一种无线局域网的网络分配向量重置方法技术

本发明专利技术提出了一种无线局域网的网络分配向量重置方法，用于解决无线局域网中由于不能正确设置网络分配向量而导致信道的利用率较低的问题。实现步骤为：构建无线局域网络，发送方发送增强型RTS帧，能够接收增强型RTS帧但不能接收增强型CTS帧的站点根据增强型RTS帧内的时长字段设置自己的网络分配向量，然后这些站点估算接收方发送增强型CTS帧的时长Tac，接下来计算等待时长TR，并在接收到增强型RTS帧TR时长后，对增强型RTS帧头部标记的信道进行空闲信道评估，然后根据主信道的空闲时间是否小于分布式帧间间隔，来选择对自己的网络分配向量的重置方式。

【技术实现步骤摘要】
一种无线局域网的网络分配向量重置方法
本专利技术属于无线局域网络
，涉及一种网络分配向量NAV的重置方法，具体涉及一种无线局域网的网络分配向量NAV重置方法，可以用于采用增强型RTS/CTS模式的分布式协调功能的信道接入机制无线局域网络。
技术介绍
无线局域网络技术作为一种没有空间限制的通信技术，一经提出，就在市场上取得了巨大的反响，现在已经成为我们日常生活当中不可缺少的技术。随着手持式无线站点的大规模普及以及层出不穷的新服务的提出，人们对无线局域网的吞吐量的要求越来越高。吞吐量指的是网络设备在单位时间内传输的有效的数据量，吞吐量主要由两个因素来决定，即发送速率和丢包率。一般而言，发送速率越快，吞吐量就越大，丢包率越高，吞吐量会越低。而发送速率与信道带宽直接相关，带宽越大，发送速率也会越大，但是在无线局域网中，总带宽是有限的，因此通过提高信道的利用率来等效的提高信道带宽是提高无线局域网吞吐量的重要方法。为了保证网络的吞吐量，网络设备在传输数据的时候，应避免冲突。因为一旦发生冲突，就会造成数据包的丢失。为了避免冲突，802.11引入了分布式协调功能DCF信道接入机制，其包括基本访问模式和RTS/CTS模式两种模式。在基本访问模式中，发送方在发送数据前需要对其工作信道进行空闲信道评估，如果信道在分布式帧间间隔时长DIFS以及退避过程中保持空闲状态，则站点可以在信道传送数据。否则站点等待信道变为空闲，然后重新对信道进行空闲信道评估。基本访问模式的DCF信道接入机制虽然可以解决大部分冲突问题，但无法解决隐藏站点问题。隐藏站点问题出现在以下情形中，站点STAx正在向站点STAy发送数据，站点STAz没有侦测到STAx的信号，开始向STAy发送数据。此时所有发送给STAy的数据都会丢失。为了解决隐藏站点问题，研究人员在分布式协调功能的基本访问模式的基础上开发出了RTS/CTS模式。在RTS/CTS模式中，发送方在经过信道竞争得到向接收方发送数据的信道接入权后，会向发送方通信范围内的站点发送RTS帧。RTS帧内有一个时长字段，对应着发送方预计其发送完RTS帧到接收方发送数据确认帧的时长。接收到RTS帧的除目的接收方外的其他站点通过RTS帧内的时长字段来设置自己的网络分配向量NAV。目的接收方收到RTS帧后，会向其通信范围内的站点发送CTS帧作为接收到RTS帧的响应，除发送方外其余接收到CTS帧的站点会根据CTS帧内的时长字段来设置自己的网络分配向量NAV。CTS帧内的时长字段为接收方发送CTS帧到发送数据确认帧的时长，发送方接收到CTS帧后，开始传送数据。站点的网络分配向量NAV每经过一个时隙都会进行自减1的操作，在自己的网络分配向量NAV归零前，站点会保持静默状态。在802.11n和802.11ac中，为了提高吞发送速率，引入了信道绑定技术。在802.11n中可以将2个相邻的20MHZ的信道绑定成一个40MHz的信道进行数据传输，而在802.11ac中，可以将2个相邻的20MHZ的信道绑定成一个40MHZ的信道，也可以将两个相邻的40MHZ的信道绑定成一个80MHZ的信道，也可以把两个80MHZ的信道绑定成一个160MHZ的信道。每一个带宽大于20MHZ的信道都被分为一个主信道和一个或多个辅信道。站点只在主信道上执行分布式协调功能DCF信道接入机制，因此RTS/CTS模式无法解决辅信道上的隐藏站点问题。