WIFI网络用户模型的建立方法及网络设备

摘要

本发明涉及一种WIFI网络用户模型的建立方法及网络设备，该方法包括：网络管理系统选取若干无线互联网WIFI网络覆盖场景作为典型覆盖场景；网络管理系统建立每个所述典型覆盖场景的样本；网络管理系统将所述建立的样本提供到所述AP供选择使用所述样本。本发明提供的方法和设备通过选取若干WIFI网络覆盖的场景作为典型覆盖场景，并根据该典型覆盖场景制定不同的用户模型，根据AP在该用户模型下的配置业务参数对自身进行业务参数配置，以保证大规模部署的WIFI网络能为用户提供更好的QoS。

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体是WIFI网络用户模型的建立方法及网络设备。

背景技术

随着技术的发展，WIFI(Wireless Fidelity，一种无线互联网的技术)网络中的业务得到了长足的发展：由原来单一的Internet接入业务扩展至如今的语音、视频等多种新业务并存。

新业务种类的出现必然会对WIFI网络提出新的QoS(Quality of Service，服务质量)要求，例如：语音业务对网络的延时及抖动要求很高，而对网络的丢、错包及传输速率等不太敏感；视频业务则要求高带宽及传输速率，而对延时等等指标要求不高。

为了对这些新业务的QoS进行分类及管理，IEEE(美国电气和电子工程师协会，是一个国际性的电子技术与信息科学工程师的协会)专门制订了相应的规范——IEEE 802.11e Medium Access Control(MAC)Quality of ServiceEnhancements(IEEE 802.11e介质访问控制质量的服务增强规范)。

IEEE 802.11e规范采用了一种新的信道访问方式：EDCA(EnhancedDistributed Channel Access，增强型分布式信道访问)，在该规范中，WIFI设备发送的数据的性质将访问的类型分为四类——Background(背景)、Besteffort(尽力服务)、Voice(声音)、Video(视频)8个优先级别。每种类型都具有如下QoS相关的参数：CWmin(最小竞争窗口)；CWmax(最大竞争窗口)；TXOP Limit(发送机会限制)；AIFS(仲裁帧间间隔)。这些参数的定义与描述如下：

在IEEE 802.11e标准中，一个STA(即Station，站，是WLAN中的用户终端，Station和AP关联后可以访问网络；)会从目标AP的Beacon(信标)包中获取QoS相关的信息，Beacon包中的EDCA Parameter set(增强型分布式信道访问参数系)及QoS Capbility(服务质量能力)包含这些获取QoS相关的信息。当STA接入网络后，它并非探测到媒体的信道空闲就能发送报文，而是需要首先等待额外的时间段(AIFS)，然后再生成一个介于CWmin与CWmax之间的随机数以执行退避机制，当退避机制结束后，如果信道依然空闲，则获得一个TXOP(传输机会，Transmission Opportunity)，在TXOP的时间段内，STA才可以将报文发送出去。如果一个STA通过其他手段，无视等待时间恶意占用媒体的信道，那么AP可以通过比较其接入级别相关的等待数据及实际发送等待的数据来发现，并为网络采取制裁措施提供依据。

对于某些数据，例如语音类数据，由于其对延时很敏感，因此等待额外的时间段(AIFS)值应该设置的小一些；而对于电子邮件和FTP(File TransferProtocol，文件传输协议)类的数据，AIFS值应该设置的大一些。这样，语音类数据就能够比不太敏感的通信更快地开始下一个阶段的网络竞争。以此类推，高优先级类型数据应当拥有低的CWmin与CWmax(需要注意的是，为了保证低优先级的数据不被完全封闭，需要保证高优先等级数据设置的AIFS值与CWmax值相加的和应该大于为低优先等级数据设置的AIFS值与CWmin值相加的和)。

在采取上述介质访问方法及配置后，可以保证高优先等级的数据在大多数情况下都可以获得访问网络的权限。

除了对等待额外的时间进行设置外，为了保证总体的传输效率，IEEE802.11e规范还对各类数据的TXOP进行了限制，例如，语音类数据的TXOP限制就应该很小(因为语音类数据包很短)，而对于FTP、电子邮件和网络数据来说，应该设置较大的TXOP限制。

