一種基于光載無線系統(tǒng)的無線局域網(wǎng)接入控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于信息技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于光載無線系統(tǒng)的無線局域網(wǎng)接入控制方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 光載無線分布式天線系統(tǒng)（RadiooverFiber-DistributedAntenna Systems,RoF-DSA)中，移動(dòng)天線單元（Remoteantennaunits,RAUs)通過光纖連接到基 于基站設(shè)備的中心控制單元。同播光載無線分布式天線系統(tǒng)（RoF-DAS)中，基于單基站 的中心控制單元連接多RAUs，從而提高基站針對(duì)室內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍和帶寬利用 率。該系統(tǒng)上行鏈路中，不同RAUs覆蓋范圍內(nèi)的用戶終端需要通過競(jìng)爭(zhēng)共享基站及傳輸 介質(zhì)。針對(duì)RoF網(wǎng)絡(luò)MAC層協(xié)議目前尚沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，研究主要集中在對(duì)傳統(tǒng)的無線通 信標(biāo)準(zhǔn)如Wi-Fi、WiMX的MAC協(xié)議改進(jìn)其響應(yīng)時(shí)間等相關(guān)參數(shù)以抵消光纖引入的時(shí)延從 而使其適用于光纖無線電系統(tǒng)。IEEE802. 11為無線局域網(wǎng)的媒體接入控制提供了 3種基 本策略：基本分布式協(xié)調(diào)（DCF，DistributedCoordinationFunction)，具有請(qǐng)求/回復(fù) 的DCF(DCFinRTS/CTS)和點(diǎn)協(xié)調(diào)（PCF，PointCoordinationFunction)控制方式。但 是，無線局域網(wǎng)中用戶和基站接入點(diǎn)之間的標(biāo)準(zhǔn)通信距離要小于100米，相對(duì)而言，實(shí)際 RoF-DAS中接入點(diǎn)覆蓋更大的通信范圍，信號(hào)的衰減使得傳統(tǒng)的分布式載波偵聽多點(diǎn)接入 /沖突避免（CSMA/CA)有效性降低。基于預(yù)約機(jī)制的點(diǎn)接入控制方式沈希分析論證了光纖 引入額外延時(shí)對(duì)吞吐量的影響（Chinacommunication, 2013(1) :81-92);LiJianqiang 等提出一種基于IEEE802. 11的接入控制優(yōu)化策略，采用PCF接入方式解決了隱藏終端 問題，并根據(jù)光纖傳輸距離在PIFS周期中增加光纖引入延遲時(shí)間來提高吞吐量（China communication, 2014(5) :37-48)，但是，該方法也使得基站輪詢空閑站點(diǎn)時(shí)消耗的超時(shí)等 待時(shí)間增加，低負(fù)載時(shí)信道利用率降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于光載無線系統(tǒng)的無線局域網(wǎng)接入控制方法，解決 了現(xiàn)有的方法使得基站輪詢空閑站點(diǎn)時(shí)消耗的超時(shí)等待時(shí)間增加，低負(fù)載時(shí)信道利用率降 低的問題。
[0004] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是按照以下步驟進(jìn)行：
[0005] 步驟1:定義幀格式
[0006] 請(qǐng)求發(fā)送幀RTS、發(fā)送清除幀CTS、數(shù)據(jù)幀Data、確認(rèn)幀ACK;
[0007] 請(qǐng)求發(fā)送幀RTS，用于活動(dòng)用戶向基站請(qǐng)求加入輪詢表時(shí)，包括Frame Control、 Src、Dest、Serv_type、FCS字段，其中Frame Control字段為控制字段，2字節(jié)，其中Type部 分b7b6b5b4= 1011，Subtype部分b 3b2= 01，Src字段2字節(jié)，標(biāo)明發(fā)送者地址，Dest字段2 字節(jié)，標(biāo)明接收者地址，Serv_type字段2字節(jié)預(yù)留用于優(yōu)先級(jí)區(qū)分，無優(yōu)先級(jí)區(qū)分時(shí)Serv_ type = 0x00 ;用于基站向活動(dòng)用戶發(fā)送輪詢信標(biāo)時(shí)，CF-Poll中Frame Control字段Type 部分b7b6b5b4= 0110，Subtype部分b3b2= 10，Src字段2字節(jié)，標(biāo)明發(fā)送者地址，Dest字 段2字節(jié)，標(biāo)明接收者地址，P〇ll_sqU字段2字節(jié)用于表明請(qǐng)求對(duì)象輪詢序號(hào)，無優(yōu)先級(jí)區(qū) 分時(shí)Serv_type= 0x00;FCS字段為 16bit的ITU-TCRC校驗(yàn)位；
[0008] 發(fā)送清除幀CTS:用于基站向用戶發(fā)送輪詢次序更新信息，包括FrameControl、 Src、Dest、Poll_squ、FCS字段，其中FrameControl字段為控制字段，2字節(jié)，其中Type部 分b7b6b5b4= 1100,Subtype部分b3b2= 01，Src字段2字節(jié)，標(biāo)明發(fā)送者地址，Dest字段2 字節(jié)，標(biāo)明接收者地址，P〇ll_squ字段2字節(jié)用于標(biāo)明接收用戶在本輪CFP中的輪詢序號(hào)； FCS字段為16bit的ITU-TCRC校驗(yàn)位；
