本發(fā)明涉及通信技術領域,尤其是涉及無線局域網(wǎng)和隨機接入機制。
背景技術:
近年來隨著智能終端的日益繁榮、設備能力的持續(xù)增強、移動服務和應用的不斷豐富多樣,人們對移動數(shù)據(jù)的需求呈現(xiàn)爆炸式增長的趨勢。為此,學術界和產(chǎn)業(yè)界均在緊鑼密鼓地展開下一代WLAN的研究。值得一提的是,IEEE 802.11工作組在2014年正式成立下一代WLAN標準802.11ax工作組。與此同時,需求的急劇增加使得高密集特性將成為未來無線網(wǎng)絡的趨勢,目前已受到學者的重視。高密集特性為下一代WLAN帶來了極大的挑戰(zhàn):干擾將更為復雜多變,因此,對干擾狀況認知的準確性將直接影響到隨機接入方法的性能。
目前,傳統(tǒng)802.11的隨機接入過程,是由發(fā)送端感知自身的信道狀況來執(zhí)行退避。其退避過程是:站點有數(shù)據(jù)發(fā)送,則在[0~CW]中隨機選取一個整數(shù)作為退避計時器的值,CW為競爭窗。站點進行物理載波偵聽,在每個時隙偵聽信道判斷信道忙閑狀態(tài),若信道“空閑”,則在該時隙退避計數(shù)器減1;若信道“忙”,則在該時隙保持該退避計數(shù)器的值。直至退避計數(shù)器值減為0,則可以發(fā)送。站點是通過能量檢測來判斷信道“忙/閑”狀態(tài)的。具體而言,站點在每個時隙獲取信道上的能量,當檢測信道上的能量<-82dBm,則認為信道“空閑”;否則,即檢測信道上的能量>=-82dBm,則認為信道“忙”。
然而,由于發(fā)送端和接收端受到的干擾程度往往并不一致,這使得載波偵聽的結(jié)果也往往并不一致,導致發(fā)送端自身感知的干擾狀況并不能客觀真實反映接收端的實際干擾狀況,因此由發(fā)送端主導的退避過程將可能導致接入和傳輸性能的下降。
技術實現(xiàn)要素:
為了克服現(xiàn)有技術的不足,本發(fā)明提供一種基于信道狀況感知的主導權可切換的隨機接入方法,該方法使得發(fā)送端能夠更加準確地感知和反映接收端的信道狀況,從而有利于更精細地接入。同時,該方法引入發(fā)送端主導的隨機接入過程與接收端主導的隨機接入過程有機結(jié)合,可有效提升網(wǎng)絡吞吐量,降低鏈路間相互沖突的概率。
本發(fā)明包括三個過程:發(fā)送端主導的隨機接入過程、收發(fā)端主導互換過程和接收端主導的隨機接入過程。
本發(fā)明認為每一個節(jié)點包括熱點AP(access point)和站點STA(station),均不斷更新自身在[t-Twin,t]內(nèi)的平均干擾狀況I,Twin為時間窗,可以固定,由協(xié)議規(guī)定。技術方案的詳細實施步驟如下,其中步驟1—步驟5為發(fā)送端主導的隨機接入過程,步驟6—步驟7為收發(fā)雙方主導互換過程,步驟8為接收端主導的隨機接入過程:
步驟1:發(fā)送節(jié)點S有數(shù)據(jù)發(fā)送時,首先執(zhí)行如下的退避過程:在整個信道上,每一個時隙slot 9微秒執(zhí)行一次能量檢測,即節(jié)點通過物理載波偵聽,檢測整個信道上的信號功率,檢測在該時隙的信道能量瞬時值Isi,然后根據(jù)存儲器保存的接收端平均干擾值,獲知接收端的平均干擾值ID,平均干擾值ID根據(jù)平均干擾統(tǒng)計方法獲得,即可計算出發(fā)送端和接收端平均干擾差值ΔIS-D=IS-ID,預估出此時接收節(jié)點D在該時隙的干擾狀況干擾狀況根據(jù)預估接收節(jié)點干擾狀況的方法獲得,若預估接收節(jié)點的干擾狀況門限,CCA門限取-82dbm,則退避計數(shù)器的值減1;否則,退避掛起,直至退避計數(shù)器值減為0,即退避完成,轉(zhuǎn)入步驟2;否則停留在步驟1中繼續(xù)退避;
步驟2:當發(fā)送節(jié)點S退避完成后,發(fā)送請求幀RTS(Request to Send),并在RTS中攜帶發(fā)送節(jié)點S的平均干擾值IS,平均干擾值IS根據(jù)平均干擾統(tǒng)計方法獲得,之后轉(zhuǎn)入步驟3;
