一種基于小數(shù)退避的信道接入方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種基于小數(shù)退避的信道接入方法，通過加快對區(qū)域吞吐量貢獻較大的節(jié)點的退避速度，實現(xiàn)了更精細的退避方式，從而進一步細化分解了用戶競爭信道時的相對優(yōu)先級，實現(xiàn)了更好的沖突回避以及更為高效的信道資源利用率；實現(xiàn)簡單，能與IEEE?802.11標準協(xié)議相兼容，且可同時應用于單信道和多信道的環(huán)境下；另外，本發(fā)明專利技術(shù)可通過在網(wǎng)卡的固件中實現(xiàn)，同時也可以實現(xiàn)在驅(qū)動程序中；本發(fā)明專利技術(shù)通過發(fā)送端預估接收端的干擾狀況，使得退避更加準確，從而大幅度提升了區(qū)域吞吐量。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及通信
，尤其是一種退避機制。
技術(shù)介紹
為了減少無線網(wǎng)絡(luò)中的碰撞，IEEE802.11標準采用了一種叫做載波偵聽多址接入/避免沖撞協(xié)議(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionAvoidance，CSMA/CA)的機制。在CSMA/CA機制中，節(jié)點通過執(zhí)行載波偵聽來判斷信道是否空閑。當信道空閑后，節(jié)點開始進行執(zhí)行二進制指數(shù)退避(BinaryExponentialBackoff)過程，若在退避過程中信道變忙，則需要隨機等待一段時間，直到信道再次變?yōu)榭臻e后再開始繼續(xù)進行退避，直至退避結(jié)束后才能發(fā)送數(shù)據(jù)，以減小數(shù)據(jù)傳輸?shù)臎_突概率。其中，CSMA/CA機制中所使用的二進制指數(shù)退避算法是減小網(wǎng)絡(luò)沖突的關(guān)鍵所在。所謂二進制指數(shù)退避，是指當節(jié)點遇到?jīng)_突時，不是等待信道變?yōu)榭臻e后立即發(fā)送數(shù)據(jù)，而是推遲一個隨機的時間后(或稱為退避)再重新發(fā)送數(shù)據(jù)。在每一次沖突之后，節(jié)點的平均等待的時間也將加倍。即：每個節(jié)點均維持一個退避計數(shù)器，而這個退避計數(shù)器的值從[0,CW]中隨機選取，CW代表競爭窗的取值，其初始值為最小競爭窗CWmin，并且有CW＝2mCWmin，當發(fā)生沖突后，退避階數(shù)m加一。每當偵聽到信道空閑一個時隙(slot)的時間后，退避計數(shù)器的值減一。當退避計數(shù)器減為0時，節(jié)點就可以發(fā)送數(shù)據(jù)了。但是，在目前的二進制退避過程中，節(jié)點對信道質(zhì)量的感知粒度較粗。也就是說，節(jié)點對信道感知的結(jié)果僅包括兩種情況：信道為“忙”，或者信道為“閑”。若信道為“忙”，即檢測到信道的干擾水平超過了CCA(ClearChannelAssessment，信道空閑評估)門限，其退避過程將被掛起；而若信道為“閑”，即檢測到信道的干擾水平低于了CCA門限，表示為CCAth，其退避過程將以相同的步伐推進，即每當信道空閑了一個時隙時間，節(jié)點的退避計數(shù)器值減1。在下一代無線局域網(wǎng)(WirelessLocalAreaNetworks，WLAN)中，將面臨高密集部署場景以及爆炸式增長的業(yè)務(wù)需求，因此如何大幅度地提升區(qū)域吞吐量(即單位面積內(nèi)的吞吐量)已成為一個有待解決的棘手問題。如果在下一代WLAN中延用傳統(tǒng)的二元退避思路，若一些關(guān)鍵參數(shù)(如CCA門限)設(shè)置不合理，將難以與網(wǎng)絡(luò)的實際狀況相適配并難以實現(xiàn)對信道資源的充分利用，從而抑制區(qū)域吞吐量性能。比如，若CCA門限值設(shè)置過低，則將導致同時認為信道為“忙”的節(jié)點數(shù)過多，從而制約了并行傳輸?shù)目赡苄裕档托诺蕾Y源利用率；若CCA門限值設(shè)置過高，則將導致同時認為信道為“閑”的節(jié)點數(shù)過多，從而增大了沖突概率。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)提供一種小數(shù)退避機制，能夠提升數(shù)據(jù)速率高、干擾范圍小的鏈路的接入優(yōu)先權(quán)，即增加該鏈路的退避速度，同時削減數(shù)據(jù)速率低、干擾范圍大的鏈路的接入優(yōu)先權(quán)，即降低該鏈路的退避速度，從而提升網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域吞吐量性能。