專利名稱：用于無線分布式網(wǎng)絡的媒體接入控制方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于無線分布式網(wǎng)絡的媒體接入控制(MAC，MediumAccess Control)方法和所使用的裝置，特別是一種消除無線局域網(wǎng)中的網(wǎng)絡分配矢量的方法和所使用的裝置。本發(fā)明的方法和裝置可解決由于傳輸失敗而造成的不必要地設置網(wǎng)絡分配矢量的問題，通過由接收機發(fā)起清除網(wǎng)絡分配矢量的信息而改善無線系統(tǒng)的吞吐量及時延等性能。
背景技術：
無線媒體接入控制(MAC)技術可分為集中控制式和分布控制式。在分布式控制中，諸如移動終端之類的所有節(jié)點都只負責控制本節(jié)點的信息，平等的享有接入信道的權利，在這種分布式環(huán)境中，它們對資源的共享則依賴于分布式媒體接入控制方法的設計和實施。
然而，由于缺少集中控制裝置統(tǒng)一進行資源分配，各節(jié)點獨立控制其分組的傳輸，分布式網(wǎng)絡中的隱藏終端和暴露終端問題成為影響性能的主要因素。例如，當兩個發(fā)送節(jié)點不在彼此的偵聽范圍以內(nèi)，并且互相獨立的發(fā)送分組給同一個接收節(jié)點，那么在接收節(jié)點處，來自兩個不同發(fā)送節(jié)點的分組就會發(fā)生碰撞，從而造成系統(tǒng)性能的下降。而當兩個發(fā)送節(jié)點在彼此的偵聽范圍以內(nèi)，它們各自的接收節(jié)點不在彼此的偵聽范圍內(nèi)，這時其中一個發(fā)送節(jié)點會由于偵聽到另一發(fā)送節(jié)點的分組傳輸而不發(fā)送自己的分組，而由于兩對分組的同時傳輸不會給彼此帶來干擾，因此這種原本可以發(fā)送卻因為偵聽到周圍節(jié)點的分組傳輸而被禁止的傳輸就會造成系統(tǒng)資源的浪費。
IEEE802.11標準為無線局域網(wǎng)(WLAN)規(guī)范了媒體接入控制(MAC)層和物理層特性，其中MAC層協(xié)議依據(jù)是否有接入點參與通信而定義了用于無競爭階段(CFP，Contention Free Period)的點協(xié)調(diào)功能(PCF，PointCoordination Function)和用于競爭階段(CP，Contention Period)的分布協(xié)調(diào)功能(DCF，Distributed Coordination Function)。PCF提供了一種用作隨機存取協(xié)議技術的輪詢機制，由接入點輪詢其通信范圍內(nèi)的所有節(jié)點實現(xiàn)無碰撞的傳輸。在更為普遍的無接入點(AP)的通信環(huán)境下，DCF則采用了具有沖突避免的載波監(jiān)聽多路訪問(CSMA/CA)協(xié)議，由各節(jié)點獨立地決定接入信道并在接入失敗時進入退避過程重新接入信道，提供了更為靈活有效的自組織方式的無線通信協(xié)議。
為了在各獨立節(jié)點間公平有效地共享無線信道并減少數(shù)據(jù)分組的碰撞，DCF定義了基于請求發(fā)送分組(RTSRequest To Send)/清除發(fā)送分組(CTSClear To Send)/數(shù)據(jù)分組(DATA)/應答分組(ACKAcknowledgement)，即(RTS/CTS/DATA/ACK)的握手過程，并結合在每個節(jié)點獨立設置的網(wǎng)絡分配矢量(NAV)，通過部分的解決分布式網(wǎng)絡中的隱藏終端問題進一步提高了系統(tǒng)性能。
然而，即使這些RTS、CTS分組非常短，也存在著與其它分組碰撞、以及受到無線環(huán)境影響而錯誤的可能。如果這些分組沒有被正確的目的節(jié)點收到，它會被周圍不相關的節(jié)點收到。這種情況下就會產(chǎn)生錯誤地設置網(wǎng)絡分配矢量(NAV)的過程。
具體來說，如圖1所示，當某一節(jié)點有分組到達時，如果偵聽信道偵聽到信道空閑并且空閑時間大于或者等于DCF幀的間隔(DIFS)時，該節(jié)點立即發(fā)送一個短的請求發(fā)送分組。反之，如果偵聽到信道忙或者信道空閑時間未到達DIFS時，則等到信道空閑并且空閑時間等于DCF幀間隔(DIFS)時，進入退避(Backoff)過程，并在退避過程結束之后發(fā)送RTS。其中請求發(fā)送分組包含發(fā)送節(jié)點地址(TA，Transmitter Address)、接收節(jié)點地址(RA，Receiver Address)以及完成其后分組傳輸所需的持續(xù)時間(Duration)，該值等于發(fā)送其后的數(shù)據(jù)分組(DATA)所需的持續(xù)時間、發(fā)送一個CTS分組、一個ACK分組的時間和三個短幀間隔(SIFS，ShortInterframe Space)的時間之和。接收節(jié)點在正確接收到RTS并等待一個短的幀間隔(SIFS)后回應一個短的清除發(fā)送分組，其內(nèi)容包含從RTS中的TA復制而來的接收節(jié)點地址RA以及完成其后分組傳輸所需的持續(xù)時間，此處的持續(xù)時間等于收到的RTS中的持續(xù)時間減去用來發(fā)送CTS分組的時間以及一個SIFS的時間。發(fā)送節(jié)點在成功接收到CTS之后等待一個SIFS并發(fā)送數(shù)據(jù)(DATA)分組，接收節(jié)點在成功接收該分組時等待一個SIFS后發(fā)送應答分組(ACK)進行確認。