專利名稱：無線本地環(huán)系統(tǒng)以及應用了該系統(tǒng)的方法
技術領域：
本發(fā)明通常涉及通信系統(tǒng)，尤其是無線本地環(huán)系統(tǒng)及無線信息處理。
發(fā)明的背景已知的無線本地環(huán)系統(tǒng)。
IP為常規(guī)的因特網協(xié)議。
有關服務質量、無線本地環(huán)系統(tǒng)和一般因特網的本領域的狀態(tài)已經在以下的出版物中舉例說明[1]G.Mapp和S.Hodges基于服務質量的傳輸[2]J.Crow Croft和P.Oechslin利用了加權比例公平共享的TCP的特殊的終端到終端因特網服務[3]D.K.H Tan.通信網絡中的速率控制和用戶行為本發(fā)明參考說明書中所提到的這些出版物的公開以及這里所引用的出版物來結合構成。
發(fā)明簡介本發(fā)明試圖提供一種無線本地環(huán)(WLL)系統(tǒng)和對一個無線IP本地環(huán)(WipLL)系統(tǒng)中兩個對等層之間的信息處理的服務質量，它的操作機制包括一個因特網協(xié)議(IP)分組交換機制，而不是電路交換機制。這種無線IP本地環(huán)系統(tǒng)(WipLL)試圖提供一個“多合一”帶寬訪問解決方案，在一個集成平臺上支持各種數據和語音應用。
本發(fā)明提供了可以根據其分組無線(air)協(xié)議以最佳方式被所有客戶使用的共享介質。這一技術導致系統(tǒng)的一個獨特特征識別傳輸內容的能力——例如它的應用程序——以及由此的指定帶寬(BW)和服務質量(QoS)。
各種數據應用，例如遠程會議，快速網上訪問，遠程工作，電子郵件(E-mail)，幀中繼以及其它程序，每一個都可由本發(fā)明最優(yōu)地支持。
本發(fā)明作為一個集成寬帶地面無線系統(tǒng)，是一個對小到中型企業(yè)(SME)、小辦公室家庭辦公室(SOHO)以及包括語音、數據、音頻的居住場所載體提供多路固定訪問的服務供應商的完整的系統(tǒng)解決方案。
主要是由于在客戶滲透率的不是最佳且不能完全預測處的無線方案擴展的經濟優(yōu)勢，本發(fā)明比現有的有線解決方案(HFC、ADSL、FTTC)具有明顯的價格和服務優(yōu)勢。系統(tǒng)允許新的載體，以及重疊，來快速并且相對廉價地部署完全服務的寬帶訪問網絡。
不象傳統(tǒng)的電路交換系統(tǒng)，本發(fā)明將可選擇的由實際輸出的數據和內容確定的QoS(服務質量)提供有效的BoD(基于需求的帶寬)。
本發(fā)明的獨特特征包括在一個單獨的平臺上多種服務的集成，包括數據語音和視頻，由先進無線空中協(xié)議支持的QoS，根據真實數據輸出分配帶寬，有效利用頻譜進行無線訪問，收費品質電話和語音波段數據，大的覆蓋地區(qū)——半徑達25km，基于共位的多無線電設備單元的能力的高基站容量，綜合及用戶友好的網絡管理系統(tǒng)和可擴展性。
服務質量(Quality-of-Service)(QoS)是一個有關會話(session)的術語。
一個會話定義為在2個或更多對等層(相同級的用戶)之間的信息傳輸。
會話的服務質量(QoS of a session)是一組應該在信息傳輸期間要被保持的條件，例如需要的帶寬(Kbps)，處理等待時間(延遲)，可容忍的抖動(延時變化)，可容忍的信息丟失等等。
Network(網絡)為一個圖，其結點為交換信息的對等層，其邊為物理鏈接介質，例如銅導線。
Congestion(擁塞)為負載嚴重的網絡中發(fā)生的短暫的信息流阻塞。
本發(fā)明的一個帶有負載的網絡依據拓撲結構和信息負載具有不同的行為，一個特定的行為就是擁塞。擁塞導致資源缺乏(空間-暫時的物理資源訪問阻塞)。資源缺乏然后導致大的處理延時和剪切塊。擁塞對會話的行為當前所有的會話由信息流延時的超時設定來定義。一些會話已被定義并用于固定使用的帶寬，例如，電話會話。其它會話使用全部有效帶寬——有效通道被返回路徑延時讀出，并且信息傳輸率作以適應的調整。(會話利用了全部有效帶寬，但是將系統(tǒng)隊列最小化)如果全部會話都是帶寬可調的，那么系統(tǒng)中的全部隊列將變得非常小。這樣，在過載情況下，這樣速率適應性和會話拒絕將保持QoS(服務質量)。作為“現實世界”網絡(以及網頁)是多個會話的混合，一些會話不能調節(jié)速率，當前的一些動態(tài)的不同的延時需要，等等，帶寬調節(jié)本身不足以避免擁塞和資源缺乏。
本發(fā)明優(yōu)先利用了三個同步方法來為WipLL系統(tǒng)中兩個對等層之間的信息處理提供服務質量保證加權公平隊列(WFQ，基于一個結點的傳輸隊列中不同分組的存活時間)；速率控制，以及QoS調度。本發(fā)明特別利用了WFQ和QoS調度以及它們之間的合適組合。
此外，WFQ能夠處理結點隊列，但是沒有擁塞的簡介，WFQ不能處理全部接入系統(tǒng)隊列(例如，星型拓撲結構)。這樣，加權隊列在系統(tǒng)中不同的結點之間被執(zhí)行。每一個隊列嚴格按照網絡管理員分配級別來描述。
WipLL系統(tǒng)呈現出一個QoS機制最好包括下面一些或全部三個主要特征1.合適的網絡過濾和轉發(fā)代理，轉發(fā)僅屬于無線通道的分組。這樣，不相關的數據流被過濾并且不再競爭無線空中通道。
2.QoS服務對網絡層和應用層策略的執(zhí)行負責，包括分析每一個進來的分組，檢測它的會話，估測通道負載，執(zhí)行數據流控制操作(諸如延遲分組，轉換到連接層等等)，并且給分組附加一個QoS頭(通過空中)，它描述了分組的邊界條件(諸如重新傳輸標準，TTL等等)，著重強調的是TCP(舉例說明)速率控制能夠以這樣的方式實現接入系統(tǒng)中的隊列保持固定的長度。
這樣導致系統(tǒng)進入會話的最小限度的會話抖動，并且這樣可以提高性能。
3.在MAC域中TTL的合適的訪問延時的分類隊列，允許最佳通道帶寬控制(對隊列的數據狀態(tài))。
這三個特征在系統(tǒng)的求補運算中，保證集成服務系統(tǒng)的服務質量。
根據本發(fā)明的一個最佳實施例，這里提供了一個包括一個數據網絡/PSTN(公共電話交換網)網關單元的無線本地環(huán)系統(tǒng)，包括至少一個數據線，至少一個基站通過至少一條數據線分別連接到網關單元，多個無線用戶單元與基站進行無線通信，每一個無線用戶單元包括至少一個到至少一個包括電話主機的主機的接口，每一個用戶單元包括一個模擬轉換器，用來將IP分組格式信息進入的信息轉換成模擬語音描述，并且為電話主機供給模擬語音表示，以及從電話主機接收進入的模擬語音信息，將進入的模擬語音信息轉換成IP分組格式信息，并且為基站供給IP分組格式信息，而分組交換機用來執(zhí)行在IP分組從連接到用戶單元的基站到達時的分組交換，除了到那些主機的電話主機和電話主機到模擬轉換器的路由IP分組，還包括主機的路由IP分組，并且，其中基站用來執(zhí)行基于一個包括在每一個進入的IP分組的IP目的地址在進入的IP分組的分組交換，其中網關單元用來將進入的數據分組交換到數據網絡中，還用來將進入的語音分組格式轉換成模擬語音表示，并且將模擬語音表示交換到PSTN上。
更進一步地，根據本發(fā)明的一個最佳實施例，每一個主機包括下列主機類型組當中的一種電話，遠程傳真機，計算機，數據調制解調器和電纜調制解調器。
再進一步地，根據本發(fā)明的一個最佳實施例，至少一條數據線包括有線數據線。
此外，根據本發(fā)明的一個最佳實施例，數據網絡包括因特網。
