CN101765227B

CN101765227B - 一种优化802.11集中式协调功能的方法

Info

Publication number: CN101765227B
Application number: CN2010100179193A
Authority: CN
Inventors: 王汝传; 孟翀; 孙力娟; 黄海平; 赵传信; 祝世雄; 王文胜; 康荣保
Original assignee: Nanjing Post and Telecommunication University
Current assignee: Nanjing Post and Telecommunication University
Priority date: 2010-01-15
Filing date: 2010-01-15
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2030-01-15
Also published as: CN101765227A

Abstract

一种优化802.11无线网络集中式协调功能性能的方法，主要针对目前802.11集中式协调网络中存在的两个问题：(1)在每一个非竞争期，PC需要轮询所有邻居节点，对于此时没有业务需要发送的节点，轮询将造成无谓的信道保留；(2)所有节点之间的通信都必须经过PC转交，增加了数据传输的延时，又降低了信道的利用效率，提出一种利用分离控制信道和业务信道、优化的轮询表构造策略以及优化的数据收发策略，减少系统传输时延增加信道利用率的方法。新方法能够有效的解决上述的两个问题，具有灵活性和高效性的特点。

Description

一种优化802.11集中式协调功能的方法

技术领域

本发明是一种优化802.11无线网络集中式协调功能的方法，属于计算机网络与无线通信的交叉领域。

背景技术

随着移动通信技术的发展和对人们对工作环境灵活性的更高需求，无线局域网在各个领域都得到了越来越广泛的应用。802.11是目前无线局域网的主流技术之一。

802.11是由美国电气电子工程师学会(IEEE)制定的，对无线局域网的物理层(PHY)和媒质访问控制层(MAC)进行规范的国际标准。标准提供了两种MAC访问机制，分别是分布式协调功能(DCF，Distributed Coordination Function)和集中式协调功能(PCF，Point Coordination Function)。分布式协调功能不采用任何的中心控制，而是在每一个节点使用CSMA/CA(载波侦听/碰撞避免)机制的分布式接入算法，让各个节点通过争用来获得信道的发送权。集中式协调中引入了集中控制器(PC，Point Coordinator)负责对节点进行轮询集中控制介质的访问。PCF以超帧为周期来进行数据帧的发送，每个超帧周期包括一个无竞争阶段(CFP：Contention-Free Period)和一个竞争阶段(CP：Contention Period)。PC通过DCF机制争用获得媒体访问的控制权，随后向邻居节点发送信标帧(Beacon)通知非竞争期的到来，邻居节点等待PC节点的轮询，PC节点根据轮询顺序依次转交发送权，直至非竞争期结束。

DCF机制提供尽力而为(Best-Effort)的服务，无法满足实时业务和对延迟和抖动等指标的需求。PCF机制能够提供延时受限的服务，但存在以下的两个问题：(1)在每一个非竞争期，PC需要轮询其所有邻居节点，对于此时没有业务需要发送的节点，轮询将造成无谓的信道保留；(2)所有节点之间的数据都必须经过PC转交，增加了数据传输的时延，同时降低了信道的利用效率。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种优化802.11无线网络集中式协调功能的方法。本方法通过分离信道，有效的解决集中协调无线局域网中因PC轮询无业务节点造成的信道资源浪费，同时减少节点之间通信的延时，提高信道的利用率。

