无线局域网关键信息保障方法技术

本发明专利技术公开了一种无线局域网关键信息保障方法，包括：网络层在将关键信息发送至MAC层之前，查询网络是否拥塞；若网络拥塞，则网络层依次向MAC层发送该关键信息对应的关键信息提示原语及该关键信息；MAC层将来自网络层的关键信息标记为关键帧；MAC层对关键帧在发送机会竞争过程中启动关键信息保障机制。通过本发明专利技术，可以显著提高关键信息例如路由请求信息或路由回复信息在网络中传输的成功率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线通信
，具体涉及一种。
技术介绍
基于IEEE802. 11协议的无线局域网是一种应用非常广泛的无线网络，其中规定的MAC层信道接入机制，主要采用基于载波侦听多址接入冲突避免的信道竞争方法。一个节点在向其他节点发送数据包之前首先需要发送“请求发送”标志来竞争信道，目的节点在收到“请求发送”标志后回复“允许发送”标志以建立连接，发送节点再发送数据包，接收节点收到数据包后，再回复“确认接收”消息，通过以上“四次握手”过程完成一次完整的数据交互过程。虽然此机制较系统地保障了网络节点间的数据交互，但是在网络拥塞情况较重的现实应用环境中，其较为复杂的实现过程将会导致传输中出现较多的数据碰撞，显著降低了数据成功传送几率。AODV协议是一种常见的网络层路由协议，它的特点是机制实现简单，系统复杂度低，应用较为广泛。然而，AODV路由协议也存在诸多问题，大大影响该协议在实际应用中的效果。例如，当网络拥塞情况加重，MAC层端到端通信碰撞率增大，成功率下降时，AODV的路由建立与维护过程极容易受到影响，以致路由建立失败，而在路由建立过程受阻之后，其再次启动路由重新建立过程的时间间隔又相对较长。AODV协议并未考虑这种情况下的应对策略，造成更高层数据在到达网络层之后由于没有可用路由而不能得到迅速发送，在网络层堆积之后只能超时丢弃，大大影响了通信系统的服务质量。此外，在这种情况下，由于实际通信的数据流中，相对很少的承载着网络层路由信息的MAC帧在竞争中失败，造成大量其它源自更高层的普通数据由于没有路由而不能参与到DCF机制规定的随机接入竞争机制中，只能同样丢弃，这将导致系统公平性的恶化。因此，为提高路由建立与维护信息的竞争成功率，保证MAC层数据包成功传输概率和整体系统的公平性，对现有MAC层竞争机制和网络层路由建立维护机制进行联合改善是必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，在基于802. 11 DCF机制基础上，提供一种竞争优先级可调的 MAC层接入方案，以保证某些重要信息，如路由请求和路由回复信息，竞争信道的成功率。本专利技术提供如下技术方案一种，所述方法包括以下步骤 网络层在将关键信息发送至MAC层之前，查询网络是否拥塞； 若网络拥塞，则网络层依次向MAC层发送该关键信息对应的关键信息提示原语及该关键信息；MAC层将来自网络层的关键信息标记为关键帧；MAC层对关键帧在发送机会竞争过程中启动关键信息保障机制。优选地，所述关键信息是路由请求信息或路由回复信息。优选地，所述网络是否拥塞由MAC层定期统计、判断并以原语形式报告至网络层。优选地，所述网络是否拥塞由MAC层定期统计、判断的过程包括统计预定时间内的MAC层数据缓存队列平均长度，发送数据数量和发送数据成功率； 将所述统计结果与各节点MAC层预先设定的判定标准进行比较，得出网络是否拥塞的判断。优选地，所述MAC层将来自网络层的关键信息标记为关键帧的过程包括 MAC层将紧随关键信息提示原语之后的第一条网络层数据确认为关键信息； MAC层对包含所述关键信息的数据帧的帧结构的特定位置进行标记。优选地，所述对关键帧在发送机会竞争过程中启动关键信息保障机制的过程包括MAC层从数据缓存队列中提取一个数据帧； 判断网络是否拥塞；若网络拥塞，则进一步判断所述数据帧是否为关键帧； 如果是，则需开启网络层关键信息保障机制。优选地，所述关键信息保障机制调整最小竞争窗口长度和帧间间隔，以提高关键帧发送优先级。可以显著提高关键信息例如路由请求信息或路由回复信息在网络中传输的成功率，在通信负载较重的传输场景中，可以明显缩短网络层建立可用路由的时间，进一步提高MAC层数据发送速度，避免因没有可用路由而在MAC层造成数据堆积以致丢弃。本方法同时明显改善了因路由信息交互不畅造成的网络传输不公平状况。附图说明图1为根据本专利技术实施例的流程图； 图2为根据本专利技术实施例的MAC层对关键帧在发送机会竞争过程中启动关键信息保障机制的流程图3为根据本专利技术实施例的MAC层网络拥塞统计与交互流程图； 图4为根据本专利技术实施例的发送路由请求信息的节点的网络层处理流程图； 图5为根据本专利技术实施例的发送路由回复信息或转发路由请求信息的节点的网络层处理流程图6为根据本专利技术实施例的转发路由回复信息的节点的网络层处理流程图。 