專利名稱：：共享網(wǎng)絡上的實時應用的質(zhì)量保證的制作方法
技術(shù)領域：
：根據(jù)特定實施例，本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，且更具體而言，涉及用于在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡上支持具有嚴格的延遲和帶寬要求的應用的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
：無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，如使用眾所周知的電子和電學工程師協(xié)會(IEEE)802.11標準的那些無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，被廣泛使用來將設備連接到企業(yè)網(wǎng)絡(如LAN或WAN)或互聯(lián)網(wǎng)。IEEE802.11標準被設計為主要用于數(shù)據(jù)的有效傳輸。隨著在IP上的語音(VoIP)和其他實時應用如NetMeetingTM應用(來自微軟/^司)的更加流;f亍，在包j舌IEEE802.11網(wǎng)絡的無線網(wǎng)絡上支持這些實時應用的需要已經(jīng)變得更加重要。在常規(guī)實現(xiàn)(圖1)中，IEEE802.11無線網(wǎng)絡包括連接到有線網(wǎng)絡的接入點(AP)。所述網(wǎng)絡也包括多個設備(或客戶端)，每個都裝備有IEEE802.11接口。該AP和客戶端共享一個無線信道來交換由各種應用產(chǎn)生的包。無線信道可遭受各種損害如衰退(fading)、干擾和衰減。無線收發(fā)器調(diào)節(jié)它們的傳輸率來維持低的包錯誤率。因此，當AP和客戶端各自的信道被降級時，它們發(fā)送得更慢。媒介訪問控制(MAC)協(xié)i義管制對無線信道的訪問。IEEE802.il網(wǎng)絡中的基本MAC機制是避免沖突。在發(fā)送前，每個裝置等候信道變成空閑然后發(fā)送包。當裝置成功地接收包時，該裝置立即發(fā)回確認。如果裝置發(fā)送包但是沒有接收到確認，該裝置可確定它的傳輸與另一個裝置的傳輸沖突。該裝置隨后計算一個隨機的時間并等到它探測到在它試圖重新發(fā)送它的包之前該信道已經(jīng)空閑了該數(shù)量的時間。當激活裝置的數(shù)量增加時，沖突的可能性和直到成功傳輸?shù)?、典型的延遲也增加。如果某些裝置發(fā)送大的包以及如果該信道遭受損害時，該延遲進一步增加。IEEE802.lie協(xié)i義試圖處理標準IEEE802.il網(wǎng)絡的局限性。IEEE802.lle通過對某些通信業(yè)務(traffic)類別給予某種形式的優(yōu)待處理而提供對無線信道的有區(qū)別的訪問。IEEE802.lie協(xié)議把包組合成不同的類別并對不同的類別提供有區(qū)別的信道訪問。使用該協(xié)議，試圖發(fā)送更緊急類別的包的裝置被要求在它試圖發(fā)送之前等待更短的信道空閑時間；且在沖突事件中，該裝置選擇的隨機時間傾向于比更不緊急的類別的空閑時間更短。MAC的這樣的修改可改善網(wǎng)絡支持關(guān)鍵應用的能力。然而，IEEE802.lle協(xié)議仍然受到不希望的局限。盡管IEEE802.lle修改改善了802.11網(wǎng)絡支持VoIP應用的能力，這些改善仍然達不到許多情形下所需要的特性。首先，當許多客戶端不支持修改的協(xié)議且是標準IEEE802.lib和/或802.llg裝置時，這些改變是更低效的。第二，802.lle的MAC參數(shù)間接地確定網(wǎng)絡能夠支持的可接受VoIP連接的數(shù)量，但是不能使網(wǎng)絡管理者修改期望的操作點。第三，如在任何802.11網(wǎng)絡中，當太多裝置為信道竟爭時，發(fā)生過多的延遲。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的實施例涉及數(shù)據(jù)網(wǎng)絡領域，包括由與行業(yè)聯(lián)盟Wi-Fi相應的IEEE802.11標準系覆蓋的無線網(wǎng)絡。更具體地，本發(fā)明的實施例改善了對有嚴格的延遲和帶寬要求的應用如語音和視頻的支持。通過基本的4奮改，本發(fā)明的實施例也可應用于IEEE802.16網(wǎng)絡、DOCSIS有線系統(tǒng)和DSL線上不同服務的調(diào)度。公開一些系統(tǒng)和方法用于保證對在非實時應用存在下的IEEE802.il網(wǎng)絡中的實時應用的有限制的訪問時間。公開的系統(tǒng)和方法與現(xiàn)有的IEEE802.il客戶端兼容并能適用于無線信道的變化的特性，而且它們最大化了非實時通信業(yè)務的通過量同時保存了實時應用的質(zhì)量。