一种基于小数退避的信道接入方法技术

技术编号:15189490 阅读:76 留言:0更新日期:2017-04-19 18:48
本发明专利技术提供了一种基于小数退避的信道接入方法,通过加快对区域吞吐量贡献较大的节点的退避速度,实现了更精细的退避方式,从而进一步细化分解了用户竞争信道时的相对优先级,实现了更好的冲突回避以及更为高效的信道资源利用率;实现简单,能与IEEE 802.11标准协议相兼容,且可同时应用于单信道和多信道的环境下;另外,本发明专利技术可通过在网卡的固件中实现,同时也可以实现在驱动程序中;本发明专利技术通过发送端预估接收端的干扰状况,使得退避更加准确,从而大幅度提升了区域吞吐量。

【技术实现步骤摘要】

一种基于小数退避的信道接入方法

本专利技术涉及通信
,尤其是一种退避机制。
技术介绍
为了减少无线网络中的碰撞,IEEE802.11标准采用了一种叫做载波侦听多址接入/避免冲撞协议(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionAvoidance,CSMA/CA)的机制。在CSMA/CA机制中,节点通过执行载波侦听来判断信道是否空闲。当信道空闲后,节点开始进行执行二进制指数退避(BinaryExponentialBackoff)过程,若在退避过程中信道变忙,则需要随机等待一段时间,直到信道再次变为空闲后再开始继续进行退避,直至退避结束后才能发送数据,以减小数据传输的冲突概率。其中,CSMA/CA机制中所使用的二进制指数退避算法是减小网络冲突的关键所在。所谓二进制指数退避,是指当节点遇到冲突时,不是等待信道变为空闲后立即发送数据,而是推迟一个随机的时间后(或称为退避)再重新发送数据。在每一次冲突之后,节点的平均等待的时间也将加倍。即:每个节点均维持一个退避计数器,而这个退避计数器的值从[0,CW]中随机选取,CW代表竞争窗的取值,其初始值为最小竞争窗CWmin,并且有CW=2mCWmin,当发生冲突后,退避阶数m加一。每当侦听到信道空闲一个时隙(slot)的时间后,退避计数器的值减一。当退避计数器减为0时,节点就可以发送数据了。但是,在目前的二进制退避过程中,节点对信道质量的感知粒度较粗。也就是说,节点对信道感知的结果仅包括两种情况:信道为“忙”,或者信道为“闲”。若信道为“忙”,即检测到信道的干扰水平超过了CCA(ClearChannelAssessment,信道空闲评估)门限,其退避过程将被挂起;而若信道为“闲”,即检测到信道的干扰水平低于了CCA门限,表示为CCAth,其退避过程将以相同的步伐推进,即每当信道空闲了一个时隙时间,节点的退避计数器值减1。在下一代无线局域网(WirelessLocalAreaNetworks,WLAN)中,将面临高密集部署场景以及爆炸式增长的业务需求,因此如何大幅度地提升区域吞吐量(即单位面积内的吞吐量)已成为一个有待解决的棘手问题。如果在下一代WLAN中延用传统的二元退避思路,若一些关键参数(如CCA门限)设置不合理,将难以与网络的实际状况相适配并难以实现对信道资源的充分利用,从而抑制区域吞吐量性能。比如,若CCA门限值设置过低,则将导致同时认为信道为“忙”的节点数过多,从而制约了并行传输的可能性,降低信道资源利用率;若CCA门限值设置过高,则将导致同时认为信道为“闲”的节点数过多,从而增大了冲突概率。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足,本专利技术提供一种小数退避机制,能够提升数据速率高、干扰范围小的链路的接入优先权,即增加该链路的退避速度,同时削减数据速率低、干扰范围大的链路的接入优先权,即降低该链路的退避速度,从而提升网络的区域吞吐量性能。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤:步骤1,当源节点S给目的节点D发送数据,源节点S查询此时自己所维持的CCA范围,即[-82dBm,CCAth],CCAth是指CCA门限值,也就是CCA范围的上限值,且CCAth>-82dBm,之后,转入步骤2;步骤2,在每一个时隙内,源节点S实时检测信道上的信号能量I,若满足条件I≥CCAth,则源节点S的退避过程挂起,并继续检测信道上的信号能量I;否则,转入步骤3;步骤3,源节点S估算信干噪比SINRe,根据SINRe的取值在速率和信干噪比的分段曲线Rate-SINR中的映射,获得对应的数据传输速率R,转入步骤4;步骤4,源节点S根据数据传输速率R计算出本时隙内的退避速度ωBK,转入步骤5;步骤5:当本时隙结束后,源节点S将自己当前的退避计数器值减去ωBK,再判断减去ωBK后的退避计数器值是否小于或等于0,若是,则源节点S接入信道并传输数据;否则,转入步骤2继续进行退避过程。所述的CCAth提前设定,或由目的节点D在上一时隙与源节点S进行数据传输过程中反馈得到,其中,Pr为目的节点D接收到源节点S发送的请求发送帧RTS的接收功率,SINRth表示最大可以采用的调制编码方式所对应的信噪比。所述的步骤3中,信干噪比SINRe=Pr-I;如果当前时隙是第一个传输时隙,则ωBK=1,然后直接转入步骤5。所述的步骤4中,源节点S计算等效数据速率其中,A表示链路的干扰面积,即发送节点S的干扰区域面积与接收节点D的干扰区域面积的并集;根据公式源节点S计算出本时隙内的退避速度ωBK,其中,R*代表区域吞吐量,与之所对应的退避速度为本专利技术的有益效果是:通过加快对区域吞吐量贡献较大的节点的退避速度,实现了更精细的退避方式,从而进一步细化分解了用户竞争信道时的相对优先级,实现了更好的冲突回避以及更为高效的信道资源利用率;实现简单,能与IEEE802.11标准协议相兼容,且可同时应用于单信道和多信道的环境下;另外,本专利技术可通过在网卡的固件中实现,同时也可以实现在驱动程序中;本专利技术通过发送端预估接收端的干扰状况,使得退避更加准确,从而大幅度提升了区域吞吐量。附图说明图1是本专利技术实施例一的图示;图2是本专利技术实施例二的图示;图3是本专利技术实施例三的图示;图4是本专利技术实施例四的图示;图5是本专利技术实施例五的图示;图6是本专利技术实施例六、实施例七的图示;图7是本专利技术实施例八的图示;图8是本专利技术实施例九的图示;图9是本专利技术的仿真结果示意图;图中,AP-接入点AccessPoint,RTS-请求接入Request-To-Send,CTS-允许发送Clear-To-Send,ACK-确认Acknowledgement,SIFS-短帧间间隔ShortInterframeSpace,CH-信道Channel,BSS-基本服务集BasicServiceSet。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明,本专利技术包括但不仅限于下述实施例。在该机制中,克服了传统的二元退避机制对信道质量的粗粒度感知的弊端,使得退避过程与网络的实际状况有机结合,从而实现更为精细的退避。另外,本专利技术实现容易,并能与IEEE802.11标准协议相兼容。仿真结果表明,本专利可大幅度提升网络的区域吞吐量。本专利技术是应用于无线网络中的一种灵活的退避机制,旨在克服传统二元退避机制对信道质量的粗粒度感知的弊端,使得退避过程与网络的实际状况有机结合,从而实现更为精细的退避,并提升网络的区域吞吐量。下面结合八个实施例对本专利的实现过程进行详细介绍。本专利技术的详细步骤如下:步骤1:当源节点S给目的节点D发送数据,S查询此时自己所维持的CCA范围,即[-82dBm,CCAth],CCAth是指CCA门限值,也就是CCA范围的上限值,且CCAth>-82dBm,之后,转入步骤2;步骤2:在每一个时隙内,S实时检测信道上的信号能量,记为I,若满足条件I≥CCAth,则S的退避过程挂起,并返回步骤2中继续侦听;否则,即满足条件I<CCAth,转入步骤3;步骤3:S估算信干噪比(SignalToInterferencewithNoiseRatio,SINR),记为SINRe,进而S根据SINRe查表得到对应的数据传输速率R,之后,转入步骤4;步骤4本文档来自技高网
...

