CN102238749B

CN102238749B - 一种信道竞争的方法及接入点设备

Info

Publication number: CN102238749B
Application number: CN201010150066.0A
Authority: CN
Inventors: 徐百忱; 常向青
Original assignee: Hangzhou H3C Technologies Co Ltd
Current assignee: New H3C Technologies Co Ltd
Priority date: 2010-04-15
Filing date: 2010-04-15
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2030-04-15
Also published as: CN102238749A

Abstract

本发明提出一种竞争信道的方法和接入点(AP)，其中方法包括：在调度周期开始之前，AP为每个站点(STA)设置对应的时间片；在调度周期开始之后，AP依次针对各个STA执行以下步骤：AP发送占用宣称报文，为STA竞争其对应的时间片，当竞争到时，AP与该STA在该STA对应的时间片内竞争信道；其中，所述占用宣称报文的目的地址为该STA的地址、网络分配矢量(NAV)的取值为该STA对应的时间片。本发明能够使AP能够竞争到足够多的信道时间。

Description

一种信道竞争的方法及接入点设备

技术领域

本发明涉及技术领域WLAN技术领域，特别涉及一种信道竞争的方法及接入点(AP，Access Point)。

背景技术

图1为现有技术中基本服务设置(BSS，Basic Service Set)的结构示意图，在BSS中，包括一个AP和多个站点(STA，Station)。AP和STA之间存在空口信道，AP或STA需要对信道进行竞争，以便在竞争到的信道上发送报文。

AP和STA通常采用802.11协议定义的分布式协调功能(DCF，Distributed Coordinate Function)机制共同竞争信道，AP的具有较高的信道竞争参数，这样能够使AP相较于STA来说竞争到信道的概率更大；然而，当BSS内存在较多STA时，AP竞争信道的优势被数量远多于AP的STA的参与竞争而消除。例如，当BSS内存在N个STA时，AP只能竞争到略大于1/(N+1)的信道时间；随着N的增大，AP所能够竞争到的信道时间越小。

可见，现有的AP与STA之间的信道竞争机制不能保证AP竞争到足够多的信道时间。

发明内容

本发明提出一种信道竞争的方法，用于保证AP与STA竞争信道时，AP能够竞争到足够多的信道时间。

本发明还一种AP，用于保证AP与STA竞争信道时，AP能够竞争到足够多的信道时间。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种信道竞争的方法，方法应用于包括一个AP和多个STA的系统，所述方法包括：

在调度周期开始之前，AP为所述每个STA设置对应的时间片；在调度周期开始之后，AP依次针对各个STA执行以下步骤：

AP发送占用宣称报文，为STA竞争其对应的时间片，当竞争到时，AP与该STA在该STA对应的时间片内竞争信道；其中，所述占用宣称报文的目的地址为该STA的地址、NAV的取值为该STA对应的时间片。

一种AP，应用于包括AP和多个STA的系统，包括：

时间片设置模块，用于在调度周期开始之前，为系统中的每个STA设置对应的时间片；

占用宣称报文发送模块，用于针对每个STA依次发送占用宣称报文，为该STA竞争其对应的时间片；其中，所述占用宣称报文的目的地址为该STA的地址、NAV为该STA对应的时间片；

竞争模块，用于当所述占用宣称报文发送模块竞争到STA对应的时间片后，与该STA在该STA对应的时间片内竞争信道。

综上可见，本发明以调度周期为调度单位，在每个调度周期内为各个STA设置对应的时间片。针对每一个STA，信道竞争包括2个阶段：第一阶段，AP发送占用宣称报文，为该STA竞争其对应的时间片；第二阶段：AP和该STA在其对应的时间片内公平竞争信道时间。由于每个时间片内AP只和一个STA竞争该时间片，因此本发明能够保证AP竞争到足够多的信道时间。

附图说明

图1为现有技术中BSS的结构示意图；

图2为本发明实施例信道竞争的方法流程图；

图3为本发明实施例中AP针对STA i的信道竞争流程图；

图4为本发明实施例中设置时间片的方法流程图；

图5为本发明实施例AP的结构示意图。

具体实施方式

本发明通过AP为每个STA分配对应的时间片，而且以时间片为单位竞争AP与STA之间的信道；通过控制每个时间片内只有AP和对应于该时间片的STA使用，也就是只有AP和该STA同时竞争信道，从而达到AP可以竞争到更多信道的效果。

