基于物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的信道接入的改進(jìn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，特別是涉及工作站較多時無線局域網(wǎng)(Wireless
Local Area Network, WLAN)的信道接入機(jī)制--RAW (Restricted Access Window，限制接入窗口)，具體講，涉及基于物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的信道接入的改進(jìn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，人們對可攜帶、可移動的計算機(jī)或工作站的需求不斷提高，移動技術(shù)日益受到人們的青睞。由于無線局域網(wǎng)能快速、方便、靈活地進(jìn)行設(shè)備互聯(lián)從而實(shí)現(xiàn)信息傳輸和資源共享，為我們實(shí)現(xiàn)個人通信提供了理想的網(wǎng)絡(luò)平臺解決方案，所以被認(rèn)為是新世紀(jì)無線通信領(lǐng)域最有發(fā)展前景的技術(shù)之一。
[0003]無線局域網(wǎng)具有低成本、高吞吐、產(chǎn)業(yè)成熟、應(yīng)用普及等優(yōu)勢，使其成為支撐互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要承載技術(shù)。然而，物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展也給無線局域網(wǎng)提出新的挑戰(zhàn)，智能電網(wǎng)、智能醫(yī)療等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用要求無線通信技術(shù)能夠提供更多的用戶、更低的能量消耗、更大的覆蓋范圍等。
[0004]研究無線局域網(wǎng)絡(luò)節(jié)能的主要目標(biāo)是:在目的節(jié)點(diǎn)能正確接收分組的前提下，盡量降低節(jié)點(diǎn)的能耗，延長節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)的壽命；調(diào)整節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率，減少對鄰居節(jié)點(diǎn)的干擾，提尚網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。
[0005]由于目前大多數(shù)無線終端都是電池供電的(如手機(jī)、筆記本電腦、平板電腦等)，怎樣有效降低終端功耗，延長使用時間始終是無線局域網(wǎng)技術(shù)研究的重要問題。
[0006]無線局域網(wǎng)從功率管理角度來看，主要著眼于以下幾個方面:
[0007]a)降低沖突，提高吞吐量
[0008]降低節(jié)點(diǎn)的沖突將減少重傳次數(shù)，在相同的物理層速率下，也能有效節(jié)約能量。
[0009]b)降低相互干擾
[0010]無線信道是廣播方式傳輸數(shù)據(jù)和信令，通過功率控制可以減少附近接入點(diǎn)和用戶的意外偵聽。意外偵聽會造成暴露站點(diǎn)問題，同時接收和解碼數(shù)據(jù)包都要消耗相當(dāng)?shù)哪芰?，因此減少意外偵聽也能降低能耗。
[0011]c)降低無線節(jié)點(diǎn)的能量消耗
[0012]大多數(shù)無線節(jié)點(diǎn)能量靠電池提供，節(jié)省能量成為功率管理首要優(yōu)化的目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，減少終端蘇醒時間、降低沖突提高吞吐量，降低能量消耗，提高系統(tǒng)性能。為此，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，基于物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的信道接入的改進(jìn)方法，包括以下步驟:
[0014]A、確定與接入點(diǎn)關(guān)聯(lián)的工作站的數(shù)量；
[0015]B、當(dāng)工作站數(shù)量大于某值時，限制同時接入信道的工作站數(shù)量；
[0016]C、將所有工作站分組，同時將信道分割成時隙，每個時隙對應(yīng)一組的工作站；
[0017]D、在某個時隙期間只有對應(yīng)組的工作站才能夠進(jìn)行接入和傳輸；
[0018]E、根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中的工作站數(shù)量和交通擁塞情況動態(tài)調(diào)整限制接入窗口 RAW窗口大小。
[0019]所述步驟A包括:
[0020]A1、工作站通過掃描、鑒權(quán)、關(guān)聯(lián)步驟在接入點(diǎn)中注冊自己的相關(guān)信息；
[0021]A2、接入點(diǎn)為工作站分配關(guān)聯(lián)標(biāo)識符(Associated Identifier, AID)作為工作站的身份標(biāo)識；
[0022]所述步驟B包括:
[0023]B1、網(wǎng)絡(luò)中工作站數(shù)量較小，造成碰撞的可能性不大時，采用普通增強(qiáng)型分布式信道接入 EDCA (Enhanced Distributed Channel Access)接入；
[0024]B2、工作站數(shù)量大于某值時，該值事先給定，在步驟E中進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，執(zhí)行RAW。
[0025]所述步驟C包括:
[0026]C1、接入點(diǎn)定時廣播信標(biāo)幀(Beacon frame)，Beacon幀中的參數(shù)集RPS (RAWParameter Set，RAW)信息單元包含RAW的相關(guān)信息；
[0027]C2、工作站在預(yù)定時間醒來監(jiān)聽Beacon幀，獲取RAW的相關(guān)信息，相關(guān)信息包括RAW開始時間、窗口大小、時隙數(shù)量；
[0028]C3、工作站根據(jù)Beacon幀攜帶的信息計算自己的分組情況以及對影時隙，只能在對應(yīng)時隙進(jìn)行接入；
[0029]C4、工作站進(jìn)入休眠，等待接入時間到來進(jìn)行傳輸。
[0030]本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)及效果:
[0031]與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明在網(wǎng)絡(luò)中工作站數(shù)量較多時，對工作站進(jìn)行分組，同時，將信道分割成眾多時隙或“窗口 ”，每個窗口對應(yīng)一組工作站。在某個“窗口 ”期間只有對應(yīng)組的終端才能夠進(jìn)行接入或傳輸。本發(fā)明可以在網(wǎng)絡(luò)用戶擁有大量用戶時打散用戶，極大地降低了傳輸過程中產(chǎn)生碰撞的可能性，提高了傳輸成功率和吞吐量。同時，本發(fā)明設(shè)定在對應(yīng)時隙只有對應(yīng)分組的終端才能接入網(wǎng)絡(luò)，此時其他分組設(shè)備處于休眠狀態(tài)，大大縮短了終端設(shè)備的蘇醒時間，降低了終端功耗，延長了待機(jī)時間，對采用電池供電的大多數(shù)無線設(shè)備具有十分重要的意義。
【附圖說明】
:
[0032]圖1為限制接入窗口 RAW的示意圖。
[0033]圖2為RAW時隙分配方案圖。
[0034]圖3為Beacon幀中包含的RPS信息單元的圖形指示。
[0035]圖4為RAW執(zhí)行步驟流程圖。
[0036]圖5為工作站與接入點(diǎn)關(guān)聯(lián)步驟流程圖。
[0037]圖6為工作站信道接入流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]針對無線局域網(wǎng)終端功耗、電池續(xù)航問題，本發(fā)明從信道接入角度入手，提出了一種基于802.llah的信道接入的改進(jìn)方法--限制接入窗口 RAW (Restricted AccessWindow)，減少終端蘇醒時間、降低沖突提高吞吐量的改進(jìn)方法——限制接入窗口 RAW。主要思想為在網(wǎng)絡(luò)中工作站數(shù)量較多時，限制同時接入信道的工作站數(shù)量，擴(kuò)展接入周期。具體來說，就是將工作站分組，同時將信道分割成眾多時隙，每組工作站對應(yīng)一個時隙。在某個時隙期間，只有對應(yīng)分組的工作站才能夠進(jìn)行傳輸。并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中工作站數(shù)量變化以及RAW實(shí)施情況動態(tài)調(diào)整RAW窗口的大小。通過這種方法在提高吞吐量的同時降低能量消耗，提尚系統(tǒng)性能。
[0039]本發(fā)明提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議802.llah的信道接入的改進(jìn)方法一一限制接入窗口 RAW (Restricted Access Window)，該方法包含以下步驟:
[0040]A、確定與接入點(diǎn)關(guān)聯(lián)的工作站的數(shù)量；
[0041]B、當(dāng)工作站數(shù)量大于某值時，限制同時接入信道的工作站數(shù)量；
[0042]C、將所有工作站分組，同時將信道分割成時隙，每個時隙對應(yīng)一組的工作站；
[0043]D、在某個時隙期間只有對應(yīng)組的工作站才能夠進(jìn)行接入和傳輸；
[0044]E、根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中的工作站數(shù)量和交通擁塞情況動態(tài)調(diào)整RAW窗口大小
[0045]作為所述的一種基于802.llah的信道接入的改進(jìn)方法——限制接入窗口 RAW，的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟A包括:
[0046]A1、工作站通過掃描、鑒權(quán)、關(guān)聯(lián)等步驟在接入點(diǎn)中注冊自己的相關(guān)信息；
[0047]A2、接入點(diǎn)為工作站分配關(guān)聯(lián)標(biāo)識符AID作為工作站的身份標(biāo)識。
[0048]作為所述的一種基于802.llah的信道接入的改進(jìn)方法——限制接入窗口 RAW，的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟B包括:
[0049]B1、網(wǎng)絡(luò)中工作站數(shù)量較小，造成碰撞的可能性不大時，采用普通EDCA接入；
[0050]B2、工作站數(shù)量大于某值時(該值事先給定，在步驟E中進(jìn)行動態(tài)調(diào)整)，執(zhí)行RAW ο
[0051]作為所述的一種基于802.llah的信道接入的改進(jìn)方法——限制接入窗口 RAW，的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟C包括:
[0052]C1、接入點(diǎn)定時廣播信標(biāo)幀(Beacon 幀)，Beacon 幀中的 RPS (RAW Parameter Set，RAW參數(shù)集)信息單元包含RAW的相關(guān)信息；
[0053]C2、工作站在預(yù)定時間醒來監(jiān)聽B