利用單向透明中繼接入點進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?br>【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明屬于無線局域網(wǎng)領域，具體涉及一種利用單向透明中繼接入點進行數(shù)據(jù)傳 輸?shù)姆椒ā?br>【背景技術(shù)】
[0002] 雖然WLAN被廣泛地應用在各個地方、各個領域，但是在很多大型的公共場合，無 線接入點即AP的部署還是比較稀疏的。因為公用的無線接入點大都是由某個單位或組織 統(tǒng)一部署的，為了以最低的成本覆蓋最大的面積，無線接入點部署的密度會比較低。當一個 WLAN中的用戶較少時，用戶的吞吐量是可以接受的，但現(xiàn)實生活中會出現(xiàn)很多用戶集中出 現(xiàn)在某個場所的現(xiàn)象，此時WLAN就會出現(xiàn)過載現(xiàn)象，嚴重影響吞吐量。不幸的是，由于用戶 的移動性，過載WLAN出現(xiàn)的時間和地點是難以確定。
[0003] 目前，在很多公共場合，尚有空閑的信道可以使用。原因之一是無線接入點部署的 密度比較低。原因之二是，雖然在傳統(tǒng)的2. 4GHz波段，只有三個非重疊的信道可同時使用， 但在正在興起的5GHz波段，非重疊信道的數(shù)量超過20個?，F(xiàn)在，新發(fā)行的無線設備大都支 持IEEE 802. llac，它就運行在5GHz波段上，且正處于推廣階段。所以，在很多公共場合，尤 其是在5GHz波段上，還有不少空閑信道可用。通常情況下，一個WLAN工作在一個信道上， 其MC帶寬容量很有限，當很多終端擁擠在一個WLAN中時，每個終端所能得到的帶寬就會 大幅減小。雖然幀聚合和塊確認機制能等價地增加吞吐量，但它們在現(xiàn)實中的應用卻很少。 很明顯，要為這些終端提供更好的帶寬容量，一個簡單直觀的方法就是使用盡量多的信道。 在現(xiàn)實中為實現(xiàn)該目標，往往需要部署較多的無線接入點，但是靜態(tài)部署不僅成本高，而且 不能解決由于大量用戶不定時不定地點集中所引發(fā)的偶發(fā)過載WLAN的問題。要解決偶發(fā) 過載WLAN問題，需要支持動態(tài)的部署方式。
[0004] 可采用移動無線接入點進行動態(tài)部署，但因為移動無線接入點的回程鏈路一般為 移動通信網(wǎng)絡，其帶寬容量有限，而且是收費的，所以不適合在公共場合提供高速免費接 入。
[0005] 此外，現(xiàn)有的部分無線接入點設備也支持中繼模式，但是采用中繼無線接入點動 態(tài)部署的方式具有以下缺點：
[0006] 1.該中繼無線接入點對每一個幀都進行一次轉(zhuǎn)發(fā)，效率太低。若是簡單進行幀聚 合的話會導致終端之間上行流量的不公平。
[0007] 2.對于普通無線接入點來說，該中繼無線接入點僅相當于一個普通終端，其所能 得到的下行帶寬也僅相當于一個普通終端得到的下行帶寬，而該下行帶寬又要被屬于該中 繼無線接入點的中繼終端共享，所以任一中繼終端的下行吞吐量都要小于普通終端，這就 導致了普通終端和中繼終端之間下行流量的不公平問題。
[0008] 3.現(xiàn)在很多的WLAN中都有一定的管理措施，這些管理措施或者是基于用戶角色 的，或者是基于地址（IP地址或MAC地址）的，以避免用戶的濫用、越權(quán)，也可用于流量監(jiān) 控、計費等。因現(xiàn)有的中繼無線接入點不具有透明接入的特點，改變了中繼終端與普通無線 接入點之間的接入關(guān)系，因此將影響已有的WLAN管理策略。
[0009] 綜上所述，為較好的解決偶發(fā)過載WLAN的問題，需要克服的困難有：提高每個用 戶的吞吐量、保證終端之間吞吐量的公平性、不影響WLAN的已有管理策略。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提高每個用戶的吞吐量、保證終端之間吞吐量的 公平性、不影響WLAN的已有管理策略。
[0011] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種利用單向透明中繼接入點進行數(shù)據(jù)傳輸 的方法。
[0012] 本發(fā)明利用單向透明中繼接入點進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ǎ鰡蜗蛲该髦欣^接入點 包括與無線接入點通信的第一無線網(wǎng)卡和與二級終端通信的第二無線網(wǎng)卡，所述方法包 括：
[0013] 設置所述第一無線網(wǎng)卡為混雜模式；
