CN102065517B - 增强802.11分布式协调功能性能的限制发送方法 - Google Patents

Abstract

一种增强802.11分布式协调功能性能的限制发送方法，当网络站点数量大于预设值时，可根据网络站点数量动态调整限制概率达到减小碰撞几率以增大站点接入概率，避免了基本接入机制的吞吐量开始下降，平均分组时延急剧增加的缺陷，从而提升无线局域网802.11分布式协调功能的性能。该方法的实施对802.11的原有的分布式协调功能退避机制协议改动不大，且完整的保持分布式协调功能退避机制，与现有协议栈兼容性好，所以实现容易。

Description

增强802.11分布式协调功能性能的限制发送方法

技术领域

本发明涉及无线局域网技术领域，具体涉及一种增强802.11分布式协调功能性能的限制发送方法。

背景技术

IEEE802.11无线局域网是IEEE最初制定的一个无线局域网标准，主要用于解决办公室局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入。随着无线通信技术和Internet的飞速发展，IEEE802.11无线局域网以其组网方便、高移动性以及紧急状况下的可靠性和可扩展性，以及传输速率较高等优点被广泛应用于社会各个领域，而对应的IEEE 802.11无线局域网的MAC协议的分布式协调功能为竞争型的信道访问机制，支持异步数据传输等异步业务，这样才使得所有要传输数据的用户均拥有平等接入网络的机会，是必须包含的功能。

IEEE802.11MAC层的分布式协调功能协议是一种基于带冲突避免的载波侦听多址接入随机访问机制，它主要具有以下特点：载波侦听；二进制指数退避过程；数据发送和确认。由于具有这些特点，IEEE 802.11分布式协调功能在一定程度上解决了碰撞问题，当站点数量不大时可以较好地工作，但多节点同时访问信道时它依然存在较为严重的碰撞，造成带宽的浪费。随着站点数量增加，基本接入机制的吞吐量开始下降，平均分组时延急剧增加，相比之下，RTS/CTS接入机制的吞吐量虽然不会随站点数量增加而降低，但是平均分组时延仍然随站点数量增加急剧增加。降低碰撞的发生概率，不仅能增加系统吞吐量，减小分组的延时，同时能节约移动节点的电源能量消耗。目前为止，已经提出了多种改进IEEE802.11 WLAN的分布式协调功能性能的方法，但都对分布式协调功能退避机制改动较大，难以与现有协议栈兼容。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种增强802.11分布式协调功能性能的限制发送方法，当网络站点数量大于预设值时，可根据网络站点数量动态调整限制概率达到减小碰撞几率以增大站点接入概率，避免了基本接入机制的吞吐量开始下降，平均分组时延急剧增加的缺陷，从而提升无线局域网802.11分布式协调功能的性能。该方法的实施对802.11的原有的分布式协调功能退避机制协议改动不大，且完整的保持分布式协调功能退避机制，与现有协议栈兼容性好，所以实现容易。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种增强802.11分布式协调功能性能的限制发送方法，步骤如下：

步骤1：首先在用户终端设备配备有无线网卡和限制发送概率模块，所述的无线网卡配备有IEEE 802.11协议，该用户终端设备通过对应的无线局域网中的接入点通过基本接入方式或RTS/CTS接入方式接入该无线局域网成为网内站点；

步骤2：无线局域网中的接入点调用其内部的估计模块用极大似然估计法估计出网内站点数量，并将该数据广播给所有网内站点；

步骤3：接着该无线局域网内的每个网内站点将广播来的网内站点数量和当前的接入该无线局域网的方式，即基本接入方式或RTS/CTS接入方式，送入其内部的限制发送概率模块处理得到限制发送概率q；

