分布式信道接入的競爭窗口初始值動態(tài)設(shè)置方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種分布式信道接入的競爭窗口初始值動態(tài)設(shè)置方法，包括：基本服務(wù)集中的接入站點在信標(biāo)幀間隔時段內(nèi)，統(tǒng)計碰撞概率，以此估計當(dāng)前基本服務(wù)集中的競爭站點數(shù)；基本服務(wù)集中的接入站點根據(jù)競爭站點數(shù)判斷是否需要重置競爭窗口的初始值；若競爭站點數(shù)超過23，接入站點重置所有站點的競爭窗口初始值，否則競爭窗口初始值保持通信協(xié)議中的初始設(shè)置。本發(fā)明采用基于碰撞概率的競爭站點數(shù)估計方法，根據(jù)基本服務(wù)集中的競爭站點數(shù)動態(tài)設(shè)置競爭窗口初始值，在高負(fù)載的網(wǎng)絡(luò)狀況下，可以有效地提高系統(tǒng)的吞吐量。
【專利說明】分布式信道接入的競爭窗口初始值動態(tài)設(shè)置方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線通信和信息傳播【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種分布式信道接入的競爭窗口初始值動態(tài)設(shè)置方法。
【背景技術(shù)】
[0002]分布式信道接入是無線局域網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.1lMAC層的基本訪問方法，基于二進(jìn)制指數(shù)退避策略的載波偵聽多址訪問/碰撞避免(Carrier Sense Multiple Accesswith Collision Avoidance, CSMA/CA)機(jī)制。各站點(STA)為了減小碰撞，從計數(shù)區(qū)間[0,Cff]中選取一個偽隨機(jī)整數(shù)，按該數(shù)目的時隙長度后延。這里的CW被稱為競爭窗口(contention window, Cff)0競爭窗口參數(shù)初始值為CWmin，最大值為CWmax，在每次不成功的MPDU傳輸后，CW值翻倍；否則CW重置為CWmin。由于CWmin的值是固定的，顯然無法適應(yīng)變化的網(wǎng)絡(luò)狀況，當(dāng)基本服務(wù)集中的競爭站點數(shù)較多，負(fù)載比較嚴(yán)重時，站點每次發(fā)送成功后都將競爭窗口重置為CWmin，一方面可能會引起更多的數(shù)據(jù)沖突，同時窗口大小與信道爭用狀況是不相符的，站點又會經(jīng)歷沖突和退避，從而造成系統(tǒng)吞吐量的下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明AP:英文全稱Access Point,中文通常稱為接入點；STA:英文全稱Station,中文通常稱為站點。
[0004]針對無線局域網(wǎng)中，分布式信道接入采用固定的競爭窗口初始值而導(dǎo)致系統(tǒng)在高負(fù)載情況下性能低下的問題，本發(fā)明提出了一種分布式信道接入的競爭窗口初始值動態(tài)設(shè)置方法。
[0005]本發(fā)明為解決以上技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案:一種分布式信道接入的競爭窗口初始值動態(tài)設(shè)置方法，包括以下步驟:
[0006]I)根據(jù)基本服務(wù)集中的接入站點在信標(biāo)幀間隔時段內(nèi)統(tǒng)計的碰撞概率，得到當(dāng)前基本服務(wù)集中的競爭站點數(shù)；
[0007]2)設(shè)置重置站點競爭窗口初始值判斷條件的閾值；
[0008]3)基本服務(wù)集中的接入站點判斷當(dāng)前基本服務(wù)集中的競爭站點數(shù)是否大于或等于閾值；
[0009]4)若當(dāng)前基本服務(wù)集中的競爭站點數(shù)大于或等于閾值，接入站點重置基本服務(wù)集中所有站點的競爭窗口的初始值；否則基本服務(wù)集中的所有站點的競爭窗口的初始值保持通信協(xié)議中的初始設(shè)置。
[0010]所述閾值為競爭站點數(shù)23。選擇競爭站點數(shù)23作為重置站點競爭窗口初始值判斷條件的閾值，基于圖2所示的仿真結(jié)果，當(dāng)基本服務(wù)集中的競爭站點數(shù)超過23時，本發(fā)明所提出的適用于無線局域網(wǎng)分布式信道接入的競爭窗口初始值動態(tài)設(shè)置方法相對于原有機(jī)制，平均吞吐量提升比例超過50%。
[0011]所述重置基本服務(wù)集中所有站點的競爭窗口的初始值，包括以下步驟:[0012]I) AP設(shè)置信標(biāo)幀中相應(yīng)指示比特值，并在下行傳輸資源處發(fā)送信標(biāo)幀；
[0013]2) STA在對應(yīng)的下行傳輸資源處接受信標(biāo)幀；
[0014]3) STA根據(jù)信標(biāo)幀中的“競爭窗口初值重置指示”比特來判斷是否重置競爭窗口初始值。
[0015]4)若指示重置競爭窗口初始值，STA將CWmin設(shè)置為255 ;否則STA將CWmin設(shè)置為通信協(xié)議中對CWmin的初始設(shè)置。STA將CWmin設(shè)置為255是基于圖3所示的仿真結(jié)果:當(dāng)競爭站點數(shù)超過20，系統(tǒng)平均吞吐量的峰值位于CWmin=255附近。在現(xiàn)有信標(biāo)幀的在幀控制中采用I比特作為“競爭窗口初值重置指示”。
