竞争窗口的设置方法及设备与流程

本申请涉及通信领域，特别涉及一种竞争窗口的设置方法及设备。

背景技术：

分布式协调功能(英文：distributedcoordinationfunction，dcf)是无线局域网(英文：wirelesslocalareanetwork，wlan)中的一种协调功能。dcf也作为载波侦听多路访问碰撞避免(英文：carriersensemultipleaccesswithcollisionavoidance，csma/ca)被知晓。在wlan中，多个站点(英文：station，sta)共用无线介质(英文：wirelessmedium，wm)。当站点要传输数据时，要侦听无线介质以确定是否有另一站点正在传输。如果无线介质不被确定为繁忙，则数据可以被传输。

如果无线介质被确定为繁忙，站点延迟传输直到无线介质空闲。无线介质空闲之后，经过分布式帧间隔(英文：distributedinterframespace，difs)的时长之后，站点选择一个随机的退避间隔，退避间隔又称为退避时间。如果站点在传输数据前等待退避间隔的时长，如果在站点期间无线介质是空闲的，站点在等待结束后传输数据。竞争窗口(英文：contentionwindow)用于指示退避时间的范围。但是，如果两个网络设备的退避时间相同，就会发生碰撞(英文：collision)。

竞争窗口越大，发生碰撞的几率越低，但可能的退避时间越长，而竞争窗口越小，可能的退避时间越短，但发生碰撞的几率就越高。退避时间过长，或者碰撞较多都会降低wlan数据传输的效率。

技术实现要素：

为了在无线局域网的数据传输过程中，退避时间过长或者碰撞较多降低wlan数据传输效率的问题，本申请提供了一种竞争窗口的设置方法及设备，所述技术方案如下：

第一方面，提供一种竞争窗口的设置方法，该方法包括：

接入点(英文：accesspoint，ap)获取活跃设备数，活跃设备数为预设时间段内至少一个站点(英文：station，sta)中数据发送量大于或等于第一阈值的sta的数量，至少一个sta在预设时间段内与ap关联；

ap根据活跃设备数确定活跃参数，活跃参数为活跃设备数对应的参数；

ap根据活跃参数设置竞争窗口。

因为竞争窗口参数是根据活跃设备数确定的，所以竞争窗口的大小可以适应于当前网络的设备数量，使得退避时间不会过长，碰撞次数也不会太多，均衡了退避时间和碰撞次数，提高了无线局域网数据传输的整体效率。例如，活跃参数可以是竞争窗口(英文：contentionwindow，cw)的最小尺寸(cwmin)或者可以是指数形式的cwmin(ecwmin)。如果活跃参数是cwmin，竞争窗口的区间可以是[0,cwmin]。如果活跃参数是ecwmin，竞争窗口的区间可以是[0,2^ecwmin-1]。竞争窗口的区间的单位为时隙(英文：slottime)。

一种可选的实现中，ap根据活跃设备数确定活跃参数，包括：

ap根据活跃设备数确定活跃参数，包括：

ap根据竞争窗口映射确定活跃设备数对应的参数集合，竞争窗口映射用于指示活跃设备数与参数集合之间的对应关系，参数集合包括至少一个候选参数；

ap在参数集合中确定活跃参数。

参数集合可以包含一个或多个候选参数，当参数集合包含多个参数时，ap可以有多种选择。

一种可选的实现中，ap根据参数集合中各个候选参数的信用指数确定活跃参数，其中，各个信用指数用于指示对应的候选参数被选为活跃参数的概率。

ap可以根据每个参数的信用指数随机选择活跃参数，多次选择的结果是符合信用指数所指示的概率的，可以通过对每个参数设定不同的信用指数，使得ap选择活跃参数更加灵活。

一种可选的实现中，如果初始参数与参数集合中的第一候选参数不相同，且初始参数与参数集合中的第二候选参数相同，ap调整第二候选参数的信用指数，初始参数为在预设时间段内用于设置竞争窗口的参数，第一候选参数为参数集合中信用指数最高的候选参数；