與此同時，為了避免隱藏終端之間的分組碰撞，在發(fā)送節(jié)點通信范圍內(nèi)所有成功地收到RTS的非接收節(jié)點，以及在接收節(jié)點通信范圍內(nèi)所有成功收到CTS的非發(fā)送節(jié)點，在接收到上述分組后把這些分組中的Duration值與其當前NAV值相比較，用較大值對NAV進行更新，并約定所有節(jié)點只有當其NAV值為零時才能發(fā)起競爭接入無線信道。這樣，通過數(shù)據(jù)分組前短的RTS/CTS握手過程和基于退避算法的載波偵聽，降低了分布式網(wǎng)絡中的各獨立節(jié)點接入信道的碰撞概率，并通過引入NAV對無線資源的虛擬預留，抑制了當前通信節(jié)點對通信范圍內(nèi)其它節(jié)點的分組接入，一定程度上保證了數(shù)據(jù)分組的無碰撞傳輸。
然而，由于DCF中分組的成功傳輸取決于RTS/CTS的成功交互以及在周圍節(jié)點處網(wǎng)絡分配矢量的正確設置，因此當RTS或CTS由于分組碰撞、無線環(huán)境中的信號衰落以及移動性等影響沒有被接收節(jié)點或發(fā)送節(jié)點正確接收時，其通信范圍內(nèi)其它節(jié)點處網(wǎng)絡分配矢量的設置就會不必要的延遲了本節(jié)點的分組傳輸，從而造成系統(tǒng)資源的浪費。
圖2示出了在接收節(jié)點未能成功接收到發(fā)送節(jié)點發(fā)送的RTS時造成其它節(jié)點處網(wǎng)絡分配矢量的設置的示意圖。圖2的左側表示發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點的位置分布，右側表示各節(jié)點的網(wǎng)絡分配矢量的設置。如圖2所示，當節(jié)點C要向節(jié)點D發(fā)送分組時，首先向節(jié)點D發(fā)送一個短的RTS分組。此時節(jié)點D由于諸如分組碰撞、信號衰落或移動性之類的原因沒有正確接收到來自節(jié)點C的RTS，而位于節(jié)點C的通信范圍內(nèi)的節(jié)點B成功地接收到了RTS并設置了網(wǎng)絡分配矢量。那么在圖中右側節(jié)點B所設置的網(wǎng)絡分配矢量所表示的持續(xù)時間內(nèi)，節(jié)點A發(fā)送給節(jié)點B的RTS分組將不會得到響應。而事實上，由于節(jié)點C發(fā)送給節(jié)點D的RTS的傳輸失敗，節(jié)點C并沒有成功接入信道，因而節(jié)點B處因接收到節(jié)點C的發(fā)送給節(jié)點D的RTS分組而引起的網(wǎng)絡分配矢量設置不必要地延遲了節(jié)點B及其通信范圍內(nèi)的節(jié)點(如節(jié)點A)的分組傳輸。通常將這種情況稱為由于收到RTS而引起的不必要的NAV設置問題。
類似的，CTS分組的傳輸失敗也同樣會造成在接收節(jié)點通信范圍內(nèi)其他非發(fā)送節(jié)點處設置了不必要的網(wǎng)絡分配矢量，通常稱這種情況為由于收到CTS而引起的不必要的NAV設置問題。如圖3所示，例如，當網(wǎng)絡中的節(jié)點C向節(jié)點D發(fā)送RTS分組，節(jié)點D響應RTS分組而向節(jié)點C發(fā)送CTS分組。由于某種原因造成節(jié)點C沒有接收到節(jié)點D發(fā)送的CTS分組，而處在節(jié)點D的通信范圍內(nèi)的節(jié)點E成功地接收到了CTS分組，并因此而設置了網(wǎng)絡分配矢量。此時，圖3中節(jié)點E右側的節(jié)點F在節(jié)點E所設置的網(wǎng)絡分配矢量所表示的持續(xù)時間內(nèi)發(fā)送給節(jié)點E的RTS分組將不會得到響應。從而不必要地延遲了節(jié)點E及其通信范圍內(nèi)的節(jié)點(如節(jié)點F)的分組傳輸。
在以往對WLAN的MAC協(xié)議的研究過程中，分組碰撞被認為是影響系統(tǒng)性能最主要的因素，在假定分組傳輸失敗僅由分組碰撞產(chǎn)生的前提下，CTS的誤傳輸率要遠遠低于RTS。因此，人們更多的關注如何解決上述由于收到RTS而引起的不必要NAV設置問題。例如，802.11DCF定義了一種重置NAV的方法。1999年的ANSI/IEEE Std 802.11-1999中公開的“無線局域網(wǎng)媒體接入控制(MAC)及物理層規(guī)范”中描述了當一個節(jié)點用于更新NAV設置的信息是來自RTS，并且該節(jié)點在接收到RTS分組后(2*SIFS+發(fā)送CTS所需的時間+2*時隙間隔)的時間間隔內(nèi)仍沒有檢測到信道忙的信息，則允許該節(jié)點重置其NAV為零，其中2*時隙間隔是考慮到傳輸中的延時因素，如圖4所示。在圖4中，如果節(jié)點B接收到節(jié)點C發(fā)送的RTS分組時，經(jīng)過了所設置的(2*SIFS+發(fā)送CTS所需的時間+2*時隙間隔)后仍沒有檢測到信道忙，則重置節(jié)點B的NAV為零，并準備接入信道，接收其它節(jié)點(例如，節(jié)點A)的分組和發(fā)送CTS分組。