更一般地，這些系統(tǒng)和方法適用于對多個類別的通信業(yè)務(traffic)的傳送進行適用性控制以保護關(guān)鍵應用的質(zhì)量?？紤]到IEEE802.11e網(wǎng)絡的觀測，本發(fā)明的實施例使得標準802.lib和/或802.llg裝置的網(wǎng)絡可在沒有對這樣的裝置和協(xié)i義做修改的條件下運行。網(wǎng)絡管理者可選擇該網(wǎng)絡的期望的操作點。也就是說，網(wǎng)絡管理器可指定被分配給關(guān)鍵應用的網(wǎng)絡容量的部分?？商娲鼗蚋郊拥?，網(wǎng)絡管理器可指定關(guān)鍵應用的服務質(zhì)量的水平，或者網(wǎng)絡管理器可指定網(wǎng)絡的、關(guān)于實時和非實時通信業(yè)務傳輸?shù)钠渌\行特性(如延遲和損失尺度)。此外，本發(fā)明的實施例僅僅要求對接入點的修改并且是與不支持IEEE802.lie的標準IEEE802.11客戶端兼容的。本發(fā)明的實施例可自動地適應于無線信道的可變性，例如通過應用對信道進行適應性控制的算法。根據(jù)本發(fā)明原則設計的系統(tǒng)和方法通常使用網(wǎng)絡性能的直接測量(作為依靠MAC協(xié)議的模型的替代方案)并調(diào)整操作參數(shù)來維持期望的性能水平。方法的一個實施例包括通過對在時間段內(nèi)發(fā)送的包的數(shù)量做直接測量來測量共享無線信道的性能，該包可包括關(guān)鍵通信業(yè)務和非關(guān)鍵通信業(yè)務。共享的無線信道可使用IEEE802.11協(xié)議。在一些情況下，關(guān)鍵通信業(yè)務可包括不是由關(guān)鍵應用產(chǎn)生的探查包。在一些情況下，非關(guān)鍵通信業(yè)務可包括由關(guān)鍵應用產(chǎn)生的、但以比關(guān)鍵通信業(yè)務低的相關(guān)服務質(zhì)量發(fā)送的包。方法的這個實施例附加地包括對與在該時間段中的這些包的傳輸相關(guān)的傳輸尺度的直接測量。傳輸尺度的例子包括延遲尺度、損失尺度、和隊列占有率。為了確定隨后時間段的剩余帶寬，做出該直接測量。該方法進一步包括基于直接測量調(diào)節(jié)用于在隨后時間段傳輸關(guān)鍵通信業(yè)務和非關(guān)鍵通信業(yè)務的控制參數(shù)。對控制參數(shù)的調(diào)節(jié)是為了維持由關(guān)鍵應用產(chǎn)生的關(guān)鍵通信業(yè)務的服務質(zhì)量并優(yōu)化任何剩余帶寬的利用。調(diào)節(jié)可包括給關(guān)鍵應用和非關(guān)鍵應用分別分配可用帶寬的部分，以便基于公平的量度標準或預先確定的分配來平衡通信業(yè)務量。調(diào)節(jié)也可包括允許新的關(guān)鍵應用發(fā)送關(guān)鍵包，如果它的帶寬要求小于或等于隨后時間段的剩余帶寬的話。調(diào)節(jié)可進一步包括調(diào)節(jié)在隨后時間段期間允許發(fā)送的非關(guān)鍵包的數(shù)量，或者可包括調(diào)節(jié)在隨后時間段期間要被發(fā)送的探查包的數(shù)量。方法的另一個實施例包括通過對在時間段內(nèi)發(fā)送的包的數(shù)量做直接測量來測量共享傳輸媒介的性能，該包可包括關(guān)鍵通信業(yè)務和非關(guān)鍵通信業(yè)務。共享傳輸媒介可為有線信道或無線信道，且根據(jù)特定實施例可4吏用IEEE802.11協(xié)i義、IEEE802.16協(xié)i義或者DOCSIS協(xié)i義。在該方法中，關(guān)鍵通信業(yè)務包括不是由關(guān)鍵應用產(chǎn)生的探查包。在一些情況下，非關(guān)鍵通信業(yè)務可包括由關(guān)鍵應用產(chǎn)生的、但是以比關(guān)鍵通信業(yè)務低的相關(guān)服務質(zhì)量發(fā)送的包。方法附加地包括對與在該時間段中的這些包的傳輸相關(guān)的傳輸尺度的直接測量。傳輸尺度的例子包括延遲尺度、損失尺度、和隊列占有率。為了確定隨后時間段的剩余帶寬，做出該直接測量。該方法進一步包括基于直接測量調(diào)節(jié)在隨后時間段傳輸關(guān)鍵通信業(yè)務和非關(guān)鍵通信業(yè)務的控制參數(shù)。對控制參數(shù)的調(diào)節(jié)是為了維持由關(guān)鍵應用產(chǎn)生的關(guān)鍵通信業(yè)務的服務質(zhì)量并優(yōu)化任何剩余帶寬的利用。調(diào)節(jié)可包括給關(guān)鍵應用和非關(guān)鍵應用分別分配可用帶寬的部分，以基于公平的量度標準或預先確定的分配來平衡通信業(yè)務。調(diào)節(jié)也可包括允許新的關(guān)鍵應用發(fā)送關(guān)鍵包，如果它的帶寬要求小于或等于隨后時間段的剩余帶寬的話。