根據本發(fā)明的又一個最佳實施例，這里進一步地提供了一種無線本地環(huán)方法，本方法用來提供數據網絡/PSTN的網關單元，至少一條數據線，至少一個通過至少一條數據線分別連接到網關單元的基站，并且多個無線用戶單元與基站進行無線通信，每一個無線用戶單元包括至少一個到至少一個包括電話主機的主機的接口，將以IP分組的格式進來的信息轉換成模擬語音表示，并且將模擬語音表示提供至電話主機，從電話主機上接收進來的模擬語音表示，將進來的模擬語音信息轉換成IP分組格式的信息，將IP分組格式的信息提供給基站，然后在IP分組從連接到用戶單元的基站到達時執(zhí)行分組交換，除了到那些主機的電話主機和電話主機到模擬轉換器的路由IP分組以外，還包括用于主機的路由IP分組，以及在基站處，用來基于包括在每一個進來的IP分組的IP目的地址執(zhí)行進來的IP分組的分組交換的路由IP以外，在網關單元的用來在數據網上執(zhí)行交換進來的數據分組，將進來的語音分組從IP分組格式轉換成模擬語音表示，將模擬語音信息交換到PSTN上。
根據本發(fā)明的另一個最佳實施例，這里還提供了一個服務質量系統(tǒng)，系統(tǒng)中包括在避免擁塞單元處用來執(zhí)行分類隊列操作以及業(yè)務流控制單元的避免擁塞子單元。
根據本發(fā)明的另一個最佳實施例，這里提供了服務質量服務器設備，這一設備包括協(xié)議檢測器，包括UDP分析器、TCP分析器、ICMP分析器的連接層分析器。
進一步地，根據本發(fā)明的一個最佳實施例，UDP分析器包括一個速率控制UDP分析器。
更進一步地，根據本發(fā)明的一個最佳實施例，TCP分析器包括一個速率控制TCP分析器。
此外，根據本發(fā)明的一個最佳實施例，UDP分析器執(zhí)行至少以下的一些步驟用端口號標識應用程序，通過比較端口號和會話的參與者的IP地址來檢測分組是否屬于已經打開的會話，如果是一個打開的會話，從應用程序查找表以TTL給分組做標記，如果是一個新的會話，參考策略代理來確定這一會話是否允許啟動，通知在應用程序協(xié)定上的MAC，根據CS空中MAC地址，然后將有關會話結束事件通知MAC。
更進一步地，根據本發(fā)明的一個最佳實施例，TCP分析器執(zhí)行至少以下來的一些可靠性檢測確認分組收到，當檢測到丟棄的分組時重發(fā)，對分段重新排列，在必要的情況下，如果它們不是按順序到達的，如果數據在傳輸期間被破壞，則丟棄分組，刪除備份段并且保持數據流控制來管理連接的傳輸速率。
更進一步地，根據本發(fā)明的一個最佳實施例，擁塞避免單元操作來執(zhí)行分類隊列。
此外，根據本發(fā)明的一個最佳實施例，TCP傳輸速率至少部分地通過檢測實時數據流速率以及延遲ACK返回發(fā)送端來控制。
進一步地，根據本發(fā)明的一個最佳實施例，TCP傳輸速率至少部分地通過修改返回到發(fā)送端的分組中的窗口大小控制。
更進一步地，根據本發(fā)明的一個最佳實施例，由擁塞避免單元執(zhí)行的分類隊列包括以存活時間標志將到達的標記到發(fā)送隊列組中，根據存活時間指示器到一個隊列中。
根據本發(fā)明的一個最佳實施例，這里提供了服務質量系統(tǒng)包括一個合適的網絡過濾和轉發(fā)代理，服務質量服務器，以及分類隊列機制。
進一步地，根據本發(fā)明的一個最佳實施例，只是在過濾出不相關的數據流和競爭空中通道時，代理對屬于無線通道進行轉發(fā)分組的操作。
更進一步地，根據本發(fā)明的一個最佳實施例，服務質量服務器的操作用來執(zhí)行網絡和應用層的策略，該策略包括執(zhí)行至少以下一步分析每一個進來的分組來檢測會話，估算通道負載，執(zhí)行諸如延遲分組和干涉連接層的數據流控制操作，將服務質量頭加入分組到描述分組的邊界條件。
此外，根據本發(fā)明的一個最佳實施例，實現速率控制，以便于接入系統(tǒng)中的隊列保持實質上固定的長度，以減少會話的抖動。
進一步地，根據本發(fā)明的一個最佳實施例，分類隊列機構提供了MAC域內的TTL適用的訪問延時，因此提高了對隊列的數據狀態(tài)的通道帶寬控制。
圖面說明本發(fā)明將根據以下詳細描述并結合附圖來理解和評價

圖1為WipLL系統(tǒng)的簡化框圖，用來根據本發(fā)明的最佳實施例，其包括一個基站單元(BSU)，至少一個終端結點單元(EPU)以及一個管理系統(tǒng)結構。
圖2為用來根據本發(fā)明的最佳實施例基站單元結構的簡化框圖。
圖3為用來根據本發(fā)明的最佳實施例最常見的兩個基站結構的簡化框圖。
圖4為用來根據本發(fā)明的最佳實施例的無線接口(air interface)單元(AIU)結構的簡化框圖。
圖5為用來根據本發(fā)明的最佳實施例的IP路由結構的簡化框圖。
圖6為用來根據本發(fā)明的最佳實施例的網關和看守者結構的簡化框圖。
圖7為用來根據本發(fā)明的最佳實施例終端結點單元的結構的簡化框圖。
圖8為用來根據本發(fā)明的最佳實施例集成室內數據適配器(集成-IDA)的結構的簡化框圖。
圖9為用來根據本發(fā)明的最佳實施例利用了這一系統(tǒng)的結構的典型的IP網絡的簡化框圖。
圖10為用來根據本發(fā)明的最佳實施例在無線IP本地環(huán)(WipLL)系統(tǒng)中的全局數據流結構的簡化框圖。
圖11為TCP速率控制流程圖。
圖12為用來根據本發(fā)明的最佳實施例控制數據傳輸的QoS服務器的結構的簡化圖示。
圖13A和13B，為用來根據本發(fā)明的最佳實施例的帶有和沒有QoS服務器系統(tǒng)控制數據業(yè)務流行為的結構的簡化框圖。
圖14為用來根據本發(fā)明的最佳實施例QoS服務器系統(tǒng)的結構的簡化框圖。
圖15A-15D為根據不同假設的不同策略簡化圖示。
最佳實施例的詳細描述在本發(fā)明中描述的寬帶的一點對多點的無線IP接入系統(tǒng)由三個主要部分組成，如圖1所示一個基站單元(BSU)10，通過路由器20和網關30將系統(tǒng)連接到數據網絡40(IP網、ATM網等等)和PSTN50上，將全部傳輸信息轉換成分組的位流，并且通過無線鏈路將分組的位流傳輸到每一個在網絡中的終端結點(EPU)60。
在每一個用戶終端至少有一個EPU60。用戶的EPU接收分組的位流，然后將所述位流傳送到它的PC，LAN70，電話或其它接口設備。
管理系統(tǒng)80——控制和管理系統(tǒng)。管理系統(tǒng)根據合適的服務質量和基于預定服務的服務級別協(xié)定的帶寬，識別每一個分組和標記的內容。這意味著不在實際使用的頻譜范圍能夠通過系統(tǒng)在其它任何一處使用——比電路交換解決方案更為有效。
基站單元根據所支持的應用程序等等，BSU在終端用戶和不同網絡之間接口。基站可支持以太網、POTS和/或支持IP網絡上的應用程序。在這種情況下，BSU將EPU的空中(air)協(xié)議和IP云(cloud)之間連接起來。為連接到IP云，IP路由可以包括在基站中。
可選擇地，BSU可以連接在POTS(或ISDN)終端用戶和PSTN網絡。在這種情況下，BSU連接在從EPU的空中協(xié)議和PSTN之間。為連接到PSTN云，網關可以包含在基站中。
這樣，BSU包括以下元素，如圖2所示一個或多個無線空中接口(air interface)單元(AIU90)，每一個AIU在基站的覆蓋區(qū)中覆蓋一個分區(qū)；IP路由器20，允許連接到IP網絡95(當需要這一接口時)；網關30，當需要連接到不同的網絡時(例如PSTN)；以及看守者100，與網關連接。
最大數量的AIU能根據分配的帶寬聯合設置在一個單獨的基站中。通常情況是，在20MHz波段，10-16個AIU能聯合存在。因此，多數的AIU能通過以太網利用IP連接到路由器上(10BaseT接口)。圖3表示兩個最常見的基站結構。注意到共同存在于同一分區(qū)中的每一個兩接收器單元由通道波段分開。在6個分區(qū)小區(qū)中的6個AIU提供了大約24Mbps/區(qū)的容量(大約20Mbps/區(qū)網絡通量)，而在這樣的區(qū)中的12個AIU將每區(qū)的位速率(比特率)加倍到40Mbps/區(qū)。無線接口(air interface)單元(AIU)AIU，如圖4所示，為任何基站結構的一個必要組成部分，因為它對一個帶有終端用戶設備的無線接口負責。