另外，S.Ray，JCarruthers和D.Ktarobinski在2003年三月的IEEE WCNC2003，New Orleans，pp.1516-1521上發(fā)表的題為“RTS/CTS-inducedCongestion in Ad-hoc Wireless LANs”的文章中，提供了另一種解決由于收到RTS而引起的不必要NAV設置的方法。該方法定義了一個延遲時間，并約定所有發(fā)送節(jié)點周圍的非接收節(jié)點在成功收到RTS后將自身的傳輸延時該延遲時間。如果該節(jié)點在延遲時間結束后偵聽到信道忙則繼續(xù)延遲，如圖5A所示。否則可在延遲時間結束后接入信道，如圖5B所示。
以上方法的提出都是基于預先定義的握手過程，即如果RTS/CTS分組能夠成功交互，那么在RTS發(fā)送后的一定時間內(nèi)發(fā)送節(jié)點將必定發(fā)送數(shù)據(jù)分組，因此發(fā)送節(jié)點周圍的所有非接收節(jié)點可以根據(jù)一定時間后能否繼續(xù)偵聽到信道忙來判斷當前傳輸?shù)某晒蚴?。而對于那些由于收到CTS而設置NAV的節(jié)點來說，無論當前傳輸是否成功，它們都無法通過接收節(jié)點的接收過程來判定當前的通信狀態(tài)，從而上述方案不能被用于解決由于收到CTS而引起的不必要的NAV設置問題。
此外，無線傳播的特點使得分組的傳輸不僅僅取決于碰撞，更多的是受到不可預測的無線環(huán)境，如衰落，物體的移動，空間環(huán)境等的影響。因此，有必要提供一種有效的改進機制來解決由于CTS傳輸失敗而造成的不必要的NAV設置問題，通過清除不必要的NAV值來提高資源利用率。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種用于無線分布式網(wǎng)絡的媒體接入控制(MAC)方法和裝置，以解決由于CTS傳輸失敗而造成的不必要的NAV設置的方法和裝置。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種無線網(wǎng)絡中的媒體接入控制方法，包括步驟接收RTS分組，檢測RTS分組包含的接收節(jié)點地址是否與本節(jié)點地址一致；在RTS分組包含的接收節(jié)點地址與本節(jié)點地址一致時，等待SIFS的時間間隔后發(fā)送CTS分組以響應所接收的RTS分組，并進入信道偵聽狀態(tài)；如果發(fā)送CTS的節(jié)點在預定的清除門限時間間隔后仍然偵聽到信道空閑，則向網(wǎng)絡中發(fā)送使其它節(jié)點的網(wǎng)絡分配矢量重置為零的清除分組。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種無線分布式網(wǎng)絡中的媒體接入控制方法，包括步驟網(wǎng)絡中的節(jié)點接收到指向自己的RTS分組時，等待SIFS時間間隔后發(fā)送CTS分組；偵聽信道并計時，如果在CTS分組發(fā)送完畢后的清除門限時間間隔內(nèi)始終檢測到信道空閑，則在該清除門限時間結束后發(fā)送清除分組；所有接收到清除分組的節(jié)點重置其當前的網(wǎng)絡分配矢量為零。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種無線分布式網(wǎng)絡中的媒體接入控制方法，包括步驟發(fā)送節(jié)點向目的接收節(jié)點發(fā)送RTS分組；目的接收節(jié)點接收所述RTS分組，并等待SIFS的時間間隔后發(fā)送CTS分組；目的接收節(jié)點發(fā)送完CTS分組后偵聽信道狀態(tài)；如果目的接收節(jié)點在預定的清除門限時間間隔后仍然偵聽到信道狀態(tài)為空閑，則向網(wǎng)絡中發(fā)送使其它節(jié)點的網(wǎng)絡分配矢量重置為零的清除分組。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種無線分布式網(wǎng)絡中的媒體接入控制裝置，包括接收處理裝置，用于判斷是否成功接收到分組和確定分組類型，并根據(jù)判斷和確定結果指示后續(xù)操作；信道偵聽計時裝置；用于偵聽信道狀態(tài)和計時，在發(fā)送CTS分組之后偵聽信道在預定的清除門限時間間隔內(nèi)的狀態(tài)，并當信道在所述清除門限時間間隔后仍為空閑時指示發(fā)送裝置發(fā)送清除分組；網(wǎng)絡分配矢量存儲計時裝置，用于存儲網(wǎng)絡分配矢量，并依據(jù)接收處理裝置的處理結果對網(wǎng)絡分配矢量的值進行更新。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種在無線分布式網(wǎng)絡中使用的媒體接入控制節(jié)點，包括發(fā)送裝置，用于發(fā)送分組；接收裝置，用于接收來自無線信道的數(shù)據(jù)，并送入接收處理裝置進行處理；接收處理裝置，用于判斷是否成功接收到分組和確定分組類型，并根據(jù)判斷和確定結果指示后續(xù)操作；信道偵聽計時裝置；用于偵聽信道狀態(tài)和計時，在發(fā)送CTS分組之后偵聽信道在清除門限時間間隔內(nèi)的狀態(tài)，并當信道在所述清除門限時間間隔后仍為空閑時指示發(fā)送裝置發(fā)送清除分組；網(wǎng)絡分配矢量存儲計時裝置，用于存儲網(wǎng)絡分配矢量，并依據(jù)接收處理裝置的處理結果對網(wǎng)絡分配矢量的值進行更新。
根據(jù)本發(fā)明，通過由收信機發(fā)起清除網(wǎng)絡分配矢量的信息，解決了由于CTS傳輸失敗而造成的不必要的網(wǎng)絡分配矢量設置問題，從而改善系統(tǒng)的吞吐量及時延等性能。


