现象的处理的无线接入点的结构示意图。该无线接入点包括：虚拟单元501、分配单元502和发布单元503。

虚拟单元501，用于为每个关联的STA虚拟一个AP。

分配单元502，用于为每个关联的STA分配不同的WMM或EDCA参数。

发布单元503，用于通过虚拟单元501虚拟的各AP向关联的对应STA发布携带分配单元502分配的WMM或EDCA参数的Beacon帧，使各所述STA根据接收到Beacon帧中携带的WMM或EDCA参数进行数据包发送。

较佳地，

该AP进一步包括：分组单元504。

分组单元504，用于根据与自身所在AP当前关联的STA的总数和各STA的发送速率将STA分组。

较佳地，

分组单元504，进一步用于根据当前关联的STA总数和各STA的发送速率，周期调整STA的分组。

较佳地，该AP进一步包括：调度单元505。

调度单元505，用于在预设周期内轮流优先调度任一分组单元504所分的组内的所有STA。

较佳地，

发布单元503，用于当调度单元505需优先调度任一所述组内的所有STA时，向该组内任一STA发布的Beacon帧中携带分配的WMM或EDCA参数为用于优先调度的WMM或ECDA参数；当调度单元503需非优先调度任一所述组内的所有STA时，向该STA发布的Beacon帧中携带分配的WMM或EDCA参数为用于非优先调度的WMM或ECDA参数。

较佳地，

分配单元502，为任一STA分配的所述用于优先调度的WMM或EDCA参数包括：信道的发送时长TXOPpri、ECWmin-pri和ECWmax-pri的值；所述用于非优先调度的WMM或EDCA参数包括：TXOPger，ECWmin-ger和ECWmax-ger的值；

确定单元506，用于根据该STA所在组内的STA的个数按照预设规则确定分配单元502分配的TXOPpri的值；通过该STA所在组内的任意两个STA的随机函数的差值不小于TXOPpri的概率保证信道利用率最高的情况下获得分配单元502分配的ECWmin-pri和ECWmax-pri的值；根据与该STA同为非优先调度的STA的总数按照预设规则确定分配单元502确定的TXOPger的值；在保证与该STA同为非优先调度的所有STA访问信道的利用率不超过预设值的情况下获得分配单元502分配的ECWmin-ger和ECWmax-ger的值。

较佳地，

确定单元506，确定所述TXOPpri的值或所述TXOPger的值的预设规则为：STA的个数越多，TXOPpri或TXOPger的值越小。

较佳地，

分配单元502，为任一所述STA分配的所述用于优先调度的WMM或EDCA参数还包括第一预设AIFSN值；所述用于非优先调度的WMM或EDCA参数还包括第二预设AIFSN值；其中，第一预设AIFSN值小于第二预设AIFSN值。

上述实施例的单元可以集成于一体，也可以分离部署；可以合并为一个单元，也可以进一步拆分成多个子单元。

综上所述，本发明具体实施例中通过AP为每个STA虚拟一个独立的AP，分配不同的WMM或ECDA参数，通过虚拟的AP分别向对应的STA发布携带分配的WMM或ECDA参数的Beacon帧，从而调度各个STA发送优先次序，有效减少STA到AP方向的流量冲突的概率，提高WLAN网络的整体性能。

本发明具体实施例中还提出根据当前关联的STA总数和发送速率来为STA分组，并按组调度STA的WMM或ECDA参数，给出确定优先调度和非优先调度WMM或ECDA参数的过程。简化了单个STA调度的过程。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种隐藏客户端现象的处理方法，应用于无线局域网络WLAN网络中，其特征在于，所述方法包括：

无线接入点AP为每个关联的客户端STA虚拟一个AP，分配不同的Wi-Fi多媒体WMM或增强式信道访问参数EDCA参数，并通过各虚拟的AP向关联的对应STA发布携带所述分配的WMM或EDCA参数的Beacon帧，使各所述STA根据接收到Beacon帧中携带的WMM或EDCA参数进行数据包发送。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

所述AP根据当前关联的STA的总数和各STA的发送速率将STA分组。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

所述AP根据当前关联的STA总数和各STA的发送速率，周期调整STA的分组。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

