一种基于非对称带宽的多信道多址接入方法技术

技术编号:15029473 阅读:42 留言:0更新日期:2017-04-05 07:37
本发明专利技术提供了一种基于非对称带宽的多信道多址接入,涉及通信技术领域,AP在一个特定的主信道上进行信道竞争,AP竞争信道成功后,根据其下行数据业务的需求,选择进行下行的数据业务调度传输、上行的数据业务调度传输或上行的数据业务传输请求收集,本发明专利技术充分利用了AP的调度能力,AP具有全信道侦听和数据收发能力,而STA只有20MHz的单信道侦听和OFDMA子信道数据收发能力,充分利用AP的调度能力,保证所有信道上有更多的用户同时收发数据,从而极大的提高MAC效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信
,尤其是无线局域网环境多信道下组网的技术问题。
技术介绍
现如今,基于802.11协议的无线局域网已经渗透在我们生活的每个角落,在家庭、办公场所、公共场合为我们提供了无线的网络连接方式。从1997年开始发展和普及的五代WLAN(WirelessLocalAreaNetworks)标准(801.11,802.11b,802.11a/g,802.11n,802.11ac),现有的WLAN标准都采用了对称带宽的MAC(MediaAccessControl)协议,接入点AP(AccessPoint)与站点STA(Station)的信道侦听能力均只覆盖20MHz的单信道,从而大大地限制了MAC协议效率的提升。而目前,FCC(FederalCommunicationsCommission)在5GHz的频带上公布了555MHz的非授权频段用于Wi-Fi以及其他高速无线连接。同时,节点的大载波侦听能力不可避免地会增加节点的设备成本,让AP具有大带宽载波侦听能力而STA具有小带宽载波侦听能力可以有效地降低节点设备成本。因此,在这种非对称带宽的情况下,如何设计多信道MAC,成为不得不解决的问题。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足,本专利技术提出一种在非对称带宽的多信道的无线局域网环境下进行多用户数据并发传输的MAC协议方案,该方案采用正交频分多址OFDMA(OrthogonalFrequencyDivisionMultipleAccess)、多用户多入多出MU-MIMO(Multi-UserMultiple-InputMultiple-Output)等技术,解决了下一代无线局域网协议中多用户组网的技术问题,提升了MAC协议的效率和系统的用户容量。本专利技术方案核心思想为AP在一个特定的主信道上进行信道竞争,STA将不具备主动信道竞争的能力,而只有在被AP调度时才有被动信道竞争的能力,AP竞争信道成功后,根据其下行数据业务的需求,选择进行下行的数据业务调度传输、上行的数据业务调度传输或上行的数据业务传输请求收集。总体来说,本MAC方案主要包括三个主要的协议流程:(a)上行的数据业务调度传输;(b)下行的数据业务调度传输;(c)上行的数据业务传输请求收集。整个协议流程以“AP竞争信道成功”为开始,以“AP释放信道”为结束,之后AP通过采用竞争获取信道的子进程重新回到开始阶段。整个MAC协议级联的AP占用信道总时长,不超过给定的最大时长值TXOPunlicenced为TransmissionOpportunity,即WIFI系统在非授权频段节点可连续占用信道的最大时长;本专利技术的技术方案包含如下9个步骤:步骤1:AP竞争信道接入点AP(AccessPoint)竞争信道成功后,设置AP占用信道最大时长的计时器Timer,超时时间为TXOPunlicenced,同时将计时器Timer和资源分配请求RAR(ResourceAllocationRequest)收集次数计数器Counter清零,进入步骤2;若AP竞争信道失败,则继续竞争;步骤2:AP判断是否满足上行数据传输条件,若满足条件,则协议转入步骤5上行数据业务传输流程,否则转入步骤3;步骤3:AP判断是否满足下行数据传输条件,若满足条件,则协议转入步骤6下行数据业务传输流程,否则转入步骤4;步骤4:AP判断RAR收集次数计数器Counter