專利名稱：無線信道接入方案的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種無線信道接入方案，更明確而言，是關(guān)于一種應(yīng)用于無線多跳
通信領(lǐng)域中的無線信道接入方案。背景技術(shù)：
在無線網(wǎng)絡(luò)中，由于信道的共享性，在一定的區(qū)域內(nèi)，僅允許一對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信， 其它節(jié)點(diǎn)必須等待這個(gè)數(shù)據(jù)傳輸過程結(jié)束后，才能重新進(jìn)行新一輪的信道競爭，確定下一 輪信道的使用權(quán)；否則將造成數(shù)據(jù)的沖突，導(dǎo)致傳輸失敗。 信道接入方案主要解決如何在相互競爭的用戶之間分配無線信道，當(dāng)前廣泛應(yīng)用 的無線產(chǎn)品往往采用IEEE 802. 11協(xié)議。IEEE 802. 11協(xié)議是一種基于載波檢測多接入/ 沖突避免(Carrier Sense Multiple Access/CollisionAvoidance，CSMA/CA)接入?yún)f(xié)議。為 了盡量避免沖突，在MAC層(Media AccessControl，媒體訪問控制層)引入了 RTS(Request To Send,請求發(fā)送)/CTS (Clear To Send，清除發(fā)送)方案。發(fā)送端首先發(fā)送一個(gè)RTS幀來 預(yù)約信道，然后由接收端應(yīng)答一個(gè)CTS幀同意預(yù)約。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的其它節(jié)點(diǎn)偵聽到RTS或CTS 幀時(shí)，就會(huì)停止傳送數(shù)據(jù)，從而保證了發(fā)送端和接收端能在無沖突的情況下，順利完成數(shù)據(jù) 的傳送，直到發(fā)送端收到來自接收端應(yīng)答的ACK (Acknowledgment,使用帶確認(rèn))幀，數(shù)據(jù)傳 輸結(jié)束。然而該現(xiàn)有無線信道接入方案的這種沖突避免的方式是基于單跳全連通的無線網(wǎng) 絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)都能偵聽到訪問接入點(diǎn)發(fā)出的信號(hào)。當(dāng)該現(xiàn)有無線信道接入方案應(yīng)用 于無線多跳網(wǎng)絡(luò)時(shí)，往往會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)吞吐量性能的急劇下降。 在無線多跳網(wǎng)絡(luò)中，由于節(jié)點(diǎn)分布范圍廣，當(dāng)一對節(jié)點(diǎn)嘗試建立通信時(shí)，往往會(huì)出 現(xiàn)隱發(fā)送終端(Hidden sender)、隱接收終端(Hidden receiver)、顯發(fā)送終端(Exposed sender)和顯接收終端(Exposed receiver)等多種問題，如圖1所示。
在如圖1所示的無線多跳網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)節(jié)點(diǎn)A、B間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，節(jié)點(diǎn)D、F、G和M 分別成為了顯接收終端、隱接收終端、顯發(fā)送終端和隱發(fā)送終端。為保證A-B通信的正常進(jìn) 行，這些隱/顯終端都將推遲自己的發(fā)送時(shí)間。對于隱/顯發(fā)送終端M， G節(jié)點(diǎn)而言，推遲發(fā) 送數(shù)據(jù)的時(shí)間并不會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失的危險(xiǎn)。但對于隱/顯接收終端F和D節(jié)點(diǎn)而言，他們 會(huì)推遲發(fā)送CTS的時(shí)間，導(dǎo)致D和F節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的發(fā)送方C和E節(jié)點(diǎn)因沒有在預(yù)定時(shí)間內(nèi)收 到反饋幀CTS而成為"聾"發(fā)送節(jié)點(diǎn)，發(fā)送方C和E節(jié)點(diǎn)不斷的向D或F節(jié)點(diǎn)發(fā)送RTS幀，直 到RTS幀的重傳次數(shù)達(dá)到最大值，最終導(dǎo)致丟包，通信失敗。可見，在無線多跳網(wǎng)絡(luò)中，現(xiàn)有 的無線信道接入方案存在由于信道被占用導(dǎo)致隱/顯接收終端不能馬上向發(fā)送端發(fā)送CTS 幀以致多次無效接入而造成數(shù)據(jù)丟失的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種無線信道接入方案，其可以有效調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)接入信道的 時(shí)間，減少由于收發(fā)節(jié)點(diǎn)信道狀態(tài)信息的不一致而造成信道接入的盲目性，降低沖突丟包 的概率，提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐量和流間的公平性。