步驟3:當接收節(jié)點D接收到RTS后,回復清除發(fā)送幀CTS(Clear To Send),其中CTS中攜帶接收端的平均干擾值ID,平均干擾值ID根據(jù)平均干擾統(tǒng)計方法獲得,同時更新接收端與發(fā)送端的干擾差ΔID-S=ID-IS,用于后續(xù)D→S傳輸,并設置接收端更新干擾差值的定時器TD,之后轉(zhuǎn)入步驟4;
步驟4:當S接收到CTS后,更新發(fā)送端與接收端的干擾差值ΔIS-D=IS-ID,并設置發(fā)送端更新干擾差值的定時器Ts,用于后續(xù)S→D傳輸,之后轉(zhuǎn)入步驟5;
步驟5:在傳輸機會TXOP(Transmission Opportunity)內(nèi),S發(fā)送數(shù)據(jù)DATA,D回復確認幀ACK(Acknowledgement),并在整個TXOP時長之內(nèi)重復該過程,在后續(xù)時間t內(nèi),其中t>TXOP,收發(fā)雙方不斷更新各自的平均干擾差值,即更新發(fā)送端至接收端的平均干擾差ΔIS-D和接收端至發(fā)送端的平均干擾差ΔID-S,其具體過程詳見步驟5.1,之后轉(zhuǎn)入步驟6;
步驟5.1:在后續(xù)T時間內(nèi),但凡S→D,且采用發(fā)送端主導的隨機接入,則S使用ΔIS-D預估D的信道干擾狀況,其預估過程同步驟1所述,進行退避;但凡D→S,且采用接收端主導的隨機接入,則使用ΔID-S預估S的信道干擾狀況,信道干擾狀況根據(jù)預估發(fā)送節(jié)點干擾狀況的方法獲得,進行退避,發(fā)送端根據(jù)自己的數(shù)據(jù)量確認采用何種傳輸模式,若發(fā)送端數(shù)據(jù)量<=RTS幀的數(shù)據(jù)長度,則采用DATA/ACK傳輸模式,否則,采用RTS/CTS模式,即若在TD和Ts時間內(nèi)有RTS/CTS交互,其更新ΔIS-D和ΔID-S過程詳見步驟5.1.1,若在TD和Ts時間內(nèi)采用DATA/ACK(Acknowledgement)傳輸模式,即發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù),接收端正確接收到數(shù)據(jù)后,回復確認正確接收的傳輸模式,其更新ΔIS-D和ΔID-S過程詳見步驟5.1.2;
步驟5.1.1:如果T時間內(nèi)仍有RTS/CTS交互,則接收端D更新ΔID-S=ID-IS并重置TD為初始值,其更新過程同步驟3所述;發(fā)送端S更新ΔIS-D=IS-ID并重置Ts為初始值,其更新過程同步驟4所述;若Ts和TD只要超時,則重置ΔIS-D=ΔID-S=0,之后轉(zhuǎn)入步驟6;
步驟5.1.2:如果T時間內(nèi)采用DATA/ACK傳輸模式下,則發(fā)送端S在DATA中攜帶發(fā)送端的平均干擾值IS,接收端D收到DATA后,更新接收端與發(fā)送端平均干擾差值ΔID-S=ID-IS并重置TD為初始值;并且在回復至S的ACK中攜帶接收端的平均干擾值ID,用于發(fā)送端S更新發(fā)送端與接收端平均干擾差值ΔIS-D=IS-ID并重置Ts為初始值;若T超時,則重置ΔIS-D=ΔID-S=0,之后轉(zhuǎn)入步驟6;
步驟6:在當前TXOP時長內(nèi),發(fā)送端S將要發(fā)出的最后一個數(shù)據(jù)包之前,若發(fā)送端S根據(jù)待傳至D的剩余數(shù)據(jù)量,判斷還需競爭后續(xù)TXOP,以完成對接收端D剩余數(shù)據(jù)的傳輸,即發(fā)送端S待傳至接收端D的剩余數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量大于等于Ls,則S在當前TXOP所發(fā)出的最后一個數(shù)據(jù)包的幀控制域中,使用預留位1bit作為標志位,其中Ls為判斷發(fā)送端S待傳至接收端D剩余數(shù)據(jù)多少的門限值,設置標志位Rq=1,表示向D請求將接下來的退避模式切換至接收端主導的退避模式,之后轉(zhuǎn)入步驟7;否則,即發(fā)送端S根據(jù)待傳至D的剩余數(shù)據(jù)量,判斷不需要競爭后續(xù)TXOP,轉(zhuǎn)入步驟9;
