基于竞争的网络中用于媒体访问的方法和设备的制造方法_2

文档序号:9924353阅读:来源:国知局
动态地调整竞争窗口。另一个现有方案使用一种机制来把给定的公平模型转换为对应的竞争解决方案。通过使用竞争解决方案来获得能够实现相称公平(proport1nal fairness)的退避算法。另一个现有方案考虑时隙选择的概率分布,并且采用了指数随机游动退避算法,其中,基于预先确定的概率对退避时隙计数进行递减。在另一个媒体访问方案中,时隙被分配到每一个站台,其中时隙的个数至少和网络中站台的数量一样多。该方案实质上是使用时分多址(time divis1n multiple access)方案,即时隙被分配到每一个站台,来代替基于竞争的频分方案,如CSMA。虽然在退避算法领域有很多研究,但是公平性和服务质量的问题仍然未被解决。
[0013]因此,最好有一种方案能够解决IEEE802.11标准中随机退避过程的公平性和服务质量问题。

【发明内容】

[0014]本发明介绍了一种新的退避方法,用于提高传统随机退避过程的性能。本发明的方法采用了不同的方法来解决外部冲突。为退避时隙计数选择确定的数值。因此,在分发的时隙计数之中没有重复的数值,并且每一个站台可以唯一地对媒体进行访问,而不与其它站台冲突。本发明的方法通过如下方法在站台之间提供了一种循环服务类型的服务:在固定的区间[0,N]之间循环时隙计数,其中N是网络中站台的数量。因此,本发明的方法为网络提供了有保证的公平性,此外,分析表明本发明的方法对于中等到繁重的业务流量具有高的网络效率。在N个站台之间循环的循环服务类型的服务等于调度的站台,从而每一个站台都具有一段公平的时间。本发明的站台可以是移动的或者是固定的,并且网络可以是有线网络或者是无线网络。本发明致力于任何基于竞争的网络,其中在该网络中,站台使用物理或虚拟载波监听机制来确定网络是否繁忙。该基于竞争的网络应该包括其MAC层协议建立在CSMA之上的任何网络,例如电缆网。但是,站台可能也是固定的,并且网络是任何基于竞争的网络。
[0015]本发明的方法的一个主要特征是,在满负荷业务的情况下,由两个不同站台发起的连续的帧交换序列之间的时间间隔/时间段是一个DIFS加上一个时隙时间。这里的时间间隔/时间段比DCF/EDCA(Enhanced Distributed Channel Access,增强分布式信道访问)使用传统的随机退避方法中的时间间隔/时间段要短,但是比PCF/HCCA (HCFContro IledChanne I Access,混合协调功能控制信道访问)机制使用的点协调功能(PCF)的时间间隔/时间段要长。但是,本发明规定了站台间的有序的服务次序,这也是传统的随机退避方法不具备的特征。
[0016]网络冲突对于基于CSMA的无线通信来说是一个很头疼的问题,这是因为冲突严重地降低了网络性能,尤其是在吞吐量和网络效率方面。但是,本发明的确定性退避(通信媒体访问)方法消除了(或大幅度减少了)冲突。每一个站台在它的时隙计数到达O的时候能够唯一地控制无线媒体。在这方面,本发明的确定性退避方法要优于传统的随机退避方法。
[0017]本发明描述了一种用于在基于竞争的网络中获取通信媒体访问的方法和设备,包括:基于该基于竞争的网络中的站台的数量确定时隙计数,调整该时隙计数,当该时隙计数到达一个预定的数值时开始帧传输,其中,调整站台的数量和地址队列来反映优先级。进一步地,本发明还描述了一种用于在基于竞争的网络中获取通信媒体访问的方法和设备,包括:接收基于该基于竞争的网络中的站台的数量的时隙计数,调整该时隙计数;当该时隙计数到达一个预定的数值时开始帧传输,其中,调整站台的数量和地址队列来反映优先级。
【附图说明】
[0018]结合相关附图和如下描述能够更加准确的了解本发明。下面对附图进行简要说明,其中,附图中类似的标号表示类似的元素。
[0019]图1示例性示出了应用被DCF和EDCAF采用的传统的随机退避过程生成的结果。
[0020]图2示例性示出了应用本发明的确定性退避机制生成的结果。
[0021]图3示出了依据本发明的原理的管理帧格式的一个实施例。
