一種全雙工無線局域網(wǎng)中節(jié)點的介質(zhì)訪問控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種全雙工無線局域網(wǎng)中節(jié)點的介質(zhì)訪問控制方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]無線局域網(wǎng)(Wireless Local Area Network，WLAN)是常用的無線網(wǎng)絡(luò)，吞吐性能是關(guān)鍵性能指標(biāo)。新興的物理層技術(shù)“同時同頻無線全雙工”(In band Full Duplexwireless，F(xiàn)D)，因為能夠?qū)o線局域網(wǎng)的物理層容量提高I倍，未來將可能廣泛應(yīng)用在無線局域網(wǎng)中。接入節(jié)點(Access Point，AP)和用戶節(jié)點(Client)都支持“同時同頻無線全雙工”的無線局域網(wǎng)，稱為全雙工無線局域網(wǎng)(FD WLAN) οFD WLAN通常由一個AP和多個Client組成。
[0003]想要將FD技術(shù)的優(yōu)勢發(fā)揮出來，需要對FDWLAN的介質(zhì)訪問控制方法(MediaAccess Control，MAC)進(jìn)行精心設(shè)計，使得系統(tǒng)中的通信盡量以雙工的形式進(jìn)行，從而提高系統(tǒng)的吞吐量。
[0004]已有的針對FD WLAN的MAC包括以下兩類:
[0005](I)以Janus為代表的集中式控制MAC
[0006]這類協(xié)議都是由AP統(tǒng)一管理Client的介質(zhì)訪問行為。在Janus中AP的工作具有周期性，AP的每一個周期可以分成兩個部分:第一部分，AP收集Client的傳輸意圖(S卩，Client是否有包發(fā)給AP)，然后AP廣播消息，告知每個Client的在第二部分的傳輸行為;第二個部分，Cl ient和AP建立雙工傳輸。
[0007](2)以ro-MAC為代表的分布式競爭MAC
[0008]在這類協(xié)議中，節(jié)點(AP和Client的統(tǒng)稱，下同)獨立進(jìn)行介質(zhì)訪問控制。在FD-MAC中，節(jié)點依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)802.11的分布式協(xié)調(diào)功能(Distributed Coordinat1n Funct1n,DCF)中的載波偵聽多路訪問/沖突避免(Carrier Sense Multiple Access with Collis1nAvoidanCe，CSMA/CA)進(jìn)行分布式競爭，競爭勝出的節(jié)點進(jìn)行介質(zhì)訪問并發(fā)起一次通信。如果該節(jié)點的通信對端也有對該節(jié)點的通信意圖，該節(jié)點和其通信對端可以建立起一次雙工傳輸;如果該節(jié)點的通信對端沒有對該節(jié)點的通信意圖，該節(jié)點不能和其通信對端建立雙工傳輸，數(shù)據(jù)傳輸是單工的。
[0009]我們稱一對節(jié)點間具有相互的傳輸意圖的情況為這對節(jié)點間存在雙工機(jī)會。一對節(jié)點間存在雙工機(jī)會是這對節(jié)點建立雙工通信的前提。如果一對節(jié)點存在雙工機(jī)會，一方(AP或者一個Client)發(fā)起向另一方(一個Client或者AP)的傳輸，另一方在解析出MAC頭部之后，可以保持接收的同時發(fā)起一個反向的傳輸，建立雙工通信。但是，如果一對節(jié)點間不存在雙工機(jī)會，一方(AP或者一個Client)發(fā)起向另一方(Client或者AP)的傳輸，另一方不會發(fā)起一個反向的數(shù)據(jù)傳輸，這時數(shù)據(jù)傳輸是單工的。圖1所示為FD-MAC建立雙工的方法。