調(diào)節(jié)可進一步包括調(diào)節(jié)在隨后時間段允許被發(fā)送的非關(guān)鍵包的數(shù)量，或者可包括調(diào)節(jié)在隨后時間段允許被發(fā)送的探查包的數(shù)量。系統(tǒng)的一個實施例包括控制通過共享無線信道的關(guān)鍵通信業(yè)務和非關(guān)鍵通信業(yè)務的發(fā)送的控制模塊。共享無線信道可使用IEEE802.il協(xié)議。該系統(tǒng)也可包括通過共享無線信道發(fā)送關(guān)鍵通信業(yè)務和非關(guān)鍵通信業(yè)務的包的媒介訪問控制模塊。如前面，在一些情況下，關(guān)鍵通信業(yè)務包括不是由關(guān)鍵應用產(chǎn)生的探查包。因此，該系統(tǒng)可包括可操作來產(chǎn)生這些探查包的探查發(fā)生器。在一些情況下，非關(guān)鍵通信業(yè)務可包括由關(guān)鍵應用產(chǎn)生的、但以比關(guān)鍵通信業(yè)務低的相關(guān)服務質(zhì)量發(fā)送的包。在這個實施例中，該系統(tǒng)進一步包括更新模塊，該模塊對共享無線信道在時間段內(nèi)的性能做直接測量以確定隨后時間段的剩余帶寬，并調(diào)節(jié)在隨后時間段中被控制模塊使用的控制參數(shù)，以維持由關(guān)鍵應用產(chǎn)生的關(guān)鍵通信業(yè)務的服務質(zhì)量并優(yōu)化任何剩余帶寬的利用。更新模塊做出直接測量，包括對該時間段中發(fā)送的包的數(shù)量的測量以及與該時間段內(nèi)那些包的傳輸相關(guān)的傳輸尺度的測量。傳輸尺度的例子包括延遲尺度、損失尺度、和隊列占用率。更新模塊調(diào)節(jié)用于隨后時間段的關(guān)鍵通信業(yè)務和非關(guān)鍵通信業(yè)務的傳輸?shù)目刂茀?shù)。這些調(diào)節(jié)可包括給關(guān)鍵應用和非關(guān)鍵應用分別分配可用帶寬的部分，以基于公平的量度標準或預先確定的分配來平衡通信業(yè)務。這些調(diào)節(jié)也可包括允許新的關(guān)鍵應用發(fā)送關(guān)鍵包，如果它的帶寬要求小于或等于隨后時間段的剩余帶寬。這些調(diào)節(jié)可進一步包括調(diào)節(jié)在隨后時間段允許被發(fā)送的非關(guān)鍵包的數(shù)量，或者它們可包括調(diào)節(jié)在隨后時間段要被發(fā)送的探查包的數(shù)量。與本說明結(jié)合并構(gòu)成了本說明的一部分的附圖示出了本發(fā)明各種方面并且與說明書一起用來解釋其原理。在任何方便的地方，同樣的參考標號將在整個附圖中被用來指示相同的或類似的元件。圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的用于提供對無線信道的訪問的系統(tǒng)。圖2示出了用于使用適應性控制提供對無線信道的訪問的系統(tǒng)。圖3示出了根據(jù)特定實施例的接入點，包括控制模塊的詳細視圖。圖4是示出了根據(jù)特定實施例的、更新用于訪問控制和通信業(yè)務整形的參數(shù)的方法的流程圖。具體實施例方式在下面詳細說明中參考了附圖，在其中通過示意的方式示出了許多實施例和實踐本發(fā)明的方式?？梢员焕斫獾氖牵衫闷渌麑嵤├⑶覍Y(jié)構(gòu)做出變化而沒有偏離本發(fā)明的范圍。圖1中的系統(tǒng)在前面被討論了，其提供本發(fā)明領域的某些背景和詳情，我們這里僅僅簡單地提及它。圖1示出了用于提供對無線信道的訪問的常規(guī)系統(tǒng)。這個系統(tǒng)包括接入點100，該接入點100被可通信地耦接到有線網(wǎng)絡102且^皮進一步耦接到無線客戶端104a、104b、和104c(以下分別被標識為無線客戶端104),以提供對有線網(wǎng)絡102的訪問。接入點100包括媒介訪問控制(MAC)模塊120。被MAC使用的基本機制是避免沖突，而且該機制具有來自等待共享的傳輸媒介變成空閑的固有延遲。根據(jù)本發(fā)明的原理，圖2示出了用于提供使用適應性控制來訪問無線信道以基本上避免這樣的缺陷的系統(tǒng)的一個實施例。根據(jù)圖2,接入點200被可通信地耦接到有線網(wǎng)絡202并且進一步被可通信地耦接到無線客戶端204a、204b、和204c(以下分別#_標識為無線客戶端204)，以提供對有線網(wǎng)絡202的訪問。在圖2的實施例中，接入點200包括控制模塊210、媒介訪問控制(MAC)模塊220和更新模塊230。控制模塊210被可通信地耦接到MAC模塊220和更新模塊230。MAC模塊220被可通信地耦接到控制模塊210和更新模塊230。更新模塊230被可通信地耦接到控制模塊210以及MAC模塊220。在圖2中，僅僅由接入點200發(fā)送到客戶端的通信業(yè)務被示出。簡單地，接入點200實現(xiàn)對其發(fā)送到無線客戶端204的通信業(yè)務的適應性控制。