为了解决辅信道上的隐藏站点问题，研究人员对RTS/CTS模式进行了增强：发送方在增强型RTS帧的头部对其所有可用信道进行标记，并在其所有可用信道上分别发送标记了可用信道的增强型RTS帧。因此，在发送方通信范围内的站点，若其主信道是发送方的某个可用信道，则该站点会收到一个增强型RTS帧，然后根据增强型RTS帧内的时长字段来设置自己的网络分配向量NAV。接收方接收到增强型RTS帧后，会在增强型RTS帧的头部标记的信道中选出自己的可用信道，并在增强型CTS帧的头部标记这些可用信道，然后在其可用信到信道上分别发送该增强型CTS帧。因此，在接收方有效通信范围的站点，若其主信道是接收方的某个可用的信道，则该站点会收到增强型CTS帧。从而完成自己的网络分配向量NAV的设置。发送方在接收到增强型CTS帧后，会用增强型CTS帧头部标记的信道来传输数据。因此，发送方在发送增强型RTS帧时，不知道进行数据发送时的信道带宽，导致发送方无法计算在增强型RTS帧内的时长字段，而接收端在发送增强型CTS帧时，不知道准备发送的数据的大小，因此，无法计算增强型CTS帧内的时长字段，因此，增强型RTS帧内的时长字段和增强型CTS帧内的时长字段会设置的比实际需要的大。这会导致在完成此次通信后，信道会保持过长时间的空闲状态，降低了信道利用率。基于上述原因，为了解决因为无线局域网中网络分配向量NAV的不正确设置而导致的信道利用率低的问题，研究人员提出了许多网络分配向量NAV的重置方法。通过对文件检索发现，2015年6月，作者S.Byeon，C.Yang，O.Lee,K.Yoon和S.Choi在IEEEInternationalConferenceonCommunications(ICC)上发表的论文“EnhancementofWideBandwidthOperationinIEEE802.11acNetworks”中公开了一种在无线局域网中的网络分配向量的设置方法，发送方将增强型RTS帧时长字段设置为以增强型RTS帧头部标记的信道的总带宽进行数据传输到接收方发送数据确认帧所需要的总时间，接收方根据其在增强型CTS帧头部标记的信道总带宽和增强型RTS帧内的时长字段来进行计算该帧内的时长字段，此时增强型CTS帧内的时长字段可以准确的表示接收方发送增强型CTS帧到其发送数据确认帧的时间，因此接收到增强型CTS帧的站点能够正确设置自己的网络分配向量NAV，信道的利用率得到一定程度的提升，但是这种方法存在的不足是，能够接收增强型RTS帧但不能接收增强型CTS帧的站点无法正确设置自己的网络分配向量NAV，特别是当在增强型RTS帧头部标记的信道没有全部被用来进行数据传输时，空闲信道在此次通信过程中会一直保持空闲状态，导致信道的利用率提升幅度有限。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种无线局域网的网络分配向量重置方法，旨在提高信道的利用率。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案包括如下步骤：(1)构建无线局域网络模型：构建包括N个站点STA1、STA2、…、STAj、…STAN的无线局域网，STAj为第j个站点，N≥3，所述站点采用增强型RTS/CTS模式的分布式协调功能信道接入机制，接收STAj发送的增强型RTS帧的所有站点组成集合Sj，集合Sj中不接收STAk发送的增强型CTS帧的所有站点组成集合OSj，其中：Sj＝{STAi|STAi接收STAj发送的RTS帧,1≤i≤N}OSj＝{STAd|STAd∈Sj,且STAd不接收STAk发送的增强型CTS帧}其中，STAi、STAd、STAk分别为N个站点中的第i个、第d个、第k个站点；(2)STAj向Sj内的任意站点STAi发送增强型RTS帧：(2a)STAj经过信道竞争获取向STA本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线局域网的网络分配向量重置方