本專利技術(shù)解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟：步驟1，當源節(jié)點S給目的節(jié)點D發(fā)送數(shù)據(jù)，源節(jié)點S查詢此時自己所維持的CCA范圍，即[-82dBm，CCAth]，CCAth是指CCA門限值，也就是CCA范圍的上限值，且CCAth＞-82dBm，之后，轉(zhuǎn)入步驟2；步驟2，在每一個時隙內(nèi)，源節(jié)點S實時檢測信道上的信號能量I，若滿足條件I≥CCAth，則源節(jié)點S的退避過程掛起，并繼續(xù)檢測信道上的信號能量I；否則，轉(zhuǎn)入步驟3；步驟3，源節(jié)點S估算信干噪比SINRe，根據(jù)SINRe的取值在速率和信干噪比的分段曲線Rate-SINR中的映射，獲得對應的數(shù)據(jù)傳輸速率R，轉(zhuǎn)入步驟4；步驟4，源節(jié)點S根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸速率R計算出本時隙內(nèi)的退避速度ωBK，轉(zhuǎn)入步驟5；步驟5：當本時隙結(jié)束后，源節(jié)點S將自己當前的退避計數(shù)器值減去ωBK，再判斷減去ωBK后的退避計數(shù)器值是否小于或等于0，若是，則源節(jié)點S接入信道并傳輸數(shù)據(jù)；否則，轉(zhuǎn)入步驟2繼續(xù)進行退避過程。所述的CCAth提前設(shè)定，或由目的節(jié)點D在上一時隙與源節(jié)點S進行數(shù)據(jù)傳輸過程中反饋得到，其中，Pr為目的節(jié)點D接收到源節(jié)點S發(fā)送的請求發(fā)送幀RTS的接收功率，SINRth表示最大可以采用的調(diào)制編碼方式所對應的信噪比。所述的步驟3中，信干噪比SINRe＝Pr-I；如果當前時隙是第一個傳輸時隙，則ωBK＝1，然后直接轉(zhuǎn)入步驟5。所述的步驟4中，源節(jié)點S計算等效數(shù)據(jù)速率其中，A表示鏈路的干擾面積，即發(fā)送節(jié)點S的干擾區(qū)域面積與接收節(jié)點D的干擾區(qū)域面積的并集；根據(jù)公式源節(jié)點S計算出本時隙內(nèi)的退避速度ωBK，其中，R*代表區(qū)域吞吐量，與之所對應的退避速度為本專利技術(shù)的有益效果是：通過加快對區(qū)域吞吐量貢獻較大的節(jié)點的退避速度，實現(xiàn)了更精細的退避方式，從而進一步細化分解了用戶競爭信道時的相對優(yōu)先級，實現(xiàn)了更好的沖突回避以及更為高效的信道資源利用率；實現(xiàn)簡單，能與IEEE802.11標準協(xié)議相兼容，且可同時應用于單信道和多信道的環(huán)境下；另外，本專利技術(shù)可通過在網(wǎng)卡的固件中實現(xiàn)，同時也可以實現(xiàn)在驅(qū)動程序中；本專利技術(shù)通過發(fā)送端預估接收端的干擾狀況，使得退避更加準確，從而大幅度提升了區(qū)域吞吐量。附圖說明圖1是本專利技術(shù)實施例一的圖示；圖2是本專利技術(shù)實施例二的圖示；圖3是本專利技術(shù)實施例三的圖示；圖4是本專利技術(shù)實施例四的圖示；圖5是本專利技術(shù)實施例五的圖示；圖6是本專利技術(shù)實施例六、實施例七的圖示；圖7是本專利技術(shù)實施例八的圖示；圖8是本專利技術(shù)實施例九的圖示；圖9是本專利技術(shù)的仿真結(jié)果示意圖；圖中，AP-接入點AccessPoint，RTS-請求接入Request-To-Send，CTS-允許發(fā)送Clear-To-Send，ACK-確認Acknowledgement，SIFS-短幀間間隔ShortInterframeSpace，CH-信道Channel，BSS-基本服務(wù)集BasicServiceSet。具體實施方式下面結(jié)合附圖和實施例對本專利技術(shù)進一步說明，本專利技術(shù)包括但不僅限于下述實施例。在該機制中，克服了傳統(tǒng)的二元退避機制對信道質(zhì)量的粗粒度感知的弊端，使得退避過程與網(wǎng)絡(luò)的實際狀況有機結(jié)合，從而實現(xiàn)更為精細的退避。另外，本專利技術(shù)實現(xiàn)容易，并能與IEEE802.11標準協(xié)議相兼容。仿真結(jié)果表明，本專利可大幅度提升網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域吞吐量。