[0014] 在進行下行數(shù)據(jù)傳輸時，所述單向透明中繼接入點利用所述第一無線網(wǎng)卡接收所 述無線接入點發(fā)送的所有下行數(shù)據(jù)，對接收地址為該單向透明中繼接入點下二級終端地址 的下行數(shù)據(jù)進行地址轉(zhuǎn)換，將其發(fā)送地址轉(zhuǎn)換為第二無線網(wǎng)卡的地址，通過第二無線網(wǎng)卡 將地址轉(zhuǎn)換后的下行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至二級終端；
[0015] 在進行上行數(shù)據(jù)傳輸時，所述單向透明中繼接入點利用所述第二無線網(wǎng)卡接收發(fā) 送地址為二級終端地址且接收地址為第二無線網(wǎng)卡地址的上行數(shù)據(jù)，然后將所述上行數(shù)據(jù) 的接收地址轉(zhuǎn)換為無線接入點的地址，通過第一無線網(wǎng)卡將地址轉(zhuǎn)換后的上行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至 無線接入點。
[0016] 進一步地，當所述單向透明中繼接入點接收到新的二級終端的接入請求時，通過 拒絕接入條件判斷是否允許該新的二級終端接入該單向透明中繼接入點：
[0017] 若該單向透明中繼接入點滿足所述拒絕接入條件，則拒絕該新二級終端的接入請 求；
[0018] 否則，允許該新二級終端接入該單向透明中繼接入點，并由所述無線接入點為該 新的二級終端分配IP地址。
[0019] 進一步地，所述拒絕接入條件為：
[0020]
【主權(quán)項】
1. 一種利用單向透明中繼接入點進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?，其特征在于，所述單向透明?繼接入點包括與無線接入點通信的第一無線網(wǎng)卡和與二級終端通信的第二無線網(wǎng)卡，所述 方法包括： 設置所述第一無線網(wǎng)卡為混雜模式； 在進行下行數(shù)據(jù)傳輸時，所述單向透明中繼接入點利用所述第一無線網(wǎng)卡接收所述無 線接入點發(fā)送的所有下行數(shù)據(jù)，對接收地址為該單向透明中繼接入點下二級終端地址的下 行數(shù)據(jù)進行地址轉(zhuǎn)換，將其發(fā)送地址轉(zhuǎn)換為第二無線網(wǎng)卡的地址，通過第二無線網(wǎng)卡將地 址轉(zhuǎn)換后的下行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至二級終端； 在進行上行數(shù)據(jù)傳輸時，所述單向透明中繼接入點利用所述第二無線網(wǎng)卡接收發(fā)送地 址為二級終端地址且接收地址為第二無線網(wǎng)卡地址的上行數(shù)據(jù)，然后將所述上行數(shù)據(jù)的接 收地址轉(zhuǎn)換為無線接入點的地址，通過第一無線網(wǎng)卡將地址轉(zhuǎn)換后的上行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至無線 接入點。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用單向透明中繼接入點進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?，其特征?于，當所述單向透明中繼接入點接收到新的二級終端的接入請求時，通過拒絕接入條件判 斷是否允許該新的二級終端接入該單向透明中繼接入點： 若該單向透明中繼接入點滿足所述拒絕接入條件，則拒絕該新二級終端的接入請求； 否則，允許該新二級終端接入該單向透明中繼接入點，并由所述無線接入點為該新的 二級終端分配IP地址。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用單向透明中繼接入點進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?，其特征?于，所述拒絕接入條件為：
其中，m為本次統(tǒng)計時間窗口內(nèi)與該單向透明中繼接入點關(guān)聯(lián)的活躍二級終端的數(shù)量 的滑動平均值；n為本次統(tǒng)計時間窗口內(nèi)本無線局域網(wǎng)中所有活躍終端的數(shù)量的滑動平均 值，該終端包括一級終端和二級終端；h為單向透明中繼接入點的個數(shù)；0為終端比例系 數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用單向透明中繼接入點進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?，其特征?