[发明专利]无线网络中基于时间片轮转结合令牌调度的处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种无线网络中基于时间片轮转结合令牌调度的处理方法。

背景技术

1）无线局域网络标准802.11

802.11为IEEE小组制定的无线局域网络标准，适用于有线站台与无线用户或无线用户之间的沟通连结，以爆发的形式改变了人们对网络的应用，占据了无线网络的中流位置。无线局域网络协议802.11的MAC和有线局域网络协议802.3的MAC非常相似，都是在一个共享媒体之上支持多个用户共享资源，由发送者在发送数据前先进行网络的可用性检测。

有线局域网在MAC层通过CSMA/CD，即载波监听多路访问/冲突检测的协议来完成调节。通过电缆中电压的变化来检测，当数据发生碰撞时，电缆中的电压就会随着发生变化。每个站在发送数据帧之前先进行载波监听，只有信道空闲时，才允许发送，否则便随机延时一段时间后，再重新争用信道发送数据帧。如果两个以上的站同时监听到信道空闲并发送数据帧，则会产生冲突导致发送失败，再行随机进行延时发送。

由于冲突的检测需要设备能同时接受和传送数据信号，无线系统的配适器不宜检测信道是否空闲。在802.11无线局域网协议中冲突的检测也就存在一定的问题，这个问题称为Near/Far现象。因此802.11中采用了CSMA/CA协议，即载波侦听多点接入/冲突避免。发送数据帧前也由载波侦听信道是否空闲，一旦有其他通信存在，则通过随机的时间等待，使信号冲突发生的概率减到最小。也就是说，当冲突发生时会随机回退等待，从而主动避免干扰。不仅如此，该协议还利用ACK信号来避免冲突的发生，只有当客户端收到网络上返回的ACK信号后才确认送出的数据帧已经正确到达目的地址。这种协议实际上就是在发送数据帧之前先对信道进行预约。

802.11原本是设计用于室内简单环境下无线局域网络通讯的，一旦应用于室外大区域复杂环境，特别是大量持续性高流量的接入性用户访问时便会出现如下问题：

（1）冲突发生或然率增加，且极易扩散，影响系统稳定性。由于室外接入型用户的较多，且冲突发生的或然率与接入用户数成正比，因此AP侧暴露节点的问题变得突出；而由于CSMA/CS的随机回退后续发送机制，多次发生会导致AP侧的冲突问题会进一步扩散，以致整个系统无法使用。

（2）隐藏节点问题影响网络带宽分布的公平性和使用性能。由于客户端与AP距离的不同，会产生远处的客户端无法侦听到近处客户端的通讯以至产生干扰，或由于场强相去甚远导致远处客户端始终无法正常通讯的情况发生，从而产生隐藏节点问题的发生，影响带宽公平分布和使用。

2）时间片轮转调度算法

时间片轮转调度是一种最古老，最简单，最公平且使用最广的算法，特别适用于分时系统。时间片轮转算法的基本思想是：将CPU的处理时间划分成一个个时间片，就绪队列中的诸进程按照所分配的时间片轮流使用CPU资源。当分配的时间片用完时，就强迫让出CPU，该进程就进入就绪队列，等待下一次调度。同时，进程调度又去选择就绪队列队列中的一个进程，分配给它一个时间片，以投入运行。

采用此算法的系统进程就绪队列往往按照进程到达的时间来排序。进程调度程序总是选择就绪队列中第一个进程，也就是说按先来先服务原则，但进程占有处理后仅使用一个时间片。在使用完时间片后，即使进程还没有完成其运行，也须释放出（被抢占）处理机给另一个就绪的进程，该被抢占的进程返回到就绪队列的末尾重新排队，等候再次被调度运行。

3）令牌调度算法

802.4令牌总线网令牌总线标准定义了一个广播总线网上令牌传递的方法，也就是只有拥有令牌的站才能发送数据帧。令牌是以基于节点物理地址进行逻辑传递的，从一个站点传到网上的下一个站点，从而避免冲突和保障带宽正常使用。在LAN环境中，这个标准的应用不如802.5令牌环网标准流行。

802.5标准为令牌环局域网定义了访问协议、电缆布线以及接口，它采用了令牌传递访问方法，且在物理上是以星形拓扑结构布线的，但组成的却是一个逻辑环。节点通过电缆连至一个中心访问单元（集线器），使用所谓多站接入单元的智能设备，实现星形的布线并将不同单元环接起来，中心访问单元能中继从一个站点到下一个站点的信号。为扩展网络，访问单元（集线器）也用电缆连接在一起，以此扩大逻辑环。