如图2为本发明实施例信道竞争的方法流程图。包括：

步骤201：在调度周期开始之前，AP为每个STA设置对应的时间片；

步骤202：在调度周期开始之后，AP依次针对各个STA执行以下步骤：

AP发送占用宣称报文，为STA竞争其对应的时间片，当竞争到时，AP与该STA在该STA对应的时间片内竞争信道。其中，所述占用宣称报文的目的地址为该STA的地址、NAV的取值为该STA对应的时间片。

在上述步骤202中，AP针对每个STA的信道竞争过程包括2个阶段，以STA i为例，如图3为本发明实施例中AP针对STA i的信道竞争流程图，包括

第一阶段：AP为STA i竞争信道(即STA i对应的时间片T_i)。具体为：

步骤301：AP发送占用宣称报文，该报文的目的地址＝STA i的地址，NAV＝T_i；具体地，该占用宣称报文可以为请求发送(RTS，Request to Send)报文，采用RTS报文中的持续时间(Duration)字段携带NAV。

步骤302：BSS内的每个STA都能够收到该占用宣称报文。对于BSS内除STA i外的其他STA，收到占用宣称报文之后，判断出该报文目的地址与自身的地址不同，则退避T_i时间，也就是在T_i时间段内不参与信道竞争；对于STA i，收到占用宣称报文之后，判断出该报文的目的地址与自身的地址相同，则可以继续与AP在T_i时间段内竞争信道，即执行第二阶段。

为了使第一阶段中AP竞争到时间片T_i的概率尽可能大，可以在步骤301中将占用宣称报文的信道竞争参数调整为AP所允许的最大值。

第二阶段：步骤303，AP与STA i在T_i时间段内公平竞争信道。

由于公平竞争，AP与STA i可以各竞争到T_i/2的信道时间。

针对BSS中的每个STA反复执行上述步骤301至303，即AP分别为每个STA竞争到相应的时间片，并与该STA进行一次信道竞争之后，则完成一个调度周期，该调度周期的时间长度为可以看出，每个调度周期T内AP竞争到的时间为：

也就是信道时间的一半；其中，N为BSS中STA的个数。

从上述信道竞争方法的具体过程以及分析可以看出，AP竞争到一半信道时间的前提是，在上述第一阶段中AP每次都能够竞争到时间片；然而，在实际应用过程中，第一阶段AP与BSS中的STA竞争时间片时，AP竞争到时间片的概率并不能够达到100％，该时间片也可能被STA竞争到。

为了解决上述问题，使AP竞争到更多的信道时间，本发明可以在第一调度周期之后，每当新的一个调度周期开始之前，根据上一个调度周期中各个STA实际占用的信道时间情况，为各STA重新设置该调度周期内对应的时间片，具体如图4所示的本发明实施例设置时间片的方法流程图，包括：

步骤401：AP为每个STA在每个调度周期内设置目标信道时间C_I，J(其中，I为STA的标识，J为调度周期的标识，为简便起见，可以将一个STA在每个调度周期内的目标信道时间设置为相同的值)。

AP维护时间片列表，记录为每个STA设置的在当前调度周期内的目标信道时间、在下一个调度周期内的目标信道时间，以及每个STA在当前调度周期内实际占用的信道时间AT_I，J；其中，I为STA的标识，J为调度周期的标识。

如表1为本实施例中AP维护的时间片列表。

STA

当前调度周期

下一个调度周期

当前调度周期内

下一个调

	内的目标信道时间	内的目标信道时间	实际占用的信道时间	度周期内的时间片
					STA 1	C_1，j	C_1，j+1	AT_1，j	T_1，j+1
STA 2	C_2，j	C_2，j+1	AT_2，j	T_2，j+1
					STA 3	C_3，j	C_3，j+1	AT_3，j	T_3，j+1
……	……	……	……	……