其中，ap调整第二候选参数的信用指数包括：

当初始参数的实时数据发送量大于第一候选参数的数据发送量时，ap增大第一候选参数的信用指数，初始参数的实时数据发送量为至少一个sta在预设时间段内总的数据发送量，第一候选参数的数据发送量用于指示用第一候选参数设置竞争窗口时，至少一个sta在预设时间段所指示的时长内总的数据发送量。用于设置竞争窗口的参数可以统称为竞争窗口参数，上述竞争窗口参数可以是竞争窗口的cwmin或者ecwmin。如果活跃参数以指数形式表示，上述竞争窗口参数可以是竞争窗口的ecwmin。如果活跃参数以非指数形式表示，上述竞争窗口参数可以是竞争窗口的cwmin。

ap根据第二候选参数的实时数据发送量调节第二候选参数的信用指数，这样，某个参数的数据发送量越大，就证明该参数越适合当前网络的设备数量，而数据发送量大的参数信用指数就越高，被选作活跃参数的概率就越大，这就使得ap所选择的活跃参数更适应于当前网络的设备数量。

一种可选的实现中，ap根据活跃设备数确定活跃参数之前，方法还包括：

当参数集合中第三候选参数的数据发送量大于参数集合中其他参数的数据发送量时，并且第三候选参数的信用指数小于参数集合中信用指数最高的候选参数的信用指数时，ap将第三候选参数的信用指数变更为预设信用指数，将参数集合中其他参数的信用指数变更为信用指数初始化集合中的信用指数，信用指数初始化集合中的任意一个信用指数小于预设信用指数；

其中，第三候选参数的数据发送量用于指示用第三候选参数设置竞争窗口时，与ap关联的sta在预设时间段所指示的时长内总的数据发送量。

因为在调节信用指数时，第二候选参数的实时数据发送量是与信用指数最高的候选参数的数据发送量作比较，进而调整第二候选参数的信用指数，因此，信用指数最高的候选参数的数据发送量是一个较高的标准，需要根据每个参数的数据发送量调整信用指数最高的候选参数，不断校正这个标准，使得信用指数更好的反应一个参数是否适合于其对应的设备数量。

一种可选的实现中，当初始参数与第四候选参数相同时，ap根据活跃设备数确定活跃参数之前，该方法还包括：

ap根据初始参数的实时数据发送量更新第四候选参数的数据发送量，第四候选参数的数据发送量用于指示用第四候选参数设置竞争窗口时，与ap关联的sta在预设时间段所指示的时长内总的数据发送量。

每个候选参数的数据发送量只体现一次统计结果是不够准确的，因此，根据实时数据发送量对该候选参数的数据发送量更新，使得该候选参数的数据发送量是比较准确稳定的值。

第二方面，提供一种ap，该ap包括：获取单元、数据管理单元、窗口调节单元；

其中，获取单元、数据管理单元和窗口调节单元用于执行第一方面或第一方面的任意一种实现中所描述的竞争窗口的设置方法。

第三方面，提供一种ap，该ap包括：处理器、存储器和收发器，处理器与存储器连接，处理器与收发器连接，存储器用于存储数据，处理器和收发器用于执行第一方面或第一方面的任意一种实现中所描述的竞争窗口的设置方法。

第四方面，提供一种可读性存储介质，该可读性存储介质存储了用于实现本发明提供的竞争窗口的设置方法的程序。该可读性存储介质可以是随机存取存储器(英文：randomaccessmemory，ram)、只读存储器(英文：read-onlymemory，rom)、闪存(英文：flashmemory)或其他存储设备。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种无线局域网结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种竞争窗口的设置方法流程示意图；

图3是本发明实施例提供的一种竞争窗口映射列表示意图；

图4是本发明实施例提供的一种竞争窗口映射列表结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种节点信息示意图；

图6是本发明实施例提供的一种ap结构示意图；

图7是本发明另一实施例提供的一种ap结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种无线局域网，如图1所示，该无线局域网10包括接入点(英文：accesspoint，ap)101和至少一个站点(英文：station，sta)102。至少一个sta102与接入点101关联。

