CN1972211A - 无线网络装置和用于该装置的资源分配方法 - Google Patents

无线网络装置和用于该装置的资源分配方法 Download PDF

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Abstract

提供一种用于无线网络以保持QoS的方法和设备。该设备包括：资源计算单元，如果网络的传输率改变，则该资源计算单元计算对包进行传输所需的资源；比较单元，比较计算出的资源和由网络的访问点分配的资源；控制单元，通过利用比较单元的比较结果来确定是否请求额外资源。

Description

无线网络装置和用于该装置的资源分配方法
本申请要求于2005年11月22日在韩国知识产权局提交的第10-2005-0111979号韩国专利申请的优先权，该申请公开于此以资参考。
技术领域
根据本发明的设备和方法涉及为无线网络装置分配资源，更具体地讲，涉及积极地对包传输率作出反应来为无线网络分配资源，从而保持服务质量(QoS)并有效利用网络资源。
背景技术
诸如机顶盒、数字电视、个人数字助理(PDA)和无线互联网装置的高质量多媒体装置的发展带来各种结构，这增加了用户对多媒体服务的需求。因此，网络设计师和工程师努力设计一种可满足对实时和非实时多媒体数据传输的增长的需求的系统。
互联网协议(IP)提供一种不向用户保证服务水平的“尽力型服务(besteffort service)”。由于在端主机(end-host)中存在网络的复杂性，因此通过IP网络的尽力型服务可简化网络。互联网的显著增长表明这种尽力型服务很有效。
IEEE 802.11无线LAN(WLAN)标准是一种流行的移动装置的宽带无线访问技术。由于IEEE 802.11支持尽力型服务，因此IEEE 802.11可以被认为是“以太网”的无线版本。IEEE 802.11工作组向传统IEEE 802.11媒体访问控制(MAC)层提供新的补充，以支持服务质量(QoS)。
新的IEEE 802.11e MAC标准通过WLAN提供诸如语音和视频服务的应用，从而扩展了IEEE 802.11的应用。IEEE 802.11e标准是支持QoS的产业的通用无线标准。IEEE 802.11e不断地与家庭、商业和公共访问网络相互影响，其还提供满足每一类型的网络各自的需求的特性。通过向传统IEEE802.11标准添加QoS特性和商业环境，IEEE 802.11e与传统标准完美地兼容，并通过家庭和商业环境提供无线标准。
对于语音、音频和视频数据被发送到各种网络间接的家庭电子设备和个人计算机的家庭网络而言，多媒体数据的QoS支持是重要的。宽带服务提供商认为，对于通过现成(ready-made)视频IP向用户提供诸如现成视频、语音的增值服务以及高速互联网访问而言，QoS和多媒体网络是必要的。
为了提供合适的服务，网络服务必须具有一定的质量水平，并且网络必须能够分离具有严格定时需要的业务(traffic)，以避免不同类型的业务发生延迟、抖动和损失。此外，需要QoS协议。QoS协议不产生带宽，而是有效地管理带宽以便满足宽范围的需求。QoS旨在提供超过当前互联网协议的尽力型服务以及各种水平的预测。
IEEE 802.11e标准公开了一种为业务流协商QoS需求的协议。混合协调器(hybrid coordinator)中的调度器(scheduler)为每个站决定服务调度。执行调度以满足预先协商的QoS需求。
为了对包进行传输，站向访问点请求分配资源，访问点分配该站所请求的资源，这可能有效地保证QoS，但是可能降低有限资源的使用效率。站为了对包进行传输而向访问点请求的资源没有考虑物理层的传输率。因此，如果对于站所请求的资源而言，物理层的传输率高或者低，则难以有效利用有限的资源。
图1示出了在总站和访问点之间分配资源的方法。
在图1中所示在总站和访问点之间分配资源的方法中，站10计算向访问点20发送包所需的资源(S10)，并基于计算出的结果向访问点20请求资源(S20)。然后，访问点20确定是否存在可被分配给站10的资源(S30)。
如果访问点20可分配站10所请求的资源，则访问点20将资源分配给站10(S40)。
在所述在总站和访问点之间分配资源的方法中，所述站不考虑对包进行传输的物理层的传输率。当分配给站的资源小于物理层的传输率时，为对包进行传输而分配的时间增加。当分配给站的资源大于物理层的传输率时，存在多余资源。因此，必须通过根据物理层的传输率管理资源来有效保证QoS。