本專利技術(shù)是應用于無線網(wǎng)絡(luò)中的一種靈活的退避機制，旨在克服傳統(tǒng)二元退避機制對信道質(zhì)量的粗粒度感知的弊端，使得退避過程與網(wǎng)絡(luò)的實際狀況有機結(jié)合，從而實現(xiàn)更為精細的退避，并提升網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域吞吐量。下面結(jié)合八個實施例對本專利的實現(xiàn)過程進行詳細介紹。本專利技術(shù)的詳細步驟如下：步驟1：當源節(jié)點S給目的節(jié)點D發(fā)送數(shù)據(jù)，S查詢此時自己所維持的CCA范圍，即[-82dBm，CCAth]，CCAth是指CCA門限值，也就是CCA范圍的上限值，且CCAth＞-82dBm，之后，轉(zhuǎn)入步驟2；步驟2：在每一個時隙內(nèi)，S實時檢測信道上的信號能量，記為I，若滿足條件I≥CCAth，則S的退避過程掛起，并返回步驟2中繼續(xù)偵聽；否則，即滿足條件I<CCAth，轉(zhuǎn)入步驟3；步驟3：S估算信干噪比(SignalToInterferencewithNoiseRatio，SINR)，記為SINRe，進而S根據(jù)SINRe查表得到對應的數(shù)據(jù)傳輸速率R，之后，轉(zhuǎn)入步驟4；步驟4本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種基于小數(shù)退避的信道接入方法，其特征在于包括下述步驟：步驟1，當源節(jié)點S給目的節(jié)點D發(fā)送數(shù)據(jù)，源節(jié)點S查詢此時自己所維持的CCA范圍，即[?82dBm,CCAth]，CCAth是指CCA門限值，也就是CCA范圍的上限值，且CCAth＞?82dBm，之后，轉(zhuǎn)入步驟2；步驟2，在每一個時隙內(nèi)，源節(jié)點S實時檢測信道上的信號能量I，若滿足條件I≥CCAth，則源節(jié)點S的退避過程掛起，并繼續(xù)檢測信道上的信號能量I；否則，轉(zhuǎn)入步驟3；步驟3，源節(jié)點S估算信干噪比SINRe，根據(jù)SINRe的取值在速率和信干噪比的分段曲線Rate?SINR中的映射，獲得對應的數(shù)據(jù)傳輸速率R，轉(zhuǎn)入步驟4；步驟4，源節(jié)點S根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸速率R計算出本時隙內(nèi)的退避速度ωBK，轉(zhuǎn)入步驟5；步驟5：當本時隙結(jié)束后，源節(jié)點S將自己當前的退避計數(shù)器值減去ωBK，再判斷減去ωBK后的退避計數(shù)器值是否小于或等于0，若是，則源節(jié)點S接入信道并傳輸數(shù)據(jù)；否則，轉(zhuǎn)入步驟2繼續(xù)進行退避過程。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于小數(shù)退避的信道接入方法，其特征在于包括下述步驟：步驟1，當源節(jié)點S給目的節(jié)點D發(fā)送數(shù)據(jù)，源節(jié)點S查詢此時自己所維持的CCA范圍，即[-82dBm,CCAth]，CCAth是指CCA門限值，也就是CCA范圍的上限值，且CCAth＞-82dBm，之后，轉(zhuǎn)入步驟2；步驟2，在每一個時隙內(nèi)，源節(jié)點S實時檢測信道上的信號能量I，若滿足條件I≥CCAth，則源節(jié)點S的退避過程掛起，并繼續(xù)檢測信道上的信號能量I；否則，轉(zhuǎn)入步驟3；步驟3，源節(jié)點S估算信干噪比SINRe，根據(jù)SINRe的取值在速率和信干噪比的分段曲線Rate-SINR中的映射，獲得對應的數(shù)據(jù)傳輸速率R，轉(zhuǎn)入步驟4；步驟4，源節(jié)點S根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸速率R計算出本時隙內(nèi)的退避速度ωBK，轉(zhuǎn)入步驟5；步驟5：當本時隙結(jié)束后，源節(jié)點S將自己當前的退避計數(shù)器值減去ωBK，再判斷減去ωBK后的退避計數(shù)器值是否小于或等于0，若是，則源節(jié)點S接入...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李波，楊懋，楊博，閆中江，
申請(專利權(quán))人：西北工業(yè)大學，
類型：發(fā)明
國別省市：陜西;61