本发明专利技术公开了一种无线局域网基础结构模式中隐藏终端现象的处理方法，其特征在于本发明专利技术使用波束切换型智能天线将无线接入点(AP)覆盖的空间分成N个波束，采用时分复用(TDMA)的方法使无线接入点依次覆盖N个波束内的用户。某一时刻只有一个波束内的用户可以请求发送数据，而其他波束内的用户在这一时刻处于阻塞状态，不能请求发送数据，使得每一时刻参与竞争的用户数目减少到原有的N分之一，缓解基础结构(Infrastructure)模式网络中的隐藏终端现象。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线局域网中的基础结构anfrastructure)模式的网络技术，具体涉及使用时分复用(TDMA)、波束切换天线的思想来处理基础结构anfrastructure)模式网络中隐藏终端现象的方法。
技术介绍
无线局域网在我们日程生活中的应用已经无处不在，是一种相当便利的数据传输系统，它由拥有网卡的终端和无线接入点(AP)组成，可以构成点对点(Ad-Hoc)模式网络， 也可以通过无线接入点为中心组成基础结构anfrastructure)模式网络。隐藏终端(Hidden Stations)现象是指在通信领域，基站A向基站B发送信息， 基站C未侦测到A向B发送信息，也向B发送信息，故A和C同时将信号发送至B，引起信号冲突，最终导致发送至B的信号都丢失了。隐藏终端现象多发生在大型单元中(一般在室外环境)，这将带来效率损失，并且需要错误恢复机制。当需要传送大容量文件时，尤其需要杜绝隐藏终端现象的发生。隐藏终端现象对于点对点模式网络影响是巨大的，在点对点模式网络中频繁的发生隐藏终端冲突会导致整个网络的吞吐量降低，效率大幅下降。现有的方法中提出了很多解决点对点模式网络隐藏终端现象的方法，但是对于无线局域网802. 11协议中提到的另一种组网方式——基础结构anfrastructure)模式——中可能存在的隐藏终端现象却一直没有很好的解决方法。无线局域网基础结构anfrastructure)模式是在一种整合有线与无线局域网架构的应用模式，与点对点(Ad-Hoc)模式不同的是配备无线网卡的电脑必须通过无线接入点(AP)来进行无线通讯，设置后，无线网络设备就必须有无线接入点来沟通，通过“无线接入点和无线网卡”这种构架模式，即可实现网络资源的共享。但就目前无线接入点的适用范围来说，一般情况都是在家庭、办公室内，使用一个无线接入点实现多个电脑的同时接入。 一个无线接入点的覆盖范围一般几十米到一百米不等，在这个相对较小的范围内用户数不太多，这时各个用户终端之间争用信道的情况并不会太严重，因此隐藏终端现象在这种基础结构模式的网络构架中显得不那么明显。但是当我们想要让无线接入点覆盖更大的范围，一方面我们需要提高无线接入点自身的发射功率以提升覆盖范围，另一方面随着覆盖范围的增加，用户终端也会增加。在这种情况下两个用户或多个用户之间在同一时间由于种种原因没有听到别的终端需要和无线接入点通信，就会同时发出数据从而在无线接入点处发生碰撞，使得整个网络的吞吐量大幅下降。这种冲突会随着网络覆盖范围增大儿越来越明显，最终会导致整个网络瘫痪而不能继续使用。所以我们在要求一个无线接入点覆盖范围和接入用户增加的同时，也就引入了基础结构模式网络中本身并不明显的隐藏终端现象
技术实现思路
针对基础结构anfrastructure)模式网络数据传输过程中的隐藏终端现象，本专利技术提出了一种基于时分复用(TDMA)、波束切换型智能天线的技术手段来解决基础结构模式网络中由于无线接入点覆盖范围增大、接入用户数增多而带来的隐藏终端信号冲突问题的方法。