一种基于WiFi平台的TDMA双向通信方法技术

本发明专利技术公开了一种基于WiFi平台的TDMA双向通信方法，包括以下步骤：S1：进行时间划分，得到若干个超帧周期，并将超帧周期分割为若干个时隙；S2：根据若干个时隙，利用接入点设备和客户端设备进行无线发包和无线收包，完成TDMA双向通信。本发明专利技术提出了基于TDMA方式的双向数据通信协议方法，该方法采用免争用的无线介质服务，解决了无线信道信号干扰，信道争用带来的信道获取失败率高，数据传输吞吐率不稳定，数据报文延迟时间不确定等问题。数据报文延迟时间不确定等问题。数据报文延迟时间不确定等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于WiFi平台的TDMA双向通信方法


[0001]本专利技术属于TDMA通信
，具体涉及一种基于WiFi平台的TDMA双向通信方法。

技术介绍

[0002]WiFi是当下人们生活中最常见的无线局域网连接技术，WiFi主用采用802.11系列的无线通信协议标准，因此人们逐渐习惯用WiFi来称呼802.11协议。从20世纪90年代的第一代WiFi标准的诞生发展至今的WiFi 7技术，当今WiFi依然是个人无线局域网标准的主流技术，WiFi技术向高速率和高带宽的发展趋势越来越明显，对无线信号的干扰也越来越敏感。
[0003]WiFi使用带有冲突避免的载波侦听多路访问(CSMA/CA)机制作为无线介质访问技术，是一种通过竞争方式获得无线信道使用权的技术。该技术采用了802.11协议定义分布式协调功能，无线设备在传输数据之前，先检查无线链路是否处于空闲状态，如果处于空闲状态才能占用无线信道来发送数据。为了避免冲突发生，当某个传送者占据频道时，要发送数据的工作站会随机选定一段延后时间后再探测无线信道是否空闲。在某些情况之下，分布式协调功能还可利用CTS/RTS帧探测或净化无线信道，进一步减少碰撞发生的可能性。
[0004]随着无线技术的快速发展，大量的无线设备和WiFi设备都工作在ISM频段下，使得无线信道访问更加拥塞，加剧了无线信号之间相互干扰碰撞，使得WiFi设备在工作时不仅受到同类WiFi设备的信道竞争，还受到非WiFi设备的无线信道干扰，在干扰严重的情况下WiFi依靠信道竞争机制很难及时竞争获取信道进行传输数据，导致无线数据传输速率不稳定，报文时延过大、传输报文错误等问题日益突出，以至于无法稳定的提供无线传输服务，导致服务中断等问题发生。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决WiFi标准采用CSMA/CA机制带来信道竞争带来的时延不确定问题，提出了一种基于WiFi平台的TDMA双向通信方法。
[0006]本专利技术的技术方案是：一种基于WiFi平台的TDMA双向通信方法包括以下步骤：
[0007]S1：进行时间划分，得到若干个超帧周期，并将超帧周期分割为若干个时隙；
[0008]S2：根据若干个时隙，利用接入点设备和客户端设备进行无线发包和无线收包，完成TDMA双向通信。
[0009]进一步地，各个所述超帧周期内包括信标信道、接入信道、触发信道、资源信道、数据信道和保护信道。
[0010]上述进一步方案的有益效果是：超帧内划分了多个信道来实现了协议控制和数据传输通道，且每个信道宽度可以动态调整，实现了接入点设备对客户端设备集中式管理，实现了精准的时隙调度分配策略。接入点设备根据系统的缓存数据帧、设备数量、传输时延需求等指标参数动态调整超帧周期时间，达到对系统中数据传输效率和数据传输时延的动态
兼顾，实现不同场合下对报文时延和报文吞吐率等性能指标的要求。
[0011]进一步地，所述信标信道用于进行时间同步管理，具体方法为：利用接入点设备通过广播的方式向客户端设备发送信标帧，利用客户端设备接收信标帧，并将信标帧的基准时间作为客户端设备的TDMA基准时间，完成时间同步管理。
[0012]进一步地，接入信道用于进行客户端设备接入管理，包括以下子步骤：
[0013]A21：在接入信道宽度范围内，由客户端设备利用随机数算法向接入点设备发送关联认证请求帧；
[0014]A22：在接入信道宽度范围内，由接入点设备接收并处理关联认证请求帧，将允许接入的接入点设备添加至认证列表中；
[0015]A23：在超帧周期内，根据认证列表对接入点设备在数据信道中的调度进行认证请求应答，完成客户端设备接入管理。
[0016]上述进一步方案的有益效果是：超帧周期中设计了接入信道，且接入信道可以按需动态插入到不同的超帧周期中和动态调整接入信道的信道宽度，当接入设备较少时可以减少插入接入信道的频率和接入信道的信道宽度，达到信道资源的最大化利用；当接入设备较多时可以增加插入接入信道的频率和接入信道的信道宽度，实现客户端设备的快速上线请求处理，提高客户端设备接入速度。
[0017]进一步地，触发信道用于进行上传管理，具体方法为：利用接入点设备向客户端设备发送设备资源数据，获取触发帧，完成资源获取触发操作；