通過下面結合

本發(fā)明的優(yōu)選實施例，將使本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)點更加清楚，其中圖1是說明現(xiàn)有技術的無線局域網(wǎng)中移動節(jié)點基于請求發(fā)送分組/清除發(fā)送分組/數(shù)據(jù)分組/應答分組的握手過程的示意圖；圖2是說明現(xiàn)有技術中由收到RTS而引起的不必要的NAV設置的示意圖；圖3是說明現(xiàn)有技術中因接收到CTS而引起的不必要的NAV設置的示意圖；圖4是說明現(xiàn)有技術中解決由收到RTS而引起的不必要的NAV設置的一種方法的示意圖；圖5是說明現(xiàn)有技術中解決由收到RTS而引起的不必要的NAV設置的另一種方法的示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的媒體接入控制(MAC)裝置的方框圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的MAC的時序圖；和圖8是根據(jù)本發(fā)明實施例執(zhí)行MAC控制的方法的流程圖。
具體實施例方式
下面參照附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細的說明，在描述過程中省略了對于本發(fā)明來說是不必要的細節(jié)和功能，以防止對本發(fā)明的理解造成混淆。
下面參考圖6描述根據(jù)本發(fā)明實施例的媒體接入控制裝置的結構及其操作。
作為例子，本發(fā)明的媒體接入控制裝置用于無線分布式網(wǎng)絡。應該指出，本發(fā)明不限于此，也可以應用于其它網(wǎng)絡。
參考圖6，根據(jù)本發(fā)明的媒體接入控制裝置包括在每個移動節(jié)點中，諸如移動電話，筆記本計算機，掌上電腦等之類的移動節(jié)點可以包括發(fā)送存儲單元71，信道接入單元72，發(fā)送單元73，網(wǎng)絡分配矢量(NAV)存儲計時單元74，延時單元75，接收處理單元76，接收單元77，和信道偵聽計時單元78。
作為實例，以802.11 DCF為例，仍采用載波偵聽和發(fā)送數(shù)據(jù)之前的握手過程對本發(fā)明進行描述。當接收節(jié)點成功接收到RTS并等待SIFS的時間間隔后，發(fā)送CTS分組來響應，并準備接收數(shù)據(jù)分組。根據(jù)本發(fā)明的方法，定義了一個清除時間門限(CLR_Threshold)。如果在CTS發(fā)送完畢的清除時間門限的時間間隔內(nèi)偵聽到信道上有數(shù)據(jù)傳輸，則正常接收分組。反之，如果在清除時間門限結束后仍然檢測到信道空閑，則發(fā)送一個短的清除分組(CLR)。所有成功接收到該清除分組的節(jié)點將重置其網(wǎng)絡分配矢量為零。此處，清除時間門限的值的設置應滿足如果CTS被發(fā)送節(jié)點成功接收，則在該清除時間門限之后接收節(jié)點將必定開始接收來自發(fā)送節(jié)點的數(shù)據(jù)分組。例如，作為一種優(yōu)選方式，可定義CLR_Threshold＝SIFS+CS_Time，其中CS_Time表示完成載波偵聽所需要的時間。
下面描述本實施例的移動節(jié)點的操作。發(fā)送存儲單元71用于存放高層到達的數(shù)據(jù)分組。當節(jié)點要發(fā)送數(shù)據(jù)分組時，信道接入單元72依據(jù)802.11DCF的規(guī)范采用CSMA/CA協(xié)議決定本節(jié)點當前是否允許接入信道。發(fā)送單元73根據(jù)分別來自信道接入單元72，接收處理單元76和信道偵聽計時單元78的指令來發(fā)送相應的分組。具體地說，當發(fā)送存儲單元71中存儲的分組要被發(fā)送時，通過信道接入單元72判斷能否接入信道，在信道接入單元指示滿足信道接入的條件時，發(fā)送單元73向周圍的節(jié)點發(fā)送RTS分組。
另外，節(jié)點接收到RTS分組時，接收處理單元76指示成功接收到RTS分組并且RTS分組中的接收節(jié)點地址RA與本節(jié)點地址相同時，發(fā)送單元73發(fā)送CTS分組。此外，當接收處理單元76指示成功接收到CTS分組并且CTS分組中包括的接收節(jié)點地址RA與本節(jié)點相同時，發(fā)送單元73用于發(fā)送DATA分組。當接收處理單元指示76成功接收到DATA分組并且DATA分組的接收節(jié)點地址RA域與本節(jié)點相同時，發(fā)送單元73用于發(fā)送ACK分組。以及當信道偵聽計時單元78指示信道在清除門限時間結束后仍然空閑時，發(fā)送單元73用于發(fā)送使網(wǎng)絡分配矢量置零的清除分組CLR。信道偵聽計時單元78在不發(fā)送分組的情況下偵聽信道并計時。在偵聽到信道忙時啟動接收裝置準備接收數(shù)據(jù)，以及在發(fā)送CTS分組之后偵聽信道在清除門限時間間隔內(nèi)的狀態(tài)，并當信道在該時間間隔內(nèi)都為空閑時指示發(fā)送單元73發(fā)送CLR分組。接收單元77接收來自無線信道的數(shù)據(jù)，并將接收的數(shù)據(jù)送入接收處理單元76判斷數(shù)據(jù)的類型。