第10-2005-0057124号韩国未审查专利公开了一种提供QoS服务调度的方法，该方法为无线网络中的无线站创建QoS调度，并将创建的QoS调度从混合协调器发送到无线站，该无线站可在无线站中使用该QoS调度，从而通过在混合协调器没有安排任何传输机会时进入省电模式来执行电源管理；然而，没有公开一种通过积极地对物理层的传输率的改变作出反应来有效利用WLAN资源并保持QoS的方法。
发明内容
本发明提供一种无线网络装置和资源分配方法，该装置和方法检测接近于网络的传输率的物理层的传输率的改变，根据物理层的传输率来有效管理资源，并保持QoS。
根据本发明的一方面，提供一种无线网络装置，包括：资源计算单元，当预定网络的传输率改变时，该资源计算单元计算对预定包进行传输所需的资源；比较单元，比较计算出的资源和由网络的访问点分配的资源；和控制单元，根据比较结果来确定是否请求额外资源。
根据本发明的另一方面，提供一种无线网络装置，包括：资源请求接收单元，通过网络从对包进行传输的站接收资源请求；资源计算单元，根据接收到的请求计算网络中可分配的资源；和控制单元，根据计算结果来确定是否向所述站分配额外资源。
根据本发明的另一方面，提供一种为无线网络装置分配资源的方法，该方法包括：当预定网络的传输率改变时，计算对预定包进行传输所需的资源；比较计算出的资源和由网络的访问点分配的资源；和根据比较结果来确定是否请求额外资源。
根据本发明的另一方面，提供一种为无线网络装置分配资源的方法，所述方法包括：通过网络从对包进行传输的站接收资源请求；根据接收到的请求计算网络中可分配的资源；和根据计算结果来确定是否向所述站分配额外资源。
附图说明
通过参照附图对本发明示例性实施例进行的详细描述，本发明的上述和其他方面将变得清楚，其中：
图1示出在总站和访问点之间分配资源的方法；
图2示出根据本发明示例性实施例的站；
图3示出根据本发明示例性实施例的访问点；
图4示出根据本发明示例性实施例的由站请求额外资源的方法；
图5示出根据本发明示例性实施例的访问点的处理资源请求的方法；
图6示出根据本发明示例性实施例的在访问点中发送信标的方法；
图7示出根据本发明示例性实施例的在总站和访问点之间分配资源的方法。
具体实施方式
将参照附图详细描述本发明示例性实施例。
通过参照下面对示例性实施例的详细描述以及附图，可更容易地理解本发明以及实现本发明的方法的各方面以及特点。然而，本发明可以以许多不同的形式被实现，而不应被理解为仅限于这里所公开的示例性实施例。相反，提供这些示例性实施例以使得本公开将完整和全面并且将向本领域技术人员充分传达本发明的概念，本发明将仅由权利要求限定。贯穿说明书，相同的标号表示相同的部件。
下面，将参照根据本发明示例性实施例的用户接口、方法和计算机程序产品的流程图来描述本发明。应该理解，可通过计算机程序指令来实现流程图的每一方框以及流程图中方框的组合。这些计算机程序指令可被提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生机制，从而经计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的所述指令创建实现流程图方框或多个方框中所指示的功能的手段。这些计算机程序指令也可存储在可引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式运行的计算机可用或计算机可读存储器中，从而存储在计算机可用或计算机可读存储器中的所述指令生成包括实现流程图方框或多个方框中所指定的功能的指令手段的制造物。所述计算机程序指令还可被载入计算机或其他可编程数据处理设备中，以引起一系列操作步骤在计算机或其他可编程设备中被执行，从而生成计算机实现的处理，以使得在计算机或其他可编程设备上执行的所述指令提供实现流程图方框或多个方框中所指定的功能的步骤。
流程图的每个方框可表示包括用于实现所指定的逻辑功能的一个或多个可执行指令的模块、代码段或部分代码。还应该注意，在一些可替代实施中，方框中指示的功能可以顺序颠倒地发生。例如，根据有关功能，连续方式显示的两个方框实际上可基本同时执行，或者有时这两个方框可以以相反的顺序执行。
图2示出根据本发明示例性实施例的站。