具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步阐述。图1为根据本专利技术实施例的流程图。具体实施方式在网络层和MAC层展开。在网络层生成关键信息发送到MAC层之前，首先查询网络是否拥塞，如果网络不拥塞，则将该关键信息通过MAC层正常发送。如果网络拥塞，利用网络层与 MAC层之间的原语交互机制，提前向MAC层发送“关键信息提示”原语，交付MAC层，以通告关键信息即将到达，以便MAC层做好处理准备。网络层在发送一条该关键信息对应的“关键信息提示”原语给MAC层之后，紧接着发送该关键信息。在收到网络层发送的“关键信息提示”原语之后，MAC层准备接收关键信息，并将紧随“关键信息提示”原语之后的第一条网络层数据确认为网络层关键信息。之后，MAC层将该关键信息标记为关键帧，其方法为，将包含所述关键信息的数据帧的帧头位置的QoS保障部分的第八位置标记为1(根据IEEE 802. 11 协议中对MAC层帧结构的描述，此位为保留位，供协议改进者后续利用)。之后，MAC层对关键帧在发送机会竞争过程中启动关键信息保障机制。网络是否拥塞的监控机制由MAC层实现，MAC层定期统计、判断网络是否拥塞并报告至网络层，使网络层在需要查询网络是否拥塞的时候，可以调用之前接收的结果。图2为根据本专利技术实施例的MAC层对关键帧在发送机会竞争过程中启动关键信息保障机制的流程图。MAC层将已标记的关键帧放置在MAC层数据缓存队列中。MAC层数据缓存队列中的数据帧遵循先进先出的处理规则。每当MAC层需要从数据缓存队列中提取一个数据帧，开始其发送机会竞争过程时，首先根据MAC层存储的网络拥塞信息进行判断，如果网络不拥塞，则对该数据帧应用正常的发送流程；如果网络拥塞，则进一步判断当前数据帧是否曾经被标记过，即是否为关键帧，如果否，则依然进行正常发送；如果是，则需开启关键信息保障机制，利用调整最小竞争窗口长度和帧间间隔的方式，以提高关键帧发送优先级， 增加这个帧在当前通信过程中竞争到发送机会的成功率，使之尽快顺利发送出去。帧间间隔是随机竞争接入机制中，用以在一个完整的传输过程里分割不同类型帧传输的子过程的时间间隔。这两个值的调整将有效的作用于竞争接入过程，达到调整特定帧接入成功率和接入速度的目的。图3为根据本专利技术实施例的MAC层网络拥塞统计与交互流程图。网络拥塞情况的统计、判断、结果生成工作由MAC层完成，MAC层将此结果通过原语的形式定时告知网络层。 在MAC层预先设定一个固定的时间间隔，此时间间隔长短的选择，需要综合考虑到具体网络的网络通信业务量变化速度和系统开销。网络拥塞情况的判定是一个综合过程，由于网络情况复杂，不能仅仅凭借某一项参数就做出估计，而是要将可以体现网络拥塞情况的若干参数进行联合分析，本领域技术人员可以根据网络情况选择合适的参数进行网络拥塞情况的判断。例如本专利技术优选地对MAC层数据缓存队列平均长度，发送数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种无线局域网关键信息保障方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：网络层在将关键信息发送至ＭＡＣ层之前，查询网络是否拥塞；若网络拥塞，则网络层依次向ＭＡＣ层发送该关键信息对应的关键信息提示原语及该关键信息；ＭＡＣ层将来自网络层的关键信息标记为关键帧；ＭＡＣ层对关键帧在发送机会竞争过程中启动关键信息保障机制。

【技术特征摘要】
1.一种无线局域网关键信息保障方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤网络层在将关键信息发送至MAC层之前，查询网络是否拥塞；若网络拥塞，则网络层依次向MAC层发送该关键信息对应的关键信息提示原语及该关键信息；MAC层将来自网络层的关键信息标记为关键帧；MAC层对关键帧在发送机会竞争过程中启动关键信息保障机制。2.根据权利要求1所述的无线局域网关键信息保障方法，其特征在于，所述关键信息是路由请求信息或路由回复信息。3.根据权利要求1所述的无线局域网关键信息保障方法，其特征在于，所述网络是否拥塞由MAC层定期统计、判断并以原语形式报告至网络层。4.根据权利要求3所述的无线局域网关键信息保障方法，其特征在于，所述网络是否拥塞由MAC层定期统计、判断的过程包括统计预定时间内的MAC层数据缓存队列平均长度，发送数据质量和发送数据成功率；将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李旭，杨晓崧，刘佳，沈杰，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：11