是否达到门限值,门限值的设定包括但不仅限于与信道数、子信道数、每个子信道可承载的MU-MIMO用户数、网络中用户数有关,若Counter未超门限值,则Counter自加1,协议转入步骤7上行数据业务传输请求收集,否则转入步骤9;步骤5:上行数据业务传输流程若上行数据传输成功,则协议转入步骤8,否则转入步骤9;步骤6:下行数据业务传输流程若下行数据传输成功,则协议转入步骤8,否则转入步骤9;步骤7:上行数据业务传输请求收集,协议转入步骤8;步骤8:判断计时器Timer是否超时,当Timer>TXOPunlicenced则超时,若计时器未超时,则返回步骤2,否则协议转入步骤9;步骤9:AP释放信道,返回步骤1竞争信道;所述步骤5的上行数据业务传输流程,如果AP能够成功竞争到信道,且AP已经通过主动或被动的方式收集了满足上行数据传输条件的STA上行数据传输请求时,则进入上行数据业务传输流程,所述上行数据传输条件为上行数据用户数大于等于Cthre个,且每个用户的下行数据长度大于等于Cthre为上下行数据调度传输的站点STA(Station)个数的门限值,门限值的设定包括但不仅限于与信道数、子信道数、每个子信道可承载的MU-MIMO用户数、网络中用户数有关,为AP成功获取信道之后,进行上行数据传输时采用的最小TXOP值,并且具体上行数据业务传输流程的步骤如下:步骤5-1:AP在主信道上竞争成功后,在主信道上广播增强型清除发送调度帧ECTS&SCH(EnhancedClearToSendAndSchedule),该帧包括了所有被调度的STA将在哪个信道哪个OFDMA子信道以及是否需要以MU-MIMO的方式传输数据的调度信息,AP进入等待上行数据的状态,流程转入上行步骤5-2;步骤5-2:STA如果主信道上收到ECTS&SCH帧后,根据所包含的调度信息进行信道切换,在对应的信道上以OFDMA+MU-MIMO的方式上行发送数据,以piggyback的方式反馈本节点的数据缓存状态bufferstate信息,其中,数据为A-MPDU(AggregationMACProtocolDataUnit)聚合帧的形式传输,DATA帧中FC(FrameControl)域最后一位用于piggyback反馈;若STA在主信道上未收到ECTS&SCH帧,则不会发送上行数据,流程转入上行步骤5-3;步骤5-3:若AP未接收到任何上行数据,流程转入上行步骤5-4;否则,在收到上行数据的信道的主子信道上,回复多用户确认帧ACKM(AcknowledgeForMutiuser)进行确认,流程转入上行步骤5-5;步骤5-4:上行数据传输失败,则转入步骤9;步骤5-5:上行数据传输成功结束,则转入步骤8;所述步骤6的下行数据业务传输流程,如果AP能够成功竞争到信道,且满足下行数据传输条件则进入下行数据业务传输流程,所述下行数据传输条件为:(1)当AP有足够多的数据进行下行数据传输时,即下行数据用户数大于等于Cthre个,且每个用户的下行数据长度大于等于其中为AP成功获取信道之后,进行下行数据传输时建议采用的最小TXOP值,并且(2)当AP有紧急数据需要下行传输时,紧急数据是指高QoS要求的数据;所述的下行数据业务传输流程具体步骤如下:步骤6-1:如果AP在主信道上竞争成功则在主信道上广播增强型请求发送调度帧ERTS&SCH(EnhancedRequestToSendAndSchedule),其中包括了所有被调度的STA将在哪个信道哪个OFDMA子信道以及是否需要以MU-MIMO的方式回复ECTSV,ECTSV(EnhancedClearToSendWithV-Matrix)为携带信道预编码矩阵V-Matrix的增强型清除发送本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于非对称带宽的多信道多址接入的方法,其特征在于包括下述步骤:步骤1:AP竞争信道接入点AP(Access Point)竞争信道成功后,设置AP占用信道最大时长的计时器Timer,超时时间为TXOPunlicenced,同时将计时器Timer和资源分配请求RAR(Resource Allocation