如图2中所示，站100包括：资源计算单元110、比较单元120、控制单元130、资源信息接收单元140和资源请求单元150。
资源计算单元110可计算经由网络对包进行传输所需的资源。所需的资源根据站100所传输的包是实时多媒体数据还是通过尽力型服务被传输的数据而不同。如果站100所传输的包是实时多媒体数据，则该包需要比在尽力型服务情况下所需资源更多的资源。这里，“资源”指为了网络中的每一站对包进行传输而分配的时间。
资源计算单元110可根据开放系统互连(OSI)层中的对实时包进行传输的物理层的传输率改变以及包的改变来计算资源。OSI层被分为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层以及应用层。由于通过物理层来传输包，因此即使上面的层的传输率高，传输率仍依赖于最低的物理层。当物理层的传输率降低时，资源计算单元110检测该降低，并计算对包进行传输所需的时间。资源计算单元110以预定的间隔根据传输率改变来计算对包进行传输所需的时间，这是因为频繁的计算可能增加系统负担。
比较单元120比较资源计算单元110计算出的资源和网络中已分配给站100的资源。即，比较单元120比较已分配给站100的资源和对包进行传输所需的资源。当没有分配的资源时，比较单元120可省略对分配的资源和计算的资源的比较。
根据比较单元120的结果，控制单元130确定是否请求额外资源。如果分配给站100的资源是尽力型服务，而将被传输的包是实时多媒体数据，则因为需要比所分配的资源更多的资源，所以控制单元130可请求额外资源。当传输率降低时，因为需要更多的资源以对包进行传输，所以控制单元130可请求额外资源。如果没有分配的资源，则控制单元130可为将被传输的包请求资源。
如果计算出的资源小于分配的资源，则控制单元130将多余资源返还给网络。这里，返还的资源可在随后被再次分配或者被分配给另一个站。
资源信息接收单元140从网络中的分配资源的装置接收关于可被分配的资源的信息；可以以预定的间隔从分配资源的所述装置不断地接收资源信息。通过利用接收到的资源信息，控制单元可通过预先确定网络中所请求的额外资源是否可被分配来防止对额外资源的不必要的请求。如果根据接收到的资源信息，可被分配的资源小于所请求的资源，则控制单元130可在不请求额外资源的情况下，通过尽力型服务来传输包。
资源请求单元150可根据控制单元130的控制向网络中分配资源的装置请求额外资源。如果控制单元130确定可分配给站100的资源大于所请求的额外资源，则资源请求单元150可向分配资源的所述装置请求额外资源。
图3示出根据本发明示例性实施例的访问点。
如图3中所示，访问点200包括：资源请求接收单元210、资源计算单元220、控制单元230和资源分配单元240。
资源请求接收单元210接收来自网络中的预定装置的资源请求。这里，接收到的资源请求可以是对已分配的资源之外的额外资源的请求，或者如果没有分配的资源，则是对预定包的请求。
资源计算单元220根据资源请求接收单元210所接收的资源请求来计算可被分配的资源。具体地讲，资源计算单元220使用关于网络的所有资源、用于尽力型服务的资源量以及分配的全部资源的信息来计算可被分配的资源。如果C表示网络的所有资源，B表示用于尽力型服务的资源量，R表示分配的全部资源，则可通过C-B-R来计算表示可被分配的资源的AR。这里，C≥B+R。当C-B＞R时，访问点200可向网络中的装置分配预定的资源。
资源计算单元220以预定的间隔发送包括关于可被分配的资源，即AR的信息的信标。网络中的装置可以通过接收到的信标确定可被分配的资源。
控制单元230根据计算的结果确定是否向请求资源的装置分配资源。具体地讲，控制单元230确定请求的资源是否可被分配，并当请求的资源可被分配时通过资源分配单元240分配该资源。
图4示出根据本发明示例性实施例的站请求额外资源的方法。
在图4中所示的请求额外资源的方法中，站100的资源计算单元110计算对包进行传输所需的资源(S110)。将参照资源计算单元110计算由于传输率的改变而需要的资源时的情况来描述本发明，但是不限于此。当将被传输的包的类型改变时，也可计算所需的资源。
比较单元120比较计算出的资源和分配的资源(S120)。当没有分配的资源时，比较单元120可省略对分配的资源和计算出的资源的比较。
