一种点协调中基于多属性决策的轮询方法技术

本发明专利技术提出了一种点协调中基于多属性决策的轮询方法，确定了在PCF内特定时刻AP轮询的STA以及轮询该STA时附带发送的数据包。首先，AP计算向各STA发送数据包的迫切程度，该值与数据包剩余有效期、数据包优先级和数据包长度有关。其次，AP计算各STA被轮询的迫切程度，该值与STA距上次被轮询的时间、STA待发送数据包数量和AP接收STA信号的平均信噪比有关。AP采用动态加权求和的多属性决策方法求解上述两个值，其中各属性权重与当前时刻在PCF时段的位置有关。AP基于向各STA发送数据包的迫切程度和各STA被轮询的迫切程度确定当前时刻轮询的STA，并在相应的传输队列中选择发送迫切程度最大的数据包作为本次轮询发送的数据包。程度最大的数据包作为本次轮询发送的数据包。程度最大的数据包作为本次轮询发送的数据包。

【技术实现步骤摘要】
一种点协调中基于多属性决策的轮询方法


[0001]本专利技术涉及有基础设施网络中的调度策略，特别涉及一种PCF中AP的轮询方法。

技术介绍

[0002]IEEE Std 802.11
‑
1999版本提出了无线局域网中两种MAC层的信道接入方式：分布式协调功能(Distributed Coordination Function，DCF)和点协调功能(Point Coordination Function，PCF)，整个基本服务集(Basic Service Set，BSS)的工作周期也可分为两个时段：DCF时段和PCF时段。在DCF时段中，BSS中的接入点(Access Point，AP)和移动站(STAtion，STA)采用载波侦听多路访问/冲突避免(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance，CSMA/CA)协议以竞争的形式接入信道。而在PCF时段中，AP采用轮询方式控制整个BSS内STA的信道接入，未被轮询的STA无法发送信号。PCF工作模式避免了信道访问冲突所带来的延迟，有助于保证特定业务的服务质量。
[0003]为了避免在轮询时发送过多的帧，IEEE Std 802.11
‑
1999标准利用全向天线特性将轮询、数据传输和确认组合在一个帧中传输，从而在有限的时间内执行更多的轮询。由AP发送的帧包括CF
‑
Poll(no data)、Data+CF
‑
Poll、Data+CF
‑
Ack+CF
‑
Poll和CF
‑
Ack+CF
‑
Poll(no data)，由STA发送的帧包括Data、Data+CF
‑
Ack、CF
‑
Ack(no data)和Null。
[0004]工作在PCF模式的AP面临的一个重要问题是轮询STA的规则。IEEE Std 802.11
‑
1999标准中并未规定AP的轮询规则。一般的方法是按照顺序依次轮询各STA，并且按照数据包进入排队序列的顺序依次发送各数据包。这种方式虽然能够保证STA间的公平性(每隔一定周期被轮询一次)，但忽略了轮询顺序对业务服务质量的影响。STA往往与远端服务器交互各种不同类型的业务，这些业务对服务质量的要求也各不相同。例如，STA上可能同时运行视频直播、网页浏览、在线游戏、文件下载等业务。视频直播业务对传输速率、时延要求较高，但能容忍一定的丢包率，而在线游戏业务对丢包率、时延要求较高，但对传输速率要求不高。为了保证各业务的服务质量，工作在PCF模式的AP应依据各数据包的属性和其承载的业务类型确定当前时刻轮询的STA以及轮询该STA时发送的数据包。
[0005]AP在执行轮询决策时，除了考虑数据包本身的属性之外，还需考虑以下两个问题。一方面，AP的轮询规则应考虑无线信道的特性。无线信道存在干扰、衰减等问题，AP与STA之间的包交互并不总是成功的。在其他条件一致的情况下，AP应优先轮询信道质量较好的STA，从而充分利用有限的PCF时段传输更多信息。另一方面，AP的轮询规则应考虑STA的属性。STA作为用户端也会产生业务数据，这些业务数据同样对业务服务质量有重要影响。在其他条件一致的情况下，AP应更多地轮询那些有较多待发送数据包的STA，并且保证其他STA一定的轮询机会。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在解决无线局域网中工作在PCF模式的AP的轮询决策问题，即在PCF时段内特定时刻确定AP轮询的STA以及轮询该STA时发送的数据包。本专利技术采用动态加权求和的
多属性决策方法解决该问题，综合考虑了数据包剩余有效期、数据包优先级、数据包长度、STA距上次被轮询的时间、STA待发送数据包数量、AP接收STA信号的平均信噪比等因素，能够有效提升业务服务质量，同时保证了各STA的公平性。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：AP在确定待轮询STA和待发送数据包时考虑以下因素：数据包剩余有效期、数据包优先级、数据包长度、STA距上次被轮询的时间、STA待发送数据包数量和AP接收STA信号的平均信噪比，采取动态加权求和多属性决策方法首先确定待轮询的STA，然后确定在轮询该STA时发送的数据包，并且各属性的权重与当前时刻在PCF时段的位置有关，具体步骤包括：
