一種基于正交頻分多址接入機(jī)制的上行接入方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于正交頻分多址接入機(jī)制的通信技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]正交頻分多址接入OFDMA (Orthogonal Frequency Divis1n Multiple Access)已經(jīng)在長(zhǎng)期演進(jìn)LTE(Long Term Evolut1n)和微波存取全球互通WiMax(WorldwideInteroperability for Microwave Access)中得到了廣泛的應(yīng)用，并且很有希望被引入到下一代無(wú)線局域網(wǎng)WLAN (Wireless Local Area Network)中?；贠FDMA機(jī)制，整個(gè)物理信道被劃分為多個(gè)子信道，每個(gè)子信道由一個(gè)或多個(gè)正交的子載波構(gòu)成。在下一代WLAN中，多個(gè)用戶可以在不同子信道上同時(shí)向接入點(diǎn)AP(Access Point)發(fā)送請(qǐng)求發(fā)送RTS(RequestTo Send)控制幀來(lái)請(qǐng)求傳輸機(jī)會(huì)，并可以同時(shí)在多個(gè)子信道上傳輸數(shù)據(jù)分組，從而增加了多址接入MAC (Media Access Control)層的效率。
[0003]WLAN中的用戶可能傳輸不同類型的業(yè)務(wù)并具有各自的服務(wù)質(zhì)量QoS (Quality ofService)要求。例如進(jìn)行文件傳輸?shù)挠脩魧?duì)數(shù)據(jù)分組傳輸時(shí)延具有一定的容忍程度，而進(jìn)行音視頻會(huì)話業(yè)務(wù)的用戶希望自己的數(shù)據(jù)一旦產(chǎn)生就必須在很短時(shí)間內(nèi)發(fā)送給AP并轉(zhuǎn)發(fā)到因特網(wǎng)。為了在基于OFDMA機(jī)制的下一代WLAN中支持不同用戶的QoS需求，需要在MAC層進(jìn)行相應(yīng)的協(xié)議改進(jìn)。
[0004]目前的基于OFMDA機(jī)制的多址接入?yún)f(xié)議MAC (Media Access Control)主要關(guān)注通過(guò)提高多用戶并行接入和并行傳輸能力來(lái)提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。最接近的現(xiàn)有技術(shù)是OMAX 協(xié)議《Q.Qu, B.Li, M.Yang, and Z.J.Yan, “An OFDMA based concurrent multiuserMAC for upcoming ieee 802.1 lax, ” in WCNC2015, 2015.1n press.》?；?OMAX 協(xié)議，每個(gè)用戶無(wú)論傳輸何種類型的業(yè)務(wù)，其傳輸過(guò)程均按照如下步驟進(jìn)行:
[0005]步驟1:用戶有業(yè)務(wù)分組到達(dá)MAC層，則監(jiān)聽(tīng)信道直至信道連續(xù)空閑達(dá)到分布式幀間間隙 DIFS (Distributed Inter-frame Spacing)時(shí)間長(zhǎng)度，并轉(zhuǎn)入步驟 2。
[0006]步驟2:用戶在最小競(jìng)爭(zhēng)窗的范圍內(nèi)隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)退避值并進(jìn)行退避，當(dāng)退避完成后，用戶隨機(jī)選擇一個(gè)子信道給AP發(fā)送RTS幀，轉(zhuǎn)入步驟3。
[0007]步驟3:AP為每個(gè)成功發(fā)送RTS幀的用戶分配子信道資源，并通過(guò)組清除發(fā)送G-CTS (Group Clear To Send)幀廣播給所有用戶，轉(zhuǎn)入步驟4。
[0008]步驟4:被成功分配子信道資源的用戶在相應(yīng)的子信道上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，轉(zhuǎn)入步驟5。