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是 —種無線信道接入方案，包括以下步驟當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)由于競用信道而出現(xiàn)隱/ 顯接收終端以及"聾"發(fā)送節(jié)點(diǎn)時(shí)，隱/顯接收終端依據(jù)通信的節(jié)點(diǎn)對中的RTS(Request To Send，請求發(fā)送)或CTS(Clear To Send，清除發(fā)送)幀的時(shí)間信息進(jìn)行等待，延遲發(fā)送的時(shí) 間；當(dāng)隱/顯接收終端的NAV(Network Allocation Vector,網(wǎng)絡(luò)分配向量)計(jì)時(shí)器為0且 探測到信道空閑時(shí)，隱/顯接收終端發(fā)送一個(gè)CCS (Collision Clear Signal，沖突清除信 號(hào))控制幀給相應(yīng)的"聾"發(fā)送節(jié)點(diǎn)，通知"聾"發(fā)送節(jié)點(diǎn)可以立即通信；以及"聾"發(fā)送節(jié) 點(diǎn)在收到CCS控制幀后，判斷接收端信道空閑，立即進(jìn)行通信。 相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明無線信道接入方案在IEEE 802.11 DCF(Distributed Coordination Function,分布式協(xié)調(diào)功能)的基礎(chǔ)上引入新的控制幀CCS，避免了現(xiàn)有技 術(shù)中由于信道被占用導(dǎo)致隱/顯接收終端不能馬上向發(fā)送端發(fā)送CTS幀以致多次無效接入 而造成的數(shù)據(jù)丟失，能有效調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)接入信道的時(shí)間，減少由于收發(fā)節(jié)點(diǎn)信道狀態(tài)信息的 不一致造成信道接入的盲目性，降低沖突丟包的概率，提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐量和流間的公平性。
本發(fā)明的積極效果是 新協(xié)議能更有效的調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)接入信道的時(shí)間，減少由于收發(fā)節(jié)點(diǎn)信道狀態(tài)信息的 不一致而造成信道接入的盲目性，能有效降低沖突丟包的概率，提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐量和流間 的公平性。


附圖1為顯示802. 11網(wǎng)絡(luò)中的隱/顯終端問題的示意圖； 附圖2為本發(fā)明無線信道接入方案采用的CCS控制幀格式的示意圖； 附圖3為本發(fā)明無線信道接入方案的流程示意圖。
具體實(shí)施方式
以下將參照所附圖式詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容。 參見附圖1。在無線多跳網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)節(jié)點(diǎn)A、B間正在進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，節(jié)點(diǎn)D、F、G 和M分別成為了顯接收終端(Exposed receiver)、隱接收終端(Hidden receiver)、顯發(fā)送 終端(Exposed sender)和隱發(fā)送終端(Hiddensender)。 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中有一對節(jié)點(diǎn)正在進(jìn)行通信時(shí)，由于信道的共享特性和IEEE802. 11協(xié)議 采用的RTS (Request To Send,請求發(fā)送)/CTS (Clear To Send,清除發(fā)送)沖突避免方案， 在收發(fā)節(jié)點(diǎn)對干擾范圍內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)都將保持沉默，等待信道空閑。為保證發(fā)送終端A節(jié) 點(diǎn)與接收終端B節(jié)點(diǎn)之間通信的正常進(jìn)行，這些隱/顯終端D、 F、 G和M節(jié)點(diǎn)都將推遲自己 的發(fā)送時(shí)間。