本发明专利技术提供了一种基于正交频分多址接入机制的上行接入方法，利用冗余接入机制保障高优先级用户接入成功率并减小其数据分组传输时延，根据用户传输的业务类型不同，将网络中的用户分为普通用户和高优先级用户，通过高优先级用户在多个子信道上传输，增加接入成功率，本发明专利技术由于引入冗余接入机制，高优先级用户可以在多个子信道上向AP发送多个RTS帧，只要其中一个RTS帧可以被AP正确接收，则本次接入请求成功。本发明专利技术方案提高了高优先级用户的接入成功率并降低了高优先级用户的数据分组传输时延，进而提升高优先级用户的QoS。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通信
，尤其是一种基于正交频分多址接入机制的通信技术。
技术介绍
正交频分多址接入OFDMA (Orthogonal Frequency Divis1n Multiple Access)已经在长期演进LTE(Long Term Evolut1n)和微波存取全球互通WiMax(WorldwideInteroperability for Microwave Access)中得到了广泛的应用，并且很有希望被引入到下一代无线局域网WLAN (Wireless Local Area Network)中。基于OFDMA机制，整个物理信道被划分为多个子信道，每个子信道由一个或多个正交的子载波构成。在下一代WLAN中，多个用户可以在不同子信道上同时向接入点AP(Access Point)发送请求发送RTS(RequestTo Send)控制帧来请求传输机会，并可以同时在多个子信道上传输数据分组，从而增加了多址接入MAC (Media Access Control)层的效率。WLAN中的用户可能传输不同类型的业务并具有各自的服务质量QoS (Quality ofService)要求。例如进行文件传输的用户对数据分组传输时延具有一定的容忍程度，而进行音视频会话业务的用户希望自己的数据一旦产生就必须在很短时间内发送给AP并转发到因特网。为了在基于OFDMA机制的下一代WLAN中支持不同用户的QoS需求，需要在MAC层进行相应的协议改进。目前的基于OFMDA机制的多址接入协议MAC (Media Access Control)主要关注通过提高多用户并行接入和并行传输能力来提高整个网络的吞吐量。最接近的现有技术是OMAX 协议《Q.Qu, B.Li, M.Yang, and Z.J.Yan, “An OFDMA based concurrent multiuserMAC for upcoming ieee 802.1 lax, ” in WCNC2015, 2015.1n press.》。基于 OMAX 协议，每个用户无论传输何种类型的业务，其传输过程均按照如下步骤进行:步骤1:用户有业务分组到达MAC层，则监听信道直至信道连续空闲达到分布式帧间间隙 DIFS (Distributed Inter-frame Spacing)时间长度，并转入步骤 2。步骤2:用户在最小竞争窗的范围内随机产生一个退避值并进行退避，当退避完成后，用户随机选择一个子信道给AP发送RTS帧，转入步骤3。步骤3:AP为每个成功发送RTS帧的用户分配子信道资源，并通过组清除发送G-CTS (Group Clear To Send)帧广播给所有用户，转入步骤4。步骤4:被成功分配子信道资源的用户在相应的子信道上进行数据传输，转入步骤5。步骤5:AP通过组确认G-ACK (Group Acknowledgement)帧确认传输结果。转入步骤I。在OMAX中，一旦有两个或两个以上的用户同时选择同一个子信道发送RTS帧，则由于信道冲突，这些RTS帧都无法被AP正确接收，这些用户需要等待本次传输完成后再对自己的退避竞争窗进行加倍并重新进行退避。因此该现有技术会增加用户的信道接入失败概率以及数据分组的传输时延，从而严重影响高优先级业务的QoS。因此，针对上述
技术介绍
的不足，本专利技术提出了一种基于OFDMA机制的上行接入方法。该方法主要采用一种冗余接入机制来保证高优先级用户的接入成功率并减小数据分组的传输时延，最终提升高优先级用户业务的服务质量QoS。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术利用冗余接入机制保障高优先级用户接入成功率并减小其数据分组传输时延。根据用户传输的业务类型不同，我们将网络中的用户分为普通用户和高优先级用户。其中，普通用户所传输的业务对时延敏感度较低，例如文件传输业务。高优先级用户所传输的业务对时延敏感度较高，例如音视频会话类业务。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案的步骤如下:步骤1:当普通用户和高优先级用户在MAC层有待发分组时，在内随机产生一个退避计数值，其中CW为用户的最小竞争窗，并转入步骤2 ;步骤2:普通用户和高优先级用户监听整个物理信道的忙闲状态，如整个物理信道连续空闲时间达到分布式帧间间隙DIFS(Distributed Inter-frame Spacing)长度，贝丨J转入步骤3 ；步骤3:每当信道空闲一个时隙长度，则普通用户和高优先级用户的退避计数值减去子信道个数N ;如果在退避过程中信道变忙，则转入步骤2，否则继续退避，若退避计数值小于子信道个数N，则转入步骤4 ;步骤4:对于普通用户，在N个子信道中随机选择一个子信道并在该子信道上向接入点AP (Access Point)发送一个请求发送RTS (Request To Send)帧；对于高优先级用户，在N个子信道中随机选择两个或两个以上子信道，所述的两个或两个以上子信道要求同时小于等于子信道个数，并同时在每个被选中的子信道上发送一个RTS帧给AP，即冗余接入机制，转入步骤5 ;步骤5:AP完成在各个子信道上的RTS帧接收后，如接收到多个RTS帧，则检查RTS帧的发送者，如果有大于一个的RTS帧来自同一个高优先级用户，则只为该用户保留一个RTS帧，转入步骤6 ;步骤6:AP为每个成功发送RTS帧的普通用户和高优先级用户分配子信道资源，可采用轮询分配算法进行分配，并将分配结果放入G-CTS帧，其中G-CTS为组清除发送，即Group Clear To Send，然后在短帧间间隔 SIFS(Short Interframe Space)时间长度后在全信道上将G-CTS帧进行广播，转入步骤7 ;步骤7:每个发送RTS的普通用户和高优先级用户接收到全信道上广播的G-CTS帧后，如果G-CTS帧中包含本用户的子信道分配信息，则将自己的待发数据帧平均分配到所分配的子信道上，转入步骤8，否则，将最小竞争窗加倍并重新选择一个退避计数值，转入步骤2 ；步骤8:获得子信道的用户在SIFS时间长度后根据G-CTS帧中的子信道分配信息在相应的子信道上发送数据分组，转入步骤9 ;步骤9:AP接收普通用户和高优先级用户发送的数据分组后，根据每个子信道上的接收结果来设置G-ACK帧中的Result字段中的相应标志位，其中G-ACK为组确认，即Group Acknowledgement，每个子信道都会对应Resu11字段中的一个标志位，每个子信道所对应的标志位定义为正确接收则为1，否则标志位为0，并在SIFS时间长度后将G-ACK帧在全信道进行广播，转入步骤10;步骤10:普通用户和高优先级用户接收到G-ACK帧后，根据其中的Result字段检查本用户在所分配的子信道上的数据传输是否成功，如果本用户在分配的子信道上传输的数据未全部被AP正确接收，则将退避窗加倍并重新选择一个退避计数值，转入步骤2，否则检查队列中是否有待发送的数据分组，如果有待发数据分组则转入步骤1，否则进入等待上层数据分组状态。本专利技术的有益效果是由于引入冗余接入机制，高优先级用户可以在多个子信道上向AP发送多个RTS帧，只要其中一个RTS帧可以被AP正确接收，则本次接入请求成功。本专利技术方案提本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于正交频分多址接入机制的上行接入方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1：当普通用户和高优先级用户在MAC层有待发分组时，在[0,CW]内随机产生一个退避计数值，其中CW为用户的最小竞争窗，并转入步骤2；步骤2：普通用户和高优先级用户监听整个物理信道的忙闲状态，如整个物理信道连续空闲时间达到分布式帧间间隙DIFS(Distributed Inter‑frame Spacing)长度，则转入步骤3；步骤3：每当信道空闲一个时隙长度，则普通用户和高优先级用户的退避计数值减去子信道个数N；如果在退避过程中信道变忙，则转入步骤2，否则继续退避，若退避计数值小于子信道个数N，则转入步骤4；步骤4：对于普通用户，在N个子信道中随机选择一个子信道并在该子信道上向接入点AP(Access Point)发送一个请求发送RTS(Request To Send)帧；对于高优先级用户，在N个子信道中随机选择两个或两个以上子信道，所述的两个或两个以上子信道要求同时小于等于子信道个数，并同时在每个被选中的子信道上发送一个RTS帧给AP，即冗余接入机制，转入步骤5；步骤5：AP完成在各个子信道上的RTS帧接收后，如接收到多个RTS帧，则检查RTS帧的发送者，如果有大于一个的RTS帧来自同一个高优先级用户，则只为该用户保留一个RTS帧，转入步骤6；步骤6：AP为每个成功发送RTS帧的普通用户和高优先级用户分配子信道资源，可采用轮询分配算法进行分配，并将分配结果放入G‑CTS帧，其中G‑CTS为组清除发送，即Group Clear To Send，然后在短帧间间隔SIFS(Short Interframe Space)时间长度后在全信道上将G‑CTS帧进行广播，转入步骤7；步骤7：每个发送RTS的普通用户和高优先级用户接收到全信道上广播的G‑CTS帧后，如果G‑CTS帧中包含本用户的子信道分配信息，则将自己的待发数据帧平均分配到所分配的子信道上，转入步骤8，否则，将最小竞争窗加倍并重新选择一个退避计数值，转入步骤2；步骤8：获得子信道的用户在SIFS时间长度后根据G‑CTS帧中的子信道分配信息在相应的子信道上发送数据分组，转入步骤9；步骤9：AP接收普通用户和高优先级用户发送的数据分组后，根据每个子信道上的接收结果来设置G‑ACK帧中的Result字段中的相应标志位，其中G‑ACK为组确认，即Group Acknowledgement，每个子信道都会对应Result字段中的一个标志位，每个子信道所对应的标志位定义为正确接收则为1，否则标志位为0，并在SIFS时间长度后将G‑ACK帧在全信道进行广播，转入步骤10；步骤10：普通用户和高优先级用户接收到G‑ACK帧后，根据其中的Result字段检查本用户在所分配的子信道上的数据传输是否成功，如果本用户在分配的子信道上传输的数据未全部被AP正确接收，则将退避窗加倍并重新选择一个退避计数值，转入步骤2，否则检查队列中是否有待发送的数据分组，如果有待发数据分组则转入步骤1，否则进入等待上层数据分组状态。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李波，周虎，闫中江，杨懋，屈桥，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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