無線接口單元(AIU)包括一無線電設備單元，能夠與終端用戶的設備保持4Mbps的空中連接(凈通量3.2Mbps)；一高功率發(fā)射機；以及-內部高增益定向的天線，與所述高能力傳輸器共同組成大區(qū)--半徑可能達到25km。
AIU無線電裝置使用頻率跳躍傳播頻譜范圍，當利用在2.4GHzISM波段時，尤其有用。而且，它也可以用于動態(tài)通道分配，其增加了它的頻譜范圍效率，并且提高了它的重用因素。
AIU輸出用IP協(xié)議10BaseT的以太網線，所述輸出用于接口，通過一個合適的路由器，到IP網絡。
每一個AIU能夠與其它AIU聯合存在，提供全區(qū)覆蓋，例如，10-16AIU能夠聯合存在于20MHz帶寬中，依據地點和環(huán)境條件，分別對應40-60Mbps/區(qū)的容量。
每一個在BSU中的AIU無線電設備單元在分區(qū)中能夠與用戶保持4Mbps鏈接。在這一鏈接中，無線電設備被保持諸如50個同步(64kbps)的語音鏈接。表1表示同時使用的用戶連接到在一個典型的帶有每分區(qū)有一個AIU(無線電設備)6分區(qū)單元一個BSU，假設100mE/用戶和1％GOS。
(1)每一個分區(qū)提供50個POTS通道。表1表2表示了在一個典型的6分區(qū)單元中利用一個BSU服務的用戶總數，每一個分區(qū)帶有一個AIU(無線電設備)，假設100mE/用戶和1％GOS。
(2)占線小時(Erlang)計算分別對每一個分區(qū)執(zhí)行以及加入所有6個分區(qū)計算占線時間值。表2IP路由器當基站連接到一個IP網絡時，在基站中會使用一個IP路由器。IP路由器連接在基站的AIU和IP網絡之間。
IP路由器20在基站中從每一個AIU90接收以太網(10BaseT)線，然后向IP網絡輸出一個IP以太網(100BaseT或10BaseT)線，如圖5所示。
網關系統(tǒng)通過網關30連接到PSTN50上。網關處理PSTN信號以及將PSTN信號轉換成IP尋址分組，所述分組被提供到路由器，然后到用戶。路由器和網關之間的接口使用的是以太網100BaseT上的IP。
網關向PSTN的輸出被處理成適當的電話信號格式。
看守者(gatekeeper)看守者100執(zhí)行呼叫處理、回聲消除、網管的電話部分的任務。網關和看守者在圖6中表示。
終端結點單元(EPU)EPU包括安裝在終端用戶允許的所有的硬件(不包括用戶的終端產品，例如電話、PC、傳真機、計算機工作站等等)。EPU被分成兩個主要部分，如圖7所示一無線接口單元(AIU)110；以及一室內數據適配器(IDA)120模塊，其具有IP電話接口以及到用戶LAN和PC的以太網連接。
無線空中接口單元(AIU)在EPU中的AIU與在BSU中的AIU類似；但是，二者之間有所區(qū)別。
EPU中的AIU主要功能是在基站和IDA之間連接。AIU利用基于空中協(xié)議的分組交換連接基站，并且通過以太網利用IP與IDA連接。
作為AIU的機械特征，空中協(xié)議和無線接口二者在兩個方面都是類似的。
在EPU中的AIU的內部天線比BSU中的AIU更加定向，因為在用戶端AIU僅與單獨的一個點通信，基站。這樣，當基站的AIU裝配了60°方向的天線時，在用戶終端的AIU裝配23°天線。
室內數據適配器(indoor Data Adapter)(IDA)室內數據適配器為到終端用戶設備的接口。這樣，終端用戶的電話、PC或任何其它像遠程會議(teleconference)、自動柜員機(ATM)、售貨點或遙感勘測(telemetry)設備等數據設備都將連接到IDA上。
不同的IDA視不同的應用程序而變例如，對于LAN應用程序，連接到以太網10BaseT LAN的一個特殊的以太網IDA是可變的。如果需要POTS電話附加到不同IDA單元的應用程序上，需要一個集成IDA。集成IDA在此之前具有以太網接口，但是除此之外，在系統(tǒng)中其具有兩個POTS支持高屬性64kbps PCM?？梢栽趫D8中看到集成IDA的圖示。
圖9根據本發(fā)明的最佳實施例給出了一個典型的用作IP主干云(backbone cloud)無線接入系統(tǒng)WipLL系統(tǒng)應用程序的結構。
這里應該注意到，直到20個AIU能夠聯合存在于一個單獨的BSU，每一個分區(qū)能夠有許多EPU。
更需要注意的是，系統(tǒng)能夠在一個單獨的區(qū)環(huán)境中執(zhí)行(沒有相鄰的區(qū))，也可以大量地擴充而在多區(qū)環(huán)境中執(zhí)行。
表3根據本發(fā)明的最佳實施例給出了系統(tǒng)結構的技術規(guī)程。
表3本發(fā)明的最佳實施例的特殊優(yōu)點在于提供了一個解決方案根據要求提供帶寬，同時，對各種集成服務提供可接受的服務質量，包括(但不僅限于)語音、數據和多媒體。根據本發(fā)明的最佳實施例通過以諸如IP網絡的分組交換網絡的無線本地環(huán)的方便形式代替電路交換網絡，解決了這個問題。
為了實現無線本地環(huán)分組交換的實施例，下面最優(yōu)提供了以下特征a.將所有信息流所有格式轉換成一個單獨的信息格式，例如IP分組(數據報)格式，利用合適的轉換標準，例如H-323或MGCP。H-323標準根據www.itu.org是可變的。MGCP標準在www.faqs.org/rfcs發(fā)布的RFC2705標準中描述了。
b.分組的路由。典型的是，使用了通用的路由技術，并且通用的路由補償管理系統(tǒng)的設計，例如，路由技術和補償在Martha
E.Steenstrup(Ed.)Prentice-Hall，1995，ISBN 0-13-010752-2，通信網絡中的路由中描述過了。
c.服務質量代理的提供，最優(yōu)先包括三層擁塞避免、數據流控制、允許控制，它們協(xié)作操作提供最大的通道利用。服務質量代理的一個實施例參考圖10-14將在下文描述。
可選擇地，根據在www.faas.org/rfcs提供的描述中，服務質量代理可以由其中描述了各種服務質量工具構成?？蛇x擇地，服務質量代理可以是一些聯合體或這里描述的全部特征或在上一頁中的一個、一些或全部服務質量工具中描述的全部特征。
例如，最佳的無線本地環(huán)分組交換實施例可以包括以下特征a.將全部信息流的全部格式轉換成一個單獨的諸如IP分組(數據報)格式的信息格式，利用MGCP標準轉換語音格式。
b.現行的分組路由基于靜態(tài)的路由/RIP(路由信息協(xié)議)，一個在RFC Nos.1721-1724中定義的協(xié)議，發(fā)布在IETF網頁上，www.faqs.org/rfcs。路由策略根據基于出版在IETF網頁上的RFC No.2702路由的定義MPLS(多協(xié)議標記轉換)服務質量標準所確定。
c.服務質量代理的提供，典型的服務質量代理具有以下特征i.IETF RFC No.2205中的擁塞避免特征，RSVP術語，在半確定性和確定性的狀態(tài)下。
ii.服務質量代理的擁塞避免特征在下文中參考附圖10-14描述，在WLL實施例的特征的隨機狀態(tài)中。
iii.DiffSERV RFC No.2475中的業(yè)務流控制特征，以及
iv.服務質量代理的認證控制特征，在下文中參考附圖10-14描述。
服務集成的WipLL系統(tǒng)的服務質量(QoS)部分一般分成三個主要部分1.網絡訪問過濾/轉發(fā)；2.QoS服務器；以及3.空中訪問分類隊列。
網絡訪問部分對進來的數據的路由/橋負有責任，以這種方式，即全部業(yè)務流通過更進一步地進入系統(tǒng)，被指定為“空中”地址。QoS服務器對業(yè)務流行為、整形、應用程序識別負責，并且對執(zhí)行QoS策略的分類隊列負責。圖10表示了系統(tǒng)中的從網絡到網絡的全局數據流。