表1

步骤402：在下一个调度周期开始之前，根据各个STA在当前调度周期内的目标信道时间(即表1中的第2列)、在下一个调度周期内的目标信道时间(即表1中的第3列)、以及在当前调度周期内实际占用的信道时间(即表1中的第4列)，计算下一个调度周期内为各个STA设置的时间片(即表1中的第5列)。

具体计算方式为：

当AT_i，j≤C_i，j时，设置T_i，j+1＝C_i，j+1；

当AT_i，j＞C_i，j时，如果AP上没有目的地址为STA i的报文，则设置T_i，j+1＝0；如果AP上有目的地址为STA i的报文，则将T_i，j+1设置为大于0且小于C_i，j+1的值，具体分以下两种情况：

1)当C_i，j＜AT_i，j＜C_i，j+C_i，j+1时，设置T_i，j+1＝C_i，j+C_i，j+1-AT_i，j；

2)当AT_i，j≥C_i，j+C_i，j+1时，设置

(其中，

只是一种设置方式，本发明也可以将T_i，j+1设置为其他小于C_i，j+1的值。)

以下对上述时间片的设置原因进行解释：

当AT_i，j不大于C_i，j时，说明在当前调度周期内STA i的上行流量不大，则将下一个调度周期中STA i对应的时间片T_i，j+1设置为等于下一个调度周期内的目标信道时间C_i，j+1；

当AT_i，j大于C_i，j时，说明在当前调度周期内STA i的上行流量过大，需要减少STA i的上行流量，从而保证AP占用的信道时间。

这种情况下，如果AP上没有目的地址为STA i的报文，则将下一个调度周期内STA i对应的时间片T_i，j+1设置为0，也就是在下一个调度周期内不再为STA i设置对应的时间片。通过这种方式，能够减小STA i的上行流量，从而保证AP占用的信道时间。

如果AP上有目的地址为STA i的报文，则将下一个调度周期内STA i对应的时间片T_i，j+1设置为小于下一个调度周期内的目标信道时间的值。另外，下一个调度周期内，AP竞争到时间片T_i后，可以不再与STA i竞争T_i信道，而是立即发送AP侧报文。通过这种方式，能够减小STA i的上行流量，从而保证AP占用的信道时间；并且同时保证STA i具有一定的下行流量。

另外，当一个调度周期完成之后，将表1中各个STA当前调度周期中的实际占用的信道时间清零；在新的调度周期开始后，重新计算STA实际占用的信道时间。

即，以两个STA1和STA2的两个调度周期为例，AP为STA1设置了第一调度周期目标信道时间C_1，1和第二调度周期目标信道时间C_1，2；为STA2设置了第一调度周期目标信道时间C_2，1和第二调度周期目标信道时间C_2，2。

对于STA1的第一调度周期而言，步骤201中AP为STA1设置的时间片(Ti)等于AP为STA1设置的第一调度周期内的目标信道时间(C_1，1)，AP记录STA1在第一调度周期内的实际占用的信道时间(AT₁₁)。在第二调度周期开始之前，依据本实施例的上述方案，AP根据STA 1的第一调度周期目标信道时间(C_1，1)、第二调度周期的目标信道时间(C_1，2)以及第一调度周期内的实际占用的信道时间(AT₁₁)，得到STA 1的第二调度周期内的时间片(T_1，2)。则在第二调度周期开始之前，AP为STA1设置的时间片(Ti)等于得到的STA1的第二调度周期内的时间片(T_1，2)。其中，STA 2的重新设置过程与STA 1的该过程相同。

由上述过程可以看出，本发明实施例提出的信道竞争方法中，当计算出当前调度周期内某个STA的上行流量过大时，可以在下一个调度周期内为该STA设置较小的时间片、甚至不设置该STA对应的时间片；通过这种方式，在下一个调度周期内，该STA竞争到的信道时间将会减少。这样，从整体上讲，经过多个调度周期，STA竞争到的信道时间能够维持在较低水平；对BSS中的每个STA都采用上述方式，使每个STA竞争到的信道时间都较少，则可以保证AP竞争到的信道时间较多。