参照图2所示，本实施例提供一种竞争窗口的设置方法，应用于上述图1所示的wlan中，该竞争窗口的设置方法包括以下步骤：

201、ap获取活跃设备数。

活跃设备数为预设时间段内至少一个sta中数据发送量大于或等于第一阈值的sta的数量，至少一个sta在预设时间段内与ap关联。本发明所说的预设时间段是有起始时间和终止时间的时间段，而不是一个时间长度，示例性的，该预设时间段的时间长度可以为30秒或1分钟。

可选的，第一阈值可以是一个常数，也可以是一个变量，也可以包含多个数值。例如，第一阈值可以为min(a,r)，其中min表示在a和r中取最小值，a为固定值，r根据第一公式r＝(t/n)×α得到。其中，t为至少一个sta在预设时间段内总的数据发送量，n为至少一个sta的数量，α为衰减系数且α∈(0,1)，例如，α可以是0.9。当至少一个sta中某个sta在预设时间段内的数据发送量大于等于a或r中的任意一个时，则该sta即为活跃设备。

可选的，在步骤201之前，ap还可以获取预设时间段内发送数据的sta的数量和每个sta在预设时间段内的数据发送量，以及总的数据发送量。ap可以自行计算活跃设备数，或者，由其他设备将预设时间段内的活跃设备数发送至ap。

202、ap根据活跃设备数确定活跃参数。

活跃参数为活跃设备数对应的参数。

可选的，ap可以根据竞争窗口映射确定活跃设备数对应的参数集合，并在参数集合中确定活跃参数。竞争窗口映射用于指示活跃设备数与参数集合之间的对应关系。进一步可选的，该竞争窗口映射用于指示多个设备数与多个参数集合之间的对应关系。一个设备数对应一个参数集合，一个参数集合包含一个或多个候选参数。

如图3所示，图3为以竞争窗口映射列表的形式表示的竞争窗口映射。图3中以一个设备数对应一个参数为例，示出了多个设备数与多个候选参数之间的对应关系。

竞争窗口映射列表只是一种竞争窗口映射的表示方式。竞争窗口映射也可以有其他表示方式，例如，代数式，方程，递归式，分段表示或其他任何能够表示函数的形式。

可选的，ap在参数集合中确定活跃参数，可以是ap根据参数集合中各个候选参数的信用指数确定活跃参数，其中，各个信用指数用于指示对应的候选参数被选为活跃参数的概率。ap根据参数集合中各个候选参数的信用指数随机选择一个候选参数作为活跃参数，候选参数的信用指数越高，被选作活跃参数的概率就越大。例如，参数s被选作活跃参数的概率可以是ps/p0，ps为参数s的信用指数，p0为所有候选参数的信用指数之和，每个候选参数的信用指数可以是预先设定的值。可选地，ap可以调整每个参数的信用指数。

可选的，如果初始参数与参数集合中的第一候选参数不相同，且初始参数与参数集合中的第二候选参数相同，ap调整第二候选参数的信用指数。其中，初始参数为在预设时间段内用于设置竞争窗口的参数，即初始参数是预设时间段内的竞争窗口参数，竞争窗口参数即为用于设置竞争窗口的参数，竞争窗口参数可以指示竞争窗口的大小，第一候选参数为参数集合中信用指数最高的参数，即第一候选参数为该参数集合的最优候选参数。

当初始参数的实时数据发送量大于第一候选参数的数据发送量时，ap将第二候选参数的信用指数增大。初始参数的实时数据发送量为至少一个sta在预设时间段内总的数据发送量，第一候选参数的数据发送量用于指示用第一候选参数设置竞争窗口时，和ap关联的sta在预设时间段所指示的时长内总的数据发送量。例如，参数集合中参数s的数据发送量可以是参数s上一次作为竞争窗口参数时和ap关联的sta总的数据发送量。参数s的数据发送量也可以是参数s多次作为竞争窗口时和ap关联的sta总的数据发送量的加权平均值。因此，对于参数s的数据发送量的定义而言，和ap关联的sta不是指上述预设时间段内和ap关联的sta(即上述至少一个sta)，而和参数s作为竞争窗口参数的时间相关。进一步地，和ap关联的sta也可以是一个假设的场景下向ap发送数据的sta，例如，如果ap从来没有选过参数s作为竞争窗口参数，参数s也可以是一个预设的初始数据发送量，该初始数据发送量是一个假设的场景下向ap发送数据的sta的数据发送量。