为了保证更广大用户，而非少数高QoS业务用户的利益，AP会为高优先级的业务进行一些限制，例如，总的网络容量或者总的接入数不能超过一定的值。在IEEE 802.11e规范中，AP可以通过使用传输规范(TSPECs)来控制网络工作量：当一个STA需要发送某个数据类型的报文时，他需要向AP发送一个传输规范请求。这个请求将具体说明这个STA为该类数据的发送所申请的数据量以及可以承受的最大延迟。对于这个请求，AP将基于下列两种考虑来进行回应：

基于信道利用率的准入策略：计算1秒内所有已接入的高优先级AC(access category，接入级别)占用信道的时间，以及请求以高优先级接入的AC占用信道的时间，二者相加，如果小于或等于用户配置的最大信道占用时间，则允许该流以请求的优先级接入。否则，拒绝请求。

基于用户数量的准入策略：如果高优先级AC中客户端数量加上请求接入的客户端，小于或等于用户配置的该高优先级AC的最大用户数，则允许该流的请求。否则，拒绝请求。如果一个客户端同时接入AC-VO(AC-声音)和AC-VI(AC-视频)优先级业务流，接入客户端的个数按1计算。

如果一个申请遭到拒绝，提出申请的STA就不再发送这种访问类型的数据，并且必须把这种访问类的数据结合到优先等级低的数据中。

IEEE802.11e定义了多种接入类型以便于QoS的控制，并且AP可以对每种接入类型的总量进行控制。

在实际应用中，目前的AP多采用预先配置的方式来确定各种接入类型用户的上限，例如，某个AP可能进行如下配置——接入类型A最多允许N个用户，接入类型B允许M个用户(一般都是采用基于用户数量的策略)。

然而，上述做法存在着一个难题——那就是如何来保证所确定的各种接入控制类型上限能最大程度的满足用户的需求，如果这个问题不解决，则会出现如下场景：

优先级A、B所配置的接入用户数目上限均为10，但实际上有12个A类用户，5个B类用户请求接入。尽管AP的能力可能能够同时保证12个A类用户及5个B类用户的QoS，但是由于上限为10，这样就导致有2个A类用户必须接受QoS的降级；

同样类型的用户对带宽的占用也有所不同，例如IPTV都是AC-VI级别的类型，但是根据编码方式却分为高清(10Mbps以上)及标清(2Mbps)，如果简单的按照用户数目来计算，则有可能导致在用户上限不变的情况下对带宽的占用远远超出AP所能提供的，从而导致整体的QoS下降。特别是对于大规模部署的WIFI网络来说，不能够清晰的了解某个具体的AP周围的用户特性如：在哪些终端，这些终端会使用什么样的服务以及这些服务对带宽、QoS的需求，此外，也不能了解这些特性的变化规律。因而更会导致整体的OoS下降。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种WIFI大规模网络用户模型的建立方法及网络设备，以保证大规模部署的WIFI网络能为用户提供更好的OoS。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种WIFI网络用户模型的建立方法，其包括：

网络管理系统选取若干无线互联网WIFI网络覆盖场景作为典型覆盖场景；

网络管理系统建立每个所述典型覆盖场景的样本；

网络管理系统将所述建立的样本提供到所述AP供选择使用所述样本。

优选地，所述建立每个所述典型场景的样本，具体包括：

收集每个所述典型覆盖场景的业务类型及与所述业务类型相关的业务参数；

为每个所述业务类型选取一个相应的接入优先级；

将所述业务参数以所述接入优先级为依据进行统计得到统计后的数据；

将所述统计后的数据为依据，建立每个所述典型覆盖场景的样本。

优选地，所述业务参数包括：终端的数量及分类、服务的数量、类别及对带宽和/或服务质量QoS的要求。

优选地，所述建立每个所述典型覆盖场景的样本，之后，进一步包括：动态的更新所述每个样本。具体包括：将不同处理能力及容量的AP在不同典型覆盖场景下配置的业务参数作为样本，以所述样本构成网络覆盖的样本集，并动态更新所述样本集。