在網絡中有三種業(yè)務流最佳效果業(yè)務流；外部業(yè)務流以及按需業(yè)務流。
最佳效果業(yè)務流目前是已知的。業(yè)務流輸出到網絡上，并且希望業(yè)務流到達目的接收方。由于沒有帶寬控制并且沒有看守者。將來，本發(fā)明希望繼續(xù)應用最大效果業(yè)務流特征到諸如電子郵件和不重要的網頁擁塞。
外部業(yè)務流具有預先設定的規(guī)則/策略來應用。這些策略可以包括將這種特定業(yè)務流的帶寬限制、優(yōu)先權、預留、安全和其它控制進行特征化。
按需業(yè)務流需要新的策略作為輔助應用程序來應用下載。有一個可能不調度視頻會議的實例。
所有的三種類型的業(yè)務流在WipLL系統(tǒng)中描述了。QoS服務器中的帶寬整形策略將影響那些應用程序業(yè)務流類型。下文將討論，通過QoS-S向那些業(yè)務流的拓撲結構使用不同的方法。
如圖10所示，QoS服務器(1010)將以以下方式描述結構它確定(1030)進來的分組是否是數據報(IP分組)。在不是的情況下，通過通知一個由用戶定義的策略圖標將其標識為一個TTL標記，基于源/接收站地址，分組類型(一對一傳播，多點傳送或傳播)，等等；它分析在第4層的分組(連接層，1020)，然后標記相關的策略；并且它識別產生分組的應用程序和標記TTL(存活時間，1070)記號。
由于協(xié)議(第3層)認可(1030)是直接轉發(fā)的，讓我們討論一下連接層分析。注意連接層分析(1020)僅為IP業(yè)務流被執(zhí)行，例如UDP、ICMP和TCP協(xié)議。
下面描述圖10中單元1070、4080、1090的操作的執(zhí)行方法。
通常圖示中的設備對服務供應商總數服務，例如電話公司、ISP(因特網服務供應商)，NAP(網絡訪問供應商)等等。它們中的每一個依次服務于終端用戶總數。通常地，圖10中的設備操作來接收一個IP數據流，包括一個多交替會話。每一個會話屬于諸如視頻、語音、多媒體、因特網業(yè)務的幾個應用程序服務類型的單獨一個。例如，IP數據流可以包含一個或多個從跟隨一個或多個單獨的數據會話的分組單獨的電話呼叫的分組，跟隨一個或多個從同一個電話呼叫的分組，跟隨一個或多個視頻會話的分組，等等。每一個會話具有一個當前服務級別；服務級別通常包括一個包括下面的一些或全部組件的向量a.有效帶寬b.最大潛在因素或最大容許延遲
c.最大容許IP分組丟失率，在一個分組其延遲超過(b)所提到的最大延遲丟失。
后兩個組件共同稱為“延遲組件”。
根據本發(fā)明的一個最佳實施例，每一個會話由一個或多個合成向量來描述，向量的實際組件與會話的延遲組件相配。
每一個服務供應商具有其自己的從資源要求需求，例如從本地環(huán)，每一個會話在它的任何一個應用程序中發(fā)生。通常情況下，每一個服務供應商限定每一個應用程序的服務，服務的入口級別包括以上組件的至少一些或全部入口級別。
服務質量由本發(fā)明的系統(tǒng)提供，通常包括一個看守者，一旦代表服務供應商的會話被建立，這一會話的服務級別就回降低到服務供應商選擇的服務的入口級別，例如，服務的入口級別保護輸出會話。這允許多個應用程序數據流通過共同資源聯合存在。這通常通過拒絕啟動一定的會話來完成。
圖10的系統(tǒng)更好地執(zhí)行下列4項任務1.分析進來的分組按順序將每一個分組確認為屬于一個預定的設置的應用程序(圖10中的單元1040、1050、1060)。
2.接收一個關于當前利用資源的級別的更新數據流，例如，擁塞級別，這是確定什么資源對于標識每一個進來的和存在的分組是有效的。這通常通過利用監(jiān)控單元1085由圖10中預定的背景程序執(zhí)行。
3.標記以存活時間(TTL)標記每一個分組，確定分組時間的總數被允許保護不傳遞。例如，電話分組通常具有短存活時間。每一個分組標記為一個計數器，計數器隨時間流逝倒計數。如果分組標記到零，分組被拒收。這構成了IP分組丟失。任務3通常由QoS策略單元1080執(zhí)行，1080通常按照以下步驟操作a.接收分組；b.標識會話啟動分組，并且如果使用調節(jié)在特定的應用程序中新的會話來說太大，則拒絕分組(圖10中單元1070)。標識會話終止分組并記錄已經結束的有關會話。
c.為所有未被拒絕的會話啟動分組標識一個TTL標記，然后對所有分組另一個會話啟動分組，并且d.將所有的分組標識一個TTL標記傳輸到用于倒計數的單元1070中。
4.流出分組到通信通道，例如，為分組標記資源，用TTL賦給優(yōu)先權，以便于較低的TTL分組先出(單元1090)。
一個優(yōu)選的方法，通過單元1080標記一個TTL標記到給出的分組包括以下的步驟a.開始，為分組標記最大可能的TTL的標記，由服務供應商所選擇的最大延時確定。
b.利用已知的帶寬或分組最壞情況下的帶寬(分組為可以由分組所屬的應用程序服務使用的最大帶寬)，模擬進入通信通道分組入口來確認其入口是否導致任何存在的會話以違反由于錯誤的需求提供至少一個服務級別的入口組件。
c.如果分組進入，甚至在最大可能的TTL，會導致至少一個存在的會話違反它的需要，那么如果分組是一個會話啟動的分組，則丟棄這一分組。
如果分組是一個在會話中的分組(有效負載)或會話終端分組，將分組流出到通信信道，確認其TTL大于存在的任何分組，例如，如果其TTL小于或等于存在的任何分組，將其TTL改變?yōu)槌^所有存在的分組的TTL的“非法的”值。
在后備中，例如，不僅僅暫時的在步驟(c)和(d)之間，單元1085中存儲了表明當前有效資源級別的分配的直方圖，例如，存儲了關于有效資源的每一個級別的相關通道的信息。d.如果分組入口，在最大可能的TTL，沒有導致一個存在的會話違反其需求，那么i.在資源有效的直方圖中確定當前資源有效級別的位置。
ii.選擇一個時間窗口，這個時間窗口與最大可能TTL同樣幅度順序。
iii.在資源有效直方圖中確定下一個時刻窗口的資源有效級別的電勢位置的設置。設置為具有區(qū)域S的橢球體，包括兩個子區(qū)域Sg和Sl。Sg是橢球體中位置設置地區(qū)，與比當前級別更高級別的資源有效相一致。Sl是橢球體中位置設置地區(qū)，與比當前級別更低級別的資源有效相一致。
iv.計算Sl/S，Sl/S為預定概率，例如，短缺資源的預定概率。
v.為每一個由設備支持的應用程序服務類型給出Erlang(占線小時)，按照下文計算服務的中間入口級別(MTG)
MTG＝全部應用程序服務類型的服務的入口級別的總和，由它們各自單獨的Erlang分別加權，由Erlang的總和分解。
vi.如果Sl/S＜MTG，為分組標識最小的TTL，其中最小的TTL為系統(tǒng)硬件限制的功能。
如果Sl/S＞＝MTG，為分組保持最初的TTL值，例如，最大可能的TTL標記，由服務供應商選擇的最大的延時確定。
由單元1070執(zhí)行的最佳方法確定以下是否拒絕會話啟動的分組。正如以上所指出的，拒絕標準為是否當前利用分組對于在特殊的應用程序類型中調節(jié)新的會話來說太大。例如，這可能通過從每一個服務供應商獲得利用每一個應用程序服務類型的入口以確定從被拒絕的類型的進一步的會話點實現。
用戶數據報協(xié)議(UDP)分析(1040)用戶數據報協(xié)議(UDP)在假設因特網協(xié)議(IP)用于低層協(xié)議的計算機網絡互連設置環(huán)境中產生有效的分組交換計算機通信數據報模式。
