本发明属于网络通信技术领域，特别涉及一种无线局域网中小区内多站点数据同时传输的方法。
背景技术：
无线局域网是利用无线通信技术在一定的局部范围内建立的网络，是计算机网络与无线通信技术相结合的产物，它以无线多址信道作为传输媒介，能够使用户实现随时、随地、随意的宽带网络接入。开放系统互联osi模型把网络通信的工作分为7层，分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，其中媒质接入控制mac层是数据链路层下层子层。无线局域网中媒质接入控制mac层所对应标准为ieee802.11，有中心控制pcf和分布控制dcf两种工作方式。中心控制方式pcf适用于具备中央控制器的网络，仅支持非竞争型实时业务。分布控制方式dcf，利用载波侦听机制，支持无竞争型实时业务和竞争型非实时业务，是媒质接入控制mac层中最基本的媒质接入控制机制。在现有802.11分布控制方式dcf中，当某个站点有数据帧要发送时，需要执行如下过程：
(1)站点先检测信道，若检测到信道空闲，等待分布式帧间间隙difs，如果这段时间内信道一直是空闲的，源站点发送请求发送帧rts给接入点ap；
(2)接入点ap接收到请求发送帧rts后，等待短帧空间sifs发送请求回复帧cts给源站点；
(3)源站点接收到请求回复帧cts后，等待短帧空间sifs发送数据给接入点ap，在源站点发送数据过程中，所有其他站点设置网络分配矢量nav，表明这段时间内信道忙，不能发送数据；
(4)接入点ap正确接收到数据后，等待短帧空间sifs，向源站点发送确认帧ack；
(5)所有站点等待分布式帧间间隙difs后，接着会出现一段时间，叫做争用窗口，表示在这段时间内有可能出现站点争用信道的情况。
然而，传统的媒质接入控制mac层分布控制方式dcf不允许小区内多个站点同时向接入点ap传输数据，每个数据传输机会内只允许小区内单个站点向接入点ap传输数据，导致网络上行链路吞吐量较低。在现有工作中提出了一些提升小区上行链路吞吐量的方法，例如sanabria-russo等人在其发表的论文“ahighefficiencymacprotocolforwlans:providingfairnessindensescenario”(ieee/acmtransactionsonnetworking,vol.25,no.1,2017.)公开了修改多站点竞争方式的增强冲突避免方法，具体内容是，在多站点竞争过程中，一些站点在数据成功传输后，采用确定的退避时间间隔，网络构建无冲突的分布式传输机会给成功竞争的多个站点。这个方法保证了更多的信道时间用在数据成功传输上而不是用在冲突的恢复阶段，因此可以提升网络的吞吐量。随着无线通信领域的发展，已有的物理层技术允许多个站点同时向接入点ap发送数据，接入点ap采用串行干扰消除sic技术可正确解调接收到的数据。但是，媒质接入控制mac层仍然不支持小区内多站点向接入点ap同时传输数据，每次数据传输机会只允许一个站点向接入点ap发送数据，导致网络上行链路吞吐量较低。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种无线局域网中小区内多站点数据同时传输的方法，用于解决现有技术中因小区内每次只允许一个站点向接入点ap发送数据导致的上行链路吞吐量较低的技术问题。
本发明的技术思路是：在ieee802.11无线局域网媒质接入控制mac层，一个站点获得接入信道的权利后，其他站点侦听到被给予同时传输的机会后，如有数据需要传输，将网络分配矢量nav置零，等待短帧空间sifs后与已获得信道使用权利的站点数据同时传输，在接入点ap处，物理层应用串行干扰消除sic技术解调接收到的数据，用于提升小区上行链路的吞吐量。
根据上述技术思路，实现本发明目的采取的技术方案包括如下步骤：
(1)接入点ap向小区内各个站点广播信标帧：
接入点ap向小区内处于信道侦听状态的各个站点周期性广播信标帧，声明该接入点ap覆盖范围内的小区支持多站点数据同时传输的功能；
(2)获得信道使用权的站点向接入点ap发送请求发送帧rts：
(2a)各个站点接收接入点ap广播的信标帧，需要发送数据时对无线局域网的信道进行检测，若无空闲信道，则继续处于侦听状态，若有空闲信道，判断需要发送数据的站点是否为一个，若是，需要发送数据的站点获得信道使用权，并执行步骤(2b)，否则，多个站点在竞争信道过程中随机退避一段时间，具有最小退避时间的站点获得信道使用权，并执行步骤(2b)；
