[发明专利]在混合无线网络中减少控制信令开销的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种在混合无线网络中减少控制信令开销的方法及装置，特别是，涉及在数据和语音混合的无线局域网(WLAN)中提高混合无线局域网中语音业务容量和质量的方法和装置。

背景技术

随着语音业务在无线局域网中的应用，其面临的一个主要问题是无线局域网本身的控制开销很大。这是无线局域网中影响语音容量的一个主要因素。

目前在无线局域网中，主要采用IEEE802.11标准来规范无线局域网中媒体接入控制(MAC)层和物理层特性。其中MAC层协议依据是否有接入点参与通信而定义了用于无竞争阶段(CFP，Contention Free Period)的点协调功能(PCF，Point Coordination Function)，和用于竞争阶段(CP，Contention Period)的分布协调功能(DCF，Distributed CoordinationFunction)。PCF提供了一种用作随机存取协议技术的轮询机制，由接入点轮询其通信范围内的所有终端以实现无碰撞的传输。而在更为普遍的无接入点(AP)的通信环境下，DCF采用了具有冲突避免的载波监听多路访问(CSMA/CA)协议，由网络中的各终端独立地决定是否接入信道，并在接入失败时进入退避过程重新接入信道。从而提供了更为灵活有效的自组织方式的无线通信协议。

为了在各独立终端间公平有效地共享无线信道，并减少数据分组的碰撞，DCF定义了基于请求发送分组/清除发送分组/数据分组/应答分组(RTS/CTS/DATA/ACK)的握手过程，并结合在每个终端独立设置的网络分配矢量(NAV)进一步提高了系统性能。但是在实际的无线局域网内，DCF通常将握手过程简化为数据分组/应答分组(DATA/ACK)，从而省略了RTS/CTS的握手操作。

图1示出了现有技术中DCF工作过程的示意图。如图1所示，当无线网络中的某一终端作为源节点有数据分组要发送时，该终端侦听信道。如果侦听到信道空闲并且空闲时间大于或者等于如图1所示的DCF帧间隔(DIFS)，该终端立即发送一个数据分组。反之，如果信道忙或者信道空闲时间未到达DIFS时侦听到信道忙，该终端则等到信道空闲并且空闲时间等于DCF帧间隔(DIFS)时，进入退避(Backoff)过程。在退避过程结束之后，该终端发送该数据分组。数据分组中包含发送终端地址(TA，Transmitter Address)、接收终端地址(RA，Receiver Address)以及完成其后分组传输所需的持续时间(Duration)。该持续时间的值等于发送其后一个ACK分组的时间和一个短帧间隔(SIFS，Short Interframe Space)的时间之和。作为目的节点的接收终端在正确接收到数据分组并等待一个短的帧间隔(SIFS)后回应一个应答分组(ACK，Acknowledgement)进行确认。

当网络中的某个终端与源节点发送的数据分组中所包含接收终端地址一致时，该终端被选择为目的接收终端。目的接收终端在正确接收到数据分组并等待一个短的帧间隔(SIFS)后向源节点回应一个应答分组(ACK，Acknowledgement)进行确认。与此同时，为了避免终端之间的分组碰撞，在源节点通信范围内所有成功收到数据分组的非目的接收终端(其它终端)在接收到数据分组后，把分组内的Duration值与其当前的NAV值进行比较，用比较结果中所得到的较大值对NAV进行更新，并约定所有终端只有当其NAV值为零时才能发起竞争接入无线信道。这样，通过引入NAV对无线资源进行虚拟预留，抑制了当前通信终端对通信范围内其它终端的分组接入，从而在一定程度上保证了数据分组的无碰撞传输。

由于IEEE802.11标准只是针对尽力而为的数据在无线局域网内的传输而设计的，该标准很难保证具有不同优先级别的业务，例如，语音、视频、或数据，在网络内得到不同的业务质量保证。也就是说，按照802.11标准，在目前的无线局域网内，诸如语音视频之类的高优先级的实时业务的质量无法得到有效保证。

为了解决上述问题，在DCF方面，802.11又通过“增强分布式协调访问”(EDCA)的访问方式扩展了DCF的功能。在EDCA方式中，指定了四种访问类型。每一种类型对应一类数据。每一个访问类别配置了三个参数：CWmin表示最小竞争窗口；CWmax表示最大竞争窗口；AIFS表示仲裁帧间间隔。

在DCF应用中，一个拥有待发送数据的节点要等到媒体空闲时才能发送该数据。