更具體地，控制模塊210經(jīng)過MAC模塊220控制發(fā)送給無線客戶端204的通信業(yè)務?？刂颇K210通過使用基于對MAC模塊220和無線信道的性能的測量調(diào)節(jié)過的參數(shù)，來執(zhí)行適應性控制。MAC模塊220基于由控制模塊210建立的控制參數(shù)，來發(fā)送包到無線客戶端204。更新模塊230測量MAC模塊220的性能并向控制模塊210提供更新的控制參數(shù)。在一個實施例中，無線客戶端204使用標準無線網(wǎng)絡協(xié)議，如IEEE802.lib和IEEE802.llg，與接入點200通信。接入點200傳送來自關(guān)鍵和非關(guān)鍵應用的包?？刂颇K210即使在非關(guān)鍵應用存在時也維持關(guān)鍵應用的質(zhì)量。在這種背景下，關(guān)鍵應用是要求它的大多數(shù)包通過無線網(wǎng)絡在不超過某個小的時間值如20ms或40ms內(nèi)凈皮傳送的一個應用。代表性的關(guān)鍵應用是IP上的語音(VoIP)和視頻會議應用。在工業(yè)自動化或其他領域中的控制應用是關(guān)鍵應用的其他例子。關(guān)鍵應用可使用用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議(UDP)并且可定期產(chǎn)生固定大小的包。如果應用不在它的包的遞送上施加如此嚴格的延遲要求，則它是非關(guān)鍵應用。非關(guān)鍵應用的代表是emai1和網(wǎng)絡瀏覽應用。這些應用可使用傳輸控制協(xié)議(TCP)。圖3示出了接入點的實施例，包括控制模塊的詳細視圖。根據(jù)圖3，接入點300包括控制模塊310、媒介訪問控制(MAC)模塊320、和更新模塊330?？刂颇K310被可通信地耦接到MAC模塊320和更新模塊330。MAC模塊320被可通信地耦接到控制模塊310和更新模塊330。更新模塊330被可通信地耦接到控制模塊310和MAC模塊320。如圖所示，控制模塊310包括分類器n2、準入控制模塊314、國信業(yè)務整形器316和探查發(fā)生器318。分類器312被可通信地耦接到準入控制模塊314、通信業(yè)務整形器316和MAC模塊320。準入控制模塊314被可通信地耦接到分類器312和通信業(yè)務整形器316。通信業(yè)務整形器316被可通信地耦接到分類器312和MAC模塊320。探查發(fā)生器318被可通信地耦接到MAC模塊320。簡單地，接入點300實現(xiàn)對其發(fā)送到無線客戶端304的通信業(yè)務的適應性控制。更具體地，控制模塊310控制經(jīng)過MAC模塊320發(fā)送給無線客戶端304的通信業(yè)務?？刂颇K310通過使用基于對MAC模塊320和無線信道的性能的直接測量調(diào)節(jié)過的參數(shù)，來執(zhí)行適應性控制。MAC模塊320基于由控制模塊310建立的控制參數(shù)，發(fā)送包到無線客戶端304。更新模塊330測量MAC模塊320的性能并向控制模塊310提供更新的控制參數(shù)。在運行中，控制模塊310在每個為T秒的連續(xù)時間段或時期內(nèi)執(zhí)行它的功能。T的值被相應于有意義的統(tǒng)計來選擇，其中T的代表性值是1。分類器312將包識別為關(guān)鍵包或者非關(guān)鍵包，且準入控制模塊314確定它可準入哪些關(guān)鍵應用。如果關(guān)鍵應用被準入控制模塊314準入，那么它的關(guān)鍵包被發(fā)送到MAC模塊320的高優(yōu)先級隊列以用于傳輸。準入控制模塊314以參數(shù)R運行，參數(shù)R是信道容量的估計(即，在每T中可能的關(guān)鍵傳輸數(shù)量的方面可利用的剩余帶寬的度量)。僅僅當K小于信道的估計容量R時，準入控制模塊才準入具有K帶寬要求(在每T中可能的關(guān)鍵傳輸數(shù)量方面)的新關(guān)鍵應用。通信業(yè)務整形器316接收來自分類器312的非關(guān)鍵包和來自準入控制模塊314的未準入關(guān)鍵包。通信業(yè)務整形器316確定這些低優(yōu)先級包中的哪些被發(fā)送到MAC模塊320的低優(yōu)先級隊列以用于傳輸。通信業(yè)務整形器316以參數(shù)M運行，因為通信業(yè)務整形器316每T秒發(fā)送M個低優(yōu)先級包到MAC模塊320。探查發(fā)生器318產(chǎn)生作為高優(yōu)先級包發(fā)送給MAC的探查包。探查發(fā)生器以參數(shù)P運行，因為僅僅當MAC的高優(yōu)先級隊列為空時，探查發(fā)生器才每T秒發(fā)送P個高優(yōu)先級探查包到MAC。如所討論的，MAC模塊320服務被準入的關(guān)鍵包和具有高優(yōu)先級的探查包，而且它服務具有低優(yōu)先級的所有其他包。因此，在這個實施例中，如果操作無線客戶端304的用戶接受這樣的服務，系統(tǒng)可以較低的質(zhì)量承載未準入的關(guān)鍵應用。