技术方案：本发明的优化802.11无线网络集中式协调功能的方法具体为：

1).为网络中的每个节点配置两张网卡，工作在不同的频段，组成双信道，规定其中一条为控制信道，负责所有的控制帧的传输，另一条为业务信道，负责所有业务数据的发送；

2).PC(集中控制器)通过竞争信道获得控制权之后，在控制信道广播信标帧通知邻居节点进入非竞争期；

3).接收到信标帧的节点停止争用信道，各自判断数据缓冲中是否有数据要发送；若有，则通过控制信道向PC发送关联帧请求加入轮询；

4).PC根据收到的关联帧，初始化轮询表，

5).PC按照轮询表的顺序，依次通过控制信道轮询(CF-poll)每一个节点，允许送一个数据帧，对应节点直接在业务信道发送一帧数据；

6).目的节点在接收到数据包后，在控制信道发送ACK(确认)帧，PC在侦听到ACK帧后，确定此次轮询顺利完成，继续进行下次轮询；

7).在轮询过程中，若轮询表之外的节点有数据需发送，在控制信道发送关联帧，PC在此次轮询全部完成之后，更新轮询表，将新节点加入轮询表；

8).当节点缓冲区没有数据时，该节点通过控制信道发送解除关联帧，PC在此次轮询全部完成之后，更新轮询表，将此节点从轮询表中删除；

9).若某一时刻PC有数据需要发送，可直接在业务信道选择时隙进行发送。

有益效果：本发明提出了一种优化802.11无线网络集中式协调功能的方法，主要具有以下的特点：

(1)灵活性：本方法提出了一种灵活的轮询表构建方法，能够迅速的根据网络中业务变化情况调整轮询序列。

(2)高效性：本方法将控制信道和业务信道相分离，PC只轮询需要发送数据的节点，数据业务通过独立信道直接发送而不是通过PC的转发，最大限度的减少通信延时，有效的提高了信道传输效率。

附图说明

图1是802.11PCF机制业务数据发送示意图，节点收到PC发送CF-poll帧后，发送自己的数据帧，PC在收到数据帧后，将帧转发给目的节点，并向轮询节点发送确认帧CF-Ack；

图2是本发明提出的PCF机制业务数据发送示意图，节点收到PC发送CF-poll帧后，通过业务信道发送数据帧，目的节点向PC返回确认帧；

图3是802.11PCF机制的流程图；

图4是本发明提出的PCF机制的流程图。

具体实施方式

假设应用实例：一个基于802.11的无线网络，网络业务并非相当繁忙时，可采用优化的集中式协调功能以获得更好的网络性能。其具体实施方式描述如下：

(1)为所有节点配置两张802.11无线网卡，使用两条独立信道，规定其中一条为控制信道，另一条为业务信道；

(2)选取某节点作为集中控制器PC，PC通过竞争信道获得控制权之后，在控制信道广播信标帧，网络进入非竞争期；

(3)网络中节点停止争用信道，各自判断数据缓冲中是否有数据要发送。若有，则通过控制信道向PC发送关联帧请求加入轮询；

(4)PC根据收到的关联帧，初始化轮询表；

(5)PC按照顺序，通过控制信道轮询(CF-poll)每一个节点，对应节点通过业务信道发送一帧数据；

(6)目的节点在接收到数据帧后，在控制信道发送应答帧ACK，PC在侦听到ACK后，继续轮询下个节点；

(7)在轮询过程中，若原本轮询表之外的节点有数据需发送，可通过控制信道发送关联帧，PC在当前轮询全部完成之后，更新轮询表，将此节点加入轮询表；

(8)当节点缓冲区没有待发送数据时，通过控制信道发送解除关联帧，PC在当前轮询全部完成之后，更新轮询表，将此节点从轮询表中删除；

(9)若某一时刻PC有数据需要发送，可直接在业务信道选择时隙进行发送；

Claims

1.一种优化802.11集中式协调功能的方法，其特征在于该方法包括：

2).集中控制器PC通过竞争信道获得控制权之后，在控制信道广播信标帧，通知邻居节点进入非竞争期；

3)接收到信标帧的节点停止争用信道，各自判断数据缓冲中是否有数据要发送；若有，则通过控制信道向集中控制器PC 发送关联帧请求加入轮询；

4).集中控制器PC根据收到的关联帧，初始化轮询表；

5).集中控制器PC按照轮询表的顺序，依次通过控制信道轮询每一个节点，允许发送/传送一个数据帧，对应节点直接在业务信道发送一帧数据；

6).目的节点在接收到数据包后，在控制信道发送ACK帧，集中控制器PC在侦听到ACK帧后，确定此次轮询顺利完成，继续进行下次轮询；

7).在轮询过程中，若轮询表之外的节点有数据需发送，在控制信道发送关联帧，集中控制器PC在此次轮询全部完成之后，更新轮询表，将新节点加入轮询表；

8).当节点缓冲区没有数据时，该节点通过控制信道发送解除关联帧，集中控制器PC在此次轮询全部完成之后，更新轮询表，将此节点从轮询表中删除；

9).若某一时刻集中控制器PC有数据需要发送，直接在业务信道选择时隙进行发送。