Request)收集次数计数器Counter清零,进入步骤2;若AP竞争信道失败,则继续竞争;步骤2:AP判断是否满足上行数据传输条件,若满足条件,则协议转入步骤5上行数据业务传输流程,否则转入步骤3;步骤3:AP判断是否满足下行数据传输条件,若满足条件,则协议转入步骤6下行数据业务传输流程,否则转入步骤4;步骤4:AP判断RAR收集次数计数器Counter是否达到门限值,门限值的设定包括但不仅限于与信道数、子信道数、每个子信道可承载的MU‑MIMO用户数、网络中用户数有关,若Counter未超门限值,则Counter自加1,协议转入步骤7上行数据业务传输请求收集,否则转入步骤9;步骤5:上行数据业务传输流程若上行数据传输成功,则协议转入步骤8,否则转入步骤9;步骤6:下行数据业务传输流程若下行数据传输成功,则协议转入步骤8,否则转入步骤9;步骤7:上行数据业务传输请求收集,协议转入步骤8;步骤8:判断计时器Timer是否超时,当Timer>TXOPunlicenced则超时,若计时器未超时,则返回步骤2,否则协议转入步骤9;步骤9:AP释放信道,返回步骤1竞争信道;所述步骤5的上行数据业务传输流程,如果AP能够成功竞争到信道,且AP已经通过主动或被动的方式收集了满足上行数据传输条件的STA上行数据传输请求时,则进入上行数据业务传输流程,所述上行数据传输条件为上行数据用户数大于等于Cthre个,且每个用户的下行数据长度大于等于Cthre为上下行数据调度传输的站点STA(Station)个数的门限值,门限值的设定包括但不仅限于与信道数、子信道数、每个子信道可承载的MU‑MIMO用户数、网络中用户数有关,为AP成功获取信道之后,进行上行数据传输时采用的最小TXOP值,并且具体上行数据业务传输流程的步骤如下:步骤5‑1:AP在主信道上竞争成功后,在主信道上广播增强型清除发送调度帧ECTS&SCH(Enhanced Clear To Send And Schedule),该帧包括了所有被调度的STA将在哪个信道哪个OFDMA子信道以及是否需要以MU‑MIMO的方式传输数据的调度信息,AP进入等待上行数据的状态,流程转入上行步骤5‑2;步骤5‑2:STA如果主信道上收到ECTS&SCH帧后,根据所包含的调度信息进行信道切换,在对应的信道上以OFDMA+MU‑MIMO的方式上行发送数据,以piggyback的方式反馈本节点的数据缓存状态buffer state信息,其中,数据为A‑MPDU(Aggregation MAC Protocol Data Unit)聚合帧的形式传输,DATA帧中FC(Frame Control)域最后一位用于piggyback反馈;若STA在主信道上未收到ECTS&SCH帧,则不会发送上行数据,流程转入上行步骤5‑3;步骤5‑3:若AP未接收到任何上行数据,流程转入上行步骤5‑4;否则,在收到上行数据的信道的主子信道上,回复多用户确认帧ACKM(Acknowledge For Mutiuser)进行确认,流程转入上行步骤5‑5;步骤5‑4:上行数据传输失败,则转入步骤9;步骤5‑5:上行数据传输成功结束,则转入步骤8;所述步骤6的下行数据业务传输流程,如果AP能够成功竞争到信道,且满足下行数据传输条件则进入下行数据业务传输流程,所述下行数据传输条件为:(1)当AP有足够多的数据进行下行数据传输时,即下行数据用户数大于等于Cthre个,且每个用户的下行数据长度大于等于其中为AP成功获取信道之后,进行下行数据传输时建议采用的最小TXOP值,并且(2)当AP有紧急数据需要下行传输时,紧急数据是指高QoS要求的数据;所述的下行数据业务传输流程具体步骤如下:步骤6‑1:如果AP在主信道上竞争成功则在主信道上广播增强型请求发送调度帧ERTS&SCH(Enhanced Request To Send And Schedule),其中包括了所有被调度的STA将在哪个信道哪个OFDMA子信道以及是否需要以MU‑MIMO的方式回复ECTSV,ECTSV(Enhanced Clear To Send With V‑Matrix)为携带信道预编码矩阵V‑Matrix的增强型清除发送帧ECTS(Enhanced Clear To Send);随后在全信道发送空数据包帧NDP(Null Data P...

