WLAN中具有双频段AP的能效分流方法技术

本发明专利技术公开了一种WLAN中具有双频段AP的能效分流方法，主要解决无线网络接入点设备中时延和功率消耗大及吞吐量小的问题。其实现方案是：1、在AP设备中用单双频转换算法选择最优化的频段数目，该算法基于在线采样，当单频段能够满足网络业务的服务质量需求时，仅使用单频段传输业务，当不能满足时，开启下一频段；2、由单双频转换算法确定频段数目，并在发送业务包之前，利用漏斗缓存需要发送的业务包，当超过漏斗的开关阀值时，将全部缓存的帧发送到发送缓存队列较短的频段上。本发明专利技术提高了用户的能效，为生产设备厂家减小了能耗，可用于无线局域网WLAN在双频段中选择频段和网络层流量控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信
，具体一种无线接入点AP的能效分流方法，可用于无线 局域网WLAN在双频段中选择频段和网络层流量控制。
技术介绍
在无线局域网中，业务来临之后要解决流量控制的问题，通常有随机分配、冗余分 配、注水分配和帧聚合分配等几种分配方式。然而随着移动应用业务的井喷式增长，终端设 备的能耗越来越大，导致客户对移动设备的技术指标要求也就越来越高。而且多频段的无 线局域网WLAN采用802.lln协议，相比传统型的AP设备，新型设备功耗增加的原因是因为 配备了多端口，增加了电路单元的固定消耗，但是上述传统的单一分流方式还是不能更好 的解决能耗问题。因此，必须提出更好的解决策略来应对能耗。 在无线局域网中，无线接入点AP的配置有两个频段：2. 4GHZ和5. 8GHZ。业务传 输时，需要进行流量控制，对于不同的分流方法会选择不同的频段。随着无线局域网的快速 发展，网络对吞吐量、能效和时延的要求越来越高。而上述传统的分流方式均存在不同的缺 陷： 随机分配：不考虑每个频段的实际情况，将要发送的业务包随机的分配到某一个 频段上，毫无目的的进行业务分配，其性能自然很差。 冗余分配：首先考虑2. 4GHz频段，将业务包优先分配到2. 4GHz频段，只有当 2. 4GHz的频段到达饱和时，才将业务分配到5. 8GHz频段，当业务负载较轻时，只有2. 4GHz 频段处于工作状态，5. 8GHz频段大部分时间处于空闲状态没有考虑不同频段的传输能力， 因此达不到很好的性能。 注水分配：在业务发送到终端设备之前，AP设备检查工作在2. 4GHz和5. 8GHz频 段的发送缓存队列，然后将新来的业务发送到队列长度最短的发送缓存队列可以实现更好 的性能。但每发送一个业务包就需要发送一个802. 11报文PLCPPreamble和PLCPHeader， 增大了传输开销，时延达不到很好的性能。 帧聚合：通过一次性发送若干个业务包，将业务包分发到不同频段之前缓冲了一 下，只需要发送一个802. 11报文PLCPPreamble和PLCPHeader，减小了开销，进而减少了 应答时间，而缓存时间又比较小，又避免了过多的时延，从而提高系统吞吐量。但由于在发 送业务包时没有考虑不同频段的发送缓冲队列长度，不能更有效的传输业务。
技术实现思路
本专利技术的目的在于是针对上述已有技术的不足，提出一种WLAN中具有双频段AP 的能效分流方法，以减少传输时延，提高吞吐量，实现更有效的业务传输。 实现本专利技术目的的技术方案是：将现有的注水分配和帧聚合相结合，先利用帧聚 合缓存到来的业务包，等到缓存的业务量到达帧聚合缓存的上限时，再利用注水分配将缓 存的业务包发送到输入缓存队列最短的频段上。其实现步骤包括如下： (1)初始化当前射频配置的时间、业务到达率S和业务通过量G，AP节点开始发送 业务包，邻节点接收业务包； (2)设定采样间隔门限值TTte为一常数，业务到达率S的变化量0s也为常数， 邻节点根据检测距上次采样过程的时间间隔IY或业务到达率s确定后续的操作：若满足 TL彡TThr或|S±S' |彡2〇s之一者，则执行步骤⑶，否则，执行步骤（5)，其中，S'表示业 务到达率的平均值； (3)AP节点返回到单频段工作，计算当前单频段工作的吞吐量&和平均功率损耗 Pi，预测切换到双频段的吞吐量Gd和第二频段的平均功率损耗P2; (4)记录当前发送业务时间T和上次采样截止时间TE，判断采样持续时间是否溢 出： 若满足T-TE<T，则采样持续时间未溢出，AP节点继续工作在单频段并发送业 务包； 若满足T_TE^TThr，则采样持续时间溢出，此时，若满足开启 第二频段，进行分流，若不满足，则AP节点继续工作在单频段并发送业务包； (5)AP节点返回到双频段工作处理到来的业务包，即把到来的业务包放在一个事 先配置好的漏斗中，漏斗配备活塞，在漏斗未满载之前用活塞将漏斗堵住； (6)随着业务包的不断到来，在漏斗未满载之前，不断更新漏斗的重量并且重新调 度打开活塞的时间； (7)不断更新上述步骤（6)，直至聚合的业务包在漏斗中的重量到达帧聚合的上 界，即发送缓冲队列长度64个，判断漏斗中的重量是否超过该发送缓冲队列长度： 若漏斗中的重量超过发送缓冲队列长度，则将所有的业务包发送到发送队列长度 最短的频段，然后重新聚合业务包； 若漏斗中的重量未超过发送缓冲队列长度，则继续聚合业务包，返回到步骤（2)。 