[0016]本發(fā)明的有益效果如下:本發(fā)明實現(xiàn)了無線局域網(wǎng)分布式信道接入的競爭窗口初始值動態(tài)設(shè)置方案，在高負(fù)載的網(wǎng)絡(luò)狀況下，可以有效地提高系統(tǒng)的吞吐量，同時對協(xié)議本身的修改不大。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)的碰撞概率和競爭站點數(shù)之間的關(guān)系曲線圖；
[0018]圖2為本發(fā)明系統(tǒng)平均吞吐量提升比例與競爭站點數(shù)之間的關(guān)系曲線圖；
[0019]圖3為本發(fā)明系統(tǒng)平均吞吐量在競爭站點數(shù)不同的情況下與CWmin之間的關(guān)系曲線圖； [0020]圖4為本發(fā)明的流程圖；
[0021]圖5為本發(fā)明實施例的修改信標(biāo)幀的結(jié)構(gòu)；
[0022]圖6為本發(fā)明實施例的重置競爭窗口初始值的流程圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0024]如圖4所示，本發(fā)明所述的分布式信道接入的競爭窗口初始值動態(tài)設(shè)置方法，包括以下步驟:
[0025]步驟一:基本服務(wù)集中的接入站點在信標(biāo)幀間隔時段內(nèi)，統(tǒng)計碰撞概率，以此估計當(dāng)前基本服務(wù)集中的競爭站點數(shù)。
[0026]基本服務(wù)集中碰撞概率p的計算，采用如下方案:
[0027]
B
[0028]其中，Cbusy表示信標(biāo)幀間隔時段內(nèi)接入站點監(jiān)測到的繁忙時隙數(shù)(busy slot)的總和，由于在無線局域網(wǎng)中，站點與站點之間的通信往往需要通過接入站點作為中繼進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，各站點同時發(fā)送上行數(shù)據(jù)包所引起的碰撞可以被接入站點監(jiān)測到；Crall表示信標(biāo)幀間隔時段內(nèi)接入站點發(fā)送下行數(shù)據(jù)所經(jīng)歷的碰撞時隙數(shù)(collision slot)的總和，Cm11根據(jù)接入站點未收到預(yù)期的CTS或ACK確認(rèn)幀來計算；B表示信標(biāo)幀間隔時段的總時隙數(shù)。
[0029]基本服務(wù)集的網(wǎng)絡(luò)狀況和競爭站點數(shù)息息相關(guān)。根據(jù)Bianchi提出的分析網(wǎng)絡(luò)性能的二維離散馬爾科夫模型，采用分布式信道接入機(jī)制，競爭站點數(shù)可以由碰撞概率P來估計。競爭站點數(shù)n可以表示為碰撞概率的函數(shù):
[0030]
【權(quán)利要求】
1.一種分布式信道接入的競爭窗口初始值動態(tài)設(shè)置方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)根據(jù)基本服務(wù)集中的接入站點在信標(biāo)幀間隔時段內(nèi)統(tǒng)計的碰撞概率，得到當(dāng)前基本服務(wù)集中的競爭站點數(shù)； 2)設(shè)置重置站點競爭窗口初始值判斷條件的閾值； 3)基本服務(wù)集中的接入站點判斷當(dāng)前基本服務(wù)集中的競爭站點數(shù)是否大于或等于閾值； 4)若當(dāng)前基本服務(wù)集中的競爭站點數(shù)大于或等于閾值，接入站點重置基本服務(wù)集中所有站點的競爭窗口的初始值；否則基本服務(wù)集中的所有站點的競爭窗口的初始值保持通信協(xié)議中的初始設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式信道接入的競爭窗口初始值動態(tài)設(shè)置方法，其特征在于，所述閾值為競爭站點數(shù)23。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式信道接入的競爭窗口初始值動態(tài)設(shè)置方法，其特征在于，所述重置基本服務(wù)集中所有站點的競爭窗口的初始值，包括以下步驟: 1)AP設(shè)置信標(biāo)幀中相應(yīng)指示比特值，并在下行傳輸資源處發(fā)送信標(biāo)幀； 2)STA在對應(yīng)的下行傳輸資源處接受信標(biāo)幀； 3)STA根據(jù)信標(biāo)幀中的“競爭窗口初值重置指示”比特來判斷是否重置競爭窗口初始值。 4)若指示重置競爭窗口初始值，STA將CWmin設(shè)置為255;否則STA將CWmin設(shè)置為通信協(xié)議中對CWmin的初始設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的分布式信道接入的競爭窗口初始值動態(tài)設(shè)置方法，其特征在于，在現(xiàn)有信標(biāo)幀的在幀控制中采用I比特作為“競爭窗口初值重置指示”。
【文檔編號】H04W74/08GK103634927SQ201310606512
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】陳鵬, 楊綠溪 申請人:東南大學(xué)