步驟7:接收端D收到S的Rq=1數(shù)據(jù)包后,如果接收端D中的待傳至S的剩余數(shù)據(jù)量小于等于Lr,Lr為判斷接收端D中的待傳至S剩余數(shù)據(jù)多少的門限值,則D在其回復的ACK幀的幀控制域中,使用預留位1bit作為標志位,設置標志位Rs=1,表示確認接下來的退避模式將切換至接收端發(fā)起的退避模式,之后轉(zhuǎn)入步驟8;否則,設置Rs=0,表示拒絕S發(fā)出的切換退避模式的請求,之后轉(zhuǎn)入步驟9;
步驟8:接收端D執(zhí)行退避過程:接收端D在整個信道上,每一個時隙slot 9微秒執(zhí)行一次能量檢測,即節(jié)點通過物理載波偵聽,檢測整個信道上的信號功率,檢測在該時隙的信道能量瞬時值Idi,然后根據(jù)存儲器保存的S端平均干擾值,獲知接收端的平均干擾值IS,平均干擾值IS根據(jù)平均干擾統(tǒng)計方法獲得,即可計算出接收端和發(fā)送端平均干擾差值ΔID-S=ID-IS,預估出此時S在該時隙的干擾狀況干擾狀況根據(jù)預估接收節(jié)點干擾狀況的方法獲得,若預估接收節(jié)點的干擾狀況門限,CCA門限取-82dbm,則退避計數(shù)器的值減1;否則,退避掛起,直至退避計數(shù)器減為0,即退避完成,接收端D將向發(fā)送端S發(fā)送CTS分組以啟動新一輪TXOP傳輸,在CTS中攜帶接收端D的平均干擾值ID,以便發(fā)送端更新ΔIS-D=IS-ID,之后轉(zhuǎn)入步驟5;
步驟9:本次數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束。
所述的平均干擾統(tǒng)計方法如下:
假設發(fā)送端為S,接收端為D,對于任意一個時刻t,本發(fā)明認為每一個節(jié)點包括熱點AP(access point)和站點STA(station),均不斷更新自身在[t-Twin,t]內(nèi)的平均干擾值I,Twin由無線協(xié)議標準規(guī)定,設在Twin時間內(nèi),有n個時隙[δ1,δ2,...δn]分別對應時隙1,時隙2......時隙n,S和D均在每個時隙[δ1,δ2,...δn]檢測信道上的能量,發(fā)送端S檢測的能量值分別為[Is1,Is2,...Isn],接收端D檢測的能量值為[Id1,Id2,...Idn],則發(fā)送端平均干擾值IS為接收端平均干擾值ID為
其中變量定義如下:
δ:表示時隙;
Isi:發(fā)送端S在第i個時隙檢測的信道上的能量值;
Idi:接收端D在第i個時隙檢測的信道上的能量值;
所述的預估接收節(jié)點干擾狀況的方法如下:
設發(fā)送端為S,接收端為D,定義如下變量:
1)IS:用于存儲發(fā)送端平均干擾值;
2)ID:用于存儲接收端平均干擾值;
3)ΔIS-D:該變量用于存儲發(fā)送端平均干擾值與接收端平均干擾值之差,ΔIS-D=IS-ID;
4)發(fā)送端預估接收端干擾狀況值,
發(fā)送節(jié)點S執(zhí)行退避過程,在每一個時隙執(zhí)行能量檢測,若在一個時隙檢測到的信道能量為Isi,則預估出此時接收節(jié)點D在該時隙的干擾狀況值為發(fā)送端S退避完成后,發(fā)送RTS,攜帶發(fā)送端平均干擾值IS,接收端D收到RTS后,回復CTS,攜帶接收端檢測的平均干擾值ID,則發(fā)送端收到CTS后,計算并更新ΔIS-D=IS-ID,并將該值作為下次S→D傳輸,進行退避,發(fā)送端S預估接收端D干擾狀況的依據(jù);
所述的預估發(fā)送節(jié)點干擾狀況的方法如下:
設發(fā)送端為S,接收端為D,由于收發(fā)雙方是可以互換的,不斷更新接收端D至發(fā)送端S的平均干擾差ΔID-S,用于當D→S傳輸時,接收端D預估發(fā)送端S的信道狀況;
定義以下幾個變量:
1)IS:該變量用于存儲發(fā)送端平均干擾值;
2)ID:該變量用于存儲接收端平均干擾值;
3)ΔID-S:該變量用于存儲接收端平均干擾值與發(fā)送端平均干擾值之差,ΔID-S=ID-IS;
4)接收端預估發(fā)送端干擾狀況值,
發(fā)送節(jié)點S退避完成后,發(fā)送RTS,攜帶發(fā)送端的平均干擾值IS,接收端D收到RTS后,根據(jù)自身的平均干擾值ID,計算并更新ΔID-S=ID-IS并將該值作為下次D→S傳輸,進行退避,接收端D根據(jù)自身檢測的信道能量值Idi,預估接收端S干擾狀況
本發(fā)明的有益效果是由于采用了發(fā)送端退避是根據(jù)預測接收端信道干擾狀況而進行退避的方案,所以其退避過程高度反映了接收端的信道干擾狀況,從而使得隨機接入更加精細;由于采用了將發(fā)送端主導的隨機接入過程與接收端主導的隨機接入過程相結(jié)合的方案,所以提升了退避效率,進而大幅度提高了網(wǎng)絡吞吐率及提升了系統(tǒng)性能。
附圖說明
圖1是本發(fā)明發(fā)送端主導的隨機接入過程示意圖。
圖2是本發(fā)明接收端主導的隨機接入過程示意圖。
圖3是本發(fā)明收發(fā)雙方主導、切換的隨機接入過程示意圖,其中,TXOP1是由發(fā)送端退避完成,競爭到信道,進行數(shù)據(jù)發(fā)送;TXOP2是接收端退避完成,競爭到信道,將信道使用權通過CTS2轉(zhuǎn)讓給發(fā)送端S進行數(shù)據(jù)發(fā)送。
其中,Isi為能量檢測值;RTS為請求發(fā)送幀;CTS為清除發(fā)送幀;ΔID-S為接收端至發(fā)送端的干擾差值;ID為接收端平均干擾值;DATA為數(shù)據(jù);ACK為即確認幀;CTS(Clear To Send)為清除發(fā)送幀;ΔIS-D為發(fā)送端至接收端的干擾差值;ΔID-S為接收端至發(fā)送端的干擾差值;Rq為發(fā)送端向接收端請求將接下來的退避模式切換至接收端主導的退避模式標志位;Rs為接收端是否同意將接下來的退避模式切換至接收端主導的退避模式標志位。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
本發(fā)明可以在無線網(wǎng)卡中通過固件實現(xiàn),或?qū)崿F(xiàn)在無線網(wǎng)卡的驅(qū)動程序之中。
首先是發(fā)送端主導的隨機接入過程,該過程可參考圖1。發(fā)送端S根據(jù)上一次雙方通信交換信息獲取的接收端D反饋的平均干擾值ID,從而可知發(fā)送端S與接收端D的平均干擾差ΔIS-D=IS-ID。發(fā)送端S有數(shù)據(jù)需要發(fā)送時,首先要執(zhí)行退避,在每個時隙進行能量檢測IS,并預估此時接收端D的干擾狀況發(fā)送端S用該值作為本次隨機接入在該時隙的信道狀況干擾值,若則退避計數(shù)器的值是減1;否則,維持退避計數(shù)器的值。直至退避計數(shù)器的值減為0,即發(fā)送方S退避完成,發(fā)送RTS(Request to Send)并在RTS中攜帶發(fā)送方S的平均干擾值IS;接收方D收到S的RTS后,則更新接收端D與發(fā)送方S的平均干擾差值ΔID-S=ID-IS,并將該值作為后續(xù)D→S傳輸使用;然后接收端D回復CTS(Clear to Send)并在CTS中攜帶接收端的平均干擾值ID。發(fā)送端S收到CTS后,更新發(fā)送端S與接收方D的平均干擾差值ΔIS-D=IS-ID,用于后續(xù)S→D傳輸。