于，本次統(tǒng)計時間窗口內(nèi)本無線局域網(wǎng)中所有活躍終端的數(shù)量的滑動平均值n是通過下式 計算的： n=n" (1-a) +n，a 其中，n"為上次統(tǒng)計時間窗口內(nèi)本無線局域網(wǎng)中所有活躍終端的數(shù)量的滑動平均值，n'為本次統(tǒng)計時間窗口內(nèi)本無線局域網(wǎng)中所有活躍終端的數(shù)量，a為滑動平均系數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用單向透明中繼接入點進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?，其特征?于，本次統(tǒng)計時間窗口內(nèi)與該單向透明中繼接入點關(guān)聯(lián)的活躍二級終端的數(shù)量的滑動平均 值m是通過下式計算的： m=m" (1-曰）+m,曰 其中，m"為上次統(tǒng)計時間窗口內(nèi)與本單向透明中繼接入點關(guān)聯(lián)的活躍二級終端的數(shù)量 的滑動平均值;m'為在本次統(tǒng)計時間窗口內(nèi)與本單向透明中繼接入點關(guān)聯(lián)的活躍二級終 端的數(shù)量，a為滑動平均系數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3-5任一所述的利用單向透明中繼接入點進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?，其?征在于，本次統(tǒng)計時間窗口是通過下式得到： T皿d=max打m化，n"T皿"} 其中，T?i為本次統(tǒng)計時間窗口，n"為±次統(tǒng)計時間窗口內(nèi)本無線局域網(wǎng)中所有活躍終 端的數(shù)量的滑動平均值，為單位時間窗口，Tmi。為統(tǒng)計時間窗口最小值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用單向透明中繼接入點進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ǎ涮卣髟?于；被第二無線網(wǎng)卡接收的上行數(shù)據(jù)緩存在單向透明中繼接入點的報文隊列中； 當所述單向透明中繼接入點轉(zhuǎn)發(fā)緩存的上行數(shù)據(jù)時，利用帖聚合在一次轉(zhuǎn)發(fā)中轉(zhuǎn)發(fā)從 所有二級終端各接收一次的所有帖；若需要聚合的帖數(shù)超過1個聚合帖所能包含的子帖上 限，則形成多個聚合帖，相鄰聚合帖之間利用短帖間間隔分隔。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的利用單向透明中繼接入點進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ǎ涮卣髟?于；當所述報文隊列中緩存的上行數(shù)據(jù)量達到上行數(shù)據(jù)量預定值時，所述單向透明中繼接 入點通過第二無限網(wǎng)卡向二級終端廣播抑制上行速率的報文。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用單向透明中繼接入點進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?，其特征?于；單向透明中繼接入點之間通過第一無線網(wǎng)卡進行交互，交互過程中將預定的保留地址 作為交互帖的接收地址。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用單向透明中繼接入點進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?，主要針對現(xiàn)有中繼接入點存在著用戶的吞吐量較低、終端之間吞吐量不公平且不能與WLAN的已有管理策略相兼容的問題。單向透明中繼接入點包括與無線接入點通信的第一無線網(wǎng)卡和與二級終端通信的第二無線網(wǎng)卡，該方法包括設置所述第一無線網(wǎng)卡為混雜模式，利用專有的地址轉(zhuǎn)換策略實現(xiàn)對無線接入點的透明性。由于第一無線網(wǎng)卡和第二無線網(wǎng)卡可同時工作在非重疊的多個信道上，每個信道上的終端數(shù)量大幅減少，提高了每個用戶的吞吐量。由于單向透明中繼接入點對于無線接入點的透明性，保證了與現(xiàn)有WLAN的管理策略兼容。
【IPC分類】H04W84-12, H04W76-02, H04L29-12, H04W48-06
【公開號】CN104797008
【申請?zhí)枴緾N201510226231
【發(fā)明人】任豐原, 許士博, 舒然
【申請人】清華大學
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年5月6日