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)构建无线局域网络模型：构建包括N个站点STA1、STA2、…、STAj、…STAN的无线局域网，STAj为第j个站点，N≥3，所述站点采用增强型RTS/CTS模式的分布式协调功能信道接入机制，接收STAj发送的增强型RTS帧的所有站点组成集合Sj，集合Sj中不接收STAk发送的增强型CTS帧的所有站点组成集合OSj，其中：Sj＝{STAi|STAi接收STAj发送的RTS帧,1≤i≤N}OSj＝{STAd|STAd∈Sj,且STAd不接收STAk发送的增强型CTS帧}其中，STAi、STAd、STAk分别为N个站点中的第i个、第d个、第k个站点；(2)STAj向Sj内的任意站点STAi发送增强型RTS帧：(2a)STAj经过信道竞争获取向STAk发送数据的信道接入权；(2b)STAj计算增强型RTS帧内的时长字段Drts，并向Sj内的任意站点STAi发送增强型RTS帧；(3)集合OSj中任意站点STAd设置自己的网络分配向量NAVd：集合OSj中任意站点STAd根据增强型RTS帧内的时长字段Drts设置自己的网络分配向量NAVd；(4)集合OSj中任意站点STAd获取STAk发送增强型CTS帧的时长的估算值Tac：集合OSj中任意站点STAd将测量到的STAj发送增强型RTS帧的时长TRTS作为STAk发送增强型CTS帧的时长的估算值Tac；(5)集合OSj中任意站点STAd计算等待时长TR：TR＝2SIFS+Tac其中，SIFS为802.11标准中定义的短帧帧间距；(6)集合OSj中任意站点STAd重置自己的网络分配向量NAVd：(6a)STAd在接收到增强型RTS帧的TR时间后，对增强型RTS帧头部标记的信道进行空闲信道评估，得到STAd主信道的空闲时间和被标记的信道中处于繁忙状态的信道的总带宽Bb；(6b)STAd判断主信道的空闲时间是否小于分布式帧间间隔DIFS，若是，执行步骤(6c)，否则执行步骤(6d)；(6c)STAd重置自己的网络分配向量NAVd：NAVd＝Br(NAVd‑SIFS)/Bb+SIFS其中，Br为增强型RTS帧的头部标记的信道的总带宽；(6d)STAd进入退避过程，并将自己的网络分配向量NAVd重置为0。...

【技术特征摘要】
1.一种无线局域网的网络分配向量重置方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)构建无线局域网络模型：构建包括N个站点STA1、STA2、…、STAj、…STAN的无线局域网，STAj为第j个站点，N≥3，所述站点采用增强型RTS/CTS模式的分布式协调功能信道接入机制，接收STAj发送的增强型RTS帧的所有站点组成集合Sj，集合Sj中不接收STAk发送的增强型CTS帧的所有站点组成集合OSj，其中：Sj＝{STAi|STAi接收STAj发送的RTS帧,1≤i≤N}OSj＝{STAd|STAd∈Sj,且STAd不接收STAk发送的增强型CTS帧}其中，STAi、STAd、STAk分别为N个站点中的第i个、第d个、第k个站点；(2)STAj向Sj内的任意站点STAi发送增强型RTS帧：(2a)STAj经过信道竞争获取向STAk发送数据的信道接入权；(2b)STAj计算增强型RTS帧内的时长字段Drts，并向Sj内的任意站点STAi发送增强型RTS帧；(3)集合OSj中任意站点STAd设置自己的网络分配向量NAVd：集合OSj中任意站点STAd根据增强型RTS帧内的时长字段Drts设置自己的网络分配向量NAVd；(4)集合OSj中任意站点STAd获取STAk发送增强型CTS帧的时长的估算值Tac：集合OSj中任意站点STAd将测量到的STAj发送增强型RTS帧的时长TRTS作为STAk...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘乃安，安豪政，朱芮碧，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61