其次是收發(fā)端主導互換過程,在當前S→D傳輸過程的TXOP即將結(jié)束之前,若發(fā)送端S判斷還需競爭后續(xù)TXOP以完成對接收端D的剩余數(shù)據(jù)的傳輸,且待傳至D的剩余數(shù)據(jù)量≥數(shù)據(jù)量多少門限值Ls,其中Ls為判斷發(fā)送端S待傳至接收端D剩余數(shù)據(jù)多少的門限值,則S在當前TXOP所發(fā)出的最后一個數(shù)據(jù)包的幀控制域中設置的標志位Rq置1,從幀中預留位選取1bit作為Rq標志位,表示向D請求將接下來的退避模式切換至接收端主導的退避模式,接收端D接收到Rq=1的來自S的數(shù)據(jù)包后,如果接收端D待傳至S剩余數(shù)據(jù)量小于數(shù)據(jù)量多少門限值Lr,Lr為判斷接收端D中的待傳至S剩余數(shù)據(jù)量多少的門限值,則D在其回復的ACK(Acknowledgement)的幀控制域中設置標志位Rs=1(從幀中預留位選取1bit作為Rs標志位),表示確認接下來的退避模式將切換至接收端發(fā)起的退避模式;否則,設置Rs=0,表示拒絕S發(fā)出的切換退避模式的請求。
最后,通過收發(fā)雙方進行主導互換協(xié)商成功后,轉(zhuǎn)入接收端主導的隨機接入過程,該過程可參考圖2。接收端D執(zhí)行退避,接收端D根據(jù)自身干擾狀況,在每個時隙進行能量檢測ID,若ID<CCA,則退避計數(shù)器的值減1;否則,維持退避計數(shù)器的值。直至退避計數(shù)器的值減為0,退避完成后,D將直接向發(fā)送端S發(fā)送CTS分組以啟動新一輪TXOP傳輸。
本發(fā)明具體實施步驟如下:
步驟1:發(fā)送節(jié)點S有數(shù)據(jù)發(fā)送時,首先執(zhí)行如下的退避過程:在整個信道上,每一個時隙slot為9微秒執(zhí)行能量檢測,即節(jié)點通過物理載波偵聽,檢測整個信道上的信號功率,若檢測在該時隙的信道能量為IS,根據(jù)接收端干擾值的歷史信息獲知接收端的平均干擾值ID,平均干擾值ID根據(jù)平均干擾統(tǒng)計方法獲得,即可計算出發(fā)送端和接收端平均干擾差值ΔIS-D=IS-ID,最后預估出此時接收節(jié)點D在該時隙的干擾狀況:干擾狀況根據(jù)預估接收節(jié)點干擾狀況的方法獲得,若預估接收節(jié)點的干擾狀況門限,則退避計數(shù)器的值減1;否則,退避掛起,直至退避計數(shù)器值減為0,即退避完成,轉(zhuǎn)入步驟2;否則停留在步驟1中繼續(xù)退避;
步驟2:當S退避完成后,發(fā)送RTS發(fā)送請求幀,并在RTS中攜帶自己的平均干擾值Is,平均干擾值Is根據(jù)根據(jù)平均干擾統(tǒng)計方法獲得,之后轉(zhuǎn)入步驟3;
步驟3:當D接收到RTS后,回復清除發(fā)送幀CTS,其中CTS中需要攜帶接收端的平均干擾值ID,同時更新接收端與發(fā)送端的干擾差值ΔID-S=ID-IS,用于后續(xù)D→S傳輸,并設置定時器T,之后轉(zhuǎn)入步驟4;
步驟4:當S接收到CTS后,更新發(fā)送端與接收端的干擾差值ΔIS-D=IS-ID,并設置定時器T,用于后續(xù)S→D傳輸,之后轉(zhuǎn)入步驟5;
步驟5:在傳輸機會TXOP內(nèi),S發(fā)送數(shù)據(jù)DATA,D回復確認幀ACK,并在整個TXOP時長之內(nèi)持續(xù)該過程,在后續(xù)時間T時間內(nèi),其中T>TXOP,收發(fā)雙方不斷更新雙方平均干擾差,包含更新發(fā)送端至接收端的平均干擾差ΔIS-D和接收端至發(fā)送端的平均干擾差ΔID-S,其具體過程詳見以下步驟5.1,之后轉(zhuǎn)入步驟6;
步驟5.1:在后續(xù)T時間內(nèi),但凡S→D,且采用發(fā)送端主導的隨機接入,則S使用ΔIS-D預估D的信道干擾狀況,其預估過程同步驟1所述,進行退避;但凡D→S,且采用接收端主導的隨機接入,則使用ΔID-S預估S的信道干擾狀況,信道干擾狀況根據(jù)預估發(fā)送節(jié)點干擾狀況的方法獲得,進行退避,若在T時間內(nèi)有RTS/CTS交互,其更新ΔIS-D和ΔID-S過程詳見步驟5.1.1;若在T時間內(nèi)采用DATA/ACK傳輸模式,其更新ΔIS-D和ΔID-S過程詳見步驟5.1.2;
