CN102076105A - 点到多点通信系统的轮询方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种点到多点通信系统的轮询方法，所述方法包括：将通信系统中的多个被控制点设备划分为n个优先级，每个优先级包括至少一个被控制点设备；从第1循环到第n循环轮询被控制点设备并根据被控制点设备的轮询结果来调整被控制点设备的优先级，在第i循环中，以第i优先级、第i-1优先级、...第1优先级的顺序依次轮询每个优先级中的被控制点设备，i∈[1，n]；如果该被控制点设备轮询成功，则中心控制点提高该被控制点设备的优先级，如果该被控制点设备轮询失败，则中心控制点降低被控制点设备的优先级。本发明能提高点到多点通信系统的有效吞吐量，减少点到多点的不必要的管理报文，提升系统的效率，提高用户体验。

Description

点到多点通信系统的轮询方法
技术领域
本发明涉及网络通信技术，更具体地，涉及一种可提高点到多点通信系统的有效带宽的轮询方法。
背景技术
在通信系统中，共享介质是一种很常见的情况。共享介质比独享介质廉价，因此发展很快，应用较广。点对多点通信系统通常会采用共享介质来进行通信。例如，在无线接入点和无线终端的点对多点通信系统中，多个无线终端共享信道资源。然而，共享介质存在冲突问题，因此，在使用共享介质的技术时必须解决冲突问题。
IEEE 802.3协议是一种典型的在有线环境中使用共享介质的方法。在该协议中，为了解决冲突问题，使用载波侦听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)技术。CSMA/CD技术的概念是，当发现冲突时，等待一个随机的时间重新传输数据。如果再冲突，再等待一个随机时间，依次类推。很明显，这种方法是低效率的，但是已经完全满足有线的应用。
IEEE 802.11协议是一种典型的无线环境中使用共享介质的方法。由于无线信道的不稳定和突发性，使用CSMA/CD技术得到的性能极低，已经不能满足基本的通信需求。为了解决冲突问题，现有技术通常采用两种方法，一种是分布式协调功能(DCF)模式的CSMA/CA，另一种是点协调功能(PCF)模式下的时分多址(TDMA)。
在DCF模式下利用CSMA/CA技术来解决冲突问题的理念是，当一个点设备想发送数据时，首先监听信道的忙闲情况，如果信道忙则等待一个随机时间，然后再次监听信道，直到信道空闲，点设备才可以发送数据。
在PCF模式下，每个点设备只有在允许的时间片内才可以发数据，否则不可以发数据。时间片的分配由中心点设备控制。
图1示出的是现有技术中控制点和点设备之间采用PCF模式下的TDMA技术来调度时间片的示意图。如图1所示，中心控制点控制三个点设备，所有的时间片由中心控制点分配。中心控制点把时间片分为三个，在第一时间片内，中心控制点轮询(Poll)第一被控制点设备是否有数据发送。如果第一被控制点设备有数据发送，则第一被控制点设备与中心控制点进行数据传输，在数据传输结束后，第一时间片结束。如果第一被控制点设备没有数据发送，则提前结束第一时间片。
在第二时间片内，中心控制点轮询第二被控制点设备是否有数据发送。如果第二被控制点设备有数据发送，则第二被控制点设备与中心控制点进行数据传输，在数据传输结束后，第二时间片结束。如果第二被控制点设备没有数据发送，则提前结束第二时间片，依次类推，在第三时间片中对第三被控制点设备执行相似的处理。
在时间片内，如果中心控制点想要与被控制点设备通信，则必须首先轮询被控制点设备是否有数据发送，如果有数据发送，则中心控制点记录为轮询成功，如果被控制点设备没有数据发送，则中心控制点记录为轮询失败。轮询在时间片内占用带宽，但是不能提高整个通信系统的吞吐量，特别是频繁地发生轮询失败的时间内，系统的吞吐量明显的下降。现有的技术方案的点对多点通信系统吞吐量低，经常会出现大量轮询失败，这些轮询失败浪费了带宽。例如，如果第一个被控制点设备处于待机状态，则每次对该设备的轮询都会失败。优选的方法是，当出现轮询失败后，下次就不应该轮询这个被控制点，或者长时间不再轮询这个被控制点。
然而，如果仅仅不轮询该被控制点，或者长时间不轮询这个被控制点，则当该被控制点有突发数据时，数据传输的实时性将得不到保证，系统的效率和公平性下降。为此，本发明提出一种在PCF模式下，使用自适应轮询(Adaptive-poll)方法来提高共享介质的带宽调度效率的方法。
发明内容
根据本发明的一方面，提供了一种点对多点通信系统的轮询方法，包括以下步骤：将通信系统中的多个被控制点设备划分为n个优先级，每个优先级包括至少一个被控制点设备，n是自然数；从第1循环到第n循环轮询被控制点设备并根据被控制点设备的轮询结果来调整被控制点设备的优先级，其中，在第i循环中，以第i优先级、第i-1优先级、...第1优先级的顺序依次轮询每个优先级中的被控制点设备，i∈[1，n]；在轮询完一个被控制点设备后，如果该被控制点设备轮询成功，则中心控制点提高该被控制点设备的优先级，如果该被控制点设备轮询失败，则中心控制点降低被控制点设备的优先级。