UDP提供了通過協(xié)議機構最小值用于應用程序將消息發(fā)送到其它程序的過程。UDP面向處理，并且不提供發(fā)送和備份保護。應用程序需要數據流順序的可靠的發(fā)送應該利用傳輸控制協(xié)議(TCP)。每一個應用程序利用UDP必須標識一個自己的端口號。所有的端口號是唯一的(在應用程序和端口號之間為一一映射關系)。應用程序在會話類型連接操作被迫產生三個端口號。假設某一主機A通過VOIP應用程序連接到主機B上。A上的應用程序產生一個會話初始化數據報，它有一個特定的主端口號，可被B上的應用程序識別一個產生會話的分組。B回復一個會話數據報具有某一其它端口號——這是一個已經指定一個通過主機B的會話分組的端口號(一個會話端口號)。在這一點，會話已經建立，并且A利用第三個端口號與B通信，定義連接活動方。當主機中的一個確認了會話，會話結束數據報包含第一個端口號被發(fā)送。
UDP具有三個主要無能為力之處UDP不能執(zhí)行任何關于數據流或擁塞控制的信息，會話分組記錄不能被默認，沒有描述連接層機構。
當一個UDP數據報被定義，QoS-S按照下列方式操作通過它的端口號定義應用程序；通過比較端口號和會話參與者的IP地址，檢測這一分組是否屬于一個已經打開的會話；在一個打開的會話中，從應用程序查找表中用TTL標識分組；在一個新的會話中，以策略代理通知來確定會話是否允許啟動。策略代理利用以下項目網絡負載(空中)，中值空中延時，應用程序需要的帶寬，以及主機訪問權利。
通知在應用程序約定的MAC，在CS-空中MAC地址術語中；以及通知關于會話結束事件的MAC(會話終點，或者會話失敗)。
ICMP(因特網絡控制信息協(xié)議)分析(1050)互連網絡系統(tǒng)中IP用來作主機到主機的數據報服務稱為鏈式網。網絡連接設備稱為網關。這些網關在控制目標本身之間通過網關到網關協(xié)議(GGP)通信。
不時地，網關或者目的主機將與資源主機通信，例如，為了在使用了因特網控制信息協(xié)議(ICMP)的數據報過程中報錯時。ICM，使用基本IP支持，看起來好象是較高級別的協(xié)議，但是，ICMP實際上是一IP的一個集成部分，并且必須由每一個IP模塊來實現。
ICMP信息在幾種情況下發(fā)送例如，當數據報不能到達目的時，當網關沒有緩沖區(qū)容量轉發(fā)數據報時，當網關能引導主機在較短路由上發(fā)送業(yè)務流時。IP沒有設計成絕對可靠。這些控制信息的目的是提供關于通信環(huán)境中問題的反饋，不是使IP可靠。還是不能保證數據報將會被傳送或者控制信息將被返回。一些數據報在沒有任何丟失的報告時仍然不可以被傳送。如果需要相關的通信，使用IP(UDP或者TCP)的較高級別的協(xié)議必須實現它們自己的相關處理過程。
ICMP信息通常在數據報處理期間報錯。為了避免關于信息等的不定的信息返回，沒有關于ICMP信息的ICMP信息被發(fā)送。同時，ICMP信息僅僅發(fā)送有關處理碎片的段落數據報零的錯誤(段落零具有段落補償等于零)。
在ICMP QoS-S操作模式下用戶以默認的TTL(存活時間)標記ICMP分組。系統(tǒng)默認的設置與最短可能的TTL等值——任何網關與主機之間的通信為時間臨界值，在網關中(或者在其之后)當隊列擁塞發(fā)生時，作為ICMP最擁塞產生；接入系統(tǒng)，例如，MAC協(xié)議傳送分組(ICMP分組丟失能導致網關中暫存的隊列主體，甚至運行應用程序)；以及QoS-S檢測訪問隊列的深度。長隊列(長是定義在隊列中中間訪問延時的術語中)固化到較低隊列的消耗。QoS-S拒絕新的會話(那些允許被拒絕會話由用戶定義)用于衰弱時期。但是，在拒絕會話之前，業(yè)務流控制能夠由于TCP/IP業(yè)務流被實現。常見的情況是，這影響了所需要的隊列的衰減。
TCP(傳輸控制協(xié)議)分析(1060)TCP提供了協(xié)議應用程序層的連接方向服務，例如，客戶和服務器必須建立連接以交換數據。TCP在嵌入在數據報中的段中傳輸數據，與校驗和用于檢測數據破壞一道，然后序列號確定一個順序字節(jié)數據流。TCP被認為是可靠的傳輸機構，因為需要接收計算機來獲得不僅是接收的數據而且完全和順序。如果在預期時間幀內發(fā)送計算機不接收從接收計算機的通知，重發(fā)段落。接收器通知窗口大小，指出句柄中有多少字節(jié)。
TCP提供以下相關檢測獲得分組接收；檢測到被丟棄的分組時，重發(fā)分組；如果分組沒有按照順序到達，必要時，重新排列段落順序；如果在傳輸期間數據被破壞，則丟棄分組；刪除備份段；以及保持業(yè)務流控制來管理連接傳輸速率。
帶寬挑戰(zhàn)TCP/IP最初設計是用來支持兩種業(yè)務流應用程序——FTP和Telnet。隨著因特網的普及，網絡應用程序和用戶期望改變?，F在，隨著更高速率的用戶，以及脈沖串，人機交互網頁業(yè)務流，較大的要求放置在網絡上，導致沖擊用戶的服務質量的延遲和瓶頸。許多特征使TCP是可靠的，包括當網絡云丟棄分組或延遲獲得轉發(fā)，以及當它推理擁塞存在返回，貢獻性能問題。
通常的TCP帶寬管理利用間接反饋到中間網絡擁塞，TCP提高了連接的傳輸速率，直到它覺出問題以及返回。它解釋丟棄分組作為一個擁塞信號。TCP的目標是單獨連接按照要求分段來利用全部有效帶寬，而同時相應的中間問題適當的按順序減輕擁塞TCP利用了滑動窗口數據流控制機構來增加通過廣域網的通量。允許發(fā)送端在停止之前傳輸多個分組，然后等待一個承認。這導致較快的數據傳輸，因為發(fā)送端不必每次分組被發(fā)送都等待承認。
發(fā)送端“填充管道”，并且在發(fā)送更多的數據之前等待承認。接收器不僅承認已經接收到的數據，而且通知窗口大小，例如，能管理多少數據。
TCP的慢速啟動方法試圖減輕多個分組的問題充滿路由隊列。TCP數據流控制通常由接收器管理，接收器告訴發(fā)送端它可以管理多少數據。另一方面，慢速啟動方法利用由發(fā)送端控制的數據流控制機構的擁塞窗口。有了TCP慢速啟動，當開放連接僅發(fā)送一個分組，直到ACK被接收。對于每一個接收到的ACK，擁塞窗口由一個增加。對于每一個環(huán)形歷程，顯著段的號碼加倍，直到到達一個入口。總之，TCP利用數據流控制，由客戶和服務器操作系統(tǒng)配置確定，距離，以及其它網絡條件。QoS-S提供速率控制，直接配置到用戶定義的策略中。
帶寬管理方法面對帶寬約束時，有效的解決數量包括在路由器上使用用戶隊列計劃；分類隊列；以及定義準確的控制——QoS-S解決方案。
在B/路由器上的隊列計劃對于主要部分，網絡設備與擴展的高速技術保持步調一致。路由器提供隊列機制例如，WFQ，優(yōu)先輸出隊列，以及試圖優(yōu)化和給單獨的數據流分配帶寬的客戶隊列以便于低值的應用程序，例如交互式的網頁應用程序，不被大的數據傳輸超過，通常是FTP業(yè)務流。
基于B/路由器的隊列計劃具有幾點局限性B/路由器被動地管理帶寬，顛倒分組以及對終端系統(tǒng)提供非直接的反饋；B/路由器僅能利用隊列——也就是說，緩沖區(qū)和增加延遲——或者丟棄分組，試圖控制業(yè)務流資源；B/路由器隊列為單一方向的——僅僅輸出數據流；隊列結果塊業(yè)務流，并且不穩(wěn)定的特性，因為多個、獨立的TCP資源為帶寬競爭，向上傾斜和返回，并且在訪問連接隊列積累。隊列，尤其是WFQ不能很好的工作因為塊的流動因為分組到達趨向被刪除。
B/路由器不允許為特殊的業(yè)務流類型設置保證速率；以及B/路由器不能防止“負載過低”——也就是說，它們不能提供允許控制策略來指明當連接超過用戶時所發(fā)生的。
分類隊列在WipLL系統(tǒng)中訪問機構不同于網絡第二層(以太網)，隊列為不可避免的。為了保持第四層的選擇(在QoS服務器中)，排序為“l(fā)igking”的是隊列中預期的。這由第四層和第二層之間為每一個分組標識一個接口頭。這個頭包含關于分組的TTL和傳輸策略的信息(下面再描述)。
定義精確的控制——QoS-S解決方案擁塞，一般說來包括積累數據塊，當多個相互獨立的數據資源為合成的。這些數據塊趨向于在訪問連接形成速率轉換管理。