如果计算出的资源大于分配的资源，即对包进行传输所需的资源不足，则控制单元130确定额外资源是否可被请求(S130)。然后，如果额外资源可被请求，则控制单元130通过资源请求单元150请求额外资源(S140)。即，控制单元130可利用从资源信息接收单元140接收的资源信息来预先确定可被分配的资源，并通过资源请求单元150请求额外资源。
如果分配的资源大于计算出的资源，则多余资源被返还(S150)。返还的多余资源可在随后被再次分配给另一个站。
图5示出根据本发明示例性实施例的访问点的处理资源请求的方法。
在图5中所示的访问点的处理资源请求的方法中，访问点200接收站100的资源请求(S210)。具体地讲，访问点200通过资源请求接收单元210接收站100的资源请求。
资源计算单元220通过AR来计算可被分配的资源(S220)。
控制单元230比较计算出的资源和与接收的资源请求相对应的资源(S230)。
如果计算出的资源大于请求的资源，则控制单元230通过资源分配单元240向请求资源的站分配资源(S240)。
如果计算出的资源小于请求的资源，则控制单元230拒绝向请求资源的站分配资源(S250)。
图6示出根据本发明示例性实施例的在访问点中发送信标的方法。
在图6中所示的在访问点中发送信标的方法中，访问点200计算网络的所有资源C(S310)。
此外，访问点200计算用于尽力型服务的资源B和所有分配的资源R(S320)。
访问点200的资源计算单元220确定所有分配的资源是否大于网络的所有资源减去用于尽力型服务的资源(S330)。
如果网络的所有资源减去用于尽力型服务的资源大于所有分配的资源，则由于存在可被分配的资源，所以控制单元230向所述站发送包括可被分配的资源的信标(S340)。
如果网络的所有资源减去用于尽力型服务的资源小于所有分配的资源，则由于不存在可被分配的资源，所以控制单元230通过控制分配的资源和用于尽力型服务的资源来确保可被分配的资源。
图7示出根据本发明示例性实施例的在总站和访问点之间分配资源的方法。
在图7中所示的在总站和访问点之间分配资源的方法中，如果在站100中传输率改变(S410)，则站100根据改变的传输率计算对包进行传输所需的资源(S420)。将参照站100根据传输率改变来计算对包进行传输所需的资源时的情况来描述本发明，但不限于此。
所述站可根据包的类型，即，包是通过尽力型服务被传输的包还是实时多媒体数据来计算对包进行传输所需的资源。
如果资源没有被分配或者分配的资源小于对包进行传输所需的资源，则站100向访问点200请求资源(S430)。当分配的资源大于对包进行传输所需的资源时，站100返还多余资源。
访问点200根据站100的资源请求来计算可被分配的资源(S440)。即，如图5中所示，访问点200计算可被分配的资源，如果可分配资源，则访问点200分配站100所请求的资源(S450)。
这里所使用的术语“模块”表示(但不限于此)软件和硬件组件，如执行特定任务的现场可编程门阵列(FPGA)和专用集成电路(ASIC)。优选地，模块可被构造为位于可寻址存储介质中，并可被构造为在一个或多个处理器上运行。因此，作为示例，模块可包括诸如软件组件、面向对象软件组件、类组件和任务组件的组件、处理、功能、属性、进程、子程序、程序代码段、驱动程序、固件、微码、电路、数据、数据库、数据结构、表、数组和变量。所述组件和模块中提供的功能可被组合为更少的组件和模块，或者进一步分为另外的组件和模块。
根据本发明示例性实施例，如果向站分配资源，则所述无线网络装置和用于该装置的资源分配方法根据物理层的传输率改变来自适应地管理资源，因此，可有效地使用有限资源并保证QoS。
尽管为了示意性目的公开了本发明的示例性实施例，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离权利要求中所公开的本发明的范围和精神的情况下，可进行各种修改、添加和替换。

Claims (28)

1、一种无线网络装置，包括：
资源计算单元，如果网络的传输率改变，则该资源计算单元计算对包进行传输所需的资源；
比较单元，比较计算出的资源和由网络的访问点分配的资源；
控制单元，通过利用比较单元的比较结果来确定是否请求额外资源。
2、如权利要求1所述的装置，其中，所述资源计算单元以预定的间隔计算对包进行传输所需的资源。
3、如权利要求1所述的装置，其中，如果分配的资源大于计算出的资源，则控制单元返还多余资源。