步骤4：随后该无线局域网内的各个网内站点按照标准的802.11分布式协调功能的退避过程独立地进行侦听、退避；

步骤5：当网内站点的内部退避计数器到达0后，并且通过其接收装置侦听到DIFS的信道空闲时间后，按其所对应得到的限制发送概率q来发送基本方式下的数据包或者RTS/CTS方式下的RTS包；同时，按送概率1-q放弃发送，在当前退避窗内重新选择计数值，返回步骤4。

所述的限制发送概率模块为由式1）先推算出对应的网内站点在占用信道并发送信号的最佳概率τ_opt

${\mathrm{\τ}}_{\mathrm{opt}}=\frac{\sqrt{1+2(1-1/N)(T_c^{*}-1)}-1}{(N-1)(T_c^{*}-1)}---1)$

其中，N为无线局域网内站点数目，为归一化冲突时间；接着按式2）

p_opt=1-(1-τ_opt)^N-1          2）

得到该无线局域网内站点发送信号时与其它无线局域网内站点发送冲突的概率p_opt，其中τ_opt为最佳概率，N为无线局域网内站点数目；随后按照式3）

$q_1=\frac{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{opt}}(1-2p_{\mathrm{opt}})(W+1)+p_{\mathrm{opt}}W[1-{\left({2p}_{\mathrm{opt}}\right)}^m]}{2(1-2p_{\mathrm{opt}})}---3)$

得到期望比值q₁，其中τ_opt为最佳概率，p_opt为该无线局域网内站点发送信号时与其它无线局域网内站点发送冲突的概率，m为竞争窗口最大倍乘阶数，W为初始竞争窗口大小；当期望比值q₁小于1时作为限制发送概率，大于1时不限制发送，即通过式4）

q=min(1,q₁)                  4）

得到q作为最终的限制发送概率的模块。

通过该方法当网络站点数量大于预设值时，可根据网络站点数量动态调整限制概率达到减小碰撞几率以增大站点接入概率，避免了基本接入机制的吞吐量开始下降，平均分组时延急剧增加的缺陷，从而提升无线局域网802.11分布式协调功能的性能。该方法的实施对802.11的原有的分布式协调功能退避机制协议改动不大，且完整的保持分布式协调功能退避机制，与现有协议栈兼容性好，所以实现容易。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作更详细的说明。

增强802.11分布式协调功能性能的限制发送方法，步骤如下：

步骤1：首先在用户终端设备配备有无线网卡和限制发送概率模块，所述的无线网卡配备有IEEE 802.11协议，该用户终端设备通过对应的无线局域网中的接入点通过基本接入方式或RTS/CTS接入方式接入该无线局域网成为网内站点；

步骤2：无线局域网中的接入点调用其内部的估计模块用极大似然估计法估计出网内站点数量，并将该数据广播给所有网内站点；

步骤3：接着该无线局域网内的每个网内站点将广播来的网内站点数量和当前的接入该无线局域网的方式，即基本接入方式或RTS/CTS接入方式，送入其内部的限制发送概率模块处理得到限制发送概率q；

步骤4：随后该无线局域网内的各个网内站点按照标准的802.11分布式协调功能的退避过程独立地进行侦听、退避；

步骤5：当网内站点的内部退避计数器到达0后，并且通过其接收装置侦听到DIFS的信道空闲时间后，按其所对应得到的限制发送概率q来发送基本方式下的数据包或者RTS/CTS方式下的RTS包；同时，按送概率1-q放弃发送，在当前退避窗内重新选择计数值，返回步骤4。

所述的限制发送概率模块为由式1）先推算出对应的网内站点在占用信道并发送信号的最佳概率τ_opt

${\mathrm{\τ}}_{\mathrm{opt}}=\frac{\sqrt{1+2(1-1/N)(T_c^{*}-1)}-1}{(N-1)(T_c^{*}-1)}---1)$