對于隱/顯發(fā)送終端M、 G節(jié)點(diǎn)而言，推遲發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)間并不會(huì)造成數(shù)據(jù)丟 失的危險(xiǎn)。但對于隱/顯接收終端F和D節(jié)點(diǎn)而言，他們會(huì)推遲發(fā)送CTS的時(shí)間，導(dǎo)致隱/ 顯接收終端F和D節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的發(fā)送終端E和C節(jié)點(diǎn)因沒有在預(yù)定時(shí)間內(nèi)收到反饋幀CTS而 成為"聾"發(fā)送節(jié)點(diǎn)。 為避免出現(xiàn)隱/顯接收終端時(shí)，"聾"發(fā)送節(jié)點(diǎn)盲目重復(fù)RTS幀請求通信，而 造成數(shù)據(jù)丟失，本發(fā)明一種無線信道接入方案在IEEE 802. 11協(xié)議的DCF (Distributed Coordination Function,分布式協(xié)調(diào)功能)的基礎(chǔ)上，引入新的控制幀CCS (CollisionClear Signal，沖突清除信號(hào))，請參照圖2，是本發(fā)明無線信道接入方案采用的CCS控制幀 格式的示意圖，CCS控制幀長16字節(jié)，包括2字節(jié)的Frame control (幀控制)域，用于區(qū)分 不同的幀格式；4字節(jié)的Duration(幀時(shí)間)域用于記錄傳輸CCS控制幀所需要花費(fèi)的時(shí) 間；6字節(jié)的RA域記錄CCS控制幀目的節(jié)點(diǎn)的地址；4字節(jié)的FCS (Frame CheckSequence， 幀校驗(yàn)序列)域用于幀校驗(yàn)。 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)由于競用信道而出現(xiàn)隱/顯接收終端以及"聾"發(fā)送節(jié)點(diǎn)時(shí)，隱/顯 接收終端依據(jù)通信的節(jié)點(diǎn)對中的RTS或CTS幀的時(shí)間信息進(jìn)行等待，延遲發(fā)送的時(shí)間；當(dāng) 隱/顯接收終端F和D的NAV計(jì)時(shí)器為0且偵測到信道是空閑時(shí)，由隱/顯接收終端F和 D將CCS控制幀發(fā)送給相應(yīng)的"聾"發(fā)送節(jié)點(diǎn)E和C，通知"聾"發(fā)送節(jié)點(diǎn)E和C可以立即通 信；當(dāng)"聾"發(fā)送節(jié)點(diǎn)E和C收到CCS控制幀后，且判斷當(dāng)前信道是空閑的，立即進(jìn)行通信。 若"聾"發(fā)送節(jié)點(diǎn)E和C正處于退避等待階段，則取消其退避等待計(jì)時(shí)器，將退避窗口和鏈 路層的重傳次數(shù)置0，以增大發(fā)送成功的概率，同時(shí)立即發(fā)送RTS幀給接收方(隱/顯接收 終端F和D)，建立通信。表1給出了 "聾"發(fā)送節(jié)點(diǎn)E和C收到CCS控制幀的執(zhí)行算法。
Recv—CCS(p)
lif(p->ra ! = index_) discard(p);〃判斷是否為目的節(jié)點(diǎn)，否則丟棄
2else {
3if (mhBackoff_. busy 0){
4mhBackof f_. stop ();〃停止退避計(jì)時(shí)器，準(zhǔn)備發(fā)送RTS 5ssrc_ = 0 ; 6rst_cw();
7mhBackoff—. start(cw_， is—idle());
8}
9} 表1當(dāng)"聾"發(fā)送節(jié)點(diǎn)收到CCS控制幀時(shí)執(zhí)行算法 根據(jù)上述過程，參見附圖3，是本發(fā)明無線信道接入方案的流程示意圖，本發(fā)明無 線信道接入方案包括以下步驟 步驟1，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)由于競用信道而出現(xiàn)隱/顯接收終端以及"聾"發(fā)送節(jié)點(diǎn)；
步驟2，隱/顯接收終端依據(jù)通信的節(jié)點(diǎn)對中的RTS或CTS幀的時(shí)間信息進(jìn)行等 待，延遲發(fā)送的時(shí)間； 步驟3，判斷隱/顯接收終端的NAV計(jì)時(shí)器是否為0且信道是否空閑，如果是，進(jìn)行 步驟四；如果否，回到步驟二； 步驟4，由隱/顯接收終端將CCS控制幀發(fā)送給相應(yīng)的"聾"發(fā)送節(jié)點(diǎn)，通知"聾" 發(fā)送節(jié)點(diǎn)可以立即通信； 步驟5，當(dāng)"聾"發(fā)送節(jié)點(diǎn)收到CCS控制幀后，判斷當(dāng)前信道是否空閑，如果是，進(jìn)行 步驟六；如果否，等待信道空閑后進(jìn)行通信； 步驟6，判斷"聾"發(fā)送節(jié)點(diǎn)是否處于退避等待階段；如果是，執(zhí)行步驟七；如果否， 執(zhí)行步驟八；
5