可选的，当初始参数的实时数据发送量小于第一候选参数的数据发送量时，ap可以将第二候选参数的信用指数减小。上述对信用指数的减小并不是必要的，ap可以只在初始参数的实时数据发送量大于第一候选参数的数据发送量时，将第二候选参数的信用指数增大，而不减小候选参数的信用指数。因为如果初始参数的实时发送量大于第一候选参数的数据发送量，可以确定预设时间段内第二候选参数作为竞争窗口参数的效果是较好的，但如果初始参数的实时发送量小于第一候选参数，则未必是第二候选参数作为竞争窗口参数的效果不好，也有可能是用户需求减少，sta需要发送的数据量本来就少。当然，具体如何对候选参数的信用指数进行调节可以根据具体情况确定。

对第二候选参数的信用指数的增大或减小的具体数值可以自行设定，例如，将第二候选参数的信用指数增大或减小1。进一步可选的，当初始参数的实时数据发送量大于第一候选参数的数据发送量时，ap可以将第二候选参数的信用指数增大，并将第一候选参数的信用指数减小；当初始参数的实时数据发送量小于第一候选参数的数据发送量时，ap将第二候选参数的信用指数减小，并将第一候选参数的信用指数增大。

可选的，可以按照如下方式确定参数集合中的最优候选参数，并对参数集合中每个候选参数的信用指数进行初始化：

当参数集合中第三候选参数的数据发送量大于参数集合中其他候选参数的数据发送量，并且第三候选参数的信用指数小于参数集合中信用指数最高的候选参数的信用指数时，ap将第三候选参数作为最优候选参数。

对参数集合中每个候选参数的信用指数进行初始化包括：将第三候选参数的信用指数变更为预设信用指数，将参数集合中其他候选参数的信用指数变更为信用指数初始化集合中的信用指数，信用指数初始化集合中的任意一个信用指数小于预设信用指数，其中，第三候选参数的数据发送量用于指示用第三候选参数设置竞争窗口时，与ap关联的sta在预设时间段所指示的时长内总的数据发送量。需要说明的是，将参数集合中除第三候选参数外的其他候选参数的信用指数变更为信用指数初始化集合中的信用指数时候，其他候选参数的信用指数可以相同，也可以不同，例如，可以是与第三候选参数差值的绝对值越小的候选参数，其信用指数越大。参数集合中某些不可能被选作活跃参数的候选参数，其信用指数可以是0，可以看做是参数集合中不包括信用指数为0的候选参数，也就是说，参数集合在对每个候选参数的信用指数初始化后，其包含的候选参数可以与信用指数初始化之前不同。

这样，对于活跃设备数所对应的参数集合，每个候选参数都有被选作竞争窗口参数的可能性，每个候选参数被选作竞争窗口参数的概率依赖于每个候选参数的信用指数。而上述应用场景中所描述的，根据至少一个sta在预设时间段内总的数据发送量对信用指数进行调节，使得信用指数能够比较准确的反应每个候选参数是否适合于无线局域网当前的设备数量，这样选择出适合于当前网络设备数的候选参数的概率就比较大。而且因为选择竞争窗口参数是根据信用指数所指示的概率进行选择，这就使得每个候选参数都有被选择到的可能性，使得竞争窗口参数有变化的可能性，无线局域网的状况变化后，有可能通过多次的选择使得竞争窗口参数适应无线局域网新的网络状况。当ap循环执行本实施例提供的竞争窗口的设置方法时，在多次选择过程中，信用指数最高的候选参数被选作竞争窗口参数的次数是最多的，循环的次数越多，其结果越趋近于信用指数所指示的概率。