本专利技术相比于传统的分流方法，融合了注水分配和帧聚合的双重优点，具有如下 效果： 1)避免了过多的时延：本专利技术在业务包到来时，将业务包分发到不同频段之前先 缓冲一下，进行帧聚合，然后动态更新缓存的包的权重，若满足打开活塞的条件则将所有聚 合的帧发送到发送缓存队列最短的频段中，这样聚合的帧只需要一个报头，减少了发送所 需要的PLCPpreamble和报头开销，缩短了发送时间，避免了过多的时延，而缓存时间又比 较小，也避免了过多的时延，再利用注水分配发送缓存的业务包进一步缩短了发送时间，又 避免了过多的时延； 2)提高了能效：本专利技术在当业务负载来临时，先进行帧聚合，开关阀值到达后，发 送聚合的业务包，减小了传输损耗，从而减小了能耗，提高了能效，而又利用注水分配分发 业务，缩短了发送时间，提高了吞吐量，也提高了能效，其中，能效=吞吐量/能耗。【附图说明】： 图1是本专利技术的实现流程图； 图2是用本专利技术对不同的传输速率中四种分流策略的吞吐量性能仿真结果图； 图3是用本专利技术对不同的传输速率中四种分流策略的能效性能仿真结果图； 图4是用本专利技术对不同的传输速率中四种分流策略的时延性能仿真结果图。【具体实施方式】 以下参照附图，对本专利技术的技术方案和效果做进一步的描述。 在WLAN中，无线接入点AP的端口配置有两个频段：2. 4GHZ和5. 8GHZ，首先设计双 频段AP的节能方法，即单双频段转换算法，该算法基于在线采样，实时性地进行网络性能 的统计和评估，自适应的选择最具能效的端口配置，当单频段能够满足网络业务的服务质 量需求时，仅使用单频段传输业务，当不能满足时，则同时使用双频段进行分流，在此基础 之上，本专利技术针对802.lln标准中的帧聚合特性，提出了帧聚合和注水分配相结合的策略， 该策略是指当业务被传递到不同的频段之前，先进行缓存以便聚合到更多的帧；当缓存的 帧的权重超过开关阀值时，则将其插入到发送缓存队列较短的频段中。参照图1，本专利技术的具体实现步骤如下： 步骤1 :初始化网络参数： 初始化当前射频配置的时间为0、业务到达率S和业务通过量G均为0，AP节点开 始发送业务包，邻节点接收业务包。 步骤2 :通过单双频段转换选择频段。 本专利技术基于在线采样，实时性地进行网络性能的统计和评估，自适应的选择最具 能效的端口配置，具体实施步骤如下： 2. 1)判断是否满足IY彡丁恤或|S±S' |彡2 〇s之一，若满足之一则执行步骤2. 2， 此时返回到单频段工作，否则，执行步骤3,此时返回到双频段工作，其中，采样间隔门限值 TTte为一常数，业务到达率S的变化量〇^也为常数，表示距上次采样过程的时间间隔，S' 表示业务到达率的平均值； 2. 2)AP本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种WLAN中具有双频段AP的能效分流方法，包括如下步骤：(1)初始化当前射频配置的时间、业务到达率S和业务通过量G，AP节点开始发送业务包，邻节点接收业务包；(2)设定采样间隔门限值TThr为一常数，业务到达率S的变化量σS也为常数，邻节点根据检测距上次采样过程的时间间隔TL或业务到达率S确定后续的操作：若满足TL≥TThr或|S±S'|≥2σS之一者，则执行步骤(3)，否则，执行步骤(5)，其中，S'表示业务到达率的平均值；(3)AP节点返回到单频段工作，计算当前单频段工作的吞吐量GS和平均功率损耗P1，预测切换到双频段的吞吐量Gd和第二频段的平均功率损耗P2；(4)记录当前发送业务时间T和上次采样截止时间TE，判断采样持续时间是否溢出：若满足T‑TE＜TThr，则采样持续时间未溢出，AP节点继续工作在单频段并发送业务包；若满足T‑TE≥TThr，则采样持续时间溢出，此时，若满足开启第二频段，进行分流，若不满足，则AP节点继续工作在单频段并发送业务包；(5)AP节点返回到双频段工作处理到来的业务包，即把到来的业务包放在一个事先配置好的漏斗中，漏斗配备活塞，在漏斗未满载之前用活塞将漏斗堵住；(6)随着业务包的不断到来，在漏斗未满载之前，不断更新漏斗的重量并且重新调度打开活塞的时间；(7)不断更新上述步骤(6)，直至聚合的业务包在漏斗中的重量到达帧聚合的上界，即发送缓冲队列长度64个，判断漏斗中的重量是否超过该发送缓冲队列长度：若漏斗中的重量超过发送缓冲队列长度，则将所有的业务包发送到发送队列长度最短的频段，然后重新聚合业务包；若漏斗中的重量未超过发送缓冲队列长度，则继续聚合业务包，返回到步骤(2)。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张琰，楚建翔，刘豹，盛敏，李建东，王玺钧，韩维佳，史琰，徐超，李红艳，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61