[0009]步驟5:AP通過(guò)組確認(rèn)G-ACK (Group Acknowledgement)幀確認(rèn)傳輸結(jié)果。轉(zhuǎn)入步驟I。
[0010]在OMAX中，一旦有兩個(gè)或兩個(gè)以上的用戶同時(shí)選擇同一個(gè)子信道發(fā)送RTS幀，則由于信道沖突，這些RTS幀都無(wú)法被AP正確接收，這些用戶需要等待本次傳輸完成后再對(duì)自己的退避競(jìng)爭(zhēng)窗進(jìn)行加倍并重新進(jìn)行退避。因此該現(xiàn)有技術(shù)會(huì)增加用戶的信道接入失敗概率以及數(shù)據(jù)分組的傳輸時(shí)延，從而嚴(yán)重影響高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的QoS。
[0011]因此，針對(duì)上述【背景技術(shù)】的不足，本發(fā)明提出了一種基于OFDMA機(jī)制的上行接入方法。該方法主要采用一種冗余接入機(jī)制來(lái)保證高優(yōu)先級(jí)用戶的接入成功率并減小數(shù)據(jù)分組的傳輸時(shí)延，最終提升高優(yōu)先級(jí)用戶業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量QoS。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明利用冗余接入機(jī)制保障高優(yōu)先級(jí)用戶接入成功率并減小其數(shù)據(jù)分組傳輸時(shí)延。
[0013]根據(jù)用戶傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)類型不同，我們將網(wǎng)絡(luò)中的用戶分為普通用戶和高優(yōu)先級(jí)用戶。其中，普通用戶所傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延敏感度較低，例如文件傳輸業(yè)務(wù)。高優(yōu)先級(jí)用戶所傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延敏感度較高，例如音視頻會(huì)話類業(yè)務(wù)。
[0014]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案的步驟如下:
[0015]步驟1:當(dāng)普通用戶和高優(yōu)先級(jí)用戶在MAC層有待發(fā)分組時(shí)，在[0，CW]內(nèi)隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)退避計(jì)數(shù)值，其中CW為用戶的最小競(jìng)爭(zhēng)窗，并轉(zhuǎn)入步驟2 ;
[0016]步驟2:普通用戶和高優(yōu)先級(jí)用戶監(jiān)聽(tīng)整個(gè)物理信道的忙閑狀態(tài)，如整個(gè)物理信道連續(xù)空閑時(shí)間達(dá)到分布式幀間間隙DIFS(Distributed Inter-frame Spacing)長(zhǎng)度，貝丨J轉(zhuǎn)入步驟3 ；
[0017]步驟3:每當(dāng)信道空閑一個(gè)時(shí)隙長(zhǎng)度，則普通用戶和高優(yōu)先級(jí)用戶的退避計(jì)數(shù)值減去子信道個(gè)數(shù)N ;如果在退避過(guò)程中信道變忙，則轉(zhuǎn)入步驟2，否則繼續(xù)退避，若退避計(jì)數(shù)值小于子信道個(gè)數(shù)N，則轉(zhuǎn)入步驟4 ;
[0018]步驟4:對(duì)于普通用戶，在N個(gè)子信道中隨機(jī)選擇一個(gè)子信道并在該子信道上向接入點(diǎn)AP (Access Point)發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求發(fā)送RTS (Request To Send)幀；對(duì)于高優(yōu)先級(jí)用戶，在N個(gè)子信道中隨機(jī)選擇兩個(gè)或兩個(gè)以上子信道，所述的兩個(gè)或兩個(gè)以上子信道要求同時(shí)小于等于子信道個(gè)數(shù)，并同時(shí)在每個(gè)被選中的子信道上發(fā)送一個(gè)RTS幀給AP，即冗余接入機(jī)制，轉(zhuǎn)入步驟5 ;