根据本发明的一方面，如果被控制点设备的轮询成功且被控制点设备的优先级低于第1优先级，则中心控制点将被控制点设备的优先级提高为
Figure BSA00000416048700031
其中，m表示被控制点设备的当前优先级，
Figure BSA00000416048700032
表示m/2的向下取整；如果被控制点设备的轮询失败且被控制点设备的优先级高于第n优先级，则中心控制点将被控制点设备的优先级降低1。
根据本发明的一方面，如果被控制点设备的轮询成功且被控制点设备的优先级低于第1优先级，则中心控制点将被控制点设备的优先级提高为其中，m表示被控制点设备的当前优先级，
Figure BSA00000416048700034
表示log2m的向下取整；如果被控制点设备的轮询失败且被控制点设备的优先级高于第n优先级，则中心控制点将被控制点设备的优先级降低1。
附图说明
通过下面结合附图对实施例的详细描述，本发明的上述和/或其他方面将会变得清楚和更容易理解，其中：
图1示出的是现有技术中控制点和点设备之间采用点协调功能(PCF)模式的时分多址(TDMA)技术来调度时间片的示意图；
图2是根据本发明实施例的点到多点通信系统的优先级分配和轮询循环示意图；
图3是根据本发明实施例的点到多点通信系统的轮询方法的流程图。
具体实施方式
下面将参照图2和图3来详细说明根据本发明实施例的点到多点通信系统的轮询方法的流程图。应理解，在此参照附图描述的实施例仅是示意性的，不应将本发明理解为限制于在此描述的实施例。
本发明提出了一种在点到多点通信系统中自适应地调整每个被控制点设备的轮询模式的方法，该方法可以动态地决定是否应该轮询一个被控制点，从而使轮询的成功率大大增加，提高了系统吞吐量。同时，动态的自适应轮询方法还可解决被控制点的突发数据的传输问题，从而保证通信系统的高效率和公平性。
根据本发明，首先，中心控制点把所有的被控制点划分为若干个优先级。假设具有n个优先级，第1优先级表示最高优先级，第n优先级表示最低优先级。优先级高的表示被控制点的轮询成功率高，优先级低表示被控制点的轮询成功率低(即，容易出现轮询失败)，只要提高系统轮询成功的概率，系统就能提高吞吐量。然而，优先级低的被控制点(即，轮询成功概率低)也有可能需要传输突发数据。为了解决被控制点的突发数据问题，需要动态地调整被控制点的优先级。为此，在每次轮询被控制点后，根据轮询的结果动态调整被控制点的优先级。如果是轮询成功，则增加被控制点的优先级，如果轮询失败，则降低被控制点的优先级。
图2示出的是根据本发明实施例的点到多点通信系统的优先级分配和轮询循环的示意图。
如图2所示，在本实施例中，点到多点通信系统包括一个中心控制点设备100和多个被控制点设备200。多个被控制点设备被分类为多个优先级，第1优先级、第2优先级、第3优先级、...、第n优先级。每个优先级中可包括至少一个被控制点设备。假设在这里具有4个优先级，则如图2所示，根据本发明的实施例，中心控制点可通过4个循环来完成轮询。首先，在第一循环中，中心控制点轮询第1优先级中的所有被控制点设备。接下来，在第二循环中，中心控制点先轮询第2优先级中的被控制点设备，然后轮询第1优先级中的被控制点设备。然后，在第三循环中，中心控制点依次轮询第3优先级中的被控制点设备、第2优先级中的被控制点设备和第1优先级中的被控制点设备。最后，在第四循环中，中心控制点依次轮询第4优先级中的被控制点设备、第3优先级中的被控制点设备、第2优先级中的被控制点设备和第1优先级中的被控制点设备。
下面给出轮询方法的C代码，其中，1表示最高优先级，n表示最低优先级，Circle表示循环轮数，1＜＝Circle＜＝n，ispollsuccess表示轮询是否成功的bool值，station表示指向需要轮询的被控制点的指针，listindex表示当前将要被轮询的Circle索引，1＜＝listindex＜＝n，L[i]表示优先级为i的指向可轮询的被控制点设备的指针数组。
Figure BSA00000416048700041
Figure BSA00000416048700051
通过以上处理，可以尽可能降低轮询失败的概率，从而保证带宽的有效利用。
在对被控制点设备的轮询结束之后，中心控制点还根据轮询的结果动态调整被控制点设备的优先级。具体地，在本发明的实施例中，如果轮询成功且该被控制点设备的优先级低于第1优先级，则将被控制点设备的优先级改变为
Figure BSA00000416048700052
m表示被控制点设备的当前优先级，
Figure BSA00000416048700053
表示m/2的向下取整。如果轮询失败且被控制点设备的优先级高于第n优先级，则将被控制点设备的优先级降低1。例如，如果当前优先级为8的被控制点设备轮询成功，则中心控制点将该被控制点设备的优先级调整为4。调整优先级的方法的C代码可以如下：
