一种全双工无线局域网中节点的介质访问控制方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种全双工无线局域网中节点的介质访问控制方法及系统。
【背景技术】
[0002]无线局域网(Wireless Local Area Network，WLAN)是常用的无线网络，吞吐性能是关键性能指标。新兴的物理层技术“同时同频无线全双工”(In band Full Duplexwireless，FD)，因为能够将无线局域网的物理层容量提高I倍，未来将可能广泛应用在无线局域网中。接入节点(Access Point，AP)和用户节点(Client)都支持“同时同频无线全双工”的无线局域网，称为全双工无线局域网(FD WLAN) οFD WLAN通常由一个AP和多个Client组成。
[0003]想要将FD技术的优势发挥出来，需要对FDWLAN的介质访问控制方法(MediaAccess Control，MAC)进行精心设计，使得系统中的通信尽量以双工的形式进行，从而提高系统的吞吐量。
[0004]已有的针对FD WLAN的MAC包括以下两类:
[0005](I)以Janus为代表的集中式控制MAC
[0006]这类协议都是由AP统一管理Client的介质访问行为。在Janus中AP的工作具有周期性，AP的每一个周期可以分成两个部分:第一部分，AP收集Client的传输意图(S卩，Client是否有包发给AP)，然后AP广播消息，告知每个Client的在第二部分的传输行为;第二个部分，Cl ient和AP建立双工传输。
[0007](2)以ro-MAC为代表的分布式竞争MAC
[0008]在这类协议中，节点(AP和Client的统称，下同)独立进行介质访问控制。在FD-MAC中，节点依据标准802.11的分布式协调功能(Distributed Coordinat1n Funct1n,DCF)中的载波侦听多路访问/冲突避免(Carrier Sense Multiple Access with Collis1nAvoidanCe，CSMA/CA)进行分布式竞争，竞争胜出的节点进行介质访问并发起一次通信。如果该节点的通信对端也有对该节点的通信意图，该节点和其通信对端可以建立起一次双工传输;如果该节点的通信对端没有对该节点的通信意图，该节点不能和其通信对端建立双工传输，数据传输是单工的。
[0009]我们称一对节点间具有相互的传输意图的情况为这对节点间存在双工机会。一对节点间存在双工机会是这对节点建立双工通信的前提。如果一对节点存在双工机会，一方(AP或者一个Client)发起向另一方(一个Client或者AP)的传输，另一方在解析出MAC头部之后，可以保持接收的同时发起一个反向的传输，建立双工通信。但是，如果一对节点间不存在双工机会，一方(AP或者一个Client)发起向另一方(Client或者AP)的传输，另一方不会发起一个反向的数据传输，这时数据传输是单工的。图1所示为FD-MAC建立双工的方法。
[0010]集中式控制MAC需要相对苛刻的部署条件。Janus要求AP和Client严格的时钟同步，严格时钟在实际使用中同步难以保证，Janus很难被实际应用。[0011 ]分布式竞争MAC的部署相对容易，更有可能被广泛利用。因为ro-MAC可以在异步时钟下工作，FD-MAC相对Janus部署起来容易很多TD-MAC主要关注如何使一对具有双工机会的节点建立起双工通信，但是完全忽略了去抓住双工机会。因此可能会出现，系统中存在双工机会而FD-MAC不能利用的情况。所以，FD-MAC的吞吐性能没有达到我们应用FD WLAN的预期。而且由于简单应用CSMA/CA，FD-MAC还具有公平性较差的问题。
【发明内容】
[0012]针对现有技术的不足，本发明提出一种全双工无线局域网中节点的介质访问控制方法及系统，其中本发明方法也可称为AF-MAC。
[0013]本发明提供一种全双工无线局域网中节点的介质访问控制方法，包括:
[0014]步骤I，节点通过异步方式建立双工通信，所述节点包括接入节点与用户节点，其中若所述节点中的节点响节点A发送数据包P，所述节点A接收所述数据包P的头部后，检测所述节点A是否存在需要发送给所述节点B的数据包S，若有则所述节点A将所述数据包S发送给所述节点B，建立双工通信，反之亦然；
[0015]步骤2，为每个节点建立传输意图表，存储每个节点的传输意图，在所述节点进行介质访问之前，首先检测对端节点在所述传输意图表是否存在传输意图，若存在，则所述节点优先接入信道，与所述对端节点建立双工通信。
