[发明专利]一种IEEE802.11网络的时隙分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线网络通信领域，尤其是一种IEEE802.11网络的时隙分配方法。

背景技术

IEEE802.11为当今主流的MAC层协议，为了支持不同业务中服务质量的要求，IEEE又提出了802.11e来增强其性能，这个协议提供了不同服务的区分机制，包括实时、非实时的语音、视频等服务。面对种类繁多的服务，优化802.11e协议的性能，合理分配无线资源成为向多媒体业务提供服务质量保证的关键。

根据IEEE802.11e草案，对于不同的服务质量要求，EDCA划分了不同的4中业务，它们称之为接入种类(AC，Access Category)。包括AC_BK(Background traffic)、AC_BE(Best Effort Traffic)、AC_VI(Video traffic)以及AC_VO(Voice Traffic).

802.11e中的退避过程的基础是载波侦听多址接入/冲突避免(CSMA/CA)机制，在CSMA/CA中，发送节点要定时监测信道状态，如果监听到网络中没有数据正在传送，那么再等待一段附加时间，然后选择一个随机的时隙继续监听，如果监听到无线信道仍旧没有数据正在发送，就发送数据。成功接收到数据的节点在接受成功之后会发一个ACK帧给发送节点。如果这个ACK帧被发送节点收到，则表示发送过程完成。如果发送节点没有收到ACK帧，或者发送的数据没有被接收节点完整地收到，或者ACK确认帧发送失败，则发送节点需要在等待一段时间后重传所要发送的数据。

节点在传输数据帧前和成功传输数据帧后，都要进行退避。通常采用二进制指数退避算法来确定退避时间。一个完整的退避过程从最小的竞争窗口CWmin开始。在[0，CWmin-1]内等概率的选择一个退避间隔进入退避过程。如果发生碰撞，将其节点的竞争窗增大一倍，并随机选择新的退避间隔，进入下一轮竞争。二进制指数退避算法竞争窗大小为CW＝(CW_min+1)2^m，其中m为退避过程中的第m阶。竞争窗口不会无限制地增大，协议规定了竞争窗口所能达到的最大值CWmax和数据帧所能经历的最大重传次数。节点通过监听无线信道的忙闲情况，来调整其计数器的值。如果某一时隙内信道空闲，那么退避计数器的值就减一。当信道忙时，退避计数器就处于挂起状态，不做改变。当退避计数器的值减少到零时，节点发送存放在其缓存区中的数据帧。

据二进制指数退避过程和CSMA/CA竞争机制，网络中的每个节点可以观测到信道处于三种状态之一：信道空闲、有节点成功传输、信道中发生碰撞。可以将每个状态分别看成是一个虚拟时隙，随着退避过程的变化，节点所监测到的信道状态也在三种虚拟时隙中转化。虚拟时隙定义了信道某一状态所持续的时间。图1表示了所观察到的信道状况。其中T_e、T_s、T_c分别表示信道处于空闲状态、有节点成功传输状态和有碰撞发生状态时所经历的时间。

对于基本机制，Ts和Tc可以表示为：

Ts=H+E[p]+SIFS+ACK+AIFSTc=H+E*[p]+SIFS+ACK_Timeout]]>

其中，H为各协议层附加在数据帧头的信息长度，E[P]为发送成功的数据帧的平均长度，E*[p]为碰撞中最大数据帧长度的期望值，AIFS、ACK、AIFS、ACK_Timeout为一些系统配置参数。