設想放置好的砂粒，而不是礫石，通過網絡管道。比塊更均勻地和更快地砂粒能通過管道。QoS-S條件業(yè)務流以便于它變成比礫石更象砂粒。這些順利的控制連接更少發(fā)生分組丟失和更加重要，終端用戶經歷包含服務。
在TCP依靠非直接的網絡反饋從丟失的分組到斷定擁塞之處，QoS-S通過檢測遠程用戶的訪問速率和網絡延時以及有關這個數據聚集數據流信息提供直接的反饋到傳輸器。結果在順利的業(yè)務流數據流。
QoS-S怎樣工作——速率控制以及業(yè)務流控制QoS-S保持獨立的TCP連接的狀態(tài)信息，給出提供直接的能力，服務質量反饋到轉換器。此外，用戶能夠定義QoS-S策略，管理不同的業(yè)務流類別和部分帶寬資源來滿足它的商務需求。結果，獲得了對服務級別的精確控制。QoS-S，正如本發(fā)明中描述的，提供幾個區(qū)別于其它帶寬解決方案的關鍵功能控制終端到終端連接，減小破壞，以便用戶使用順利，甚至數據顯示；給精確控制業(yè)務流分類(由專門的應用程序QoS-S分類)和壓縮一個QoS-S頭；以及根據用戶定義的策略分配帶寬。
QoS-S速率控制怎樣工作TCP速率控制與“即時”產生放置利用的產生業(yè)務流控制概念和相似。TCP速率控制執(zhí)行如圖11所示的以下步驟檢測當前即時的終端到終端延時(在數據流中已介紹了)，根據一旦我們“按照順序”一個分組到達需要花費多少時間(1360)；計算何時分組將被需要以便滿足延時邊界和速率保證(1370)。(延時根據數據流控制因素，除了時間感覺因素)具體地說，多少數據“排序”(帶有PTC頭的分組)，通過設置TCP窗口大小(1380)。以及在固定時間內設置“順序”，以便于恰好在另一個會話大小期望的數據到達，例如，釋放ACK(1390)。
終端對終端連接控制QoS-S利用兩個方法控制TCP傳輸速率檢測實時數據流速率，然后延遲接收返回傳輸器，以及在分組發(fā)送到傳輸器時，更新通知的窗口。
QoS-S改變了從連接中間終端到終端的TCP語法。它計算環(huán)形歷程時間(RTT)，截取獲得的分組，緊緊抓住獲得的分組承認為時間總數需要沒有發(fā)生重發(fā)(RTO)的情況下使業(yè)務流數據流流暢。它同時支持幫助發(fā)送端確定什么時候發(fā)送分組的窗口大小。這種速率控制機構在圖11和下面的例子中給出。
一個QoS-S數據流例子圖12示出QoS-S(1010)怎樣干涉和調節(jié)傳遞可預定的服務的數據傳輸。接下來的步驟描述了圖11所示的數據傳輸一個從發(fā)送端(1140)發(fā)送到數據接收端(1130)的數據段(1150)。
接收端承認接收以及通知一個8000字節(jié)窗口大小(1160)。
QoS-S截獲ACK和數據必須被均勻地傳輸，否則后來的數據段將排列以及由于可利用的帶寬不充足而使分組將被延遲的決定，已由這一流策略定義。
QoS-S發(fā)送一個ACK(1170)到發(fā)送端，計算到達發(fā)送端使發(fā)送端立即編輯數據，例如ACK按順序排列的數據加大窗口的大小，ACK允許發(fā)送端傳輸一個附加分組(1180)。然后QoS-S發(fā)送另一個ACK(1190)到發(fā)送端，ACK允許發(fā)送端發(fā)送分組(1200)到沒有擁塞的接收端。這樣通過QoS-S獲得了使擁塞流暢流動。
沒有QoS-RDC的好處，多重分組被發(fā)送；一個中間路由器隊列分組；以及當隊列到達其容量時，路由器丟棄必須重發(fā)的分組。圖13A和13B給出了破壞的業(yè)務流(1210.1……1210.7)，當QoS-S沒有使用時，以及甚至在QoS-S控制下的數據傳輸(1220.1……1220.7)。
但是，獨立的訪問連接擁塞問題，相當大的部分塊的業(yè)務流比平等的空間的業(yè)務流更加容易丟失分組。
精確控制的分類業(yè)務流QoS-S利用分階樹結構來為業(yè)務流分類。用戶定義將被控制的業(yè)務流類型，例如從一個特定的應用程序的業(yè)務流。用戶不需要為所有的網絡業(yè)務流分類，僅僅是需要QoS-S的業(yè)務流。QoS-S通過遍歷業(yè)務流樹來為一個業(yè)務流的數據流分類，試圖去匹配一個由用戶定義的數據流。在分類過程中的最后一步表明了一個數據流到一個定義服務類型的策略，這一業(yè)務流類型已經接收，例如，保證速率。
QoS-S業(yè)務流分類功能提供了一個應用程序的分類；保持一個業(yè)務流類型分級來管理優(yōu)先級和使策略分級；以及為業(yè)務流類型自動排序。(通過TTL，對于隊列段)控制許可用戶定義如果業(yè)務流分類全部保證速率利用起來將發(fā)生什么。
如果對于需要保證速率的類別和沒有有效帶寬的下一個連接，QoS-S能夠管理帶寬需求，或者通過拒絕連接或者通過將連接擠壓到已經存在的帶寬管道中。
有效帶寬利用的連接速率帶寬QoS-S監(jiān)控連接速率并且在速率改變時判斷帶寬分配。低速連接和高速連接能夠被分配的保證速率以便于QoS-S能夠擴展帶寬相應的利用。例如，在通常的網頁會話中，點擊之間的延時不消耗帶寬，QoS-S釋放這個沒有用的帶寬，但是另一方面無效的滿足其它要求的帶寬，例如TBS(VOIP、MPEG等等)。
優(yōu)先帶寬分配“基于優(yōu)先權”策略是為了不需要保留，保證速率的業(yè)務流而優(yōu)選法的，但是仍然更好地管理根據競爭業(yè)務流。用戶給業(yè)務流類型標記一個優(yōu)先權(0-255)以便于QoS-S能確定如何管理聚集的數據流。用戶不必為所有的業(yè)務流分類。使任何沒有分類的業(yè)務流通過“默認優(yōu)先權”作為“基于優(yōu)先權”業(yè)務流處理。
QoS-S帶寬分配順序QoS-S利用為確定如何分配帶寬而定義的策略。當確定帶寬分配，QoS-S帶來計算所有的帶寬要求，不僅是獨立的業(yè)務流數據流。
分類隊列(1090)所有的分組都被TTL(1070)參數標記?；颈活A期以TTL升值順序為傳輸給所有的分組排序，首先發(fā)送最小的TTL。
基本處理即是(邏輯處理)到達(沿著它們的存活時間標記)傳輸隊列族的分組，根據它們的存活時間指示標記到隊列中。當應用程序在標識存活時間標記與輸出分組一致時，來自同一個應用程序的分組將不被重新排序。重新排序將發(fā)生在應用程序之間，并且這是一個不比關心情況。
在連續(xù)的基本要素上，作為背景任務，如果它們的更新存活時間變?yōu)榱?，分組期望被從隊列中刪除，僅有一個例外——TCP數據報。正如上面所說的，TCP數據報包含會話控制信息，并且丟失這一數據將導致應用程序失去帶寬。這樣，QoS-S應該只是MAC隊列操作者是否分組應該丟棄TTL變成零。
假設遠程單元(EPU)訪問空間域MAC(空中訪問)協(xié)調器被設置在基站中(無線段的默認網關)。MAC協(xié)調器根據它們要傳輸的“緊急程度”分配它的遠程單元。這個“緊急程度”參數是一個隊列長度以及其中TTL分配的結合因素，通過每一個遠程單元的計算。
分類隊列滿足兩個系統(tǒng)目標
站隊列優(yōu)先權解決方案，例如，通過同一個遠程單元產生的應用程序之間的優(yōu)先次序；以及在最佳通道時間配置的遠程單元之間通道資源缺乏大小的標準化。
這樣，根據上文所述，QoS服務器對網絡和應用程序層策略執(zhí)行負責，應用程序層策略執(zhí)行包括分析每一個進來的分組，檢測它的會話，估計通道負載，執(zhí)行數據流控制操作(例如延遲分組，干涉到連接層，等等)以及給描述分組邊界條件例如重發(fā)命令，TTL等等的分組附加QoS頭(通過空中)，如圖14所示。
根據本發(fā)明的最佳實施例，將描述執(zhí)行隊列權和專門通道計算的方法。1. 1.1.1訪問參數設置——定義CC將獲得下列參數設置列表。對每一個參數，將詳細說明CC接收參數以及如何更新參數。1)碎片錯誤率ferj注釋1.1這個參數用來通過CC計算。見項目(8.3.3).