4、如权利要求1所述的装置，其中，如果计算出的资源大于访问点所分配的资源，则控制单元请求额外资源。
5、如权利要求1所述的装置，还包括：
资源信息接收单元，接收由访问点发送的资源信息；
资源请求单元，如果计算出的资源大于访问点所分配的资源，则该资源请求单元根据控制单元的控制来请求额外资源；
资源接收单元，根据所述请求接收额外资源。
6、如权利要求5所述的装置，其中，所述资源信息包括：网络的所有资源减去用于尽力型服务的资源以及访问点所分配的资源所得的差，所述差是剩余资源。
7、如权利要求6所述的装置，其中，如果包括在资源信息中的剩余资源大于所述额外资源，则资源请求单元请求该额外资源。
8、如权利要求7所述的装置，其中，如果包括在资源信息中的剩余资源小于额外资源，则控制单元通过尽力型服务对包进行传输。
9、如权利要求6所述的装置，其中，如果所述剩余资源大于所述额外资源，则访问点根据对额外资源的请求来分配资源。
10、一种无线网络装置，包括：
资源请求接收单元，通过网络接收对包进行传输的站的资源请求；
资源计算单元，根据接收到的资源请求计算网络中可被分配的资源；
控制单元，根据资源计算单元的计算结果来确定是否向所述站分配额外资源。
11、如权利要求10所述的装置，其中，如果网络的传输率改变，则所述站计算对包进行传输所需的资源，并根据计算的结果请求资源。
12、如权利要求10所述的装置，其中，所述资源计算单元发送包括关于剩余资源的信息的信标，所述剩余资源是网络的所有资源减去用于尽力型服务的资源以及已分配的资源所得的差。
13、如权利要求12所述的装置，其中，如果网络的所有资源减去用于尽力型服务的资源小于已分配的资源，则控制单元通过控制已分配的资源和用于尽力型服务的资源来保证所述剩余资源。
14、如权利要求12所述的装置，其中，如果剩余资源大于请求的额外资源，则控制单元向所述站分配请求的额外资源。
15、一种为无线网络装置分配资源的方法，该方法包括以下步骤：
如果网络的传输率改变，则计算对包进行传输所需的资源；
比较计算出的资源和由网络的访问点分配的资源；
基于比较结果来确定是否请求额外资源。
16、如权利要求15所述的方法，其中，所述计算的步骤包括：以预定的间隔计算对包进行传输所需的资源。
17、如权利要求15所述的方法，其中，如果分配的资源大于计算出的资源，则所述确定的步骤包括：返还多余资源。
18、如权利要求15所述的方法，其中，如果计算出的资源大于访问点所分配的资源，则所述确定的步骤包括：向访问点请求额外资源。
19、如权利要求15所述的方法，还包括：
接收由访问点发送的资源信息；
如果计算出的资源大于访问点所分配的资源，则根据控制单元的控制来请求额外资源；
根据所述请求接收额外资源。
20、如权利要求19所述的方法，其中，所述资源信息包括：网络的所有资源减去用于尽力型服务的资源以及已分配的资源所得的差，所述差是剩余资源。
21、如权利要求20所述的方法，其中，如果包括在资源信息中的剩余资源大于所述额外资源，则所述请求的步骤包括：请求额外资源。
22、如权利要求21所述的方法，其中，如果包括在资源信息中的剩余资源小于所述额外资源，则所述确定的步骤包括：通过尽力型服务对包进行传输。
23、如权利要求20所述的方法，其中，如果所述剩余资源大于所述额外资源，则访问点根据对额外资源的请求来分配资源。
24、一种为网络装置分配资源的方法，所述方法包括以下步骤：
通过网络接收对包进行传输的站的资源请求；
根据接收到的资源请求计算网络中可被分配的资源；
根据计算结果来确定是否向所述站分配额外资源。
25、如权利要求24所述的方法，其中，如果网络的传输率改变，则所述站计算对包进行传输所需的资源，并根据计算的结果请求资源。
26、如权利要求24所述的方法，其中，所述计算的步骤包括：发送包括关于剩余资源的信息的信标，所述剩余资源是网络的所有资源减去用于尽力型服务的资源以及已分配的资源所得的差。
27、如权利要求26所述的方法，其中，如果网络的所有资源减去用于尽力型服务的资源小于已分配的资源，则所述确定的步骤包括：通过控制已分配的资源和用于尽力型服务的资源来保证所述剩余资源。
28、如权利要求26所述的方法，其中，如果剩余资源大于所请求的额外资源，则所述确定的步骤包括：向所述站分配请求的额外资源。
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