更新模塊330是調(diào)節(jié)控制模塊310的控制參數(shù)M、P、和R的反饋循環(huán)的一部分。在更新模塊330的運行中，更新模塊330監(jiān)測MAC模塊320在前面T秒的時期內(nèi)實際發(fā)送的低優(yōu)先級包(包括非關(guān)鍵包和未準入關(guān)鍵包)的數(shù)量M，以及探查包的數(shù)量P，。更新模塊330也計數(shù)在該時期內(nèi)經(jīng)歷了超過t秒的延遲的高優(yōu)先級包(包括準入的關(guān)鍵包和探查包)的數(shù)量D。t的典型值是10ms。做出了M，、P，、和D的直接測量后，更新模塊330利用算法來更新控制參數(shù)M、P、和R?；居^念是如果M》M且D=0,那么接入點應該能夠發(fā)送高優(yōu)先級包加上M個低優(yōu)先級包的限額。在這樣的情況下，該算法增加M,以便對于下一個T秒時期，可從接入點300發(fā)送出的低優(yōu)先級包的數(shù)量被增加。此外，由于接入點300能發(fā)送M，個低優(yōu)先級包和P，個高優(yōu)先級探查包，因此接入點300可以改為發(fā)送N-M，+1/2P，個額外的準入的關(guān)鍵包。也就是說，準入控制模塊314可準入要被發(fā)送到MAC模塊320的高優(yōu)先級隊列的、額外的關(guān)鍵包。給定D-O，接入點300可成功地發(fā)送M，個低優(yōu)先級包加上P，個高優(yōu)先級探查包。這些包典型地產(chǎn)生來自無線客戶端304(作為TCP連接的一部分)的M，個其他包。P，個探查包不產(chǎn)生來自無線用戶304的通信業(yè)務的額外包。M，個低優(yōu)先級包和P，個高優(yōu)先級探查包的傳輸相應于在該信道上的2M，+P，個包的總負荷。因為關(guān)鍵應用傾向于產(chǎn)生對稱的通信業(yè)務(即，如果接入點300發(fā)送N個關(guān)鍵包，無線客戶端304典型地通過發(fā)送N個其他關(guān)鍵包來響應)，額外的N-M，+1/2P，個準入的關(guān)鍵包的傳輸會導致2N-2M，+P，個包的信道負荷。這些包將代替M，個低優(yōu)先級包和P，個高優(yōu)先級探查包。因此，M，+1/2P，是可用容量的度量。更新模塊330將R計算為M，+1/2P，。結(jié)合了關(guān)鍵應用的準入控制和非關(guān)鍵應用的通信業(yè)務整形的這些操作的原理通過圖4的方法400被示出。簡單地并參考圖3，僅僅當信道具有足夠的剩余可用帶寬時，準入控制模塊314才準入新的關(guān)鍵應用。通信業(yè)務整形器模塊316通過限制接入點300發(fā)送到無線客戶端304的非關(guān)鍵包的數(shù)量來限制非關(guān)鍵應用的活動。多數(shù)非關(guān)鍵應用使用實現(xiàn)端到端窗口堵塞控制計劃的傳輸控制協(xié)議(TCP)。使用這個計劃，客戶端傳輸通過他們從接入點得到的包被限制。更新模塊330確定可量的剩余帶寬。更新模塊330監(jiān)測信道的性能以確定剩余帶寬。尤其是，更新模塊330除了來自被準入的關(guān)鍵應用的包數(shù)量以外還觀測接入點300能發(fā)送的包的數(shù)量。這些額外包是接入點300發(fā)送到客戶端的非關(guān)鍵包或者，如果它不需要發(fā)送足夠多的這樣的包則是探查包。僅僅當信道是如此輕微地被利用以致沒有足夠的測量來確定剩余可用的帶寬時，接入點300才發(fā)送探查包。相應地，探查通信業(yè)務是不突出的。再參考圖4并參考圖3，說明更新算法的實施例。表l提供了所使用的符號的清單和每個符號的解釋。方法400以控制參數(shù)M、P、和R的初始化在步驟410開始?？刂颇K310初始化M、P、和R值以及A、P、和S值。例如，A=A。，P=50，且S-O。在步驟420，接入點300使用參數(shù)M、P、和R發(fā)送包達T秒時期。在步驟430，更新模塊330測量M，、P，和D?；谶@些測量，更新模塊330在步驟440，分別在步驟450、460、和470更新值M、P、和R。在步驟450，更新模塊330執(zhí)行檢查以確定上一個T秒時期是否是成功的。如果M》M且D-0，則T秒時期被認為是成功的。也就是說，如果MAC模塊320成功地發(fā)送至少M個包，并且如果沒有高優(yōu)先級包經(jīng)歷了超過t的延遲，該時期就被認為是成功的。如果該時期是不成功的，方法前進到步驟451。在步驟451，更新模塊330使M值減少A，使得M-max(0，M-A)(即O和M-A的較大者，以便M不會取負值)，將計數(shù)器S復位到零以使S=0,且使A的值減少因子2，以使A-max(1，A/2)(即1和A/2的較大者，以使A永遠至少為1)。S代表連續(xù)成功時期的數(shù)量，因此它在步驟451被復位為零，同時在下一個T秒時期，低優(yōu)先級包的數(shù)量M被減少，且將M的變化(即A)減少因子2。