(2b)获得信道使用权的站点等待分布式帧间间隙difs，如果这段时间内信道一直处于空闲状态，则向接入点ap发送请求发送帧rts；
(3)接入点ap向小区内各个站点发送多站点请求回复帧multi-stationcts：
接入点ap接收获得信道使用权的站点发送的请求发送帧rts，等待短帧空间sifs间隙后，根据可以同时传输数据的站点设置多站点请求回复帧multi-stationcts的多接收地址数字段和多接收地址字段，并发送给小区内各个站点；
(4)各个站点判断自己是否获得数据同时传输机会：
小区内各个站点根据接收到的多站点请求回复帧multi-stationcts，查找自己的媒体访问控制mac层地址是否包含在多站点请求回复帧multi-stationcts的多接收地址字段内，若是，将网络分配矢量nav置零，并执行步骤(5)，否则，设置网络分配矢量nav，并执行步骤(5)；
(5)各个站点确定是否进行数据同时传输:
各个站点判断自己的网络分配矢量nav是否为零，若是，等待短帧空间sifs后，与已获得信道使用权的站点同时向接入点ap发送数据，并执行步骤(6)；否则，在网络分配矢量nav期间不发送数据，直到接收到多站点确认帧multi-stationack后，等待分布式帧间间隙difs进入信道侦听过程，并执行步骤(2)；
(6)接入点ap向各个站点发送多站点确认帧multi-stationack：
接入点ap根据接收到站点发送的数据，等待短帧空间sifs，设置多站点确认帧multi-stationack的多接收地址数目字段和多接收地址字段的媒体访问控制mac层地址后，发送多站点确认帧multi-stationack给小区内的各个站点确认成功传输数据的站点。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
本发明由于在接入点ap处，接入点ap可以确定满足物理层应用串行干扰消除sic技术解调站点同时传输的数据，发送多站点请求回复帧multi-stationcts给小区内站点，满足数据同时传输的站点可以同时向接入点ap传输数据，接入点ap接收数据后，发送多站点确认帧multi-stationack给小区内的各个站点确认成功传输数据的站点，实现了在每个数据传输机会内允许小区内多个站点向接入点ap传输数据，增加了各个站点传输数据的机会，与现有技术相比，有效地提升了网络上行链路的吞吐量。
附图说明
图1是本发明适用的应用场景图；
图2是本发明的实现流程图；
图3是本发明的接入点ap和各个站点的帧格式图，其中图3(a)是各个站点的请求发送帧rts的帧格式，图3(b)是接入点ap发送的多站点请求回复帧multi-stationcts的帧格式，图3(c)是接入点ap发送的多站点确认帧multi-stationack的帧格式；
图4是本发明的多站点数据同时传输的帧间交互图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步的详细描述：
参照图1，本发明适用的小区包括通过无线局域网连接的接入点ap和多个站点，本实例中包含一个接入点ap、站点1、站点2、站点3、站点4、站点5、站点6。站点1-6为小区内的智能手机、便携式笔记本电脑终端设备。
参照图2，一种无线局域网中小区内多站点的数据同时传输方法，包括如下步骤：
步骤1)接入点ap向小区内各个站点广播信标帧：
接入点ap向小区内处于信道侦听状态的站点1-6周期性广播信标帧，声明该接入点ap覆盖范围内的小区支持多站点数据同时传输的功能；
步骤2)获得信道使用权的站点1向接入点ap发送请求发送帧rts：
步骤2a)站点1-6接收到接入点ap广播的信标帧，站点1、站点2、站点4需要发送数据并对无线局域网的信道进行检测，有空闲信道，站点1、站点2、站点4在竞争信道过程中随机退避一段时间，假设具有最小退避时间间隔的站点1获得信道的使用权；
步骤2b)站点1再等待分布式帧间间隙difs，这段时间内信道一直处于空闲状态，则站点1向接入点ap发送请求发送帧rts，如图4中(a)段所示；
其中请求发送帧rts格式如图3(a)所示，与原来分布控制方式dcf的请求发送帧rts格式相同，包括2字节的请求发送帧控制字段、2字节的持续时间字段、6字节的接收地址字段、6字节的发送地址字段和4字节的请求发送帧校验字段；其中，请求发送帧控制字段的subtype＝1011用于表明该帧是控制帧中的请求发送帧rts；接收地址字段的receiveraddress1为接入点ap的媒体访问控制mac层地址；发送地址字段的transmitteraddress1为站点1媒体访问控制mac层地址。