[0010]集中式控制MAC需要相對苛刻的部署條件。Janus要求AP和Client嚴(yán)格的時鐘同步，嚴(yán)格時鐘在實際使用中同步難以保證，Janus很難被實際應(yīng)用。[0011 ]分布式競爭MAC的部署相對容易，更有可能被廣泛利用。因為ro-MAC可以在異步時鐘下工作，F(xiàn)D-MAC相對Janus部署起來容易很多TD-MAC主要關(guān)注如何使一對具有雙工機(jī)會的節(jié)點建立起雙工通信，但是完全忽略了去抓住雙工機(jī)會。因此可能會出現(xiàn)，系統(tǒng)中存在雙工機(jī)會而FD-MAC不能利用的情況。所以，F(xiàn)D-MAC的吞吐性能沒有達(dá)到我們應(yīng)用FD WLAN的預(yù)期。而且由于簡單應(yīng)用CSMA/CA，F(xiàn)D-MAC還具有公平性較差的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種全雙工無線局域網(wǎng)中節(jié)點的介質(zhì)訪問控制方法及系統(tǒng)，其中本發(fā)明方法也可稱為AF-MAC。
[0013]本發(fā)明提供一種全雙工無線局域網(wǎng)中節(jié)點的介質(zhì)訪問控制方法，包括:
[0014]步驟I，節(jié)點通過異步方式建立雙工通信，所述節(jié)點包括接入節(jié)點與用戶節(jié)點，其中若所述節(jié)點中的節(jié)點響節(jié)點A發(fā)送數(shù)據(jù)包P，所述節(jié)點A接收所述數(shù)據(jù)包P的頭部后，檢測所述節(jié)點A是否存在需要發(fā)送給所述節(jié)點B的數(shù)據(jù)包S，若有則所述節(jié)點A將所述數(shù)據(jù)包S發(fā)送給所述節(jié)點B，建立雙工通信，反之亦然；
[0015]步驟2，為每個節(jié)點建立傳輸意圖表，存儲每個節(jié)點的傳輸意圖，在所述節(jié)點進(jìn)行介質(zhì)訪問之前，首先檢測對端節(jié)點在所述傳輸意圖表是否存在傳輸意圖，若存在，則所述節(jié)點優(yōu)先接入信道，與所述對端節(jié)點建立雙工通信。
[0016]所述的全雙工無線局域網(wǎng)中節(jié)點的介質(zhì)訪問控制方法，所述步驟2中建立傳輸意圖表的步驟包括:若所述節(jié)點A將要對所述節(jié)點B發(fā)送數(shù)據(jù)包，則如果所述節(jié)點A在發(fā)送完所述數(shù)據(jù)包的之后，還有對所述節(jié)點B的傳輸意圖，則所述節(jié)點A設(shè)置所述數(shù)據(jù)包中“Moredata”比特位為‘ I’，如果所述節(jié)點A在發(fā)送完所述數(shù)據(jù)包之后，沒有對所述節(jié)點B的傳輸意圖，則所述節(jié)點A設(shè)置所述數(shù)據(jù)包的“More data”比特位為‘0’，所述節(jié)點B將所述數(shù)據(jù)包中所包含的傳輸意圖記錄到傳輸意圖表中。
[0017]所述的全雙工無線局域網(wǎng)中節(jié)點的介質(zhì)訪問控制方法，所述步驟2包括，若所述節(jié)點為用戶節(jié)點，則所述用戶節(jié)點在傳輸數(shù)據(jù)包之前首先依照CSMA/CA，從[0，CW_1]中，選取一個整數(shù)作為退避計數(shù)器的值，然后所述用戶節(jié)點檢測所述傳輸意圖表，如果與數(shù)據(jù)包的目的地址相對應(yīng)的節(jié)點存在傳輸意圖，則所述用戶節(jié)點將所述退避計數(shù)器的值乘以一個參數(shù)a Ipha，并向上取整作為退避計數(shù)器的新值；
[0018]若所述節(jié)點為接入節(jié)點，則所述接入節(jié)點在傳輸數(shù)據(jù)包之前首先依照CSMA/CA，從[O，CW-1 ]中，選取一個整數(shù)作為退避計數(shù)器的值，然后所述接入節(jié)點檢測所述傳輸意圖表，如果與數(shù)據(jù)包的目的地址相對應(yīng)的節(jié)點存在對所述接入節(jié)點的傳輸意圖，則所述接入節(jié)點將退避計數(shù)器的值置成‘0’，即當(dāng)介質(zhì)空閑時，立即發(fā)送數(shù)據(jù)包。
[0019 ]所述的全雙工無線局域網(wǎng)中節(jié)點的介質(zhì)訪問控制方法，還包括接入節(jié)點主動詢問步驟，包括