Figure BSA00000416048700061
其中，priority表示被控制点设备的优先级，ispollsuccess表示轮询是否成功的bool值。
应理解，在这里示出的调整优先级的具体方式仅是示意性的。本领域的技术人员可根据实际情况来改变调整优先级的具体方式。例如，如果被控制点设备的轮询成功且优先级低于第1优先级，则中心控制点可将被控制点设备的优先级调整为
Figure BSA00000416048700062
表示log2m的向下取整。
图3示出了根据本发明实施例的点到多点通信系统的轮询方法的流程图。
首先，在步骤310，中心控制点将多个被控制点划分为n个优先级，每个优先级包括至少一个被控制点，n是自然数。其中，第1优先级是最高优先级，表示轮询成功概率最高的优先级。第n优先级是最低优先级，表示轮询成功概率最低的优先级。
接下来，在步骤320，从第1循环到第n循环轮询每个被控制点设备并根据轮询结果来动态调整每个被控制点设备的优先级。
具体地，在第1循环中轮询第1优先级中的被控制点设备，第2循环中轮询第2优先级中的被控制点设备和第1优先级中的被控制点设备，依次类推。也就是说，在第i循环中，以第i优先级、第i-1优先级、...第1优先级的顺序依次轮询每个优先级中的被控制点设备，i是1到n中任何一个数。在轮询完所有被控制点设备后，重复以上的第1循环到第n循环的操作。
在轮询完一个被控制点设备后，如果该被控制点设备轮询成功，则中心控制点提高该被控制点设备的优先级，如果该被控制点设备轮询失败，则中心控制点降低被控制点设备的优先级。
在一个示例中，如果被控制点设备的轮询成功且被控制点设备的优先级低于第1优先级，则中心控制点将被控制点设备的优先级提高为
Figure BSA00000416048700071
其中，m表示被控制点设备的当前优先级，
Figure BSA00000416048700072
表示m/2的向下取整。如果被控制点设备的轮询失败且被控制点设备的优先级高于第n优先级，则中心控制点将被控制点设备的优先级降低1。
在另一示例中，如果被控制点设备的轮询成功且被控制点设备的优先级低于第1优先级，则中心控制点将被控制点设备的优先级提高为
Figure BSA00000416048700073
其中，m表示被控制点设备的当前优先级，
Figure BSA00000416048700074
表示log2m的向下取整。如果被控制点设备的轮询失败且被控制点设备的优先级高于第n优先级，则中心控制点将被控制点设备的优先级降低1。
本发明在基于点到多点的通信时的PCF模式下，通过采用一种自适应轮询的技术，把需要的轮询的被控制点(工作站)进行分级，并且动态调整分级，优先级高的轮询的次数多，优先级低的轮询的次数少。优先级高的代表活跃的被控制点，优先级低的代表不活跃的被控制点。本发明还能对应更发数据，快速把低优先级的被控制点的级别提高。使用本发明能提高点到多点通信系统的有效吞吐量，减少点到多点通信中的不必要的管理报文，提升系统的效率，提高用户体验。
虽然已经参照本发明的若干示例性实施例示出和描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上做出各种改变。

Claims (3)

1.一种点对多点通信系统的轮询方法，包括以下步骤：
将通信系统中的多个被控制点设备划分为n个优先级，每个优先级包括至少一个被控制点设备，n是自然数；
从第1循环到第n循环轮询被控制点设备并根据被控制点设备的轮询结果来调整被控制点设备的优先级，
其中，在第i循环中，以第i优先级、第i-1优先级、...第1优先级的顺序依次轮询每个优先级中的被控制点设备，i∈[1，n]；
其中，在轮询完一个被控制点设备后，如果该被控制点设备轮询成功，则中心控制点提高该被控制点设备的优先级，如果该被控制点设备轮询失败，则中心控制点降低被控制点设备的优先级。
2.如权利要求1所述的方法，其中，
如果被控制点设备的轮询成功且被控制点设备的优先级低于第1优先级，则中心控制点将被控制点设备的优先级提高为其中，m表示被控制点设备的当前优先级，
Figure FSA00000416048600012
表示m/2的向下取整；
如果被控制点设备的轮询失败且被控制点设备的优先级高于第n优先级，则中心控制点将被控制点设备的优先级降低1。
3.如权利要求1所述的方法，其中，
如果被控制点设备的轮询成功且被控制点设备的优先级低于第1优先级，则中心控制点将被控制点设备的优先级提高为
Figure FSA00000416048600013
其中，m表示被控制点设备的当前优先级，
Figure FSA00000416048600014
表示log2m的向下取整；
如果被控制点设备的轮询失败且被控制点设备的优先级高于第n优先级，则中心控制点将被控制点设备的优先级降低1。
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