可选的，ap还可以对每个候选参数的数据发送量进行更新，当初始参数与第四候选参数相同时，ap根据初始参数的实时数据发送量更新第四候选参数的数据发送量，第四候选参数的数据发送量用于指示用第四候选参数设置竞争窗口时，与ap关联的sta在预设时间段所指示的时长内总的数据发送量，当第四候选参数作为竞争窗口参数的次数为0时，第四候选参数的数据发送量为预设的初始发送量。例如：ap可以根据第二公式ts`＝b×ts+(1-b)×t更新第四候选参数的数据发送量，其中，ts`为更新后的第四候选参数的数据发送量，ts为更新前的第四候选参数的数据发送量，t为初始参数的实时数据发送量。b可以是大于等于0并且小于1的实数，例如为0.9。另一个例子中，只有当初始参数的实时数据发送量大于更新前的参数s的数据发送量时，才将初始参数的实时数据作为第四候选参数新的的数据发送量。

203、ap根据活跃参数设置竞争窗口。

ap可以将活跃参数作为竞争窗口参数设置竞争窗口，竞争窗口参数用于指示竞争窗口的大小，竞争窗口用于指示sta退避时间的范围。示例性的，活跃参数可以是竞争窗口(英文：contentionwindow，cw)的最小尺寸(cwmin)或者可以是指数形式的cwmin(ecwmin)。如果活跃参数是cwmin，竞争窗口的区间可以是[0,cwmin]。上述方括号表示闭区间。

具体的，ap根据活跃参数设置竞争窗口可以是ap向sta发送信标(英文：beacon)帧，信标帧中携带活跃参数，即新的竞争窗口参数的值。sta接收到信标帧后，获取活跃参数，根据活跃参数计算竞争窗口，在竞争窗口的区间中随机选择一个时间长度作为退避时间进行退避。

结合步骤201-203，在一种优选的实现方式中，ap可以周期性的调整竞争窗口，例如，一个周期可以设置为30秒，统计本周期内的活跃设备数，并查找对应的参数，根据对应的参数调整竞争窗口，在下一周期的数据传输就会以本周期确定的竞争窗口为准进行数据传输。当然，此处只是举例说明，也可以只统计每一个周期内某个时段的活跃设备数，例如，一个周期为30秒，在一个周期内，统计前10秒的活跃设备数，然后查找活跃参数，调整竞争窗口，以减小数据处理的负荷。当循环执行本实施例提供的竞争窗口的设置方法时，如果sta较多，ap可以设定较大的竞争窗口参数，如果sta少，ap可以设定较小的竞争窗口参数，这样可以根据实时的活跃设备数对竞争窗口进行调节，能够动态适应各种场景，均衡了退避时间和碰撞次数，提高了无线局域网数据传输的整体效率。

结合上述图2对应的实施例所描述的竞争窗口的设置方法中步骤202中利用候选参数的信用指数在参数集合中确定活跃参数的实现方式，本发明提供另一实施例对信用指数的更新做详细说明。本实施例中，每个参数集合包含3个候选参数，候选参数取值范围是[3,11]中的整数，竞争窗口映射以列表的形式体现，竞争窗口映射列表可以将设备数作为索引，当然，此处只是举例说明，也可以将一个设备数组作为索引。每一个设备数对应的信息包含3个候选参数中的最优候选参数，信用指数组及数据发送量组。每个设备数对应的信息包含的3个候选参数分别为该设备数对应的最优候选参数，最优候选参数的左邻居和最优候选参数的右邻居，最优候选参数是3个候选参数中信用指数最高的候选参数，最优候选参数的左邻居是比最优候选参数小1的参数，最优候选参数的右邻居是比最优候选参数大1的参数。进一步可选的，本实施例中，可以利用哈希算法生成竞争窗口映射列表，参照图4所示，竞争窗口映射列表包含m+1个节点(英文：node)，m为大于0的整数，每个节点的节点信息中包含设备数以及设备数对应的信息。另外，本实施例中ap循环执行上述图2对应的实施例中所描述的竞争窗口的设置方法，循环的一个周期与预设时间段的时间长度相同，图2对应的实施例中所描述的预设时间段可以看作是本实施例中的当前周期。