如果在步驟450該時期被認為是成功的，方法前進到步驟452。在步驟452，更新模塊330執(zhí)行檢查以確定要求帶寬K的新的關(guān)鍵應用是否可被準入控制模塊314準入。如果被準入，在步驟454更新模塊330將M的值減少K，以使M-M-K。否則，在步驟453，更新模塊將M的值增加A，以使M-M+A,且將計數(shù)器S增加l,以使S-S+1。在步驟455，更新模塊330執(zhí)行檢查以確定是否S=S。。S。代表連續(xù)的T秒時期的數(shù)量，在所述時期之后更新模塊330自動地增加M的變化(即A)。如果S不等于S。，在步驟456，更新模塊330不更新A。否則在步驟457更新模塊330更新A值，以使/\=/\。。在步驟460，更新模塊執(zhí)行檢查以確定"(K的最大觀測值)是否小于或等于M，。如果K^M，，那么在步驟462更新模塊330更新P值，以使P-O。當K*^M，，那么準入控制模塊314能準入請求"個包的新關(guān)鍵應用。相應地，探查發(fā)生器318不發(fā)送任何探查包到MAC模塊320的高優(yōu)先級隊列。如果在步驟460,K*>M，那么在步驟461更新模塊330更新P值，以使P-2K、因為通信業(yè)務一般是對稱的，O個包(如果被準入)將產(chǎn)生來自無線客戶端304的*個包，在信道上施加額外的2"個包的負荷。但是由于O個包沒被準入，并且P個探查包沒有產(chǎn)生來自無線客戶端304的額外包，因此更新模塊330對于下一個T秒時期將P值設置為兩倍的*值。在步驟470，更新模塊330更新R的值，該值為剩余帶寬的確定。更新模塊更新R，以使R—l-a)R+a(M，+l/2P，)，其中ae(0,1)且是固定常數(shù)。典型值是a-O.01。接著在步驟451、452、456、457、461、426和470的更新，方法400返回步驟420且控制模塊310使用新近更新過的控制參數(shù)M、P、和R來運行。在圖4中展示的算法可被以多種方式修改。在一個實施例中，例如，替代將D定義為經(jīng)歷了高于某個閾值的延遲的高優(yōu)先級包的數(shù)量，更新模塊330可計數(shù)在進入時遇到大于給定值的隊列占用率的高優(yōu)先級包的數(shù)量D。在另一個實施例中，僅僅當高優(yōu)先級隊列為空時，通信業(yè)務整形器316可用類似于用于探查包的程序發(fā)送低優(yōu)先級包給MAC模塊320。在又一個實施例中，"值可被定義為在給定時間間隔上的最大請求。如可被想到的，M、P、和R可根據(jù)不同于圖4中示出的公式被更新。在步驟451更新M值時，例如，更新模塊330可以將A減少固定數(shù)量而不是減少倍增因子。在另一個實施例中，在步驟457,更新模塊330可每次將A增加加法量，以使S達到S。而不是被復位為A。。表l:符號和解釋符號<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>在IEEE802.11標準的背景下，在這里說明的系統(tǒng)和方法也可被用于其他^t術(shù)。例如，適應性控制的相同的基本方法可凈皮用于IEEE802.16基站或者DOCSIS有線起點-終點站(cablehead-endstation)的調(diào)度器。更一般地，在這里說明的直接適應性控制方法適用于多個包類別的調(diào)度，以便當它們與其他服務竟爭帶寬時保護關(guān)鍵服務的質(zhì)量。這種情況的例子是通過被其他應用共享的DSL線傳送IPTV。那么，在這里說明的該系統(tǒng)和方法可一般地應用于共享傳輸媒介，包括有線信道和無線信道。盡管本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合優(yōu)選的實施例被說明和示意出，可做出許多將對本領域技術(shù)人員顯而易見的變化和修改而沒有偏離本發(fā)明的精神和范圍，因此本發(fā)明不被局限于以上闡述的方法和結(jié)構(gòu)的精確細節(jié)，因為這些變化和修改是想要被包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)的。權(quán)利要求1.一種方法，包括通過直接測量在時間段內(nèi)發(fā)送的關(guān)鍵通信業(yè)務和非關(guān)鍵通信業(yè)務中的兩者或者其中之一的多個包以及通過直接測量與在該時間段內(nèi)的那些包的傳輸相關(guān)的傳輸尺度，來測量共享無線信道的性能，這些直接測量被做出以便確定對于后面時間段的剩余帶寬；以及基于所述直接測量，調(diào)節(jié)用于在隨后時間段的關(guān)鍵通信業(yè)務和非關(guān)鍵通信業(yè)務的傳輸?shù)目刂茀?shù)，以便維持由關(guān)鍵應用產(chǎn)生的關(guān)鍵通信業(yè)務的服務質(zhì)量并優(yōu)化對任何剩余帶寬的利用。