优选地，所述网络管理系统将所述建立的样本提供到所述AP供选择使用所述样本，具体包括：

在所述统计后的数据中选定参考值；

对所述选定参考值进行分解；

将所述分解后的选定参考值结合AP的处理能力及容量，计算出所述AP配置的业务参数集，根据所述配置的业务参数集和AP的处理能力及容量选择一个或者多个所述样本发送到所述AP，供所述AP选择使用，所述配置的业务参数集的内容包括所有的访问类型，每个访问类型都包括以下业务参数：仲裁帧间间隔AIFS、最小竞争窗口CWmin、最大竞争窗口CWmax、发送机会限制TXOP limit、最大允许的访问个数或者最大允许的信道占用时间。

本发明还提供一种网络管理系统，其包括：

选取单元，用于选取若干无线互联网WIFI网络覆盖场景作为典型覆盖场景；

样本建立单元，用于建立每个所述典型覆盖场景的样本；

样本管理单元，用于将所述建立的样本提供到所述AP供选择使用。

优选地，所述样本建立单元，包括：

参数收集子单元，用于收集每个所述典型覆盖场景的业务类型及与所述业务类型相关的业务参数；

业务分类子单元，用于为每个所述业务类型选取一个相应的接入优先级；

参数统计子单元，用于将所述业务参数以所述接入优先级为依据进行统计得到统计后的数据；

样本处理子单元，用于将所述统计后的数据为依据，建立每个所述典型覆盖场景的样本。

优选地，所述业务参数包括：终端的数量及分类、服务的数量、类别及对带宽和/或QoS的要求。

优选地，所述样本管理单元，还用于动态的更新所述每个样本。

优选地，所述样本管理单元，还包括：

参考值选定子单元，用于在所述统计后的数据中选定参考值；

参考值分解子单元，用于对所述选定参考值进行分解；

计算配置子单元，用于将所述分解后的选定参考值结合AP的处理能力及容量，计算出所述AP配置的业务参数集，根据所述配置的业务参数集和AP的处理能力及容量选择一个或者多个所述样本发送到所述AP，供所述AP选择使用，所述配置的业务参数集的内容包括所有的访问类型，每个访问类型都包括以下参数：仲裁帧间间隔AIFS、最小竞争窗口CWmin、最大竞争窗口CWmax、发送机会限制TXOP limit、最大允许的访问个数或者最大允许的信道占用时间。

实施本发明的技术方案，具有以下有益效果：本发明提供的方法和设备通过选取若干WIFI网络覆盖的场景作为典型覆盖场景，并根据该典型覆盖场景制定不同的用户模型，根据AP在该用户模型下的配置业务参数对自身进行业务参数配置，以保证大规模部署的WIFI网络能为用户提供更好的OoS。

附图说明

图1为本发明实施例提供的方法流程图；

图2为图1的步骤S120的具体流程图；

图3为图1的步骤S130的具体流程图；

图4为本发明实施例提供的方法另一流程图；

图5为本发明实施例提供的网络管理系统的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的样本建立单元的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的样本管理单元的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种WIFI网络用户模型的建立方法，该方法应用在WIFI网络中，如图1所示，该方法包括步骤：

S110、网络管理系统选取若干无线互联网WIFI网络覆盖场景作为典型覆盖场景；

Wifi网络运营商需要对整个网络中的部署和覆盖情况进行调研，在调研结束后通过网络管理系统(该系统可以单个的设备，也可以为多个相互连接的设备的组合)选取一些典型覆盖场景，这些典型覆盖场景应当能够最大限度的涵盖整个网络内的各种情况。

S120、网络管理系统建立每个所述典型覆盖场景的样本；其中：该实施例中，如图2所示，所述步骤S120具体包括：

S121、收集每个所述典型覆盖场景的业务类型及与所述业务类型相关的业务参数；

其中，所述业务参数包括：终端的数量及分类、服务的数量、类别及对带宽和/或QoS的要求等。

S122、为每个所述业务类型选取一个相应的接入优先级；

具体根据需要，对于视频类、语音类、等业务类型，规定或者设置一个该业务类型的接入优先级。

S123、将所述业务参数以所述接入优先级为依据进行统计得到统计后的数据；

S124、将所述统计后的数据为依据，建立每个所述典型覆盖场景的样本。

S130、网络管理系统将所述建立的样本提供到所述AP供选择使用所述样本。

其他的实施例中，步骤S120、建立每个所述典型覆盖场景的样本，之后，包括：动态的更新所述每个样本。在本实施例中，将不同处理能力及网络容量的AP在不同典型覆盖场景下配置的业务参数作为样本，以这些所述样本构成网络覆盖的样本集，并动态更新所述样本集。