步驟5.1.1:如果T時間內(nèi)仍有RTS/CTS交互,則接收端D要更新ΔID-S=ID-IS并重置T,其更新過程同步驟3所述;發(fā)送端S要更新ΔIS-D=IS-ID并重置T,其更新過程同步驟4所述;若T超時,則重置ΔIS-D=ΔID-S=0;之后轉(zhuǎn)入步驟6;
步驟5.1.2:如果T時間內(nèi)采用DATA/ACK傳輸模式下,則發(fā)送端S在DATA中攜帶發(fā)送端的平均干擾值IS,接收端D收到DATA后,更新接收端與發(fā)送端平均干擾差值ΔID-S=ID-IS并重置T;并且在回復至S的ACK中攜帶接收端的平均干擾值ID,用于發(fā)送端S更新發(fā)送端與接收端平均干擾差值ΔIS-D=IS-ID并重置T;若T超時,則重置ΔIS-D=ΔID-S=0;之后轉(zhuǎn)入步驟6;
步驟6:在當前TXOP時長內(nèi),發(fā)送端S將要發(fā)出的最后一個數(shù)據(jù)包之前,若發(fā)送端S根據(jù)待傳至D的剩余數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量判斷還需競爭后續(xù)TXOP以完成對接收端D剩余數(shù)據(jù)的傳輸,即發(fā)送端S待傳至接收端D的剩余數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量>=Ls,Ls為判斷發(fā)送端S待傳至接收端D剩余數(shù)據(jù)多/少的門限值,則S在當前TXOP所發(fā)出的最后一個數(shù)據(jù)包的幀控制域中,使用預留位1bit作為標志位,設置標志位Rq=1,表示向D請求將接下來的退避模式切換至接收端主導的退避模式,之后轉(zhuǎn)入步驟7;否則,之后轉(zhuǎn)入步驟9;
步驟7:接收端D收到S的Rq=1數(shù)據(jù)包后,如果接收端D中的待傳至S的剩余數(shù)據(jù)量<=Lr,Lr為判斷接收端D中的待傳至S剩余數(shù)據(jù)量多/少的門限值,則D在其回復的ACK幀的幀控制域中,使用預留位1bit作為標志位,設置標志位Rs=1,表示確認接下來的退避模式將切換至接收端發(fā)起的退避模式,之后轉(zhuǎn)入步驟8;否則,設置Rs=0,表示拒絕S發(fā)出的切換退避模式的請求,之后轉(zhuǎn)入步驟9;
步驟8:接收端D執(zhí)行退避過程:接收端D在每一個時隙進行能量檢測,從而獲知當前干擾狀況ID,若能量檢測值ID<CCA門限,則退避計數(shù)值減1;否則,退避掛起,直至退避計數(shù)器減為0,即退避完成,接收端D將向發(fā)送端S發(fā)送CTS分組以啟動新一輪TXOP傳輸,在CTS中攜帶接收端D的平均干擾值ID,以便發(fā)送端更新ΔIS-D=IS-ID;之后轉(zhuǎn)入步驟5;
步驟9:本次數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束。
所述的平均干擾統(tǒng)計方法如下:
假設發(fā)送端為S,接收端為D,對于任意一個時刻t,本發(fā)明認為每一個節(jié)點包括AP和STA,均不斷更新自身在[t-Twin,t]內(nèi)的平均干擾狀況I,Twin由協(xié)議規(guī)定,設在Twin時間內(nèi),有N個時隙[δ1δ2...δn](δ1δ2...δn分別對應時隙1,時隙2......時隙n),S和D均在每個時隙[δ1δ2...δn]檢測信道上的能量,發(fā)送端S檢測的能量值分別為[Is1Is2...Isn],接收端D檢測的能量值為[Id1Id2...Idn];
變量定義如下:
δ:表示時隙;
Isi:發(fā)送端S在某個時隙檢測的信道上的能量;