[0020]所述接入節(jié)點構(gòu)造消息POLL，并詢問所述用戶節(jié)點的傳輸意圖，由于節(jié)點間存在雙工通信，如果所述用戶節(jié)點存在傳輸意圖，則所述用戶節(jié)點解析出所述消息POLL的頭部后，立即發(fā)起通信，其中所述接入節(jié)點將所述消息POLL插入到隊列中，當(dāng)所述消息POLL到達(dá)隊列頭部時，所述接入節(jié)點立即訪問介質(zhì)并將所述消息POLL發(fā)送出去，其中所述消息POLL的格式與標(biāo)準(zhǔn)802.11幀格式一致，各個字段的意義相同。[0021 ]所述的全雙工無線局域網(wǎng)中節(jié)點的介質(zhì)訪問控制方法，所述接入節(jié)點主動詢問步驟的具體步驟為所述接入節(jié)點每發(fā)送完一個數(shù)據(jù)包時，查看其隊列長度是否超過一個隊列的長度參數(shù)，所述長度參數(shù)稱為公平性閾值，如果所述隊列長度沒超過“公平性閾值”，則所述接入節(jié)點不做任何處理，否則，所述接入節(jié)點將繼續(xù)檢查是否存在用戶節(jié)點的數(shù)據(jù)包出現(xiàn)在所述接入節(jié)點的隊列中所述公平性閾值之前的位置，若不存在，則所述接入節(jié)點隨機(jī)選取一個所述用戶節(jié)點，并為所述用戶節(jié)點生成一個所述消息POLL，同時所述接入節(jié)點檢查所述傳輸意圖表，若所述用戶節(jié)點沒有傳輸意圖，則所述接入節(jié)點將所述消息POLL插入到隊列中所述公平性閾值的位置，保證定期詢問所述用戶節(jié)點的傳輸意圖，若所述用戶節(jié)點存在傳輸意圖，則所述接入節(jié)點將所述消息POLL插入到所述公平性閾值之前的一固定位置，所述固定位置為一參數(shù)，將所述固定位置稱為公平位置。
[0022]本發(fā)明還提出一種全雙工無線局域網(wǎng)中節(jié)點的介質(zhì)訪問控制系統(tǒng)，包括:
[0023]建立雙工通信模塊，用于節(jié)點通過異步方式建立雙工通信，所述節(jié)點包括接入節(jié)點與用戶節(jié)點，其中若所述節(jié)點中的節(jié)點響節(jié)點A發(fā)送數(shù)據(jù)包P，所述節(jié)點A接收所述數(shù)據(jù)包P的頭部后，檢測所述節(jié)點A是否存在需要發(fā)送給所述節(jié)點B的數(shù)據(jù)包S，若有則所述節(jié)點A將所述數(shù)據(jù)包S發(fā)送給所述節(jié)點B，建立雙工通信，反之亦然；
[0024]建立傳輸意圖表模塊，用于為每個節(jié)點建立傳輸意圖表，存儲每個節(jié)點的傳輸意圖，在所述節(jié)點進(jìn)行介質(zhì)訪問之前，首先檢測對端節(jié)點在所述傳輸意圖表是否存在傳輸意圖，若存在，則所述節(jié)點優(yōu)先接入信道，與所述對端節(jié)點建立雙工通信。
[0025]所述的全雙工無線局域網(wǎng)中節(jié)點的介質(zhì)訪問控制系統(tǒng)，所述建立傳輸意圖表模塊中建立傳輸意圖表的步驟包括:若所述節(jié)點A將要對所述節(jié)點B發(fā)送數(shù)據(jù)包，則如果所述節(jié)點A在發(fā)送完所述數(shù)據(jù)包的之后，還有對所述節(jié)點B的傳輸意圖，則所述節(jié)點A設(shè)置所述數(shù)據(jù)包中“More data”比特位為‘I’，如果所述節(jié)點A在發(fā)送完所述數(shù)據(jù)包之后，沒有對所述節(jié)點B的傳輸意圖，則所述節(jié)點A設(shè)置所述數(shù)據(jù)包的“More data”比特位為‘ O ’，所述節(jié)點B將所述數(shù)據(jù)包中所包含的傳輸意圖記錄到傳輸意圖表中。
[0026]所述的全雙工無線局域網(wǎng)中節(jié)點的介質(zhì)訪問控制系統(tǒng)，所述建立傳輸意圖表模塊包括，若所述節(jié)點為用戶節(jié)點，則所述用戶節(jié)點在傳輸數(shù)據(jù)包之前首先依照CSMA/CA