【技术特征摘要】
1.一种基于非对称带宽的多信道多址接入的方法,其特征在于包括下述步骤:步骤1:AP竞争信道接入点AP(AccessPoint)竞争信道成功后,设置AP占用信道最大时长的计时器Timer,超时时间为TXOPunlicenced,同时将计时器Timer和资源分配请求RAR(ResourceAllocationRequest)收集次数计数器Counter清零,进入步骤2;若AP竞争信道失败,则继续竞争;步骤2:AP判断是否满足上行数据传输条件,若满足条件,则协议转入步骤5上行数据业务传输流程,否则转入步骤3;步骤3:AP判断是否满足下行数据传输条件,若满足条件,则协议转入步骤6下行数据业务传输流程,否则转入步骤4;步骤4:AP判断RAR收集次数计数器Counter是否达到门限值,门限值的设定包括但不仅限于与信道数、子信道数、每个子信道可承载的MU-MIMO用户数、网络中用户数有关,若Counter未超门限值,则Counter自加1,协议转入步骤7上行数据业务传输请求收集,否则转入步骤9;步骤5:上行数据业务传输流程若上行数据传输成功,则协议转入步骤8,否则转入步骤9;步骤6:下行数据业务传输流程若下行数据传输成功,则协议转入步骤8,否则转入步骤9;步骤7:上行数据业务传输请求收集,协议转入步骤8;步骤8:判断计时器Timer是否超时,当Timer>TXOPunlicenced则超时,若计时器未超时,则返回步骤2,否则协议转入步骤9;步骤9:AP释放信道,返回步骤1竞争信道;所述步骤5的上行数据业务传输流程,如果AP能够成功竞争到信道,且AP已经通过主动或被动的方式收集了满足上行数据传输条件的STA上行数据传输请求时,则进入上行数据业务传输流程,所述上行数据传输条件为上行数据用户数大于等于Cthre个,且每个用户的下行数据长度大于等于Cthre为上下行数据调度传输的站点STA(Station)个数的门限值,门限值的设定包括但不仅限于与信道数、子信道数、每个子信道可承载的MU-MIMO用户数、网络中用户数有关,为AP成功获取信道之后,进行上行数据传输时采用的最小TXOP值,并且具体上行数据业务传输流程的步骤如下:步骤5-1:AP在主信道上竞争成功后,在主信道上广播增强型清除发送调度帧ECTS&SCH(EnhancedClearToSendAndSchedule),该帧包括了所有被调度的STA将在哪个信道哪个OFDMA子信道以及是否需要以MU-MIMO的方式传输数据的调度信息,AP进入等待上行数据的状态,流程转入上行步骤5-2;步骤5-2:STA如果主信道上收到ECTS&SCH帧后,根据所包含的调度信息进行信道切换,在对应的信道上以OFDMA+MU-MIMO的方式上行发送数据,以piggyback的方式反馈本节点的数据缓存状态bufferstate信息,其中,数据为A-MPDU(AggregationMACProtocolDataUnit)聚合帧的形式传输,DATA帧中FC(FrameControl)域最后一位用于piggyback反馈;若STA在主信道上未收到ECTS&SCH帧,则不会发送上行数据,流程转入上行步骤5-3;步骤5-3:若AP未接收到任何上行数据,流程转入上行步骤5-4;否则,在收到上行数据的信道的主子信道上,回复多用户确认帧ACKM(AcknowledgeForMutiuser)进行确认,流程转入上行步骤5-5;步骤5-4:上行数据传输失败,则转入步骤9;步骤5-5:上行数据传输成功结束,则转入步骤8;所述步骤6的下行数据业务传输流程,如果AP能够成功竞争到信道,且满足下行数据传输条件则进入下行数据业务传输流程,所述下行数据传输条件为:(1)当AP有足够多的数据进行下行数据传输时,即下行数据用户数大于等于Cthre个,且...

【专利技术属性】
技术研发人员:闫中江张忠伟杨懋李波
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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