此外，本发明还可以包括，当STA在当前调度周期内处于休眠状态时，在下一调度周期开始后，首先针对该STA执行信道竞争过程。这样，休眠的STA可以醒来较少的时间，以尽可能地节约STA的电源消耗。

为执行上述信道竞争的方法，本发明提出一种AP，图5为本发明实施例AP的结构示意图，包括：

时间片设置模块510，用于在调度周期开始之前，为系统中的每个STA设置对应的时间片；

占用宣称报文发送模块520，用于针对每个STA依次发送占用宣称报文，为该STA竞争其对应的时间片；其中，所述占用宣称报文的目的地址为该STA的地址、NAV的取值为该STA对应的时间片；

竞争模块530，用于当所述占用宣称报文发送模块520竞争到STA对应的时间片后，与该STA在该STA对应的时间片内竞争信道。

上述AP中，所述占用宣称报文发送模块520发送的占用宣称报文的信道竞争参数可以为所述AP允许的最大值。

上述时间片设置模块510可以包括：

保存模块511，用于保存为每个STA在每个调度周期内设置的目标信道时间；

计算模块512，用于在当前调度周期开始之后，计算STA在当前调度周期内实际占用的信道时间；

设置模块513，用于在下一个调度周期开始之前，判断所述STA在当前调度周期内实际占用的信道时间是否大于在当前调度周期内的目标信道时间，如果大于，则将下一个调度周期内所述STA对应的时间片设置为小于所述下一个调度周期内的目标信道时间的值；如果不大于，则将下一个调度周期内所述STA对应的时间片设置为等于所述下一个调度周期内的目标信道时间的值。

上述设置模块513将下一个调度周期内STA对应的时间片设置为小于下一个调度周期内的目标信道时间的值可以为：如果所述AP上不存在目的地址为所述STA的报文，则将所述下一个调度周期内STA对应的时间片设置为0。

或者，上述设置模块513将下一个调度周期内STA对应的时间片设置为小于下一个调度周期内的目标信道时间的值可以为：如果AP上存在目的地址为所述STA的报文，则当所述STA在当前调度周期内实际占用的信道时间小于当前调度周期内的目标信道时间与下一个调度周期内的目标信道时间之和时，将所述下一个调度周期内STA对应的时间片设置为所述当前调度周期内的目标信道时间与下一个调度周期内的目标信道时间之和减去当前调度周期内实际占用的信道时间的差；当所述STA在当前调度周期内实际占用的信道时间不小于当前调度周期内的目标信道时间与下一个调度周期内的目标信道时间之和时，将所述下一个调度周期内STA对应的时间片设置为所述下一个调度周期内的目标占用信道时间的1/5；

上述竞争模块530还可以用于，在下一个调度周期内所述AP竞争到该STA对应的时间片后，立即发送报文。

上述占用宣称报文发送模块520还可以用于，当STA在当前调度周期内处于休眠状态时，在下一调度周期开始后，首先针对该STA发送占用宣称报文。

综上可见，本发明以一定的时间间隔为调度周期，在每个调度周期中为每个STA设置对应的时间片；针对每一个STA，AP首先发送目标地址为该STA、NAV为该STA对应时间片的占用宣称报文，为该STA竞争其对应的时间片；当竞争到后，AP再与该STA在该时间片内公平竞争信道时间。为使AP尽可能地竞争到为STA分配的时间片，可以将占用宣告报文的信道竞争参数设置为AP所允许的最大值；另外，还可以根据STA在一个调度周期内实际占用的信道时间调整下一个调度周期内为该STA设置的时间片，从而保证AP能够竞争到更多的信道时间。另外，由于AP依次为每个STA竞争时间片，并在该时间片内单独与该STA竞争信道，因此能够避免现有技术中隐藏节点对AP竞争信道的不利影响。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims

1.一种信道竞争的方法，其特征在于，所述方法应用于包括一个接入点AP和多个站点STA的系统，所述方法包括：

AP发送占用宣称报文，为STA竞争其对应的时间片，当竞争到时，AP与该STA在该STA对应的时间片内竞争信道；其中，所述占用宣称报文的目的地址为该STA的地址、网络分配矢量NAV的取值为该STA对应的时间片；