步骤3)接入点ap向小区内站点1-6发送多站点请求回复帧multi-stationcts：
接入点ap接收获得信道使用权的站点1发送的请求发送帧rts，等待短帧空间sifs间隙后，根据可以同时传输数据的站点设置多站点请求回复帧multi-stationcts的多接收地址数字段和多接收地址字段，并发送给小区内的站点1-6，如图4中(b)段所示；其中，多站点请求回复帧multi-stationcts如图3(b)所示，是在原来分布控制方式dcf的请求回复帧cts帧格式上进行改进的，包括2字节的请求回复帧控制字段、2字节的持续时间字段、2字节的多地址数目字段、多接收地址字段和4字节的请求回复帧校验字段；多站点请求回复帧控制字段的subtype＝1100；多接收地址数目字段是一个变量，随着可以同时进行数据传输站点的数目变化，本实例中多接收地址数目字段的receiveraddressnumber为3；多接收地址字段是一个变量，随着可以同时进行数据传输站点的媒体访问mac层地址变化，每个接收地址为6字节，本实例中多接收地址字段的receiveraddress1、receiveraddress2、receiveraddress3分别为站点1、站点2、站点4的媒体访问控制mac层地址。
步骤4)站点1-6判断自己是否获得数据同时传输机会：
小区内的站点1-6根据接收到的多站点请求回复帧multi-stationcts，查找自己的媒体访问控制mac层地址是否包含在多站点请求回复帧multi-stationcts的多接收地址字段内，站点1、站点2、站点4的媒体访问控制mac层地址包含在多站点请求回复帧multi-stationcts的多接收地址字段内，站点1、站点2、站点4将网络分配矢量nav置零，并执行步骤5)，站点3、站点5、站点6的媒体访问控制mac层地址不包含在多站点请求回复帧multi-stationcts的多接收地址字段内，设置网络分配矢量nav，并执行步骤5)；
步骤5)站点1-6确定是否进行数据同时传输:
站点1-6判断自己的网络分配矢量nav是否为零，其中站点2、站点4网络分配矢量nav为零，获得与有信道使用权站点1进行数据同时传输机会，等待短帧空间sifs后，与已获得信道使用权的站点1同时发送数据，并执行步骤6)；站点3、站点5、站点6网络分配矢量nav不为零，未获得与有信道使用权站点1进行数据同时传输机会，在网络分配矢量nav期间不可以发送数据，直到接收到多站点确认帧multi-stationack后，如图4中(c)段所示，等待分布式帧间间隙difs进入信道侦听过程，如图4中(d)段所示，并执行步骤2)；
步骤6)接入点ap向小区内站点1-6发送多站点确认帧multi-stationack：
接入点ap成功接收到站点1、站点2同时发送的数据，未成功接收到站点4发送的数据，等待短帧空间sifs，设置多站点确认帧multi-stationack中多接收地址数目字段和多接收地址字段中媒体访问控制mac层地址后，发送多站点确认帧multi-stationack给小区内的站点1-6确认成功传输数据的站点；其中，多站点确认帧multi-stationack格式如图3(c)所示，是在原来分布控制方式dcf的请求回复帧ack帧格式上进行改进的，多站点确认帧multi-stationack包括2字节的确认帧控制字段、2字节的持续时间字段、2字节的多地址数目字段、多接收地址字段和4字节的确认帧校验字段；其中，确认帧控制字段的subtype＝1101；多接收地址数目字段值是一个变量，随着成功传输数据站点的数目而变化，本实例中将多接收地址数目字段的receiveraddressnumber为2；多接收地址字段是一个变量，随着成功传输数据站点的媒体访问控制mac层地址而变化，每个接收地址为6字节，本实例中多接收地址字段的receiveraddress1、receiveraddress2分别为站点1、站点2的媒体访问控制mac层地址。
以上描述仅是本发明的一个具体实例，不构成对本发明的任何限制。显然对于本领域的专业人员来说，在了解了本发明内容和原理后，都可能在不背离本发明原理的情况下，进行形式和细节上的各种修正和改变，但是这些基于本发明思想的修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。