其中，N为无线局域网内站点数目，

为归一化冲突时间；接着按式2）

p_opt=1-(1-τ_opt)^N-1           2）

得到该无线局域网内站点发送信号时与其它无线局域网内站点发送冲突的概率p_opt，其中τ_opt为最佳概率，N为无线局域网内站点数目；随后按照式3）

$q_1=\frac{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{opt}}(1-2p_{\mathrm{opt}})(W+1)+p_{\mathrm{opt}}W[1-{\left({2p}_{\mathrm{opt}}\right)}^m]}{2(1-2p_{\mathrm{opt}})}---3)$

得到期望比值q₁，其中τ_opt为最佳概率，p_opt为该无线局域网内站点发送信号时与其它无线局域网内站点发送冲突的概率，m为竞争窗口最大倍乘阶数，W为初始竞争窗口大小；当期望比值q₁小于1时作为限制发送概率，大于1时不限制发送，即通过式4）

q=min(1,q₁)                   4）

得到q作为最终的限制发送概率的模块。

通过该方法当网络站点数量大于预设值时，可根据网络站点数量动态调整限制概率达到减小碰撞几率以增大站点接入概率，避免了基本接入机制的吞吐量开始下降，平均分组时延急剧增加的缺陷，从而提升无线局域网802.11分布式协调功能的性能。该方法的实施对802.11的原有的分布式协调功能退避机制协议改动不大，且完整的保持分布式协调功能退避机制，与现有协议栈兼容性好，所以实现容易。

Claims (2)

1.一种增强802.11分布式协调功能性能的限制发送方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1：首先在用户终端设备配备有无线网卡和限制发送概率模块，所述的无线网卡配备有IEEE 802.11协议，该用户终端设备通过对应的无线局域网中的接入点通过基本接入方式或RTS/CTS接入方式接入该无线局域网成为网内站点；

步骤2：无线局域网中的接入点调用其内部的估计模块用极大似然估计法估计出网内站点数量，并将该数据广播给所有网内站点；

步骤3：接着该无线局域网内的每个网内站点将广播来的网内站点数量和当前的接入该无线局域网的方式，即基本接入方式或RTS/CTS接入方式，送入其内部的限制发送概率模块处理得到限制发送概率q；

步骤4：随后该无线局域网内的各个网内站点按照标准的802.11分布式协调功能的退避过程独立地进行侦听、退避；

步骤5：当网内站点的内部退避计数器到达0后，并且通过其接收装置侦听到DIFS的信道空闲时间后，按所对应得到的限制发送概率q来发送基本方式下的数据包或者RTS/CTS方式下的RTS包；同时，按概率1-q放弃发送，在当前退避窗内重新选择计数值，返回步骤4。

2.根据权利要求1所述的增强802.11分布式协调功能性能的限制发送方法，其特征在于所述的限制发送概率模块为由式1）先推算出对应的网内站点在占用信道并发送信号的最佳概率τ_opt

${\mathrm{\τ}}_{\mathrm{opt}}=\frac{\sqrt{1+2(1-1/N)(T_c^{*}-1)}-1}{(N-1)(T_c^{*}-1)}---1)$

其中，N为无线局域网内站点数目，

为归一化冲突时间；接着按式2）

p_opt=1-(1-τ_opt)^N-1            2）

得到该无线局域网内站点发送信号时与其它无线局域网内站点发送冲突的概率p_opt，其中τ_opt为最佳概率，N为无线局域网内站点数目；随后按照式3）

$q_1=\frac{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{opt}}(1-2p_{\mathrm{opt}})(W+1)+p_{\mathrm{opt}}W[1-{\left({2p}_{\mathrm{opt}}\right)}^m]}{2(1-2p_{\mathrm{opt}})}---3)$

得到期望比值q₁，其中τ_opt为最佳概率，p_opt为该无线局域网内站点发送信号时与其它无线局域网内站点发送冲突的概率，m为竞争窗口最大倍乘阶数，W为初始竞争窗口大小；当期望比值q₁小于1时作为限制发送概率，大于1时不限制发送，即通过式4）

q＝min(1,q₁)                   4）

得到q作为最终的限制发送概率的模块。