[0018]所述触发帧包括客户端设备标识符、客户端设备将设备资源数据上传至资源信道的资源信道编码方法和上传方法。
[0019]上述进一步方案的有益效果是：在本专利技术中，接入点设备通过触发信道发送触发帧可以分批、集中地对客户端设备发起缓存数据探测请求，能够及时地获取客户端设备数据缓存大小，实现了在数据信道中对客户端设备上下行数据传输的精确的调度管理。
[0020]进一步地，触发信道中，利用客户端设备将设备资源数据上传至资源信道的上传方法包括时隙方式和OFDMA方式；
[0021]其中，时隙方式具体为：通过客户端设备在所分配的不同时隙中上传设备资源数据；
[0022]OFDMA方式具体为：由客户端设备利用接入点设备所分配的OFDMA上行编码方法对设备资源数据进行OFDMA上行编码，向接入点设备发送OFDMA上行编码的编码数据。
[0023]进一步地，资源信道用于缓存管理；具体方法为：若触发信道的触发帧指示采用时隙方式，则利用客户端设备在对应的时隙将设备缓存信息上传至接入点设备，若触发信道的触发帧指示采用OFDMA方式，则利用客户端设备在对应的OFDMA资源块中编码设备缓存信息，并上传至接入点设备。
[0024]上述进一步方案的有益效果是：资源信道利用OFDMA上行技术，实现多个设备同时使用OFDMA资源块进行编码，同时上报数据实现资源信道传输不同设备缓存大小数据，达到了资源信道频谱资源的最大化利用。
[0025]进一步地，数据信道用于进行上下行通道数据收发管理，具体方法为：利用接入点设备向客户端设备发送下行报文，利用客户端设备向接入点设备发送上行报文。
[0026]上述进一步方案的有益效果是：数据信道由接入点设备发起调度请求，可以实现
下行报文和上行报文的单个或多个连续传输，实现了对客户端设备上下行数据突发传输，达到了灵活可变的优先级调度效果。
[0027]进一步地，下行报文包含下行报文管理帧、下行数据帧和下行复合帧；发送下行报文的具体方法为：根据接入点设备为所有客户端设备所缓存的数据数量、时间和优先级以及下行通道资源数量进行策略调度，生成下行调度规则，由接入点设备根据下行调度规则向客户端设备发送下行报文；
[0028]所述上行报文包含上行数据帧和上行复合帧；发送上行报文的具体方法为：由接入点设备根据所获取的所有客户端设备上行缓存数据数量、时间和优先级以及上行信道资源数量进行策略调度，生成上行调度规则，由接入点设备根据上行调度规则向客户端设备发送上行数据请求控制帧，由客户端设备根据上行请求控制帧所包含的物理层参数和数据数量向接入点设备发送上行报文。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于WiFi平台的TDMA双向通信方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：进行时间划分，得到若干个超帧周期，并将超帧周期分割为若干个时隙；S2：根据若干个时隙，利用接入点设备和客户端设备进行无线发包和无线收包，完成TDMA双向通信。2.根据权利要求1所述的基于WiFi平台的TDMA双向通信方法，其特征在于，各个所述超帧周期内包括信标信道、接入信道、触发信道、资源信道、数据信道和保护信道。3.根据权利要求2所述的基于WiFi平台的TDMA双向通信方法，其特征在于，所述信标信道用于进行时间同步管理，具体方法为：利用接入点设备通过广播的方式向客户端设备发送信标帧，利用客户端设备接收信标帧，并将信标帧的基准时间作为客户端设备的TDMA基准时间，完成时间同步管理。4.根据权利要求2所述的基于WiFi平台的TDMA双向通信方法，其特征在于，所述接入信道用于进行客户端设备接入管理，包括以下子步骤：A21：在接入信道宽度范围内，由客户端设备利用随机数算法向接入点设备发送关联认证请求帧；A22：在接入信道宽度范围内，由接入点设备接收并处理关联认证请求帧，将允许接入的接入点设备添加至认证列表中；A23：在超帧周期内，根据认证列表对接入点设备在数据信道中的调度进行认证请求应答，完成客户端设备接入管理。5.根据权利要求2所述的基于WiFi平台的TDMA双向通信方法，其特征在于，所述触发信道用于进行上传管理，具体方法为：利用接入点设备向客户端设备发送设备资源数据，获取触发帧，完成资源获取触发操作；所述触发帧包括客户端设备标识符、客户端设备将设备资源数据上传至资源信道的资源信道编码方法和上传方法。6.根据权利要求5所述的基于WiFi平台的TDMA双向通信方法，其特征在于，所述触发信道中，利用客户端设备将设备资源数据上传至资源信道的上传方法包括时隙方式和OFDMA方式；其中，时隙方式具体为：通过客户端设备在所分配...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈世伟，张凌，郝章辉，
申请(专利权)人：深圳市风云实业有限公司，
类型：发明
国别省市：