[0016]所述的全双工无线局域网中节点的介质访问控制方法，所述步骤2中建立传输意图表的步骤包括:若所述节点A将要对所述节点B发送数据包，则如果所述节点A在发送完所述数据包的之后，还有对所述节点B的传输意图，则所述节点A设置所述数据包中“Moredata”比特位为‘ I’，如果所述节点A在发送完所述数据包之后，没有对所述节点B的传输意图，则所述节点A设置所述数据包的“More data”比特位为‘0’，所述节点B将所述数据包中所包含的传输意图记录到传输意图表中。
[0017]所述的全双工无线局域网中节点的介质访问控制方法，所述步骤2包括，若所述节点为用户节点，则所述用户节点在传输数据包之前首先依照CSMA/CA，从[0，CW_1]中，选取一个整数作为退避计数器的值，然后所述用户节点检测所述传输意图表，如果与数据包的目的地址相对应的节点存在传输意图，则所述用户节点将所述退避计数器的值乘以一个参数a Ipha，并向上取整作为退避计数器的新值；
[0018]若所述节点为接入节点，则所述接入节点在传输数据包之前首先依照CSMA/CA，从[O，CW-1 ]中，选取一个整数作为退避计数器的值，然后所述接入节点检测所述传输意图表，如果与数据包的目的地址相对应的节点存在对所述接入节点的传输意图，则所述接入节点将退避计数器的值置成‘0’，即当介质空闲时，立即发送数据包。
[0019 ]所述的全双工无线局域网中节点的介质访问控制方法，还包括接入节点主动询问步骤，包括
[0020]所述接入节点构造消息POLL，并询问所述用户节点的传输意图，由于节点间存在双工通信，如果所述用户节点存在传输意图，则所述用户节点解析出所述消息POLL的头部后，立即发起通信，其中所述接入节点将所述消息POLL插入到队列中，当所述消息POLL到达队列头部时，所述接入节点立即访问介质并将所述消息POLL发送出去，其中所述消息POLL的格式与标准802.11帧格式一致，各个字段的意义相同。[0021 ]所述的全双工无线局域网中节点的介质访问控制方法，所述接入节点主动询问步骤的具体步骤为所述接入节点每发送完一个数据包时，查看其队列长度是否超过一个队列的长度参数，所述长度参数称为公平性阈值，如果所述队列长度没超过“公平性阈值”，则所述接入节点不做任何处理，否则，所述接入节点将继续检查是否存在用户节点的数据包出现在所述接入节点的队列中所述公平性阈值之前的位置，若不存在，则所述接入节点随机选取一个所述用户节点，并为所述用户节点生成一个所述消息POLL，同时所述接入节点检查所述传输意图表，若所述用户节点没有传输意图，则所述接入节点将所述消息POLL插入到队列中所述公平性阈值的位置，保证定期询问所述用户节点的传输意图，若所述用户节点存在传输意图，则所述接入节点将所述消息POLL插入到所述公平性阈值之前的一固定位置，所述固定位置为一参数，将所述固定位置称为公平位置。
[0022]本发明还提出一种全双工无线局域网中节点的介质访问控制系统，包括:
[0023]建立双工通信模块，用于节点通过异步方式建立双工通信，所述节点包括接入节点与用户节点，其中若所述节点中的节点响节点A发送数据包P，所述节点A接收所述数据包P的头部后，检测所述节点A是否存在需要发送给所述节点B的数据包S，若有则所述节点A将所述数据包S发送给所述节点B，建立双工通信，反之亦然；
[0024]建立传输意图表模块，用于为每个节点建立传输意图表，存储每个节点的传输意图，在所述节点进行介质访问之前，首先检测对端节点在所述传输意图表是否存在传输意图，若存在，则所述节点优先接入信道，与所述对端节点建立双工通信。
[0025]所述的全双工无线局域网中节点的介质访问控制系统，所述建立传输意图表模块中建立传输意图表的步骤包括:若所述节点A将要对所述节点B发送数据包，则如果所述节点A在发送完所述数据包的之后，还有对所述节点B的传输意图，则所述节点A设置所述数据包中“More data”比特位为‘I’，如果所述节点A在发送完所述数据包之后，没有对所述节点B的传输意图，则所述节点A设置所述数据包的“More data”比特位为‘ O ’，所述节点B将所述数据包中所包含的传输意图记录到传输意图表中。
[0026]所述的全双工无线局域网中节点的介质访问控制系统，所述建立传输意图表模块包括，若所述节点为用户节点，则所述用户节点在传输数据包之前首先依照CSMA/CA