步驟7，取消退避等待計(jì)時(shí)器，將退避窗口和鏈路層的重傳次數(shù)置0，同時(shí)立即發(fā) 送RTS幀給隱/顯接收終端；以及
步驟8，建立通信。 本發(fā)明無線信道接入方案在IEEE 802.11 DCF (Distributed CoordinationFunction,分布式協(xié)調(diào)功能)的基礎(chǔ)上引入新的控制幀CCS (Collision ClearSignal，沖突清除信號(hào))，避免了現(xiàn)有技術(shù)中由于信道被占用導(dǎo)致隱/顯接收終端不 能馬上向發(fā)送端發(fā)送CTS幀以致多次無效接入而造成的數(shù)據(jù)丟失，能有效調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)接入信 道的時(shí)間，減少由于收發(fā)節(jié)點(diǎn)信道狀態(tài)信息的不一致造成信道接入的盲目性，降低沖突丟 包的概率，提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐量和流間的公平性。
權(quán)利要求
一種無線信道接入方案，其特征在于，該方案包括以下步驟當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)由于競用信道而出現(xiàn)隱/顯接收終端以及“聾”發(fā)送節(jié)點(diǎn)時(shí)，隱/顯接收終端依據(jù)通信的節(jié)點(diǎn)對中的RTS(請求發(fā)送)或CTS(清除發(fā)送)幀的時(shí)間信息進(jìn)行等待，延遲發(fā)送的時(shí)間；當(dāng)隱/顯接收終端的NAV(網(wǎng)絡(luò)分配向量)計(jì)時(shí)器為0且探測到信道空閑時(shí)，隱/顯接收終端發(fā)送一個(gè)CCS(沖突清除信號(hào))控制幀給相應(yīng)的“聾”發(fā)送節(jié)點(diǎn)，通知“聾”發(fā)送節(jié)點(diǎn)可以立即通信；以及“聾”發(fā)送節(jié)點(diǎn)在收到CCS控制幀后，判斷接收端信道空閑，建立通信。
2. 如權(quán)利要求1所述的無線信道接入方案，其特征在于，該CCS控制幀是在IEEE802.11 DCF(分布式協(xié)調(diào)功能)的基礎(chǔ)上引入的。
3. 如權(quán)利要求1所述的無線信道接入方案，其特征在于，該CCS控制幀包括Framecontrol(幀控制)域，用于區(qū)分不同的幀格式；Duration(幀時(shí)間)域用于記錄傳輸CCS控制幀所需要花費(fèi)的時(shí)間；RA域記錄CCS控制幀目的節(jié)點(diǎn)的地址；FCS(幀校驗(yàn)序列)域用于幀校驗(yàn)。
4. 如權(quán)利要求3所述的無線信道接入方案，其特征在于，該CCS控制幀長16字節(jié)，其中Frame control域是2字節(jié)，Duration域是4字節(jié)，RA域是6字節(jié)，F(xiàn)CS域是4字節(jié)。
5. 如權(quán)利要求1所述的無線信道接入方案，其特征在于，在"聾"發(fā)送節(jié)點(diǎn)在收到CCS控制幀后，若"聾"發(fā)送節(jié)點(diǎn)正處于退避等待階段，則取消"聾"發(fā)送節(jié)點(diǎn)的退避等待計(jì)時(shí)器，將退避窗口和鏈路層的重傳次數(shù)置0，同時(shí)立即發(fā)送RTS幀給所述隱/顯接收終端，建立通信。
全文摘要
一種無線信道接入方案，包括當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)由于競用信道而出現(xiàn)隱/顯接收終端及“聾”發(fā)送節(jié)點(diǎn)時(shí)，隱/顯接收終端依據(jù)通信的節(jié)點(diǎn)對中的RTS或CTS幀的時(shí)間信息進(jìn)行等待，延遲發(fā)送的時(shí)間；當(dāng)隱/顯接收終端的NAV計(jì)時(shí)器為0且探測到信道空閑時(shí)，隱/顯接收終端發(fā)送一個(gè)CCS控制幀給相應(yīng)的“聾”發(fā)送節(jié)點(diǎn)，通知“聾”發(fā)送節(jié)點(diǎn)可以立即通信；以及“聾”發(fā)送節(jié)點(diǎn)在收到CCS控制幀后，判斷接收端信道空閑，立即進(jìn)行通信。本發(fā)明在IEEE802.11DCF的基礎(chǔ)上引入新的控制幀CCS，能有效調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)接入信道的時(shí)間，減少由于收發(fā)節(jié)點(diǎn)信道狀態(tài)信息的不一致造成信道接入的盲目性，降低沖突丟包的概率，提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐量和流間的公平性。
文檔編號(hào)H04B7/26GK101729132SQ20081020137
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月17日
發(fā)明者李健 申請人:上海電機(jī)學(xué)院