为达到以上目的，本专利技术是采取如下技术方案予以实现的一种，其特征在于，包括下述步骤(1)硬件设施，设置包括一个天线阵列负责与用户之间的信号的定向接收和发送、 一个全向天线负责与所有用户之间的信号的全向接收与发送、一个接受天线阵列及全向天线信号的智能AP控制子系统和一个向所有用户发送阻塞信号的无线接入点，该无线接入点将指示信号发送给智能AP控制子系统，智能AP控制子系统接受指示信号，并控制天线阵列进行波束切换；其中，阻塞信号包括初始化CTS帧、第一阻塞CTS帧、第二阻塞CTS帧；指示信号包括RTS帧指示信号，CTS帧指示信号，和业务帧指示信号；(2)智能AP控制子系统设定主波束为波束B ；(3)无线接入点检测自身是否有下行数据需要发送如果有下行数据需要发送， 则执行步骤(1 ；如果没有下行数据发送，则执行步骤(4)；(4)无线接入点生成一个持续时间字段为(N-I)T的初始化CTS帧，并由智能AP控制子系统控制其使用全向天线发送；(5)无线接入点依次生成(N-I)个特定持续时间字段的第一阻塞CTS帧，并由智能AP控制子系统控制其使用天线阵列切换波束依次发送给除去主波束外的其他波束内的用户；(6)智能AP控制子系统将天线阵列的波束切换到波束B，并持续X时间，无线接入点在这段时间内检测是否有用户上行数据需要接收如果有上行数据需要接收，则执行步骤(7)；如果没有上行数据需要接收，则执行步骤(10)；(7)无线接入点接收用户发送的上行数据；(8)无线接入点检测自身是否有下行数据需要发送如果有下行数据需要发送， 则执行步骤(1 ；如果没有下行数据发送，则执行步骤(9)；(9)智能AP控制子系统设主波束为B = (B+1) % N,之后执行步骤⑷；(10)无线接入点检测自身是否有下行数据需要发送如果有下行数据需要发送， 则执行步骤(1 ；如果没有下行数据发送，则执行步骤(11)；(11)无线接入点生成一个特定持续时间字段的第二阻塞CTS帧，智能AP控制子系统控制其使用天线阵列的波束B发送此帧，并设主波束B= (B+1)%N，之后执行步骤(6)；(12)无线接入点发送下行数据，智能AP控制子系统设定主波束B = (B+1) % N，之后执行步骤(3)。上述方案中，所述的下行数据发送的方法为先由无线接入点发送一个RTS帧给需要数据的用户终端；用户终端收到RTS帧后， 回复一个CTS帧，这时智能AP控制子系统通过对收到的CTS帧进行分析判断，确定用户方向，并将天线波束切换到用户的方向上进行数据发送。所述的上行数据接收的方法为无线接入点主动生成初始化CTS帧阻塞所有用户，然后再给除了主波束外的其他波束内用户发送第一阻塞CTS帧，让主波束中的用户的阻塞时间最先结束，而此时其他波束中的用户还处在第一阻塞CTS帧的阻塞当中，以此类推，在N个波束内循环该上行数据接收的方法，让每个波束处理数据的时候其他波束都处在阻塞状态，在每个波束内都只等待一个特定的时间X，这个时间内如果没有用户上行数据则直接进入下一个波束，如果有用户上行数据则进入正常的处理数据过程，波束的切换和停留是由智能AP控制子系统完成的。本专利技术的技术思路是使用波束切换型智能天线将无线接入点(AP)覆盖的空间分成N个波束，采用时分复用(TDMA)的方法使无线接入点依次覆盖N个波束内的用户。某一时刻只有一个波束内的用户可以请求发送数据，而其他波束内的用户在这一时刻处于阻塞状态，不能请求发送数据，使得每一时刻参与竞争的用户数目减少到原有的N分之一，缓解基础结构anfrastructure)模式网络中的隐藏终端现象。与现有方法相比，本方法的优点是此方法的优点是将无线接入点(AP)覆盖的空间范围人为地分成N个波束，在每一时刻只允许一个波束内的用户终端竞争上行数据信道，即减少了可能产生隐藏终端的用户数目。例如无线接入点覆盖空间范围内总共有400个用户，如果我们直接使用无线接入点覆盖来组建基础结构模式网络有可能会因为隐藏终端太多而频繁的发生碰撞导致网络崩溃而根本无法使用。