接收處理單元76判斷接收單元77是否成功接收到分組以及分組類型，并依據(jù)處理結果指示下一步的操作。具體來說，如果接收處理單元76指示沒有成功接收到某種分組，則進入延時單元75延遲一定的時間。如果接收處理單元76指示成功接收到了RTS分組并且本節(jié)點的地址與RTS分組包含的RA域相符，則啟動發(fā)送單元73準備發(fā)送CTS分組。如果接收處理單元76指示成功地接收到了RTS分組，但本節(jié)點的地址與RTS分組包含的RA域不一致，則將RTS分組的持續(xù)時間域送入NAV存儲計時單元74對NAV進行更新。如果接收處理單元76指示成功地接收到了CTS分組并且本節(jié)點的地址與CTS分組包含的RA域相符，則啟動發(fā)送單元73準備發(fā)送DATA分組。如果接收處理單元76指示成功地接收到了CTS分組，但本節(jié)點的地址與CTS分組包含的RA域不一致，則將CTS分組的持續(xù)時間域送入NAV存儲計時單元74對NAV進行更新。如果接收處理單元76指示成功地接收到了DATA分組并且本節(jié)點的地址與DATA分組包含的RA域相符，則啟動發(fā)送單元73準備發(fā)送ACK分組。如果接收處理單元指示成功地接收到了DATA分組但本節(jié)點的地址與DATA分組包含的RA域不一致，則將DATA分組的持續(xù)時間域送入NAV存儲計時單元74對NAV進行更新。如果接收處理單元76指示成功地接收到了ACK分組并且本節(jié)點的地址與ACK分組包含的RA域相符，則檢測ACK分組的持續(xù)時間域的值是否為零，如果為零則表明傳輸結束，不為零則啟動發(fā)送單元73準備發(fā)送后續(xù)的數(shù)據(jù)分組片斷。如果接收處理單元76指示成功地接收到了ACK分組但本節(jié)點的地址與ACK分組包含的RA域不一致，則將ACK分組的持續(xù)時間域送入NAV存儲計時單元74對NAV進行更新。如果接收處理單元76指示成功地接收到了CLR分組，則清除當前NAV存儲計時單元74中的NAV值，使其為零。應該指出，本發(fā)明不限于清除NAV值，也可以應用于其他類似的起到抑制作用的信號分組，以解決由此類的抑制信號引起的不必要抑制傳輸?shù)膯栴}。
延遲單元75在接收處理單元76指示沒有成功接收到分組，或者信道偵聽計時單元76指示沒有偵聽到相應的分組傳輸時，將本節(jié)點的傳輸延遲相應的時間。NAV存儲計時單元74存放網(wǎng)絡分配矢量，并依據(jù)接收處理單元76對接收的分組的判斷結果對網(wǎng)絡分配矢量進行更新。
下面結合圖7和8描述根據(jù)本發(fā)明的媒體接入控制方法的過程。圖7是本發(fā)明實施例的媒體接入控制的時序圖。圖8是根據(jù)本發(fā)明實施例執(zhí)行媒體接入控制方法的流程圖。
圖7中的左側示意性地示出了節(jié)點C、D、E和F的位置關系。其節(jié)點D處在節(jié)點C和E的通信范圍中，而節(jié)點E處在節(jié)點D和F的通信范圍中。另外，如圖7所示，節(jié)點C不在節(jié)點F的通信范圍以內(nèi)，節(jié)點F也不在節(jié)點D的通信范圍以內(nèi)。圖7中的右側示出了各節(jié)點的發(fā)送時序。
在發(fā)送節(jié)點C中，當發(fā)送存儲單元71中有分組要發(fā)送時，利用信道接入單元72準備接入信道。其中信道接入單元72依據(jù)802.11DCF規(guī)范采用CSMA/CA的接入方法。當信道接入單元72指示滿足發(fā)送分組的條件時，即可通過發(fā)送單元73向節(jié)點D發(fā)送RTS分組(時刻t1)。分組發(fā)送完畢時，發(fā)送節(jié)點C啟動接收設備利用信道偵聽計時單元78偵聽信道，以等待節(jié)點D的響應。
在步驟S801，發(fā)送節(jié)點C通信范圍內(nèi)的所有節(jié)點將利用接收單元77從無線環(huán)境中接收分組，并通過接收處理單元76判斷是否正確接收到分組以及接收到的分組類型。在步驟S802，接收到RTS分組的節(jié)點判斷本節(jié)點是否是正確的接收節(jié)點。如果通信范圍內(nèi)的節(jié)點成功地接收到RTS分組并且該分組包含的RA域與本節(jié)點的地址相同，則具有相同地址的節(jié)點為目的接收節(jié)點(在本實例中是節(jié)點D)(時刻t2)。在步驟S803，作為目的接收節(jié)點的節(jié)點D在等待SIFS時間間隔后(時刻t3)通過其發(fā)送單元73發(fā)送CTS分組來響應。如果在步驟S802成功接收到RTS分組但該分組的RA域與本節(jié)點地址不同，則該節(jié)點為非目的接收節(jié)點，將取出RTS分組中的持續(xù)時間域與本節(jié)點當前NAV存儲計時單元74中的存儲的NAV值相比較，并在步驟S808取較大的值對NAV存儲計時單元74中當前存儲的NAV進行更新。
目的接收節(jié)點D發(fā)送出CTS分組完畢(時刻t4)后，在步驟S804進入信道偵聽計時狀態(tài)，利用信道偵聽計時單元78偵聽信道。在步驟S805，目的接收節(jié)點D根據(jù)信道偵聽結果判斷信道空閑時間是否大于預定的清除門限CLR_Threshold。如果在清除門限時間(時刻t5)內(nèi)偵聽到信道上有數(shù)據(jù)傳輸，流程則轉到步驟S807，通過接收單元77開始接收分組。如果在清除門限時間結束時仍偵聽到信道空閑，流程則進行到步驟S806，啟動發(fā)送設備，利用發(fā)送單元73發(fā)送清除(CLR)分組(時刻t5)。