[0008]步骤1：AP计算向STA
i
发送数据包的迫切程度s
i，t
；
[0009]步骤2：AP计算STA
i
被轮询的迫切程度v
i，t
；
[0010]步骤3：AP计算轮询STA
i
的强度w
i，t
＝max{s
i，t
，v
i，t
}；
[0011]步骤4：AP确定当前时刻轮询STA
j
′
，其中i
′
＝argmax
i＝1，2，...，N
{w
i，t
}；
[0012]步骤5：AP判断是否有待发送给STA
i
′
的数据包，如果有，AP发送Data+CF
‑
Poll包或Data+CF
‑
Ack+CF
‑
Poll包给STA
i
′
，其中数据部分是目的地址是STA
i
′
并且发送迫切程度最大的数据包，否则，AP发送CF
‑
Poll包或CF
‑
Ack+CF
‑
Poll包给STA
i
′
。
[0013]设一个BSS内有1个AP和N(N≥1)个STA。STA的集合记为S，S＝{STAi}，i＝1，2，...，N。AP为每个STA分别维护一个传输队列，其中存放待发送给各STA的数据包。在t时刻，AP维护的与STA
i
对应的传输队列记为对应的传输队列记为对于特定的STA
i
，内的每个数据包都具有相应的属性，包括剩余有效期、优先级、长度等。当AP轮询STAi时，需综合考虑这些因素，确定最能提升服务质量的数据包发送。该问题可建模为多属性决策问题。多属性决策将决策对象的多种属性聚合成效用值，效用值最高的对象即为本次决策的目标。定义AP向STA
i
发送数据包的迫切程度s
i，t
为内各数据包的最大效用值。同样，AP记录STA
i
的相关属性，包括STA
i
距上次被轮询的时间、STA
i
待发送数据包数量、AP接收STA
i
信号的平均信噪比，这些因素共同决定了STA
i
被轮询的迫切程度v
i，t
，该问题同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种点协调中基于多属性决策的轮询方法，其特征在于：AP在确定待轮询STA和待发送数据包时考虑以下因素：数据包剩余有效期、数据包优先级、数据包长度、STA距上次被轮询的时间、STA待发送数据包数量和AP接收STA信号的平均信噪比，采取动态加权求和多属性决策方法首先确定待轮询的STA，然后确定在轮询该STA时发送的数据包，并且各属性的权重与当前时刻在PCF时段的位置有关，步骤包括：步骤1：AP计算向STA
i
发送数据包的迫切程度s
i，t
；步骤2：AP计算STA
i
被轮询的迫切程度v
i，t
；步骤3：AP计算轮询STA
i
的强度w
i，t
＝max{s
i，t
，v
i，t
}；步骤4：AP确定当前时刻轮询STA
i
′
，其中i
′
＝argmax
i＝1，2，...，N
{w
i，t
}；步骤5：AP判断是否有待发送给STA
i
′
的数据包，如果有，AP发送Data+CF
‑
Poll包或Data+CF
‑
Ack+CF
‑
Poll包给STA
i
′
，其中数据部分是目的地址是STA
i
′
并且发送迫切程度最大的数据包，否则，AP发送CF
‑
Poll包或CF
‑
Ack+CF
‑
Poll包给STA
i
′
。2.根据权利要求1所述的一种点协调中基于多属性决策的轮询方法，其特征在于：所述AP采取动态加权求和多属性决策方法，计算向STA
i
发送数据包的迫切程度s
i，t
，包括：(1)对于与STA
i
对应的传输队列内的每个数据包计算以下三种属性：a)剩余有效期u
i，j，t
：u
i，j，t
＝t
remove，i，j
‑
t，其中t
remove，i，j
表示该数据包失效的绝对时刻，由源节点在产生该数据包时标定；b)优先级p
i，j
：由上层协议标定，p
i，j
∈[0，1]，0表示最低优先级，1表示最高优先级；c)长度l
i，j
：MAC层服务数据单元的字节数；(2)对上述三种属性做规范化处理，得到规范化后的值和(3)根据当前时刻确定三种属性的权重ω
u，t
、ω
p，t
、ω
l，t
；(4)计算AP发送数据包的迫切程度：(5)计算AP向STA
i
发送数据包的迫切程度：3.根据权利要求1所述的一种点协调中基于多属性决策的轮询方法，其特征在于：所述AP采取动态加权求和多属性决策方法，计算STA
i
被轮询的迫切程度v
i，t
，包括：(1)AP计算对应STA
i
的以下三种属性：a)距上次被轮询的时间c
i，t
：c
i，t
＝t
‑
t
i
，其中t
i
表示STA
i
上次被轮询的绝对时刻；b)待发送数据包数量r
i，t
：该信息由STA
i
向AP提供；c)AP接收STA
i
信号的平均信噪比q
i，t
：AP记录最近M次收到的STA
i
回复包的信噪比，并计算平均值得到q
i，t
；(2)对上述三种属性做规范化处理，得到规范化后的值和(3)根据当前时刻确定三种属性的权重ω
c，t
、ω
r，t
、ω
q，...

【专利技术属性】
技术研发人员：任塨晔，柏荣胜，黄镠，吕卫祥，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二四研究所，
类型：发明
国别省市：