[发明专利]在基于CSMA/CA协议的通信网中的拥塞控制

说明书

技术领域

本发明涉及用于通信系统的拥塞控制方法。本发明还涉及对应的计算机程序产品和通信设备。

发明背景

在无线通信网中，为了得到平滑运行的网络，由此为它的用户提供良好的服务质量(QoS)，拥塞控制是一个需要解决的问题。通信网中的“拥塞”通常被理解为是这样一种状况，其中网络由于容量不足或业务量过载而不能递送已供给的负荷。拥塞的结果是服务的QoS的降级，即，较低的吞吐量、较高的端到端分组延迟，或者在某些严重的情形下甚至是分组的丢弃。

已经知道一些通信网，其就安全而言可以提供两种不同类型的服务。第一类服务只包括与安全或保密有关的服务，而另一个服务类型提供其它类型的服务，即，与安全无关的服务。这种系统的例子是打算用于改进驾驶的安全性和舒适性的无线车辆间通信(IVC)系统。通常，由IVC系统提供的服务可分成两种类别，即，安全服务和非安全服务。

在IVC系统中，安全服务预先向驾驶员提供有关危急状况的信息。这种类别的典型应用包括违反交通信号警告、紧急电子刹车灯、预碰撞警告、合作的危险警告传播、车道改变警告等等。由于这些种类的应用与在高速车辆环境下的人身安全紧密相关，所以其被表征为对于可靠度和等待时间(latency)的严格要求，等待时间通常小于100毫秒。另一方面，非安全服务打算用于增强驾驶舒适性和提高运输系统的效率，其与安全服务相比通常被指派以较低的优先级。这一类别的应用，包括交通消息传播、通行费收取、电子地图下载、多媒体应用等等，通常需要更大的带宽。

由于在几百米直到一千米的本地范围内提供具有低等待时间的高速率数据传输的能力，电气和电子工程师协会(IEEE)802.11无线局域网(WLAN)技术被广泛接受作为用于下一代IVC系统的、启用的介质访问控制(MAC)和物理层(PHY)的技术。IEEE WLAN MAC是基于带有冲突避免的载波侦听多路访问(CSMA/CA)，其中每个站遵循先听后说(listen beforetalk)和随机回退(backoff)方案以避免冲突，正如在IEEE 802.11标准中规定的分布式协调功能(DCF)。安全服务的优先级是通过指派相对较短的信道侦听时间和较小的随机回退时隙数生成窗口而被准予的，正如在IEEE 802.11e标准中规定的增强的分布式信道访问(EDCA)功能。然而，在其中信道资源由具有第一顺序优先级的服务(诸如安全应用)和具有第二顺序优先级的服务(诸如非安全应用)共享的系统中，例如IEEE802.11p，安全应用的QoS可能由于由非安全应用所引起的信道拥塞而被损害。在这些其中信道资源由安全和非安全服务共享的系统中，即使已经把更高的优先级指派给安全应用，非安全服务也可能耗尽信道资源。因此，希望避免拥塞，以便防止具有第一顺序优先级的服务的QoS降级。

因此，需要一种改进的拥塞控制方法。

发明概要

按照本发明的第一方面，提供了一种用于通信系统的拥塞控制方法，该通信系统支持用于在至少第一通信设备与第二通信设备之间通信的分层的无线电信道结构，所述分层的结构至少包括物理层和介质访问层，所述通信系统提供具有第一优先级顺序的第一类型服务和具有第二优先级顺序的第二类型服务，在该通信系统中，包括前同步和净荷的消息可以在设备之间传送，每个消息被至少对应于两个消息之间的最小允许时段的时段分隔开，所述方法包括由第一通信设备执行的以下步骤：

-生成属于第一类型服务的物理层消息；

-侦听无线电信道空闲达至少对应于两个消息之间的最小允许时段的时段；以及

-传送所述物理层消息，该物理层消息包括指示所述消息所属的服务类型的特定前同步，其中该前同步的内容被安排成由处于通信范围内的第二通信设备进行检测，而不管所传送的消息的净荷的译码状态如何。

这提供了改进拥塞控制的优点，并且这在提供被指派以不同优先级的两种不同类型服务的网络中是特别有利的。这样的服务的例子是例如安全和非安全应用。在这些情形下，安全服务有利地被给予更高的优先级，并且即使网络拥塞，安全消息仍可以由在该网络中运行的终端来传送以及可靠地接收。

按照本发明的第二方面，提供了一种包括指令的计算机程序产品，用于当被装载到任何通信设备的计算机装置上并在其上运行时，实施按照本发明的第一方面的方法。