另外，目的接收節(jié)點通信范圍內(nèi)所有節(jié)點利用接收單元從無線環(huán)境中接收分組，并通過接收處理單元判斷是否正確接收到分組以及接收到的分組類型。如果成功接收到CTS分組并且該分組包含的RA域與本節(jié)點地址相同，則該節(jié)點為發(fā)送節(jié)點，將在等待SIFS時間間隔后啟動發(fā)送設備通過發(fā)送單元73發(fā)送DATA分組。如果成功接收到CTS分組，但該分組包含的RA域與本節(jié)點地址不同，則該節(jié)點為非發(fā)送節(jié)點，將取出CTS分組中的持續(xù)時間域與本節(jié)點當前NAV存儲計時單元中的值相比較，取較大值對該節(jié)點處的NAV進行更新(直到圖7中的時刻t9)。如果成功接收到CLR分組，則該節(jié)點清除其當前的NAV，使其重置為零。
發(fā)送節(jié)點在發(fā)送RTS完畢后啟動接收單元準備接收分組，如果正確接收到指向自己的CTS分組，則在等待SIFS的時間間隔后利用發(fā)送單元發(fā)送DATA分組。
目的接收節(jié)點在成功接收到DATA分組時等待SIFS的時間間隔后發(fā)送ACK分組應答。
在本例中，目的接收節(jié)點D發(fā)送完CTS后進入信道偵聽計時狀態(tài)。但發(fā)送節(jié)點C未能成功地接收CTS分組，因而進入延時狀態(tài)。同時，節(jié)點E檢測出成功接收到了目的接收節(jié)點D發(fā)送的CTS分組，并且本節(jié)點不是目的接收節(jié)點，因此對其NAV值進行更新，使其等于(t9-t4)，其中t9為發(fā)送節(jié)點在發(fā)送RTS分組之前預計的完成此次分組傳輸?shù)臅r刻。
由于節(jié)點C在t4時刻沒有正確接收到CTS分組，因此節(jié)點D在清除門限時間間隔后，即t5時刻仍然偵聽到信道空閑，其中t5＝t4+CLR_Threshold，CLR_Threshold為清除門限時間。此時，節(jié)點D發(fā)送清除分組CLR。
在t6時刻，節(jié)點E檢測到正確接收到了CLR分組，則清除其當前的非零NAV值，使其為零。
在t7時刻，節(jié)點E可以接收來自節(jié)點F的RTS，并判斷出本節(jié)點即為節(jié)點F發(fā)送的RTS分組的目的接收節(jié)點，于是等待了SIFS時間間隔后，在t8時刻發(fā)送CTS響應。
本發(fā)明考慮了無線分布式網(wǎng)絡中由于CTS傳輸失敗而造成網(wǎng)絡中的隱藏終端不必要的NAV設置，從而改善系統(tǒng)的吞吐量及時延等性能。
應該指出，本發(fā)明的媒體接入控制方法可以通過硬件實現(xiàn)，也可以通過軟件實現(xiàn)，或硬件與軟件的組合來實現(xiàn)。
至此已經(jīng)結合優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了描述。本領域技術人員應該理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進行各種其它的改變、替換和添加。因此，本發(fā)明的范圍不應該被理解為被局限于上述特定實施例，而應由所附權利要求所限定。
權利要求
1.一種無線網(wǎng)絡中的媒體接入控制方法，包括步驟接收請求發(fā)送分組，檢測請求發(fā)送分組包含的接收節(jié)點地址是否與本節(jié)點地址一致；在請求發(fā)送分組包含的接收節(jié)點地址與本節(jié)點地址一致時，等待短幀間隔的時間間隔后發(fā)送清除發(fā)送分組以響應所接收的請求發(fā)送分組，并進入信道偵聽狀態(tài)；如果發(fā)送清除發(fā)送分組的節(jié)點在預定的清除門限時間間隔后仍然偵聽到信道空閑，則發(fā)送使其它節(jié)點的網(wǎng)絡分配矢量重置為零的清除分組。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步包括如果發(fā)送清除發(fā)送分組的節(jié)點在預定的清除門限時間間隔內(nèi)偵聽到信道上的數(shù)據(jù)傳輸，則開始接收所述數(shù)據(jù)分組。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中檢測請求發(fā)送分組包含的接收節(jié)點地址是否與本節(jié)點地址一致的步驟還包括如果檢測到請求發(fā)送分組包含的接收節(jié)點地址與本節(jié)點地址一致，則將本節(jié)點作為目的接收節(jié)點的步驟。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述清除發(fā)送分組中包含預定的持續(xù)時間域。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，進一步包括如果接收到所述清除發(fā)送分組的節(jié)點判斷清除發(fā)送分組中包含的接收節(jié)點地址與本節(jié)點的地址不同，則取出清除發(fā)送分組中的所述持續(xù)時間域與本節(jié)點中存儲的網(wǎng)絡分配矢量的值比較，并根據(jù)比較結果用較大的值更新網(wǎng)絡分配矢量的值。