Idi:接收端D在某個時隙檢測的信道上的能量;
1)發(fā)送端平均干擾值IS:
2)接收端平均干擾值ID:
所述的預估接收節(jié)點干擾狀況的方法如下:
使用本發(fā)明接入方法的需要預估接收端的干擾狀態(tài),為了表述方便,這里假設發(fā)送端為S,接收端為D。
需要定義以下幾個變量:
1)IS:該變量用于存儲發(fā)送端平均干擾值;
2)ID:該變量用于存儲接收端平均干擾值;
3)ΔIS-D:該變量用于存儲發(fā)送端平均干擾值與接收端平均干擾值之差ΔIS-D=IS-ID;
4)發(fā)送端預估接收端信道狀況值
其預估接收節(jié)點干擾狀況的方法是:發(fā)送節(jié)點S執(zhí)行退避過程,在每一個時隙執(zhí)行能量檢測,若在一個時隙檢測到的信道能量為IS,則預估出此時接收節(jié)點D在該時隙的干擾狀況為其中ΔIS-D是根據(jù)歷史信息獲得。發(fā)送端S退避完成后,發(fā)送RTS,攜帶發(fā)送端檢測的能量值IS,接收端D收到RTS后,回復CTS,攜帶接收端檢測的信道能量值ID。則發(fā)送端收到CTS后,計算并更新ΔIS-D=IS-ID,并將該值作為下次S→D傳輸,進行退避,發(fā)送端S預估接收端D干擾狀況的依據(jù)。
所述的預估發(fā)送節(jié)點干擾狀況的方法如下:
為了表述方便,這里假設發(fā)送端為S,接收端為D。由于收發(fā)雙方是可以互換的,因此使用本發(fā)明的接入方法,可以不斷更新接收端D至發(fā)送端S的平均干擾差ΔID-S。用于當D→S傳輸時,接收端D預估發(fā)送端S的信道狀況。
需要定義以下幾個變量:
1)IS:該變量用于存儲發(fā)送端平均干擾值;
2)ID:該變量用于存儲接收端平均干擾值;
3)ΔID-S:該變量用于存儲接收端平均干擾值與發(fā)送端平均干擾值之差ΔID-S=ID-IS;
4)接收端預估發(fā)送端信道狀況值
發(fā)送節(jié)點S退避完成后,發(fā)送RTS,攜帶發(fā)送端檢測的能量值IS,接收端D收到RTS后,根據(jù)自身檢測的信道能量值ID,計算并更新ΔID-S=ID-IS并將該值作為下次D→S傳輸,進行退避,接收端D預估接收端S干擾狀況
預估發(fā)送節(jié)點干擾狀況的方法是本發(fā)明中,當發(fā)送端S與接收端D互換后(即當前發(fā)送端為D,接收端為S),當前發(fā)送端D預估接收端S干擾狀況的一種方法,其思想與預估接收節(jié)點干擾狀況的方法一樣。
本發(fā)明方案具體的實施過程可參考圖1、圖2和圖3。
步驟1:發(fā)送節(jié)點S執(zhí)行退避過程。在每一個時隙執(zhí)行能量檢測,若在任何一個時隙檢測到的信道能量為Isi,則預估出此時接收節(jié)點D在該時隙的干擾狀況為其ΔIS-D的值是根據(jù)接收端反饋的平均干擾值ID的歷史信息計算ΔIS-D=IS-ID。若則退避計數(shù)器減1;否則,退避掛起。直至退避完成,轉(zhuǎn)入步驟2;否則停留在步驟1中繼續(xù)退避;
步驟2:當S退避結(jié)束后,發(fā)送RTS,并在RTS中攜帶其最新的IS,之后轉(zhuǎn)入步驟3;
步驟3:當D接收到RTS后,回復CTS,其中CTS中需要攜帶其最新的ID。同時更新ΔID-S=ID-IS,用于后續(xù)D→S傳輸,之后轉(zhuǎn)入步驟4;
步驟4:當S接收到CTS后,更新ΔIS-D=IS-ID,用于后續(xù)S→D傳輸,之后轉(zhuǎn)入步驟5;
步驟5:在TXOP內(nèi),S發(fā)送DATA,D回復ACK,并持續(xù)該過程,在后續(xù)剩余時間t(t>TXOP)時間內(nèi),收發(fā)雙方不斷更新雙方平均干擾差,其具體過程詳見以下步驟5.1,之后轉(zhuǎn)入步驟6;