2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中該共享無線信道使用IEEE802.11協(xié)議。3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中關(guān)鍵通信業(yè)務包括不是由關(guān)鍵應用產(chǎn)生的探查包。4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中非關(guān)鍵通信業(yè)務包括由關(guān)鍵應用產(chǎn)生的、但以比關(guān)鍵通信業(yè)務低的相關(guān)服務質(zhì)量發(fā)送的包。5.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中傳輸尺度包括延遲尺度、損失尺度、和隊列占用中的一個或多個。6.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中調(diào)節(jié)用于關(guān)鍵通信業(yè)務和非關(guān)鍵通信業(yè)務的傳輸?shù)目刂茀?shù)包括給關(guān)鍵應用和非關(guān)鍵應用分別分配可用帶寬的部分，以便基于公平的量度標準或預先確定的分配來平衡通信業(yè)務。7.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中調(diào)節(jié)用于關(guān)鍵通信業(yè)務的傳輸?shù)目刂茀?shù)包括如果新的關(guān)鍵應用的帶寬要求小于或等于對于隨后時間段的剩余帶寬，則允許該新的關(guān)鍵應用來發(fā)送關(guān)鍵包。8.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中調(diào)節(jié)對非關(guān)鍵通信業(yè)務的控制參數(shù)包括調(diào)節(jié)在隨后時間段中允許發(fā)送的非關(guān)鍵包的數(shù)量。9.按照權(quán)利要求3所述的方法，其中調(diào)節(jié)用于關(guān)鍵通信業(yè)務的傳輸?shù)目刂茀?shù)包括調(diào)節(jié)在隨后時間段中發(fā)送的探查包的數(shù)量。10.—種方法，包括通過直接測量在時間段發(fā)送的關(guān)鍵通信業(yè)務和非關(guān)鍵通信業(yè)務的多個包以及通過直接測量與該時間段內(nèi)的那些包的傳輸相關(guān)的傳輸尺度來測量共享傳輸媒介的性能，這些直接測量被做出以便確定隨后時間段的剩余帶寬；以及基于所述直接測量，調(diào)節(jié)用于在隨后時間段的關(guān)鍵通信業(yè)務和非關(guān)鍵通信業(yè)務的傳輸控制參數(shù)，以便維持由關(guān)鍵應用產(chǎn)生的關(guān)鍵通信業(yè)務的服務質(zhì)量并優(yōu)化對任何剩余帶寬的利用；其中在第一時間段內(nèi)發(fā)送的關(guān)鍵通信業(yè)務的包的數(shù)量包括不是由關(guān)鍵應用產(chǎn)生的探查包。11.按照權(quán)利要求10所述的方法，其中共享傳輸媒介是無線的或者有線的，并且4吏用IEEE802.11協(xié)i義，IEEE802.16協(xié)i義或者DOCSIS協(xié)議。12.按照權(quán)利要求IO所述的方法，其中非關(guān)鍵通信業(yè)務包括由關(guān)鍵應用產(chǎn)生的、但以比關(guān)鍵通信業(yè)務低的相關(guān)服務質(zhì)量發(fā)送的包。13.按照權(quán)利要求10所述的方法，其中傳輸尺度包括延遲尺度、損失尺度、和隊列占用中的一個或多個。14.按照權(quán)利要求IO所述的方法，其中調(diào)節(jié)用于關(guān)鍵通信業(yè)務和非關(guān)鍵通信業(yè)務的傳輸?shù)目刂茀?shù)包括給關(guān)鍵應用和非關(guān)鍵應用分別分配可用帶寬的部分，以便基于公平的量度標準或預先確定的分配來平衡通信業(yè)務。15.按照權(quán)利要求IO所述的方法，其中調(diào)節(jié)用于關(guān)鍵通信業(yè)務的傳輸?shù)目刂茀?shù)包括如果新的關(guān)鍵應用的帶寬要求小于或等于隨后時間段的剩余帶寬，則允許該新的關(guān)鍵應用來發(fā)送關(guān)鍵包。16.按照權(quán)利要求IO所述的方法，其中調(diào)節(jié)用于非關(guān)鍵通信業(yè)務的控制參數(shù)包括調(diào)節(jié)在隨后時間段中允許發(fā)送的非關(guān)鍵包的數(shù)量。17.按照權(quán)利要求IO所述的方法，其中調(diào)節(jié)關(guān)鍵通信業(yè)務的傳輸?shù)目刂茀?shù)包括調(diào)節(jié)在隨后時間段中發(fā)送的探查包的數(shù)量。18.