具体的，如图5所示，本实施例以当前周期的设备数是4，最优候选参数是5，信用指数组为[2,6,2]为例进行说明，[2,6,2]分别表示竞争窗口参数被选为4,5,6的概率分别为[2/10,6/10,2/10]。图5中，数据发送量组包含了设备数为4的情况下每个参数在一个周期的数据发送量，数据发送量组中每个数据分别对应[3,11]区间内每个参数的数据发送量，当然设备数对应的信息中也可以只显示最优候选参数及其左右邻居的数据发送量。本实施例中关于应用场景的限定只是举例说明，并不代表本发明局限于此。

当ap获取当前周期的设备数(对应图2对应的实施例中的活跃设备数)和当前周期的数据发送量(对应图2对应的实施例中初始参数的数据发送量)后，根据当前周期的数据发送量更新当前周期的竞争窗口参数(对应图3对应的实施例中的初始参数)的数据发送量。

例如，当前周期的竞争窗口参数为4，当前周期的数据发送量为50，则将图5中数据发送量组里第2个数据0更新为0.9×0+0.1×50＝5。而因为当前周期的数据发送量50小于最优候选参数的数据发送量68，则将参数4(当前周期的竞争窗口参数)对应的信用指数2减1，将最优候选参数5的信用指数加1，信用指数组变为[1,7,2]。

又如，当前周期的竞争窗口参数为6，当前周期的数据发送量为100，则将图5中数据发送量组里第4个数据65更新为0.9×65+0.1×80＝68.5。可以根据四舍五入只取整数，则参数6的数据发送量更新为69，而因为参数6更新后的数据发送量69大于最优候选参数的数据发送量66，最优候选参数变为6，将信用指数组进行初始化变为[2,6,2]，此时，信用指数组中的指数分别表示竞争窗口被选为5,6,7的概率。

这样，根据数据发送量对信用指数进行更新，使得信用指数能够比较准确的反应每个参数对当前无线局域网状况的适应性，某个参数的信用指数越大，代表该参数越适应于当前无线局域网，该参数被选为竞争窗口参数的概率也就越大。同时，根据数据发送量对最优候选参数进行调整，使得竞争窗口参数的选择范围更适合当前的无线局域网，对于每个设备数，竞争窗口参数的选择范围都是根据当前无线局域网的情况进行调整的，并不是固定不变的，增强了竞争窗口映射列表对无线局域网的不同状况的适应能力。这样就使得确定出的竞争窗口参数总是适应于当前无线局域网的状况，保证了不同的网络状况下无线局域网数据传输的效率。

基于上述图2对应的实施例，本发明实施例提供一种ap，用于执行上述图2对应的实施例中所描述的竞争窗口的设置方法，优选的，本实施例提供的ap可以是图1所示的无线局域网中的接入点101。参照图6所示，本实施例提供的ap60包括：获取单元601、数据管理单元602、窗口调节单元603。

其中，获取单元601、数据管理单元602和窗口调节单元603用于执行图2对应的实施例中所描述的竞争窗口的设置方法。有关竞争窗口的设置方法具体实现方式可以参照图2对应的实施例中的说明，此处不再赘述。

基于上述图2对应的实施例，本发明另一实施例提供一种ap，用于执行上述图2对应的实施例中所描述的竞争窗口的设置方法，优选的，本实施例提供的ap可以是图1所示的无线局域网中的接入点101。参照图6所示，本实施例提供的ap70包括：处理器701、存储器702和收发器703，处理器701和存储器702连接，处理器701和收发器703连接。可选的，该处理器701和存储器702可以在同一个芯片上，该收发器703可以是天线，该ap70可以由芯片和天线组成。ap70还可以包括有线网络接口704。存储器702用于存储数据，可选的，该存储器702存储的数据可以是缓存数据，该存储器702也可以存储程序。处理器701和收发器703用于执行图2对应的实施例中所描述的竞争窗口的设置方法。有关竞争窗口的设置方法具体实现方式可以参照图2对应的实施例中的说明，此处不再赘述。

本实施例提供的ap，获取活跃设备数，根据活跃设备数确定活跃参数，根据活跃参数设置竞争窗口。能够实时设置竞争窗口，解决了在无线局域网的数据传输过程中，退避时间过长或者碰撞较多降低无线局域网中数据传输效率的问题，提高了无线局域网中数据传输的效率。

本领域普通技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。