6.根據(jù)權利要求1至5中的任何一項所述的方法，其中所述預定的清除門限時間間隔等于如果清除發(fā)送分組被發(fā)送節(jié)點成功接收，則在該清除時間門限之后接收節(jié)點將必定開始接收來自發(fā)送節(jié)點的數(shù)據(jù)分組。
7.根據(jù)權利要求1至5中的任何一項所述的方法，其中所述預定的清除門限時間間隔等于短幀間隔加完成載波偵聽所需要的時間。
8.一種無線網(wǎng)絡中的媒體接入控制方法，包括步驟網(wǎng)絡中的節(jié)點接收到指向自己的請求發(fā)送分組時，等待短幀間隔時間間隔后發(fā)送清除發(fā)送分組；偵聽信道并計時，如果在清除發(fā)送分組發(fā)送完畢后的清除門限時間間隔內(nèi)始終檢測到信道空閑，則在該清除門限時間結束后發(fā)送清除分組；所有接收到清除分組的節(jié)點重置其當前的網(wǎng)絡分配矢量為零。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，進一步包括判斷接收到的請求發(fā)送分組中包含的接收節(jié)點地址是否與本節(jié)點的地址一致的步驟。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，進一步包括如果確定接收到的請求發(fā)送分組中包含的接收節(jié)點地址與本節(jié)點的地址一致，則將該節(jié)點作為目的接收節(jié)點的步驟。
11.根據(jù)權利要求9所述的方法，進一步包括如果確定接收到的請求發(fā)送分組中包含的接收節(jié)點地址與本節(jié)點的地址不一致，則將該節(jié)點作為非目的接收節(jié)點的步驟。
12.根據(jù)權利要求11所述的方法，進一步包括所述非目的接收節(jié)點取出請求發(fā)送分組中的持續(xù)時間域與本節(jié)點中存儲的網(wǎng)絡分配矢量的值比較，并根據(jù)比較結果用較大的值更新網(wǎng)絡分配矢量的值的步驟。
13.根據(jù)權利要求8所述的方法，進一步包括判斷接收到的清除發(fā)送分組中包含的接收節(jié)點地址是否與本節(jié)點的地址一致的步驟。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，進一步包括如果接收到所述清除發(fā)送分組的節(jié)點判斷清除發(fā)送分組中包含的接收節(jié)點地址與本節(jié)點的地址不同，則取出清除發(fā)送分組中的持續(xù)時間域與本節(jié)點中存儲的網(wǎng)絡分配矢量的值比較，并根據(jù)比較結果用較大的值更新網(wǎng)絡分配矢量的值的步驟。
15.根據(jù)權利要求13所述的方法，進一步包括如果接收到所述清除發(fā)送分組的節(jié)點判斷清除發(fā)送分組中包含的接收節(jié)點地址與本節(jié)點的地址一致，則發(fā)送數(shù)據(jù)分組的步驟。
16.根據(jù)權利要求15所述的方法，進一步包括如果接收到所述數(shù)據(jù)分組的節(jié)點判斷所述數(shù)據(jù)分組中包含的接收節(jié)點地址與本節(jié)點的地址一致，則發(fā)送確認分組的步驟。
17.根據(jù)權利要求15所述的方法，進一步包括如果接收到所述數(shù)據(jù)分組的節(jié)點判斷所述數(shù)據(jù)分組中包含的接收節(jié)點地址與本節(jié)點的地址不一致，則取出數(shù)據(jù)分組中的持續(xù)時間域與本節(jié)點中存儲的網(wǎng)絡分配矢量的值比較，并根據(jù)比較結果用較大的值更新網(wǎng)絡分配矢量的值的步驟。
18.根據(jù)權利要求16所述的方法，進一步包括如果接收到所述確認分組的節(jié)點判斷所述數(shù)據(jù)分組中包含的接收節(jié)點地址與本節(jié)點的地址一致，則檢測確認分組的持續(xù)時間是否為零，如果不為零則繼續(xù)發(fā)送后續(xù)數(shù)據(jù)分組的步驟。
19.根據(jù)權利要求16所述的方法，進一步包括如果接收到所述確認分組的節(jié)點判斷所述數(shù)據(jù)分組中包含的接收節(jié)點地址與本節(jié)點的地址不一致，則取出確認分組中的持續(xù)時間域與本節(jié)點中存儲的網(wǎng)絡分配矢量的值比較，并根據(jù)比較結果用較大的值更新網(wǎng)絡分配矢量的值的步驟。
20.根據(jù)權利要求8至19中的任何一項所述的方法，其中所述預定的清除門限時間間隔等于如果清除發(fā)送分組被發(fā)送節(jié)點成功接收，則在該清除時間門限之后接收節(jié)點將必定開始接收來自發(fā)送節(jié)點的數(shù)據(jù)分組。
21.根據(jù)權利要求8至19中的任何一項所述的方法，其中所述預定的清除門限時間間隔等于短幀間隔加完成載波偵聽所需要的時間。
22.一種無線分布式網(wǎng)絡中的媒體接入控制方法，包括步驟發(fā)送節(jié)點向目的接收節(jié)點發(fā)送請求發(fā)送分組；目的接收節(jié)點接收所述請求發(fā)送分組，并等待短幀間隔的時間間隔后發(fā)送清除發(fā)送分組；目的接收節(jié)點發(fā)送完清除發(fā)送分組后偵聽信道狀態(tài)；如果目的接收節(jié)點在預定的清除門限時間間隔后仍然偵聽到信道狀態(tài)為空閑，則向網(wǎng)絡中發(fā)送使其它節(jié)點的網(wǎng)絡分配矢量重置為零的清除分組。