步驟5.1:在后續(xù)剩余時間t內(nèi),但凡S→D,且采用發(fā)送端主導的隨機接入,則S使用ΔIS-D預估D的信道干擾狀況(其預估過程同步驟1所述),進行退避;但凡D→S,且采用發(fā)送端主導的隨機接入(此時發(fā)送端是D),則使用ΔID-S預估S的信道干擾狀況(其預估過程同步驟3所述),進行退避。若在TS和TD時間內(nèi)有RTS/CTS交互,其更新ΔIS-D和ΔID-S過程詳見步驟5.1.1;若在TS和TD時間內(nèi)采用DATA/ACK傳輸模式,其更新ΔIS-D和ΔID-S過程詳見步驟5.1.2;
步驟5.1.1:如果TD時間內(nèi)仍有RTS/CTS交互,則接收端D要更新ΔID-S=ID-IS并重置TD(其更新過程同步驟3所述);如果TS時間內(nèi)仍有RTS/CTS交互,發(fā)送端S要更新ΔIS-D=IS-ID并重置TS(其更新過程同步驟4所述)。若TS超時,則重置ΔIS-D;若TD超時,則重置ΔID-S=0;之后轉(zhuǎn)入步驟6;
步驟5.1.2:如果T時間內(nèi)采用DATA/ACK傳輸模式下,則發(fā)送端S在DATA中可以攜帶IS,接收端D收到DATA后,更新ΔID-S=ID-IS并重置T;并且在回復至S的ACK中攜帶ID,用于發(fā)送端S更新ΔIS-D=IS-ID并重置T。若T超時,則重置ΔIS-D=ΔID-S=0;之后轉(zhuǎn)入步驟6;
步驟6:在當前TXOP即將結(jié)束之前,發(fā)送端S根據(jù)剩余數(shù)據(jù)量,判斷是否需要請求將接下來的退避模式切換至接收端主導的退避模式,當S待傳至D的剩余數(shù)據(jù)量大于等于Ls時,轉(zhuǎn)入步驟6.1,其中,Ls為判斷發(fā)送端S剩余的數(shù)據(jù)多少的門限值;否則,轉(zhuǎn)入步驟6.2;
步驟6.1:S在當前TXOP所發(fā)出的最后一個數(shù)據(jù)包的幀控制域中設置標志位Rq=1,Rq為發(fā)送端向接收端請求將接下來的退避模式切換至接收端主導的退避模式標志位,從預留位選取1bit作為Rq標志位,表示向D請求將接下來的退避模式切換至接收端主導的退避模式,之后轉(zhuǎn)入步驟7;
步驟6.2:發(fā)送端S至接收端D的待傳數(shù)據(jù)小于Ls時,轉(zhuǎn)入步驟9;
步驟7:接收端D收到S的Rq=1數(shù)據(jù)包后,根據(jù)自己待傳至S的數(shù)據(jù)量判斷是否同意切換至接收端主導的退避模式,如果接收端D中的待傳至S剩余數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量不大于Lr,Lr為接收端D代傳至S剩余數(shù)據(jù)量多少的門限值,轉(zhuǎn)入步驟7.1,否則轉(zhuǎn)入步驟7.2;
步驟7.1:接收端D在其回復的ACK幀(或包含確認信息的其他類型的幀)的幀控制域中設置標志位Rs=1,Rs為接收端是否同意將接下來的退避模式切換至接收端主導的退避模式標志位,從幀中預留位選取1bit作為Rs標志位,表示確認接下來的退避模式將切換至接收端發(fā)起的退避模式,之后轉(zhuǎn)入步驟8;
步驟7.2:接收端D在其回復的ACK幀中設置標志位Rs=0,從目前預留位中取出1bit作為Rs標志位,表示拒絕S發(fā)出的切換退避模式的請求,之后轉(zhuǎn)入步驟9;
步驟8:接收端D根據(jù)自身干擾狀況,在[0~CW]中隨機選取一個整數(shù)作為退避計數(shù)器的值,執(zhí)行退避過程,其中,CW是競爭窗。在每一個時隙進行能量檢測ID,若在任何一個時隙檢測到的信道能量ID<CCA門限,則退避計數(shù)值減1;否則,退避掛起,直至退避計數(shù)器的值減為0,即退避完成,則接收端D向發(fā)送端S發(fā)送CTS分組以啟動新一輪TXOP傳輸,返回步驟5。其中CTS可以攜帶ID,以便發(fā)送端S更新ΔIS-D;后續(xù)TXOP的DATA/ACK依然可以攜帶IS/ID。否則停留在步驟8中繼續(xù)退避;
步驟9:本次數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束。