一种wlan中空闲节点辅助的定向接入控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线局域网WLAN中媒体接入控制MAC技术领域，涉及由空闲节点辅助 来抑制波束切换天线带来的干扰的接入控制方法，具体是一种WLAN中空闲节点辅助的定 向接入控制方法。
【背景技术】
[0002] 随着无线局域网WLAN的不断发展，WLAN中节点间的干扰问题日益严重。为了降 低节点间的干扰，业界将波束切换天线引入WLAN系统，充分利用波束切换天线来提高空间 复用率，提升网络性能。波束切换天线在数据通信过程中使用定向工作模式，会带来请求发 送/允许发送RTS/CTS握手信号的漏听，从而产生新的隐藏节点，导致无线局域网中同频干 扰问题。
[0003] 专利号为CN200410047437. 7的中国发明专利"利用定向天线减轻无线网络中的 干扰的影响"利用全向天线发送和接收控制数据，该控制数据帮助定位无线装置和确定无 线装置什么时候将程序数据发送到天线装置或从天线装置接收程序数据。天线装置利用定 向天线将程序数据发送到无线装置和从无线装置接收程序数据。因为定向天线使用定向波 束，定向天线能根据相对天线装置无线装置的位置调节到干扰少的信道。该专利使用的定 向天线设备能够根据相对天线装置无线装置的位置调节到干扰少的信道，从而达到降低同 频干扰的目的，然而需要设备切换信道，会造成一定的时延和丢包现象。
[0004] 专利号为CN201110218077. 2的中国发明专利"无线局域网基础结构模式中隐藏 终端现象的处理方法"使用波束切换天线将无线接入点AP覆盖的空间分成多个波束，使无 线接入点依次覆盖多个波束内的用户。某一时刻只有一个波束内的用户可以请求发送数 据，而其他波束内的用户在这一时刻处于阻塞状态，不能请求发送数据，使得每一时刻参与 竞争的用户数目减少，缓解无线局域网中的隐藏终端现象。该专利使用波束切换天线处理 无线局域网中隐藏终端现象。此方法减少了隐藏终端，但同一个网络中，可能一些用户通信 较多，一些用户通信较少，对多个用户依次覆盖浪费了信道资源，并且公平性较差。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服上述已有技术的缺点，提供一种WLAN中空闲节点辅助的 定向接入控制方法，在空闲邻居节点收到源节点发送的定向请求发送DRTS信息时，空闲邻 居节点根据自身维护的信息列表，判断新的传输请求是否对当前网络形成干扰，如果发送 节点对正在传输的节点造成干扰，则向该发送节点发送邻居信息包NIP来阻塞新的传输， 以减少无线局域网中的隐藏节点现象，从而降低节点间的干扰，提高系统性能。
[0006] 本发明的技术方案是：一种WLAN中空闲节点辅助的定向接入控制方法，包括如下 步骤：
[0007] 步骤1:当源节点有数据需要发送时，首先监听信道，查看信道是否空闲。先查看 信息列表中是否缓存了目的节点对应的工作模式。若有缓存，则查看目的节点对应的工 作模式下定向网络分配矢量DNAV值是否为0 ;若无缓存，则查看源节点默认工作模式下的DNAV值是否为0。DNAV为0表示该工作模式下的信道空闲；DNAV不为0表示该工作模式下 信道占用，需要等待直到DNAV值递减为0。其中，源节点是指有数据需要发送的节点，目的 节点是指接收源节点数据的节点；
[0008] 所述信息列表中包含的字段为：邻节点地址、工作模式、DNAV、信号强度RSSI以及 信息有效时间；在每个节点都缓存一个信息列表，并根据收到的DRTS，不断的更新信息列 表；
[0009] 其中，邻节点地址用于记录相邻节点的MAC地址信息；
[0010] 工作模式用于保存本节点与邻节点通信时的工作模式选择，即使用的波束切换天 线的波束方向。默认工作模式是全向波束或所有波束中的最宽的波束，或者是从所有波束 中随机选择的一个波束；
[0011] DNAV用于记录某波束方向上邻节点预约的信道时长，在该时长内阻塞对应工作模 式；
[0012] RSSI用于记录本地节点接收到的邻居节点的信号强度；
[0013] 信息有效时间用于判断当前保存的信息是否过期，若过期则删除此条数据项信 息，以保证当前信息的实时性和有效性；