23.根據(jù)權利要求22所述的方法，進一步包括所有接收到清除分組的節(jié)點重置其當前的網(wǎng)絡分配矢量為零。
24.根據(jù)權利要求22所述的方法，進一步包括如果發(fā)送節(jié)點接收到目的接收節(jié)點發(fā)送的清除發(fā)送分組，則向目的接收節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)分組。
25.根據(jù)權利要求22至24中的任何一項所述的方法，其中所述預定的清除門限時間間隔是如果清除發(fā)送分組被發(fā)送節(jié)點成功接收，則在該清除時間門限之后接收節(jié)點將必定開始接收來自發(fā)送節(jié)點的數(shù)據(jù)分組。
26.根據(jù)權利要求22至24中的任何一項所述的方法，其中所述預定的清除門限時間間隔等于短幀間隔加完成載波偵聽所需要的時間。
27.一種無線網(wǎng)絡中的媒體接入控制裝置，包括接收處理裝置，用于判斷是否成功接收到分組和確定分組類型，并根據(jù)判斷和確定結果指示后續(xù)操作；信道偵聽計時裝置；用于偵聽信道狀態(tài)和計時，在發(fā)送清除發(fā)送分組之后偵聽信道在預定的清除門限時間間隔內(nèi)的狀態(tài)，并當信道在所述清除門限時間間隔后仍為空閑時指示發(fā)送裝置發(fā)送清除分組；網(wǎng)絡分配矢量存儲計時裝置，用于存儲網(wǎng)絡分配矢量，并依據(jù)接收處理裝置的處理結果對網(wǎng)絡分配矢量的值進行更新。
28.根據(jù)權利要求27所述的裝置，其中進一步包括延遲裝置，用于在所述接收處理裝置指示沒有成功接收到分組，或所述信道偵聽計時裝置指示沒有偵聽到相應的分組傳輸時，將本節(jié)點的傳輸延遲相應的時間。
29.根據(jù)權利要求27所述的裝置，其中所述接收處理裝置在指示成功地接收到了分組，但本節(jié)點的地址與分組中包含的接收節(jié)點地址不一致，則將所述分組中的持續(xù)時間域與網(wǎng)絡分配矢量存儲計時裝置中存儲的網(wǎng)絡分配矢量的值進行比較，并根據(jù)比較結果用較大的值更新所述網(wǎng)絡分配矢量的值。
30.根據(jù)權利要求27所述的裝置，其中所述預定的清除門限時間間隔等于短幀間隔加完成載波偵聽所需要的時間。
31.根據(jù)權利要求27所述的裝置，其中還包括信道接入裝置，用于確定媒體接入控制裝置當前是否允許接入信道，并給出相應的指示。
32.根據(jù)權利要求27所述的裝置，其中還包括發(fā)送存儲單元，用于用于存放高層到達的數(shù)據(jù)分組。
33.一種在無線網(wǎng)絡中使用的媒體接入控制節(jié)點，包括發(fā)送裝置，用于發(fā)送分組；接收裝置，用于接收來自無線信道的數(shù)據(jù)，并送入接收處理裝置進行處理；接收處理裝置，用于判斷是否成功接收到分組和確定分組類型，并根據(jù)判斷和確定結果指示后續(xù)操作；信道偵聽計時裝置；用于偵聽信道狀態(tài)和計時，在發(fā)送清除發(fā)送分組之后偵聽信道在清除門限時間間隔內(nèi)的狀態(tài)，并當信道在所述清除門限時間間隔后仍為空閑時指示發(fā)送裝置發(fā)送清除分組；網(wǎng)絡分配矢量存儲計時裝置，用于存儲網(wǎng)絡分配矢量，并依據(jù)接收處理裝置的處理結果對網(wǎng)絡分配矢量的值進行更新。
34.根據(jù)權利要求33所述的節(jié)點，進一步包括延遲裝置，用于在所述接收處理裝置指示沒有成功接收到分組，或所述信道偵聽計時裝置指示沒有偵聽到相應的分組傳輸時，將本節(jié)點的傳輸延遲相應的時間。
35.根據(jù)權利要求33所述的節(jié)點，其中所述接收處理裝置在指示成功地接收到了分組，但本節(jié)點的地址與分組中包含的接收節(jié)點地址不一致，則將所述分組中的持續(xù)時間域與網(wǎng)絡分配矢量存儲計時裝置中存儲的網(wǎng)絡分配矢量的值進行比較，并根據(jù)比較結果用較大的值更新所述網(wǎng)絡分配矢量的值。
36.根據(jù)權利要求33所述的節(jié)點，其中還包括信道接入裝置，用于確定媒體接入控制裝置當前是否允許接入信道，并給出相應的指示。
37.根據(jù)權利要求33所述的節(jié)點，其中所述預定的清除門限時間間隔等于短幀間隔加完成載波偵聽所需要的時間。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種無線分布式網(wǎng)絡中的媒體接入控制方法，包括如下步驟網(wǎng)絡中的節(jié)點接收到指向自己的RTS分組時，等待SIFS時間間隔后發(fā)送CTS分組；偵聽信道并計時，如果在CTS分組發(fā)送完畢后的清除門限時間間隔內(nèi)始終檢測到信道空閑，則在該清除門限時間結束后發(fā)送清除分組；所有接收到清除分組的節(jié)點重置其當前的網(wǎng)絡分配矢量為零。本發(fā)明通過由收信機發(fā)起清除網(wǎng)絡分配矢量的信息，解決了由于CTS傳輸失敗而造成的不必要的網(wǎng)絡分配矢量設置問題，從而改善系統(tǒng)的吞吐量及時延等性能。
文檔編號H04L29/02GK1842001SQ20051001150
公開日2006年10月4日 申請日期2005年3月31日 優(yōu)先權日2005年3月31日
發(fā)明者杜蕾, 陳嵐 申請人:都科摩(北京)通信技術研究中心有限公司