所述方法还包括：在调度周期开始之前，AP为每个STA在每个调度周期内设置目标信道时间；

在当前调度周期开始之后，进一步包括：AP计算各个STA在当前调度周期内实际占用的信道时间；

在下一个调度周期开始之前，所述AP为STA设置对应的时间片为：判断所述STA在当前调度周期内实际占用的信道时间是否大于在当前调度周期内的目标信道时间，如果大于，则将下一个调度周期内所述STA对应的时间片设置为小于所述下一个调度周期内的目标信道时间的值；如果不大于，则将下一个调度周期内所述STA对应的时间片设置为等于所述下一个调度周期内的目标信道时间的值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述占用宣称报文的信道竞争参数为所述AP允许的最大值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将下一个调度周期内STA对应的时间片设置为小于下一个调度周期内的目标信道时间的值的方式为：

如果AP上不存在目的地址为所述STA的报文，则将所述下一个调度周期内STA对应的时间片设置为0。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将下一个调度周期内STA对应的时间片设置为小于下一个调度周期内的目标信道时间的值的方式为：

如果AP上存在目的地址为所述STA的报文，则当所述STA在当前调度周期内实际占用的信道时间小于当前调度周期内的目标信道时间与下一个调度周期内的目标信道时间之和时，将所述下一个调度周期内STA对应的时间片设置为所述当前调度周期内的目标信道时间与下一个调度周期内的目标信道时间之和减去当前调度周期内实际占用的信道时间的差；当所述STA在当前调度周期内实际占用的信道时间不小于当前调度周期内的目标信道时间与下一个调度周期内的目标信道时间之和时，将所述下一个调度周期内STA对应的时间片设置为所述下一个调度周期内的目标占用信道时间的1/5；

所述方法进一步包括，在下一个调度周期内所述AP竞争到该STA对应的时间片后，AP立即发送报文。

5.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述占用宣称报文为发送请求RTS报文，所述RTS报文的持续时间Duration字段携带所述NAV。

6.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，当STA在当前调度周期内处于休眠状态时，在下一调度周期开始后，首先针对该STA执行所述发送占用宣称报文的步骤。

7.一种AP，应用于包括AP和多个STA的系统，其特征在于，所述AP包括：

竞争模块，用于当所述占用宣称报文发送模块竞争到STA对应的时间片后，与该STA在该STA对应的时间片内竞争信道；

所述时间片设置模块包括：

保存模块，用于保存为每个STA在每个调度周期内设置的目标信道时间；

计算模块，用于在当前调度周期开始之后，计算STA在当前调度周期内实际占用的信道时间；

设置模块，用于在下一个调度周期开始之前，判断所述STA在当前调度周期内实际占用的信道时间是否大于在当前调度周期内的目标信道时间，如果大于，则将下一个调度周期内所述STA对应的时间片设置为小于所述下一个调度周期内的目标信道时间的值；如果不大于，则将下一个调度周期内所述STA对应的时间片设置为等于所述下一个调度周期内的目标信道时间的值。

8.根据权利要求7所述的AP，其特征在于，所述占用宣称报文发送模块发送的占用宣称报文的信道竞争参数为所述AP允许的最大值。

9.根据权利要求8所述的AP，其特征在于，所述设置模块将下一个调度周期内STA对应的时间片设置为小于下一个调度周期内的目标信道时间的值为：

如果所述AP上不存在目的地址为所述STA的报文，则将所述下一个调度周期内STA对应的时间片设置为0。

10.根据权利要求8所述的AP，其特征在于，所述设置模块将下一个调度周期内STA对应的时间片设置为小于下一个调度周期内的目标信道时间的值为：

所述竞争模块还用于，在下一个调度周期内所述AP竞争到该STA对应的时间片后，立即发送报文。

11.根据权利要求7至10中任一项权利要求所述的AP，其特征在于，所述占用宣称报文发送模块还用于，当STA在当前调度周期内处于休眠状态时，在下一调度周期开始后，首先针对该STA发送占用宣称报文。