1.2CC在每次輪詢后更新ferj。2)基本通道分配bchj。
注釋2.1網絡管理分配這個參數。3)通道使用bj。
注釋3.1這個參數用來通過CC計算。見項目(8.3.3)。
3.2 CC在每次輪詢后更新bj。4)從最后輪詢-Tx時間的時間流逝(1.3)t0-tlastt0為當前時刻。注釋4.1這個參數用來通過CC計算。4.2 CC在每次輪詢后更新這個參數。5)在基站中的隊列中的HOL分組的存活時間TLjl。注釋5.1標記在CS輪詢_ACK中和PRD中的傳輸的時間，見(8.4.3)。5.2 CC在每次輪詢后更新TLjl。6)在基站中的隊列中的HOL分組的分組長度Plenghjl。注釋6.1傳輸在CS輪詢_ACK中和PRD中的HOL分組長度，見(8.4.3)。6.2 CC在輪詢j基站后更新Plenghjl。7)TLs的隊列的加權平均<TL>j。(1.4)<TL>j:=Σi=2ej(aMaxTL-TLji)*max(1,Σ[TLCRTLji])*Qlength]]>其中TLCR代表臨界存活時間并且管理MIB項目。AMaxTL代表標記允許的最大存活時間以及同時為MIB項目。Qlengthj是在基站j中的隊列中分組的數目。注釋7.1隊列的加權平均由CS計算。7.2 CS將作為背景任務更新<TL>j。7.3因為<TL>j，參數將非常大的CS將不傳輸在精確方法中的<TL>j。在CS狀態(tài)域CS發(fā)送到CC的數目稱為基本專門通道。(見下一段)8)基本專門頻率basicfj這一參數描述了傳輸數據的基站“緊急程度”，這一參數實際是寫在16位域中的隊列的加權平均。操作數，將<TL>j傳輸到basicfj，在8.4.3中描述。注釋8.1 basicfj將在CS的PHY頭的CS狀態(tài)域被傳輸。8.2 CC在輪詢j基站后更新basicfj。9)專門頻率fj。
專門頻率定義為基站傳輸的相關“緊急程度”，標準化它的頻率使用。
專門頻率根據接下來的公式由CC計算。(1.5)fj=(1Max(1,bj))*basicfj]]>當bj在可調窗口中傳輸的位數，見Eq。(1.2)注釋9.1這個參數由CC計算。9.2 CC將根據項目8.4.3更新fj。10)CS將被CC分成三個功能類型輔助的和積極的如果CS的所有參數都不同，則為空，并且CS為輔助的。
輔助的和不積極的如果CS的所有參數都為空，并且CS為輔助的。
非輔助的如果CS與NRP(非一致輪詢)時間不相一致，CC將考慮CS為非輔助的。11)條件參數見第11章的MIB列表。2.專門頻率計算a)basicfj計算CS在背景任務中計算隊列加權平均<TL>j，當CS獲得輪詢-Tx時，它在16位SPF域傳輸<TL>j。一個專門包含這一參數值的16位域。為不超過域長度，下面定義了安排過程。
下面是在16位域寫入<TL>j的過程步驟(1)在最先的5位寫下滿足條件的數字x最接近的2的冪(2x)仍然小于<TL>j。步驟(2)在b5寫下1，如果2x＋2x－1＜<TL>j。
寫下0，如果2x＋2x－1＞<TL>j。步驟(3)在b6寫下1，如果步驟2＋2x－2＜<TL>j。
寫下0，如果步驟2＋2x－2＞<TL>j。步驟n在b(n＋3)寫下1，如果步驟(n－1)＋2x－n＋1＜<TL>j。
寫下0，如果步驟(n－1)＋2x－n＋1＞<TL>j。直到n＝12或者x－n＋1＝0于是basicfjCC將具有下面的數值(1.6)basicfj=Σk=xork=1k=122x+b(k+4)*2x-k2]]>b)專門頻率計算基于以上描述，基站的專門頻率(CS)根據MAC標準點描述，CS的“緊急程度”訪問頻率以及因此執(zhí)行一個分組或者控制傳輸。
對于非積極的CS，CC將標識fj＝0，直到時間從最后輪詢-Tx執(zhí)行到tnock值(一個MIB項目)，然后CC標識fj＝1010(例如，這個值作為一個輸出標志使用)。
對于非輔助的CS，CC將標識fj＝0，直到時間從最后輪詢執(zhí)行到tnc值，然后CC標識fj＝1010。
對于積極的CS，CC將以下面的方式更新專門頻率在輪詢j站之后，CC將更新這里的基本專門頻率。
如果新的基本專門頻率比原來的大，CC將根據下面的公式更新所有的基本專門頻率(1.7)basicfjnew=basicfj*basicfnewAllbasicfoldAll]]>其中項目ALL表示輪詢的CS(Polled CS)。(1.5)fi=(1MAx(1,bj))*basicfj]]>則專門頻率為CC將在每次輪詢之后更新所有站的專門頻率。注釋對于CC站basicfCC＝<TL>CC。下面描述確定TTL的最佳規(guī)則。建立分析分組的規(guī)則IP分組的分析標準用于定義規(guī)則的類型，用戶可能希望為網絡中的分組創(chuàng)建規(guī)則(或者使用預先的規(guī)則設置)以控制TTL值。除了定義可能的規(guī)則以外，還可以定義對于一個回答不止一個標準的分組，這些規(guī)則如何設置TTL，以及是否每一個設置了一個TTL的絕對值或者一個帶有幾種遞增和基于各種標準的遞增的機制的規(guī)則將被使用。
規(guī)則根據一些MIB最優(yōu)定義了，并且被用戶通過網絡管理軟件使用。有許多預先定義的規(guī)則和為用戶創(chuàng)建附加的復雜規(guī)則的能力。每一個規(guī)則將以某種方式為滿足一些定義好的標準的分組標識一個TTL值。
在排列不同排列之間的交互和在這樣環(huán)境下的TTL值有許多不同的能力。下面是一些關于將要決定的區(qū)別和可能性的一個列表。- 一個問題是為沒有滿足在已知的分組中定義的標準的分組定義一個TTL值?？雌饋斫鉀Q這個問題是方便的——通過每次發(fā)現一個根本沒有標準分組使用默認的TTL值。- 而且，我們必須確定一個這樣的TTL值是否用于所有的“未確定”分組，或者將為每一個較高級別的分組類型為一個默認識值。例如，考慮到一個被發(fā)現為TCP分組的分組，但是，對于基于端口號或其它的TCP分組沒已有的規(guī)則與之匹配。在所有的TCP分組有默認TTL值的情況下，這一分組將被標識這樣一個值代替全局的默認TTL值。- 因為有許多不同的標準來檢驗標識了TTL值的分組，理解一個TTL值如何被標識到一個在已有數據庫中滿足幾個規(guī)則的分組是重要的。例如，考慮一個基于IP源地址的滿足規(guī)則的分組，并且根據規(guī)則，它將被標識為TTLA，并且它同時滿足一個基于TCP端口號的標準，并且根據這一規(guī)則，它將被標識為TTLB。畢竟我們必須確定分組的TTL。最容易的方式看來是在那些在匹配的規(guī)則中找到的規(guī)則之中為分組標識最低的TTL值。另一個可能性是最遲匹配規(guī)則設置TTL，然后在數據庫事件中為規(guī)則排序，并應該一致確定，另一個可能的方案是，可能更加直觀，是最早的。然而，另一個可能的方案是，每一個規(guī)則具有一個用戶可以設置的標志，如果設置了，意味著“如果這一規(guī)則匹配并且標識了TTL，停止查找其它匹配規(guī)則”。然后標識TTL的處理能繼續(xù)進行通過查找越來越多的匹配規(guī)則，直到它或者滿足一個帶有標志設置的規(guī)則或沒有更多的匹配規(guī)則以及利用了最后一個。對于一定的規(guī)則有不同的方式來查找TTL值，并且其關于它的“父類”默認的TTL值或全局默認TTL值。對于一個規(guī)則的一個TTL值，能為一個絕對值或者它能被特定為從這一個分組類別的默認值的一個相關值。在前一種情況下，例如，如果有一個端口號為80的TCP分組的規(guī)則獲得TTL5，所有這樣的分組將獲得TTL5；在后一種情況下，如果這樣的含義特定為TTL-3，則所有這樣的分組獲得TTL等于TCP分組默認的TTL減去3(見上面)。前一種機制具有明顯的優(yōu)點TTL立即清楚的標識在規(guī)則中，并且這些TTL彼此不相依存。在后一種情況下，而且，相容性優(yōu)點例如，如果用戶希望對所有的TCP分組有較低的TTL值，它有對默認TCP分組的足夠低的TTL值，并且TCP分組的其它規(guī)則的所有TTL將被自動更新因為有相對的并且不是絕對的。
優(yōu)選的另一種規(guī)則被使用，對于某些類型的分組(例如，所有的TCP分組)，一種對于用戶可以設置的能力，由數據庫標識大TTL值應該僅用作記錄在輸出隊列中的分組，但是不應該用作丟棄一個分組。將要討論這一功能應該如何方便和對用戶準確地方式獲得；一個可能的方案是簡單地為每一個規(guī)則加一個標志，如果由用戶設置，意味著“如果匹配這一規(guī)則，告訴MAC不再丟棄這一分組”。同時也應該注意到，在分組滿足幾個規(guī)則和TTL中的一個被拾取為根據先前描述的情況下，分組將獲得這一特殊的標志(對MAC一個指示——不要丟棄分組)，如果對于這一個特殊標志至少有一個匹配規(guī)則，甚至如果這一規(guī)則不給出這一分組的最后的TTL。允許控制(Admin)由于上述定義，這里定義允許控制功能會話產生的接收或拒絕。允許功能規(guī)定在進入的會話和即將進行的無線通道條件之間。
下面的狀態(tài)向量能計劃地描述空中通道帶寬、BER(FER)、通道占有以及積極結點數目。而不同的應用程序會話可以按照下面描述需要的帶寬(可以是固定的或可變的)。