在预设周期内轮流优先调度任一所述组内的所有STA。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

当需优先调度任一所述组内的所有STA时，向该组内任一STA发布的Beacon帧中携带分配的WMM或EDCA参数为用于优先调度的WMM或ECDA参数；当需非优先调度任一所述组内的所有STA时，向该STA发布的Beacon帧中携带分配的WMM或EDCA参数为用于非优先调度的WMM或ECDA参数。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述为任一STA分配的用于优先调度的WMM或EDCA参数包括：信道的发送时长TXOPpri、ECWmin-pri和ECWmax-pri；所述用于非优先调度的WMM或EDCA参数包括：TXOPger，ECWmin-ger和ECWmax-ger；

其中，TXOPpri根据该STA所在组内的STA的个数按照预设规则确定；ECWmin-pri和ECWmax-pri的值通过该STA所在组内的任意两个STA的随机函数的差值不小于TXOPpri的概率保证信道利用率最高的情况下获得；TXOPger根据与该STA同为非优先调度的STA的总数按照预设规则确定；ECWmin-ger和ECWmax-ger的值在保证与该STA同为非优先调度的所有STA访问信道的利用率不超过预设值的情况下获得。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预设规则为：

STA的个数越多，TXOPpri或TXOPger的值越小。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

所述为任一STA分配的用于优先调度的WMM或EDCA参数还包括第一预设AIFSN值；所述用于非优先调度的WMM或EDCA参数还包括第二预设AIFSN值；其中，第一预设AIFSN值小于第二预设AIFSN值。

9.一种无线接入点AP，应用于无线局域网络WLAN网络中，其特征在于，所述AP包括：虚拟单元、分配单元和发布单元；

所述虚拟单元，用于为每个关联的客户端STA虚拟一个AP；

所述分配单元，用于为每个关联的STA分配不同的Wi-Fi多媒体WMM或增强式信道访问参数EDCA参数；

所述发布单元，用于通过所述虚拟单元虚拟的各AP向关联的对应STA发布携带所述分配单元分配的WMM或EDCA参数的Beacon帧，使各所述STA根据接收到Beacon帧中携带的WMM或EDCA参数进行数据包发送。

10.根据权利要求9所述的AP，其特征在于，所述AP进一步包括：分组单元；

所述分组单元，用于根据与自身所在AP当前关联的STA的总数和各STA的发送速率将STA分组。

11.根据权利要求10所述的AP，其特征在于，

所述分组单元，进一步用于根据当前关联的STA总数和各STA的发送速率，周期调整STA的分组。

12.根据权利要求10或11所述的AP，其特征在于，所述AP进一步包括：调度单元；

所述调度单元，用于在预设周期内轮流优先调度任一所述分组单元所分的组内的所有STA。

13.根据权利要求12所述的AP，其特征在于，

所述发布单元，用于当所述调度单元需优先调度任一所述组内的所有STA时，向该组内任一STA发布的Beacon帧中携带分配的WMM或EDCA参数为用于优先调度的WMM或ECDA参数；当所述调度单元需非优先调度任一所述组内德所有STA时，向该STA发布的Beacon帧中携带分配的WMM或EDCA参数为用于非优先调度的WMM或ECDA参数。

14.根据权利要求13所述的AP，其特征在于，

所述分配单元，为任一STA分配的所述用于优先调度的WMM或EDCA参数包括：信道的发送时长TXOPpri、ECWmin-pri和ECWmax-pri的值；所述用于非优先调度的WMM或EDCA参数包括：TXOPger，ECWmin-ger和ECWmax-ger的值；

所述确定单元，用于根据该STA所在组内的STA的个数按照预设规则确定所述分配单元分配的TXOPpri的值；通过该STA所在组内的任意两个STA的随机函数的差值不小于TXOPpri的概率保证信道利用率最高的情况下获得所述分配单元分配的ECWmin-pri和ECWmax-pri的值；根据与该STA同为非优先调度的STA的总数按照预设规则确定所述分配单元确定的TXOPger的值；在保证与该STA同为非优先调度的所有STA访问信道的利用率不超过预设值的情况下获得所述分配单元分配的ECWmin-ger和ECWmax-ger的值。

15.根据权利要求14所述的AP，其特征在于，

所述确定单元，确定所述TXOPpri的值或所述TXOPger的值的预设规则为：STA的个数越多，TXOPpri或TXOPger的值越小。

16.根据权利要求12所述的AP，其特征在于，

所述分配单元，为任一所述STA分配的所述用于优先调度的WMM或EDCA参数还包括第一预设AIFSN值；所述用于非优先调度的WMM或EDCA参数还包括第二预设AIFSN值；其中，第一预设AIFSN值小于第二预设AIFSN值。

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