该实施例中，如图3所示，上述步骤S130中的AP供选择使用所述样本，具体包括：

S131、在所述统计后的数据中选定参考值；

S132、对所述选定参考值进行分解；

S133、将所述分解后的选定参考值结合AP的处理能力及容量，计算出所述AP配置的业务参数集，根据所述配置的业务参数集和AP的处理能力及容量选择一个或者多个所述样本发送到所述AP，以供所述AP选择使用，所述配置的业务参数集的内容包括所有的访问类型，每个访问类型都包括以下业务参数：仲裁帧间间隔(AIFS)、最小竞争窗口(CWmin)、最大竞争窗口(CWmax)、发送机会限制(TXOP limit)、最大允许的访问个数或者最大允许的信道占用时间。

该方法通过选取若干WIFI网络覆盖的场景作为典型覆盖场景，并根据该典型覆盖场景制定不同的用户模型，根据AP在该用户模型下的配置参数对自身进行参数配置，以保证大规模部署的WIFI网络能为用户提供更好的OoS。

如图4所示，本发明实施例提供方法的另一流程图，如图4所示，该方法具体包括：

S201、典型覆盖场景的选取，即：网络设备选取若干无线互联网WIFI网络覆盖场景作为典型覆盖场景，Wifi网络运营商需要对整个网络中的部署情况进行调研，在调研结束后通过网络设备选取一些典型覆盖场景，这些典型覆盖场景应当能够最大限度的涵盖本网络内的各种情况，一般来说，有如下这些典型覆盖场景：

(1)、体育场馆、会场等等大型赛事或者会议的举办地点，这些地点存在着密集的数据用户及语音用户；

(2)、医院、校园等公共场所，这些场所同时存在着普通用户及移动办公业务；

(3)、道路两侧的室外部署，主要服务于高速移动用户；

(4)、商业区、车站等场所，主要服务于大量的流动语音服务；

(5)、写字楼等室内场所。

另外，在进一步的实施例中，优选的，对于某些典型覆盖场景，还可以根据其特性对其细分，以校园为例，教室、图书馆、宿舍区就是3个有着很大差异的子场景。

S202、数据的收集，即：收集每个所述典型覆盖场景的业务类型及与所述业务类型相关的业务参数；

对于每一种典型覆盖场景，收集在该典型覆盖场景下的用户特性(即：业务参数)，所述用户特性包括：终端的数量及分类，服务的数量、类别及对带宽和/或QoS的要求等。此外还需要收集这些用户特性在不同时间段下的变化情况。

本实施例提供的方法的应用实施例：应用在一个办公楼场景，那么，则需要收集某个典型的办公楼内的Wifi使用情况为，其收集结果如下表一所示：

表一

S203、针对每个典型覆盖场景，将所述业务参数以接入优先级为依据进行分类和统计得到统计后的数据；

所述的分类，将收集到的用户特性(业务参数)以接入类型为主要线索进行分类：对于接入类型A而言，有哪些业务属于该类型，这些业务分别占用多大的吞吐量，或是有多少用户等等；在上述应用实施例中，由于IPTV(网络电视)及视频电话同属于AC-VI接入类型，那么在计算AC-VI的吞吐量时，应当将IPTV与视频电话的吞吐量进行相加。

所述的统计：根据所述分类结果统计出所有接入类型的用户特性及其变化规律。

在上述应用实施例中，统计结果如下表二所示：

表二

得到单个接入类型的统计结果后将这些用户特性进行整合，得出该典型覆盖场景下总的用户特性及其变化规律。

S204、参考值的选取，即在所述统计后的数据中选定参考值：对于每个典型覆盖场景，从用户特性变化曲线中选取具有代表意义的值作为参考值，这个值可以是峰值、均值或其他，也可以是一组时变值；