—種系統(tǒng)，包括控制模塊，其操作來控制在共享無線信道上的關(guān)鍵通信業(yè)務和非關(guān)鍵通信業(yè)務的傳輸；媒介訪問控制模塊，其操作來在共享無線信道上發(fā)送關(guān)鍵通信業(yè)務和非關(guān)鍵通信業(yè)務的包；以及更新模塊，其操作來對在時間段內(nèi)發(fā)送的關(guān)鍵通信業(yè)務和非關(guān)鍵通信業(yè)務的兩者或其中之一的包的數(shù)量進行直接測量；對與該時間段內(nèi)的那些包的傳輸相關(guān)的傳輸尺度進行直接測量；確定對于隨后時間段的所述共享傳輸媒介上的剩余帶寬；以及調(diào)節(jié)被控制模塊用來控制在隨后時間段內(nèi)的關(guān)鍵通信業(yè)務和非關(guān)鍵通信業(yè)務的傳輸?shù)目刂茀?shù)，以便維持由關(guān)鍵應用產(chǎn)生的關(guān)鍵通信業(yè)務的服務質(zhì)量并優(yōu)化對任何剩余帶寬的利用。19.按照權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中共享無線信道使用IEEE802.11協(xié)議。20.按照權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中關(guān)鍵通信業(yè)務包括不是由關(guān)鍵應用產(chǎn)生的探查包。21.按照權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中非關(guān)鍵通信業(yè)務包括由關(guān)鍵應用產(chǎn)生的、但以比關(guān)鍵應用低的相關(guān)服務質(zhì)量發(fā)送的包。22.按照權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中傳輸尺度包括延遲尺度、損失尺度、和隊列占用中的一個或多個。23.按照權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中更新模塊被操作來通過給關(guān)鍵應用和非關(guān)鍵應用分別分配可用帶寬的部分而調(diào)節(jié)用于關(guān)鍵通信業(yè)務和非關(guān)鍵通信業(yè)務的傳輸?shù)目刂茀?shù)，以便基于公平的量度標準或預先確定的分配來平衡通信業(yè)務。24.按照權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中更新模塊被操作來調(diào)節(jié)用于關(guān)鍵通信業(yè)務和非關(guān)鍵通信業(yè)務的傳輸?shù)目刂茀?shù)的方式是，如果新的關(guān)鍵應用的帶寬要求小于或等于隨后時間段的剩余帶寬，則允許該新的關(guān)鍵應用來發(fā)送關(guān)鍵包。25.按照權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中更新模塊被操作來，通過調(diào)節(jié)在隨后時間段中允許發(fā)送的非關(guān)鍵包的數(shù)量而調(diào)節(jié)用于非關(guān)鍵通信業(yè)務的控制參數(shù)。26.按照權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中更新模塊被操作來，通過調(diào)節(jié)在隨后時間段中發(fā)送的探查包的數(shù)量調(diào)節(jié)關(guān)鍵通信業(yè)務的傳輸?shù)目刂茀?shù)。27.按照權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，進一步包括探查發(fā)生器被操作來產(chǎn)生探查包。全文摘要共享無線信道可服務實時通信業(yè)務和非實時通信業(yè)務。取決于信道條件，實時通信業(yè)務可經(jīng)歷可變的質(zhì)量水平。本發(fā)明設想了在存在非實時通信業(yè)務時在共享無線網(wǎng)絡中對實時應用保證有限制的訪問時間的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)和方法提供適應于變化的無線信道的特性且在保持實時應用的質(zhì)量的同時最大化非實時通信業(yè)務的通過量的機制。該系統(tǒng)和方法可被一般性地擴展到來提供在多個通信業(yè)務類別的遞送上的適應性控制以保護在共享傳輸媒介如IEEE802.11網(wǎng)絡、IEEE802.16網(wǎng)絡和DOCSIS網(wǎng)絡上的關(guān)鍵應用的質(zhì)量。文檔編號H04L12/28GK101433032SQ200780015502公開日2009年5月13日申請日期2007年4月27日優(yōu)先權(quán)日2006年4月28日發(fā)明者A·法瓦茨,R·切雷迪,T·董申請人:西門子公司