[0014] 步骤2 :源节点监听到信道空闲后，向目的节点发送DRTS;
[0015] 步骤3 :接收到DRTS信号后，空闲邻居节点根据自身的信息列表判断源节点是否 对当前通信造成干扰；若判断为有干扰，则空闲邻居节点向源节点发送邻居信息包NIP，阻 塞其发送；若判断为无干扰，则无需任何处理；其中空闲邻居节点是指在源节点覆盖范围 内的，处于空闲状态的节点；
[0016] 步骤4:源节点发起的传输请求对当前通信造成干扰时，源节点收到NIP，则暂时 阻塞传输，并更新发送方向上的DNAV的值，然后返回步骤1，等待DNAV的值为0后重新发起 发送请求；
[0017] 步骤5 :源节点发起的传输请求对当前通信没有干扰时，源节点收到目的节点用 定向波束发来的定向允许发送DCTS信息后，源节点将天线模式调整至对准目的节点的工 作模式，即最佳模式；
[0018] 步骤6 :源节点发送数据包并等待目的节点用定向波束发来的定向应答DACK信息 的到来；
[0019] 步骤7 :源节点收到DACK，则此次发送成功，返回步骤1。
[0020] 上述步骤3中所述的空闲邻居节点根据自身的信息列表判断源节点是否对当前 通信造成干扰的具体判断过程如下：
[0021] (1)空闲邻居节点通过DRTS信号获得源节点地址、目的节点地址、时长、信号强度 信息，并通过DRTS信号的到达角信息估计源节点的位置，并获得对应此方向源节点的波束 切换天线定向工作模式的标号；
[0022] (2)查找信息列表中的邻节点地址，确定源节点的地址是否存在，
[0023] 如果没有查找到源节点，说明之前从未监听到源节点的信息或者源节点的信息已 失效被删除，则为源节点在信息表中添加新的数据项；
[0024] 如果查找到源节点，则对其信息进行更新，将信息列表中的工作模式更新为已获 得的定向工作模式标号，并将其对应的信息有效时间更新为当前时间；
[0025] (3)空闲邻居节点查看所有与源节点工作模式相同的节点的DNAV值，若存在不为 〇的值，则向源节点发送NIP;若全部为0,则查看源节点相反波束方向下的DNAV值；
[0026] (4)源节点相反波束方向下的DNAV值不为0,则将源节点对应的RSSI与相反波 束方向下的正在通信的节点对应的RSSI相加，若所相加的值大于门限值，则向源节点发送 NIP;若小于门限值，则说明源节点已超出了正在通信节点的覆盖范围，则不存在同频干扰； 其中相反波束方向下的正在通信的节点即为DNAV值不为0的节点；
[0027] (5)源节点相反波束方向下的DNAV值全为0,或者相加后的RSSI值小于门限值， 则查看信息列表中是否缓存有目的节点信息；
[0028] (6)如果空闲邻居节点的信息列表中缓存有目的节点信息，则查看所有与目的节 点工作模式相同的节点的DNAV值是否为0,若存在不为0的值，则向源节点发送NIP;如果 没有缓存目的节点信息或者与目的节点工作模式相同的节点的DNAV值全为0,则只需更新 源节点对应天线模式下的DNAV值即可。
[0029] 上述步骤3中的空闲邻居节点根据自身的信息列表判断源节点是否对当前通信 造成干扰的具体判断过程中的第（4)步中所述的门限值为S0+S1。其中，信号在发送端的信 号强度为S0,接收端接收到的干扰信号强度为S1，且在此干扰信号下接收端当前的通信不 被中断。
[0030] 本发明的有益效果：本发明的主要思路是：空闲节点监听网络状况，利用自身维 护的信息列表判断当前传输状况；当结束传输的节点在新的传输方向上对现有传输造成干 扰的情况下发送NIP，阻塞其在干扰方向上的传输。本发明的优点如下：
[0031] (1)在无线局域网中引入波束切换天线，与全向天线相比，波束切换天线的引入提 升了系统中并行传输节点对数，且随着波束数目增加并行传输节点对数增加。
[0032] (2)对于波束切换天线带来的隐藏节点问题，本发明采用引进空闲节点辅助的方 法。空闲邻居节点感知当前传输情况，依据信息列表，对隐藏节点进行判断并发送NIP阻塞 其在干扰方向上的传输，避免由于握手信号漏听引起的隐藏节点问题。
[0033] (3)本发明中，空闲节点并不是向周围所有传输结束的节点发送NIP，而是先进行 判断，如果源节点对正在传输的节点造成干扰，空闲邻居节点才向源节点发送NIP，避免了 大量的NIP发生碰撞的现象。