如果我们使用10个波束分割覆盖空间，那么某一时刻参与竞争的用户终端就仅仅只有40个，就可以大大的减少隐藏终端的数目，本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种无线局域网基础结构模式中隐藏终端现象的处理方法，其特征在于，包括下述步骤：（１）硬件设施，设置包括一个天线阵列负责与用户之间的信号的定向接收和发送、一个全向天线负责与所有用户之间的信号的全向接收与发送、一个接受天线阵列及全向天线信号的智能ＡＰ控制子系统和一个向所有用户发送阻塞信号的无线接入点，该无线接入点将指示信号发送给智能ＡＰ控制子系统，智能ＡＰ控制子系统接受指示信号，并控制天线阵列进行波束切换；其中，阻塞信号包括初始化ＣＴＳ帧、第一阻塞ＣＴＳ帧、第二阻塞ＣＴＳ帧；指示信号包括ＲＴＳ帧指示信号，ＣＴＳ帧指示信号，和业务帧指示信号；（２）智能ＡＰ控制子系统设定主波束为波束Ｂ；（３）无线接入点检测自身是否有下行数据需要发送：如果有下行数据需要发送，则执行步骤（１２）；如果没有下行数据发送，则执行步骤（４）；（４）无线接入点生成一个持续时间字段为（Ｎ－１）Ｔ的初始化ＣＴＳ帧，并由智能ＡＰ控制子系统控制其使用全向天线发送；（５）无线接入点依次生成（Ｎ－１）个特定持续时间字段的第一阻塞ＣＴＳ帧，并由智能ＡＰ控制子系统控制其使用天线阵列切换波束依次发送给除去主波束外的其他波束内的用户；（６）智能ＡＰ控制子系统将天线阵列的波束切换到波束Ｂ，并持续Ｘ时间，无线接入点在这段时间内检测是否有用户上行数据需要接收：如果有上行数据需要接收，则执行步骤（７）；如果没有上行数据需要接收，则执行步骤（１０）；（７）无线接入点接收用户发送的上行数据；（８）无线接入点检测自身是否有下行数据需要发送：如果有下行数据需要发送，则执行步骤（１２）；如果没有下行数据发送，则执行步骤（９）；（９）智能ＡＰ控制子系统设主波束为Ｂ＝（Ｂ＋１）％Ｎ，之后执行步骤（４）；（１０）无线接入点检测自身是否有下行数据需要发送：如果有下行数据需要发送，则执行步骤（１２）；如果没有下行数据发送，则执行步骤（１１）；（１１）无线接入点生成一个特定持续时间字段的第二阻塞ＣＴＳ帧，智能ＡＰ控制子系统控制其使用天线阵列的波束Ｂ发送此帧，并设主波束Ｂ＝（Ｂ＋１）％Ｎ，之后执行步骤（６）；（１２）无线接入点发送下行数据，智能ＡＰ控制子系统设定主波束Ｂ＝（Ｂ＋１）％Ｎ，之后执行步骤（３）。...
【技术特征摘要】
1.一种无线局域网基础结构模式中隐藏终端现象的处理方法，其特征在于，包括下述步骤(1)硬件设施，设置包括一个天线阵列负责与用户之间的信号的定向接收和发送、一个全向天线负责与所有用户之间的信号的全向接收与发送、一个接受天线阵列及全向天线信号的智能AP控制子系统和一个向所有用户发送阻塞信号的无线接入点，该无线接入点将指示信号发送给智能AP控制子系统，智能AP控制子系统接受指示信号，并控制天线阵列进行波束切换；其中，阻塞信号包括初始化CTS帧、第一阻塞CTS帧、第二阻塞CTS帧；指示信号包括RTS帧指示信号，CTS帧指示信号，和业务帧指示信号；(2)智能AP控制子系统设定主波束为波束B；(3)无线接入点检测自身是否有下行数据需要发送如果有下行数据需要发送，则执行步骤(1 ；如果没有下行数据发送，则执行步骤；(4)无线接入点生成一个持续时间字段为(N-I)T的初始化CTS帧，并由智能AP控制子系统控制其使用全向天线发送；(5)无线接入点依次生成(N-I)个特定持续时间字段的第一阻塞CTS帧，并由智能 AP控制子系统控制其使用天线阵列切换波束依次发送给除去主波束外的其他波束内的用户；(6)智能AP控制子系统将天线阵列的波束切换到波束B，并持续X时间，无线接入点在这段时间内检测是否有用户上行数据需要接收如果有上行数据需要接收，则执行步骤 (7)；如果没有上行数据需要接收，则执行步骤(10)；(7)无线接入点接收用户发送的上行数据；(8)无线接入点检测自身是否有下行数据需要发送如果有下行数据需要发送，则执行步骤(1 ；如果没有下行数据发送，则执行步骤(9)；...
【专利技术属性】
技术研发人员：王文杰，武俊超，王慧明，穆鹏程，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87
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