[0009] 數(shù)據(jù)幀Data:授權(quán)用戶和認(rèn)知用戶發(fā)往基站的數(shù)據(jù)，包括FrameControl、Src、 〇68七、〇811、1_138扒〇3七3、？05字段，其中5代、〇68七、？05字段定義與訂5中相同，〇811字段1 字節(jié)，標(biāo)明當(dāng)前數(shù)據(jù)序號(hào)，Uast字段1字節(jié)，標(biāo)明當(dāng)前數(shù)據(jù)包是否為緩沖區(qū)中最后一個(gè)數(shù) 據(jù)，I_last=FF表示是，I_last= 0x00表示緩沖區(qū)中還有剩余數(shù)據(jù)；DATA字段為數(shù)據(jù)信 息，長(zhǎng)度可變；Date+CF-ACK中FrameControl字段Type部分b7b6b5b4= 0001，Subtype部 分b3b2= 10,Date中FrameControl字段Typeb7b6b5b4= 0000,Subtype部分b3b2= 10 ;
[0010] ACK確認(rèn)幀：基站發(fā)送給活動(dòng)用戶時(shí)用于確認(rèn)數(shù)據(jù)接收和數(shù)據(jù)請(qǐng)求，包括Frame Control、Src、Dest、Dsn、SNext、FCS字段，其中Src、Dest、FCS字段定義與RTS中相同，Dsn字 段2字節(jié)，標(biāo)明申請(qǐng)收到的下一數(shù)據(jù)幀序號(hào)；當(dāng)接收到的I_last= 0x00時(shí)，Dsn=Dsn+1， FrameControl字段Type部分b7b6b5b4= 1101，Subtype部分b3b2= 01 ;當(dāng)接收到的 1_ last=OxFF時(shí)，基站回復(fù)CF-Poll+ACK幀中FrameControl字段Typeb7b6b5b4= 0111， Subtype部分b3b2= 10,Dsn= 0x00 ;SNEXT字段2字節(jié)，標(biāo)明為下一個(gè)請(qǐng)求對(duì)象輪詢序號(hào)，當(dāng) Snext= 0x00表明輪詢表中所有STA均已接受過基站輪詢，基站回復(fù)CF-End+ACK中Frame Control字段Typeb7b6b5b4= 1111，Subtype部分b3b2= 10 ;活動(dòng)用戶發(fā)送給基站的ACK 用于確認(rèn)輪詢表更新信息正確接收，包括FrameControI、Src、Dest、Dsn、PoIl_squ、FCS字 段，其中Src、Dest、FCS字段定義與RTS中相同；FrameControl字段Type部分b7b6b5b4= 1101，Subtype部分b3b2= 01，Dsn= 0x00，Poll_squ字段 2 字節(jié)，用于標(biāo)明STA輪詢序號(hào)； FCS字段為16bit的ITU-TCRC校驗(yàn)位；
[0011] 步驟2 :基于用戶狀態(tài)的輪詢多址接入控制策略
[0012] (1)無克爭(zhēng)期
[0013] 基站發(fā)送beacon標(biāo)記CFP開始，TsifJ^隔后基站向活動(dòng)用戶按照輪詢表順序向活 動(dòng)用戶請(qǐng)求數(shù)據(jù)，進(jìn)行輪詢接入過程，其中SIFS參照IEEE802. 11，Tsifs= 28ys;
[0014] 當(dāng)基站收到的數(shù)據(jù)幀中I_last=FF時(shí)，通過在回復(fù)的ACK幀中設(shè)置Dsn= 0，SNext =Poll_squ+l，表示對(duì)輪詢表中下一個(gè)活動(dòng)用戶的輪詢請(qǐng)求；當(dāng)基站完成輪詢表中最后一 個(gè)用戶數(shù)據(jù)接收后，通過在回復(fù)的ACK中設(shè)置Dsn= 0x00,SNext= 0x00標(biāo)記CFP結(jié)束；
[0015] CFP期間活動(dòng)用戶持續(xù)偵聽信道，當(dāng)接收到基站發(fā)送的RTS幀中Poll_squ等于 當(dāng)前用戶輪詢序號(hào)，或者接收到ACK中Dsn= 0x00并且Sfcxt等于當(dāng)前用戶輪詢序號(hào)時(shí)， SIFS間隔后當(dāng)前用戶向基站發(fā)送數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)傳輸采用超時(shí)重傳機(jī)制，發(fā)送者在發(fā)送信息幀 后TPIFS_df3lay超時(shí)未收到ACK確認(rèn)則進(jìn)行數(shù)據(jù)重傳，TPIFS_df；la3慮光纖引入傳輸時(shí)延，按下式 計(jì)算：
[0016] Tpipsdelay=TPIFS+2XfiberIengthX5ys/km
[0017] 其中，Tpifs參照IEEE802. 11 取值TPIFS= 78ys;
[0018] 活動(dòng)用戶完成緩存中所有數(shù)據(jù)發(fā)送后進(jìn)入休眠狀態(tài)停止信道偵聽，待新數(shù)據(jù)到達(dá) 后被喚醒再次偵聽信道；當(dāng)接收CF-End+ACK幀后在CP期間申請(qǐng)加入輪詢表；
[0019] ⑵競(jìng)爭(zhēng)期
[0020] 基站發(fā)送CF-End+ACK后系統(tǒng)進(jìn)入CP階段；CP期間活動(dòng)用戶采用RTS/CTS
[0021] DCF機(jī)制申請(qǐng)獲得下一輪的輪詢資格；活動(dòng)用戶通過RTS幀向基站申請(qǐng)輪詢序號(hào)； 基站正確接收后在CTS幀中PoIl_squ字段標(biāo)明用戶輪詢序號(hào)；用戶正確接收后回復(fù)ACK幀 確認(rèn)；CP期間采用超時(shí)重傳機(jī)制，信息幀發(fā)送后計(jì)時(shí)超過TDIFS^lay未收到回復(fù)則開始重傳， T