訪問引擎將周期性地提供允許控制機構為一個通道占用參數(COP)，COP為一個描述MAC支持附加會話能力的唯一的級別，在當前時刻。依次地，允許機構配置一個會話允許表，具有以下結構，
不同的有效性分類描述了不同應用程序會話可能必然服務為不同的服務級別(而一些可以不)。在服務級別之間的突變，在以上的情況下(對于一個給定的應用程序)，被通過對會話分組的不同的TTL標記配置，例如，對于較低屬性會話的較大TTL值。
這樣，相應地，允許進入新的新來的會話，通過拒絕或允許一個會話產生，并且標記其更進一步的一致的分組。圖15A-15D的圖表，說明了能假設的不同策略(列狀態(tài)條，描述系統(tǒng)負載)。
依次地，允許控制機構通?；谄漕A先標識的策略決定更新上面的會話表。
由于這種情況，允許控制機構應該以在訪問領域中描述的WRED方法相互關聯它的活動。對于一個給定網絡，作為WRED避免尾丟棄同步，允許進入控制提供對其調整的入口，假設以上的表。有一個問題要問作為允許控制由應用程序級別確認，所加的值WRED分配系統(tǒng)QoS？(或其它方式的環(huán))。對這一問題的回答見下面1.尾丟棄事件發(fā)生超過非時間敏感的應用程序，例如作為實時應用程序能不獲得空間資源缺乏——通過定義，以及通過允許控制功能解決。2.允許進入控制機構，不能帶進考慮自發(fā)地非實時應用暢敘的工作負載波動。這樣，僅僅基于ADMIN提供了界限數據流控制超過這樣的數據流，將導致一個“底層預約”，對于在給定通道組中那些應用程序。這樣，通過提供ADMIN給所有這樣的應用程序進入訪問域的進入權，以及令WRED執(zhí)行尾數據流控制，將編輯最好的通道密度，根據同時開放的通道數目。
顯然，如果希望得到，本發(fā)明的軟件組件可以，在ROM(只讀存儲器)中執(zhí)行的形式。如果希望得到，軟件組件通?？梢栽谟布欣贸Ｒ?guī)技術執(zhí)行。
顯然，本發(fā)明的各種特征，分別在各個實施例內容中清楚地描述的，同時也可以組合成一個單獨的實施例。相反地，為簡便起見，本發(fā)明的各種特征，在單獨實施例內容中沒有描述的也可以分別或在任何一種合適的組合中提供。
顯然，對于本領域普通技術人員來說，本發(fā)明并不限于以上所特別給出和描述的。進一步地，本發(fā)明的范圍由下面的權利要求給出。
權利要求
1.一無線本地環(huán)系統(tǒng)，包括一數據網絡/PSTN網關單元；至少一條數據線；至少一個基站，與網關單元通過所述至少一條數據線分別相連；多個無線用戶單元，與基站無線通信，每個無線用戶單元包括至少一個接口連接到至少一臺包括電話主機的主機上；每個用戶單元包括一個模擬轉換器，用來將以IP分組格式進來的信息轉換成模擬語音表示，并將所述模擬語音表示提供至電話主機，及從電話主機上接收進來的模擬語音信息、將所述進來的模擬語音信息轉換成IP分組格式的信息，并將所述IP分組格式的信息提供給基站；以及一分組交換機，用來在IP分組從連接到用戶單元的基站到達時執(zhí)行分組交換，除了到那些主機的電話主機和電話主機到模擬轉換器的路由IP分組以外，還包括用于主機的路由IP分組；其中，所述基站用來基于包括在每個所述的進來的IP分組的IP目的地址執(zhí)行進來的IP分組上的分組交換；其中，所述的網關單元用來將進來的數據分組交換到數據網絡上，將進來的語音分組從IP分組格式轉換成模擬語音表示，將所述模擬語音表示轉換到PSTN上。
2.根據權利要求1的系統(tǒng)，其中每一個主機包括下列主機類型組中的一個電話；傳真機；計算機；數據調制解調器；以及電纜調制解調器。
3.根據權利要求1的系統(tǒng)，其中所述至少一條數據線包括有線數據線。
4.根據權利要求1的系統(tǒng)，其中數據網絡包括因特網。
5.一種無線本地環(huán)方法，包括提供一數據網絡/PSTN網關單元，至少一條數據線，至少一個基站通過所述至少一條數據線分別與網關單元相連接，多個無線用戶單元與基站無線通信，每個無線用戶單元包括至少一個接口連接到至少一臺包括電話主機的主機上，將以IP分組格式進來的信息轉換成模擬語音表示，并將所述模擬語音表示提供至電話主機，從電話主機上接收進來的模擬語音信息，將所述進來的模擬語音信息轉換成IP分組格式的信息，并將所述IP分組格式的信息提供給基站；以及對從連接到用戶單元的基站到達的IP分組執(zhí)行分組交換，除了到那些主機的電話主機和電話主機到模擬轉換器的路由IP分組以外，還包括用于主機的路由IP分組；其中，所述基站用來執(zhí)行基于包括在每個進來的IP分組的IP目的地址進來的IP分組的分組交換；其中，所述的網關單元用來將進來的數據分組交換到數據網絡上，將進來的語音分組從IP分組格式轉換成模擬語音表示，將所述模擬語音表示交換到PSTN上。
6.一服務質量系統(tǒng)包括一個擁塞避免子單元；以及業(yè)務流控制單元。
7.服務質量服務器設備，包括協(xié)議檢測器；以及連接層屬性分析器；包括一UDP分析器；一TCP分析器；以及一ICMP分析器。
8.根據權利要求7的服務器設備，其中UDP分析器包括一速率控制UDP分析器。
9.根據權利要求7的服務器設備，其中TCP分析器包括一速率控制TCP分析器。
10.根據權利要求7的設備，其中UDP分析器操作用來執(zhí)行至少一些以下步驟用端口號標識應用程序；通過比較端口號和會話參與者的IP地址檢驗分組是否屬于已經打開的會話；如果是已經打開的會話，用來自應用程序查找表中的TTL標記分組；如果是一個新的會話，咨詢策略代理來確定這一會話是否允許啟動；根據CS無線(air)MAC地址，在應用程序的協(xié)定上通知MAC；及將會話結束事件通知MAC。
11.如權利要求7所述的設備，其中TCP分析器執(zhí)行至少以下一些可靠性檢測確認分組接收；當檢測到丟棄的分組時，重發(fā)分組；如果分段沒有按照順序到達，必要的時候，重新排列分段；如果在傳輸過程中數據被破壞，丟棄分組；丟棄備份段；以及保持數據流控制來管理連接的傳輸速率。
12.如權利要求6所述的系統(tǒng)，其中擁塞避免單元用來執(zhí)行分類隊列。
13.如權利要求6所述的系統(tǒng)，其中TCP傳輸速率至少部分地通過檢測實時數據流速率和然后延遲ACK返回傳輸端來控制。
14.如權利要求6所述的系統(tǒng)，其中TCP傳輸速率至少部分地由更改在發(fā)送到傳輸端的分組中的通知窗口的大小來控制。
15.如權利要求12所述的系統(tǒng)，其中由擁塞避免單元執(zhí)行的分類隊列包括標記分組、到達一個存活時間標記到傳輸隊列簇，到根據它們的存活時間指示器的隊列。
16.一服務質量系統(tǒng)包括合適的網絡過濾和轉發(fā)代理；服務質量服務器；以及分類隊列機構。
17.如權利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述代理用于僅在過濾出不相關的數據流和競爭無線通道道時來轉發(fā)屬于無線通道的分組。
18.如權利要求16所述的系統(tǒng)，其中服務質量服務器用來執(zhí)行網絡業(yè)務和應用層的政策，包括執(zhí)行至少下面一步分析每一個進來的分組以檢測它的會話，估算通道負載，執(zhí)行數據流控制操作、如延遲分組和插入到連接層，為分組加入服務質量頭來描述分組的邊界條件。
19.如前面任何一個權利要求所述的系統(tǒng)，其中，執(zhí)行速率控制，以便在接入系統(tǒng)中的隊列保持實際上固定的長度，因此減少會話抖動。
20.如權利要求16所述的系統(tǒng)，其中分類隊列機構提供了在MAC域中的TTL合適的訪問等待時間，因此能改進用于隊列的數據狀態(tài)的通道帶寬控制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無線本地環(huán)系統(tǒng),該系統(tǒng)包括一個數據網/公共電話交換網(PSTN)網關單元,至少一根數據線,至少一個基站通過所述的至少一根數據線連接到網關單元上,多數無線用戶單元與基站進行無線通信,每一個無線用戶單元包括至少一個接口連接到至少一個包括電話主機的主機,每一個用戶單元包括一個模擬轉換器用來將進來的IP分組格式的信息轉換為模擬語音表示,然后將模擬語音表示提供給電話主機,然后從電話主機上接收進來的模擬語音表示,將進來的模擬語音信息轉換為IP分組格式的信息,將IP分組格式的信息提供給基站,分組交換機用來在分組從連接到用戶單元的基站到達時執(zhí)行分組交換,除了到那些主機的電話主機和電話主機到模擬轉換器的路由IP分組之外,還包括主機的路由IP分組,在基站處,用來執(zhí)行基于包括在每個進來的IP分組的IP目的地址進來的IP分組的分組交換,在網關單元處,用來將進來的數據分組交換到數據網絡上,將進來的語音分組從IP分組格式轉換成模擬語音表示,將模擬語音表示交換到PSTN上。
文檔編號H04M3/00GK1336057SQ99815469
公開日2002年2月13日 申請日期1999年12月7日 優(yōu)先權日1998年12月7日
發(fā)明者茲維·斯洛溫 申請人:馬可尼通信以色列有限公司