基于轮空调度的无线局域网接入方法技术

本发明专利技术公开了一种基于轮空调度的无线局域网接入方法，该方法为：当用户尝试接入无线信道时，将根据自身的服务QoS需求选择合适的优先级接入，高优先级用户在第一个竞争轮次执行轮空调度，低优先级用户在第一个竞争轮次立即开始竞争；上一个竞争轮次中获胜的用户进入下一个轮次继续参与竞争，直至被淘汰或者连续胜出达到最大竞争轮次，被淘汰的用户直接退出竞争淘汰过程，最终获胜的用户接入信道。本方法通过多轮次的竞争淘汰过程有效解决了大量用户接入无线局域网的问题，同时通过轮空调度方法保证了高优先级用户有大概率成功接入信道的机会，而且同等优先级用户间的公平性也得到了保证。

【技术实现步骤摘要】
基于轮空调度的无线局域网接入方法
本专利技术属于通信技术中的媒体接入领域，涉及一种基于轮空调度的无线局域网接入方法，该方法可用于用户在无线局域网中的接入。
技术介绍
在分布式无线局域网中，用户分级是提供服务质量(QoS，QualityofService)保证的主要方法，用户根据其业务需求划分为不同的优先级，相较于低优先级用户而言，高优先级用户占有更多的信道资源。IEEE802.11DCF协议是无线局域网中常用的接入协议，它采用二进制指数退避方法解决接入用户间的连续碰撞问题，把分级思想应用于IEEE802.11DCF协议主要有下面几种方法：1)基于退避窗口的分级方法，包括初始窗口分级、窗口增长因子分级、最大窗口大小分级；2)基于帧间隔的分级方法，主要包括仲裁帧间间隔(AIFS，ArbitrationInterframeSpace)的分级；3)混合方法，即将上面两种方法相结合。增强分布式协调访问(EDCA，EnhancedDistributedChannelAccess)是无线局域网中用于提供用户QoS保证的典型协议，它是一种混合分级协议，不同的接入优先级用户有着不同的AIFS间隔和竞争窗口大小。在网络用户数很大的时候，EDCA增加了用户接入网络的碰撞概率，可能使得低优先级用户无法接入网络，而且用户间的公平性不能保证。为了解决大容量用户接入无线局域网的问题，基于竞争淘汰的接入方法被提出，接入用户通过随机选择时隙发送信号脉冲来进行信息交互并根据信号脉冲的序号来决定胜者。应用该方法无线局域网的吞吐量得到了大幅度提升，而且用户的公平性也得到了保证。但是对于时延要求比较高或者数据量比较大的QoS敏感用户而言，该方法不能令人满意。因此，很有必要提出一种能够解决大量用户接入网络、同时能够保证各优先级用户的QoS需求以及用户间公平性的无线局域网接入方法。
技术实现思路
专利技术目的：提供一种基于轮空调度的无线局域网接入方法，以解决现有技术存在的上述问题。技术方案：一种基于轮空调度的无线局域网接入方法，当用户尝试接入无线信道时，根据自身的服务QoS需求选择合适的优先级接入，高优先级用户在第一个竞争轮次执行轮空调度，低优先级用户在第一个竞争轮次开始竞争；上一个竞争轮次中获胜的用户进入下一个轮次继续参与竞争，直至被淘汰或者连续胜出达到最大竞争轮次，被淘汰的用户直接退出竞争淘汰过程。在进一步的实施例中，该方法具体如下：S1、每个接入用户根据自身的QoS需求选择相应优先级进行接入，同时把竞争轮次指示变量C设为1；高优先级用户在第一个竞争轮次中执行轮空调度，同时进行载波侦听直到检测到其他用户发送的数据信号脉冲，低优先级用户参与第一个轮次的竞争；S2、每个参与本轮次竞争的接入用户随机选择[1,m]中的一个值R作为本轮发射信号脉冲的时隙序号；S3、具体包括：S31、判断当前时隙号是否等于其随机选择的时隙序号R，若是，S32、该用户发送信号脉冲通知其他用户它胜出；若否，S33、该用户执行载波侦听；S34、判断是否检测到脉冲信号，如果在当前时隙该用户检测到其他用户发送的信号脉冲则退出该次多轮竞争，否则返回步骤S31；S4、该用户进入下一个轮次的信道竞争同时把竞争轮次指示变量C加1，如果当前竞争轮次指示变量C等于最大竞争轮次数k，该用户则接入信道开始数据传输，否则重复上述步骤，直到竞争轮次指示变量C等于最大竞争轮次数k，或者该用户被淘汰退出本次竞争淘汰过程。在进一步的实施例中，单轮竞争轮次的最大时隙数为m，假定一次竞争淘汰过程它的时隙长度为L，那么最大竞争轮次数k为L/m，对于一个以m为单轮最大时隙数、k为最大竞争轮次数的无线局域网，其竞争矢量的个数为mk，为了使竞争矢量的总数最大对mk求导并令其为0，从而得到因变量m等于3。在进一步的实施例中，最大竞争轮次数k取值为7，以保证无线局域网的吞吐量需求。有益效果：本专利技术提出了基于轮空调度的无线局域网接入方法，优点是通过轮空调度的方法很好地满足了各个优先级用户的QoS需求，高优先级用户有更大的机会在竞争中胜出占有信道；同时通过多轮的竞争淘汰方法使得网络可以容纳的用户总数大大提高，而且因为发送信号脉冲时隙的随机性，同一优先级用户间的公平性也得到保证。附图说明图1是用户竞争淘汰示意图。图2是用户接入流程图。图3是单轮竞争流程图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。相关概念描述如下：竞争轮次：用户进行接入竞争的最小单元。以图1为例，每个竞争轮次分别淘汰1、0、2、0、1、1、0个用户。信号脉冲：用于通知网络中其他接入用户当前时隙信道被占用的一小段数据流，如图1中网格框所示。轮空调度：用户在当前竞争轮次执行载波侦听，检测到信道上有信号脉冲则终止。竞争矢量：用户在每一个轮次随机选择的信号脉冲发射时隙号组成的序列。用B表示该用户在本轮次轮空，用X表示该用户已被淘汰并未参与本轮的竞争。以B223XXX为例，该用户在第一个竞争轮次轮空，在第二个和第三个竞争轮次选择第二个时隙发送脉冲信号，在第四个竞争轮次被淘汰。本专利技术的技术思想是：当用户尝试接入无线信道时，该用户根据自身的QoS需求选择合适的优先级接入，高优先级用户在第一个竞争轮次执行轮空调度，低优先级用户在第一个竞争轮次立即开始竞争。一个竞争轮次中获胜的用户进入下一个轮次继续参与竞争，直至被淘汰或者连续胜出达到最大竞争轮次，被淘汰的用户直接退出竞争淘汰过程。本专利技术的具体实现包括以下步骤并按所述顺序进行：1)每个接入用户根据自身的吞吐量、时延等QoS需求选择相应优先级进行接入，同时把竞争轮次指示变量C设为1。高优先级用户在第一个竞争轮次中执行轮空调度，同时进行载波侦听直到检测到其他用户发送的数据信号脉冲，低优先级用户参与第一个轮次的竞争；2)每个参与本轮次竞争的接入用户随机选择[1,m]中的一个值R作为本轮发射信号脉冲的时隙序号；3)如果当前时隙号等于其随机选择的时隙号R，该用户发送信号脉冲通知其他用户它胜出；如果当前时隙号不等于R，则该用户执行载波侦听，如果在当前时隙该用户检测到其他用户发送的信号脉冲则退出该次多轮竞争，否则在下一个时隙依然进行载波侦听并重复步骤3)；4)该用户进入下一个轮次的信道竞争同时把竞争轮次指示变量C加1，如果当前竞争轮次指示变量C等于k，该用户则接入信道开始数据传输，否则重复上述步骤2)～3)直到竞争轮次指示变量C等于k，或者该用户被淘汰退出本次竞争淘汰过程。所述的单轮竞争轮次的最大时隙数为m。假定一次竞争淘汰过程它的时隙长度为L，那么最大竞争轮次数k为L/m，对于一个以m为单轮最大时隙数、k为最大竞争轮次数的无线局域网，其竞争矢量的个数为mk，为了使竞争矢量的总数最大对mk求导并令其为0从而得到因变量m等于3。所述的用户最大竞争轮次数k的取值应保证无线局域网的吞吐量需求，一般取值为7。以图1所示为例，最大竞争轮次k为7，单轮最大时隙数m为3，用户终端S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7通过竞争的方式接入信道，其中S1、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于轮空调度的无线局域网接入方法，其特征在于，当用户尝试接入无线信道时，根据自身的服务QoS需求选择合适的优先级接入，高优先级用户在第一个竞争轮次执行轮空调度，低优先级用户在第一个竞争轮次开始竞争；上一个竞争轮次中获胜的用户进入下一个轮次继续参与竞争，直至被淘汰或者连续胜出达到最大竞争轮次，被淘汰的用户直接退出竞争淘汰过程。