在上述应用实施例中，可以选取峰值(大约20点时的吞吐量)，也可选取一组样本值，例如选取8点、12点、20点的3个值)；

S205、对选定参考值进行分解(例如，某一时刻的总的吞吐量为A0，在这一时刻，各个接入级别的吞吐量分别为A1-A8)。

S206、将所述分解后的选定参考值结合AP的处理能力及网络容量，计算出所述AP配置的业务参数集，根据所述配置的业务参数集和AP的处理能力及容量选择一个或者多个所述样本发送到所述AP，供所述AP选择使用，所述配置的业务参数集的内容包括所有的访问类型，每个访问类型都必须具备以下业务参数：AIFS(仲裁帧间间隔)、CWmin(最小竞争窗口)、CWmax(最大竞争窗口)、TXOP limit(发送机会限制)、最大允许的访问个数或者最大允许的信道占用时间。

上述实施例中，假设选定的参考值是吞吐量为100Mbps，那么将这100Mbps进行分解，看看8个接入级别的数据分别占多少，然后根据接入级别的比例来分配容量上限，然后根据这个分配好的容量上限来计算AP的配置的业务参数。

S207、样本构建：将不同处理能力及网络容量的AP在不同典型覆盖场景下配置的业务参数作为样本，以这些所述样本构成网络覆盖的样本集，并动态更新。

在上述应用实施例中，计算出的配置参数集可定义为办公楼模式配置业务参数样本，按照同样的方法，可以生成机场模式的业务参数样本、商业区模式的业务参数样本、体育场馆模式的业务参数样本等等，这些样本可以不断的更新并由网络设备定期提供给AP。

AP根据自身的位置及所要承担的责任来从这些样本中选择最适合的样本，将该样本中的业务参数配置作为自己业务参数配置，对本AP下各个接入级别的QoS相关的业务参数进行配置，同时，为了兼容不支持IEEE 802.11e的终端，AP为这些终端设置相应的碰撞等待时间参数(例如：PIFS)，且该碰撞等待时间参数应当不大于优先级最低的接入类型的AIFS(仲裁帧间间隔)加CWmax(最大竞争窗口)。

上述实施例通过选取若干WIFI网络覆盖的场景作为典型覆盖场景，并根据该典型覆盖场景制定不同的用户模型，根据AP在该用户模型下的配置业务参数对自身进行业务参数配置，以保证大规模部署的WIFI网络能为用户提供更好的OoS。

如图5所示，本发明实施例还提供一种网络管理系统，其包括：

选取单元310，用于选取若干无线互联网WIFI网络覆盖场景作为典型覆盖场景；

样本建立单元320，用于建立每个所述典型覆盖场景的样本；

样本管理单元330，用于将所述建立的样本提供到所述AP供选择使用。

进一步的实施例中，如图6所示，所述样本建立单元320，还包括：

参数收集子单元321，用于收集每个所述典型覆盖场景的业务类型及与所述业务类型相关的业务参数；其中，优选的，所述业务参数包括：终端的数量及分类，服务的数量、类别及对带宽和/或QoS的要求。

业务分类子单元322，用于为每个所述业务类型选取一个相应的接入优先级；

参数统计子单元323，用于将所述业务参数以所述接入优先级为依据进行统计得到统计后的数据；

样本处理子单元324，用于将所述统计后的数据为依据，建立每个所述典型覆盖场景的样本。

在其他的实施例中，进一步的，如图6所示，所述样本建立单元320，还用于并动态更新所述样本。

另外，进一步的实施例中，所述样本管理单元330，还包括：

参考值选定子单元331用于在所述统计后的数据中选定参考值；

参考值分解子单元332，用于对所述选定参考值进行分解；

计算配置子单元333，用于将所述分解后的选定参考值结合AP的处理能力及容量，计算出所述AP配置的业务参数集，根据所述配置的业务参数集和AP的处理能力及容量选择一个或者多个所述样本发送到所述AP，供所述AP选择使用，所述配置的业务参数集的内容包括所有的访问类型，每个访问类型都包括以下参数：仲裁帧间间隔AIFS、最小竞争窗口CWmin、最大竞争窗口CWmax、发送机会限制TXOP limit、最大允许的访问个数或者最大允许的信道占用时间。

该实施例提供的网络设备通过选取若干WIFI网络覆盖的场景作为典型覆盖场景，并根据该典型覆盖场景制定不同的用户模型，根据AP在该用户模型下的配置业务参数对自身进行业务参数配置，以保证大规模部署的WIFI网络能为用户提供更好的OoS。

以上上述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。