[发明专利]一种基于多步信道预约的虚拟分组冲突解决方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是一种无线局域网中的分组冲突解决方法。

背景技术

当前IEEE 802.11标准已经成为了无线局域网接入技术的公认国际标准。在IEEE802.11标准中主要定义了两种多址接入协议：其一是分布式协调功能(DCF)，另外一个是点协调功能(PCF)。DCF是被业界广泛采用的多址接入标准。DCF是基于载波侦听与冲突回避机制的一种多址随机接入策略。

随着技术的飞速发展，近年来基于IEEE 802.11的无线局域网技术得到了广泛的应用。一方面，随着越来越多的用户使用这一技术，IEEE 802.11无线局域网所工作频段的频谱资源变得越来越紧张。另一方面，IEEE 802.11标准所推荐使用的分组冲突解决方法在网络用户数多以及通信信道质量差的情况下不能有效的控制分组冲突的发生。频繁的分组冲突，将导致系统的信道利用率大幅度下降。

为了改进IEEE 802.11多址接入协议的性能，具备一个高效而可靠的分组冲突解决方法是至关重要的。然而在目前已有的大多数冲突解决方法中，通信终端均相互独立的产生各自的退避计数器初值，于是分组冲突便不可避免(尤其是在系统业务量较大的情况下)。在美国Baldwin R.博士和韩国Choi J.博士所分别提出的接入策略中，发送终端在发送当前数据分组的同时，把接下来的数据分组将要使用的退避计数器的初值预先广播出去。这样相应的时隙便被预约下来，从而避免了其他发送终端使用同一时隙进行数据发送。但他们提出的信道预约算法均只是一步预约(即通过发送当前数据分组，仅完成对接下来的一个数据分组所即将使用的时隙进行预约)。众所周知，传输差错在无线信道上是不可避免的。在有些情况下，这样的传输差错率还比较高。当无线信道传输特性较为恶劣时，一步预约算法便不能保证广播出去的信道预约信息被尽可能多的其他发送终端所获取。这样也就无法进一步避免分组冲突的发生。仿真实验表明，一步预约算法的性能对信道传输差错非常敏感(随着信道传输差错率的增加而显著下降)。

为解决IEEE 802.11无线局域网中分组冲突问题，我们在发明专利申请200710017816.5中提出了一种基于多步信道预约的分组冲突解决方法。采用该方法能有效提高网络频谱资源的利用率。

然而要实现专利申请200710017816.5提出的分组冲突解决方法，还需要一个简单而高效的虚拟分组冲突解决方法。所谓虚拟分组冲突就是指两个或更多的发送终端由于相互间未能接收到彼此的信道预约信息，从而做出了同样的信道预约，即预约了相同的信道时隙。如果不采取措施去解决这样的虚拟分组冲突，这些发送终端将在该信道时隙上同时发送数据，从而产生真正的分组冲突。因此一旦某发送终端检测到了虚拟分组冲突的发生(即其他发送终端预约了和他相同的信道时隙)，就必须采取措施解决虚拟分组冲突，从而避免真正的分组冲突的发生。在发明专利申请200710017816.5中，虚拟分组冲突解决方法沿用了韩国Choi J.博士等提出的方法。在韩国Choi J.博士等提出的虚拟分组冲突解决方法中，假设虚拟分组冲突发生在终端A和B之间(即A和B做出了同样的信道时隙预约)，且终端A检测到了该虚拟分组冲突的发生，那么A将放弃它预约的这个信道时隙，并寻找未被周边其他发送终端预约的空闲时隙。找到以后，A将其标记为新的预约信道时隙。同时，对于周边其他终端，如终端C，如果它也检测到该虚拟分组冲突的发生(即它检测到一个信道时隙先后被多个终端预约了多次)，为了与终端A在信道预约上保持同步，C也执行和A同样的虚拟分组冲突解决算法，从而也找到另外一个空闲信道时隙(该信道时隙和A找到的信道时隙位置应相同)，并将其标记为已被预约。该方法存在的一个问题是，每当虚拟分组冲突发生时，周边众多的发送终端只要检测到该虚拟分组冲突的发生，均须运行同样的虚拟分组冲突解决算法。显然，这给网络中每个发送终端均带来了沉重的运算负担。该方法存在的另外一个问题是，当系统业务量大且虚拟分组冲突发生时，发送终端另外寻找到空闲信道时隙将变得越来越困难。这是因为很多信道时隙均已被周边发送终端预约了。这样一来，虚拟分组冲突发生时，发送终端将花费更多的运算量去重新定位空闲信道时隙，从而带来了额外的运算开销。在有些情况下，甚至找不到合适的空闲信道时隙，从而造成信道利用率的下降，且分组冲突概率的加大。

发明内容

为了克服现有技术运算量大且性能较差的不足，本发明提出了一种适用于多步信道预约方法的虚拟分组冲突解决方法。该方法具有实现简单且性能更好等优点。