[0019]步驟5:AP完成在各個(gè)子信道上的RTS幀接收后，如接收到多個(gè)RTS幀，則檢查RTS幀的發(fā)送者，如果有大于一個(gè)的RTS幀來(lái)自同一個(gè)高優(yōu)先級(jí)用戶，則只為該用戶保留一個(gè)RTS幀，轉(zhuǎn)入步驟6 ;
[0020]步驟6:AP為每個(gè)成功發(fā)送RTS幀的普通用戶和高優(yōu)先級(jí)用戶分配子信道資源，可采用輪詢分配算法進(jìn)行分配，并將分配結(jié)果放入G-CTS幀，其中G-CTS為組清除發(fā)送，即Group Clear To Send，然后在短幀間間隔 SIFS(Short Interframe Space)時(shí)間長(zhǎng)度后在全信道上將G-CTS幀進(jìn)行廣播，轉(zhuǎn)入步驟7 ;
[0021]步驟7:每個(gè)發(fā)送RTS的普通用戶和高優(yōu)先級(jí)用戶接收到全信道上廣播的G-CTS幀后，如果G-CTS幀中包含本用戶的子信道分配信息，則將自己的待發(fā)數(shù)據(jù)幀平均分配到所分配的子信道上，轉(zhuǎn)入步驟8，否則，將最小競(jìng)爭(zhēng)窗加倍并重新選擇一個(gè)退避計(jì)數(shù)值，轉(zhuǎn)入步驟2 ；
[0022]步驟8:獲得子信道的用戶在SIFS時(shí)間長(zhǎng)度后根據(jù)G-CTS幀中的子信道分配信息在相應(yīng)的子信道上發(fā)送數(shù)據(jù)分組，轉(zhuǎn)入步驟9 ;
[0023]步驟9:AP接收普通用戶和高優(yōu)先級(jí)用戶發(fā)送的數(shù)據(jù)分組后，根據(jù)每個(gè)子信道上的接收結(jié)果來(lái)設(shè)置G-ACK幀中的Result字段中的相應(yīng)標(biāo)志位，其中G-ACK為組確認(rèn)，即Group Acknowledgement，每個(gè)子信道都會(huì)對(duì)應(yīng)Resu11字段中的一個(gè)標(biāo)志位，每個(gè)子信道所對(duì)應(yīng)的標(biāo)志位定義為正確接收則為1，否則標(biāo)志位為0，并在SIFS時(shí)間長(zhǎng)度后將G-ACK幀在全信道進(jìn)行廣播，轉(zhuǎn)入步驟10;
[0024]步驟10:普通用戶和高優(yōu)先級(jí)用戶接收到G-ACK幀后，根據(jù)其中的Result字段檢查本用戶在所分配的子信道上的數(shù)據(jù)傳輸是否成功，如果本用戶在分配的子信道上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)未全部被AP正確接收，則將退避窗加倍并重新選擇一個(gè)退避計(jì)數(shù)值，轉(zhuǎn)入步驟2，否則檢查隊(duì)列中是否有待發(fā)送的數(shù)據(jù)分組，如果有待發(fā)數(shù)據(jù)分組則轉(zhuǎn)入步驟1，否則進(jìn)入等待上層數(shù)據(jù)分組狀態(tài)。
[0025]本發(fā)明的有益效果是由于引入冗余接入機(jī)制，高優(yōu)先級(jí)用戶可以在多個(gè)子信道上向AP發(fā)送多個(gè)RTS幀，只要其中一個(gè)RTS幀可以被AP正確接收，則本次接入請(qǐng)求成功。本發(fā)明方案提高了高優(yōu)先級(jí)用戶的接入成功率并降低了高優(yōu)先級(jí)用戶的數(shù)據(jù)分組傳輸時(shí)延，進(jìn)而提升尚優(yōu)先級(jí)用戶的QoS。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是本發(fā)明G-CTS幀結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖2是本發(fā)明G-ACK幀結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖3是具體實(shí)施例的工作流程圖。
[0029]其中圖中數(shù)字2.4.6表示幀中每個(gè)字段的長(zhǎng)度，也就是字節(jié)數(shù)，F(xiàn)rame Control字段、Durat1n字段以及FCS字段分別為幀控制信息，網(wǎng)絡(luò)分配矢量NAV (Netwo