【技术特征摘要】
1.一种基于轮空调度的无线局域网接入方法，其特征在于，当用户尝试接入无线信道时，根据自身的服务QoS需求选择合适的优先级接入，高优先级用户在第一个竞争轮次执行轮空调度，低优先级用户在第一个竞争轮次开始竞争；上一个竞争轮次中获胜的用户进入下一个轮次继续参与竞争，直至被淘汰或者连续胜出达到最大竞争轮次，被淘汰的用户直接退出竞争淘汰过程，所述的方法具体如下：S1、每个接入用户根据自身的QoS需求选择相应优先级进行接入，同时把竞争轮次指示变量(C)设为1；高优先级用户在第一个竞争轮次中执行轮空调度，同时进行载波侦听直到检测到其他用户发送的数据信号脉冲，低优先级用户参与第一个轮次的竞争；S2、每个参与本轮次竞争的接入用户随机选择[1,m]中的一个值R作为本轮发射信号脉冲的时隙序号；S3、具体包括：S31、判断当前时隙号是否等于其随机选择的时隙序号(R)，若是，S32、该用户发送信号脉冲通知其他用户它胜出；若否，S33、该用户执行载波侦听...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈连丰，茆意伟，夏玮玮，胡静，宋铁成，
申请(专利权)人：东南大学，南京东大移动互联技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32