[发明专利]用于无线局域网的指数回退方法

说明书

技术领域

本发明是一种应用于无线局域网络的指数回退方法，属于无线通信和信息传播技术领域。

背景技术

无线局域网是无线设备通过无线信道以共享资源和交换信息的局域网络，其覆盖范围一般是数十到数百米。

无线局域网作为传统有线网络的延伸，在某些环境下已经可以替代传统的有线网络。无线局域网与传统的有线网络相比，更灵活、更廉价并且易于扩展，与蜂窝网络相比拥有较宽的带宽资源，更高的传输速率，可以实现话音，图像、视频的传输。目前，无线局域网与现有的蜂窝系统一起组成了下一代移动互联网，支持新一代的多媒体服务。与传统的蜂窝通信系统相比，无线局域网的带宽虽然得到了较大的提升，但频率资源仍较为稀缺，并且与有线网络相比仍有较大的差别，这使得提高信道利用率尤为重要。如何提高节点接入效率和信道利用率是无线局域网需要解决的关键问题。

在接入方式上现有的无线网络多以载波检测多址接入冲突避免(CarrierSense Multiple Access with Collision Avoidance，CSMA/CA)机制为基础，并结合二进制指数回退方法以避免碰撞。无线局域网中采用二进制指数退避方法时，每个数据包在首次传送的时候首先检测信道是否空闲，如果在一个帧间间隔(Interfr ame Space)时间内信道保持空闲，则节点进入回退状态。回退过程首先从0和竞争窗口的最小值CW_min(Minimum Contention Window)之间选择一个随机整数，用以设置回退计数器的值，其后每经过一个空闲时隙(Slot)回退计数器值减1，直至计数器值为0。在回退过程中，如果回退计数器的值还未减到0时信道转变非空闲状态，这时回退计时器的计数值保持不变，并继续监测信道。当检测到信道空闲后，再经过一段空闲时间(帧间间隔时间)，重启回退计数器。当退避计数器的值减少至零时，开始发送数据。在发送过程中，如果发送失败，该节点的竞争窗口CW值加倍，直到达到预先设定的最大竞争窗口值CW_max(Maximum Contention Window)。竞争窗口达到最大值之后，将保持该值，不再增加。数据包发送成功后，竞争窗口CW值将复位为竞争窗口的最小值CW_min，等待发送下一个数据包。二进制回退方法中，竞争窗口CW的取值对于网络性能影响很大。目前最常用的回退方法中，竞争窗口最小值一般为一个全网统一固定的值，如IEEE 802.11 DCF(distributed coordination function)协议，在整个网络工作过程中不再变化。这样网络中数据包减少时，网络中数据的冲突概率也相应降低，信道相对空闲，在不减小竞争窗的情况下，会造成信道利用率的下降。同样，网络中流量比较大的时候，如果竞争窗口不增加，将会使得冲突增加，降低网络的性能。为了提高信道的利用率，Bianchi G提出了一种改变最小竞争窗口的回退方法[Bianchi G，Fratta L，Oliveri M，“Performance evaluation andenhancement of the CSMA/CA MAC protocol for 802.11wirel ess LANs，”InProc.of the IEEE PIMRC’96，Oct.1996：392～396]。采用该方法在饱和信道条件下，针对不同节点数目更改相应的最小竞争窗口CWmin以提高网络吞吐率，但该算法实用性不强，且存在协议参数震荡以致无法收敛的缺陷。

发明内容

技术问题：本发明针对现有指数回退方法灵活性差，不能根据网络当前的状态以及节点情况，灵活改变竞争窗口的问题，提出了一种基于网络中节点发送数据成功概率的用于无线局域网的自适应指数回退方法，使得无线节点只需要对数据包发送情况进行统计，就可以实现自适应的改变回退窗口，提高网络的吞吐率，降低网络中数据包的延时。

技术方案：本发明的目的是提出一种基于网络中节点发送数据成功概率的指数回退方法，该方法中的节点发送数据成功概率可以通过对一定时间内的数据包发送情况进行统计得到。

该方法中，网络中每个节点，每隔一定的时间间隔，统计本节点在这段时间内发送数据成功的概率，在每次发送新数据包前，根据该概率，计算新的最小竞争窗口CW_min。

本发明的方法包括以下步骤：