[0022]图4a的流程图示出了接入点侧的本发明的确定性退避方法的操作。
[0023]图4b的流程图示出了站台侧的本发明的确定性退避方法的操作。
[0024]图5a的示意图/块图示出了依据本发明的原理AP在基于竞争的网络中获取对通信媒体的访问的操作。
[0025]图5b的示意图/块图示出了依据本发明的原理站台在基于竞争的网络中获取对通信媒体的访问的操作。
【具体实施方式】
[0026]现有的随机退避机制及其后续的变形在每一轮竞争中选择初始退避时隙计数(以下简称为初始计数)的时候都依赖于随机过程。由于每一个站台都独立地选择各自的初始计数,两个或多个站台同时拥有相同时隙计数的概率就很低。实际的数值可能依据竞争站的数量、使用的竞争窗口(CW)以及初始计数的分布函数。大多数情况下,CW要远大于竞争站的数量。因此,对于每一个发送尝试来说,潜在冲突的概率很低。随机退避机制是基于冲突的低概率的。
[0027]本发明使用了一种完全不同的方法来解决网络冲突的问题。我们注意到多个站台使用相同的时隙计数是导致冲突的主要原因,因此,本发明的方法以预测的方式或者确定性的方式来选择初始计数。本发明的方法使用每一个站台的唯一信息来获得它们的初始计数,并且本发明保证在任何一个时隙时间内每一个站台拥有一个网络中唯一的时隙计数。因此可以保证每一次访问尝试都具有唯一的媒体访问。由于本发明的方法以确定性的方式来选择初始计数,所以它也就被命名为确定性退避(deterministic backoff)。
[0028]在本发明的确定性退避方法中,每当监听到媒体空闲了DIFS时间,每一个站台就减少其时隙计数。例如,当时隙计数到达O的时候,站台开始在无线网络中发送数据。这些操作和传统的随机退避机制中的操作类似。当由于完成帧交换或者发送失败移动站需要选择退避的初始计数时,两者存在着不同。本发明的确定性退避方法基于网络的全局唯一信息,如站台的数量,来选择初始计数,从而避免与其它的站台的时隙计数重合。使用本发明的循环服务(round robin service)方法来代替传统随机退避使用的当冲突或者失败的时候把竞争窗口两倍化的方法。在本发明的循环服务方法中,时隙计数在固定区间[0,N]之间循环,其中N等于网络中站台的数量(包括AP)。在整个服务期间都使用本发明的循环服务。一旦时隙计数到达0,站台则获得机会开始帧交换序列。然后,时隙计数重新从N开始。在站台第一次尝试访问媒体时设置时隙计数的初始值,并且随着网络变化而适应性调整时隙计数。此外,考虑到多个站台之间存在着时隙时间在时间上不同步以及无干扰信道评估(clear channel assessment,CCA)错误的可能性,本发明应用了时隙计数校准过程(slotcount calibrat1n procedure)。
[0029]图2示例性示出了本发明的确定性退避机制。在本例中,无线局域网包括一个AP和三个移动站。如图所示,每一个站台都维持一个从O到4循环的时隙计数,并且,当时隙计数到达O的时候,开始数据帧的发送,然后把时隙计数再设置为4。对于每一轮的退避,总有一个站台会在DIFS和一个时隙时间之后被服务。因此,如同令牌环网络一样,获得对无线媒体访问的机会以预定的顺序在这些站台之间循环。图2的例子中,服务顺序为AP—站台I—站台2—站台3—AP,并且在连续服务机会之间的中间时间间隔(intermediate time space)是DIFS加上一个时隙时间。相对于传统的随机退避方法,已经是很短的时间了。
[0030]如图2所示,AP在发送数据帧之后把时隙计数重设为4,该值等于本例中站台的最大数量(N)。在下一轮竞争开始时,包括AP在内的所有站台在监听到媒体空闲DIFS这么长时间后把各自的时隙计数减I。因为站台I具有最小的时隙计数(I),所以它在过了一个时隙时间并且时隙计数达到O之后赢得了竞争,从而获得了机会来发送数据帧。在站台I发送数据的期间其它站台暂停减少它们的时隙计数。一旦站台I结束了发送,它把时隙计数重设为4,并且开始新
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