【技术保护点】
一种基于小数退避的信道接入方法,其特征在于包括下述步骤:步骤1,当源节点S给目的节点D发送数据,源节点S查询此时自己所维持的CCA范围,即[‑82dBm,CCAth],CCAth是指CCA门限值,也就是CCA范围的上限值,且CCAth>‑82dBm,之后,转入步骤2;步骤2,在每一个时隙内,源节点S实时检测信道上的信号能量I,若满足条件I≥CCAth,则源节点S的退避过程挂起,并继续检测信道上的信号能量I;否则,转入步骤3;步骤3,源节点S估算信干噪比SINRe,根据SINRe的取值在速率和信干噪比的分段曲线Rate‑SINR中的映射,获得对应的数据传输速率R,转入步骤4;步骤4,源节点S根据数据传输速率R计算出本时隙内的退避速度ωBK,转入步骤5;步骤5:当本时隙结束后,源节点S将自己当前的退避计数器值减去ωBK,再判断减去ωBK后的退避计数器值是否小于或等于0,若是,则源节点S接入信道并传输数据;否则,转入步骤2继续进行退避过程。

【技术特征摘要】
1.一种基于小数退避的信道接入方法,其特征在于包括下述步骤:步骤1,当源节点S给目的节点D发送数据,源节点S查询此时自己所维持的CCA范围,即[-82dBm,CCAth],CCAth是指CCA门限值,也就是CCA范围的上限值,且CCAth>-82dBm,之后,转入步骤2;步骤2,在每一个时隙内,源节点S实时检测信道上的信号能量I,若满足条件I≥CCAth,则源节点S的退避过程挂起,并继续检测信道上的信号能量I;否则,转入步骤3;步骤3,源节点S估算信干噪比SINRe,根据SINRe的取值在速率和信干噪比的分段曲线Rate-SINR中的映射,获得对应的数据传输速率R,转入步骤4;步骤4,源节点S根据数据传输速率R计算出本时隙内的退避速度ωBK,转入步骤5;步骤5:当本时隙结束后,源节点S将自己当前的退避计数器值减去ωBK,再判断减去ωBK后的退避计数器值是否小于或等于0,若是,则源节点S接入...

【专利技术属性】
技术研发人员:李波杨懋杨博闫中江
申请(专利权)人:西北工业大学
类型:发明
国别省市:陕西;61

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1