CN102883460A - 一种业务数据传输方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种业务数据传输方法及系统，包括发送站点发送无线帧，通知组传输时间间隔信息；组站点接收所述无线帧并获取所属分组的组传输时间间隔信息；组站点在所属分组的组传输时间间隔内竞争发送，组站点中获得发送机会的站点在竞争到的发送机会内发送无线帧。通过本发明方法，发送站点为不同分组的站点分配组传输时间间隔，在大数量用户站点情况下，不同分组内的用户站点在不同时间间隔内竞争信道，从而避免了大用户数的同时或近乎同时的竞争，降低了碰撞概率，提高无线资源的利用效率。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术，尤指一种业务数据传输方法及系统。
背景技术
目前，在无线网络领域，无线局域网(WLAN)快速发展，对WLAN的应用需求日益增长。电气和电子工程师协会工业规范IEEE802.11组中，先后定义了802.11a，802.11b，802.11g等一系列标准最普通的WLAN技术，随后又陆续出现了其他任务组，致力于发展涉及现有802.11技术改进的规范，例如，802.11ah任务组主要针对1GHz频段以下免许可频段的资源进行利用，用于支持智能电网，传感器网络，蜂窝网负载分担等新的网络应用。
在802.11中，一个接入点(AP，Access Point)以及与AP相关联的多个站点(STA，Station)组成了一个基本服务集(BSS，Basic Service Set)。802.11定义了两种操作模式：分布式协调功能(DCF，Distributed Coordination Function)和点协调功能(PCF，Point Coordination Function)，以及针对这两种操作模式的改进：增强型分布式协调访问(EDCA，Enhanced Distributed Channel Access)功能和混合协调功能控制信道访问(HCCA，Hybrid Coordination FunctionControlled Channel Access)功能。其中，DCF是最基本的操作模式，其利用带有冲突避免的载波侦听多路访问机制(CSMA/CA，CSMA with CollisionAvoidance)使多个站点共享无线信道；EDCA是增强型操作模式，与DCF的基本过程相同，即利用CSMA/CA机制，使多个不同优先级队列共享无线信道，并预约一个传输机会(TXOP，Transmission Opportunity)；在HCCA操作模式下，在受控接入阶段(CAP，Controlled Access Phase)，AP通过等待比EDCA过程更短的时间获得控制权，并用轮询无线帧(CF-Poll)进行轮询，当某个STA被轮询到后，即授予该STA一个传输机会(TXOP)；STA也可以在一个被轮询到的传输机会内或一个EDCA传输机会内发送传输机会请求(TXOP Request)，以请求更多的传输机会。
现有技术中，通常使用EDCA功能，既可以提供一定的业务质量保证又能提供最大的公平性。相比之下，HCCA机制的应用受到一定的限制，尤其是在BSS存在重叠(OBSS，overlapping BSS)的情况下，由于BSS之间会竞争信道从而导致频繁的碰撞。
在多个无线站点共享信道时，无线环境的冲突检测变得非常困难，其中一大问题就是隐藏站点，如图1所示，站点A向站点B发送数据，同时站点C也向站点B发送数据，由于站点C和站点A彼此都处于对方的覆盖范围之外，那么站点A和站点C同时发送将导致冲突。从站点A的角度来看，站点C即是一个隐藏站点。为解决隐藏站点问题，802.11提出了虚拟信道检测机制，即通过在无线帧帧头中包含预约信道时间信息，即持续时间/用户ID(Duration/ID)字段域，其他接收到含有时间预约信息的无线帧的旁听站点设置本地存储的一个网络分配矢量(NAV，Network Allocation Vector)，NAV的取值设置为上述时间预约信息的最大值，在该时间内，旁听站点不会发送数据，从而避免了隐藏节点竞争信道，也避免了碰撞。直至NAV减为零后，其他站点才能发送数据。例如发送方发送请求发送(RTS，Request to send)帧进行信道预约，其中包含信道预约时间信息，接收方响应接受发送(CTS，Clear to send)帧进行信道预约确认，其中也包含信道预约时间信息，以保证发送方能够完成帧交换。NAV的使用方法示意如图2所示。
802.11ah任务组定义的新的WLAN应用场景中，有很多用例要求大用户数同时或近乎同时尝试传输，例如抄表，遥控遥测，公共安全，医疗监护等典型用例。而某些场景下要求一个BSS下最多可以支持6000个站点；其次，不同的站点可能应用于一种或多种不同的业务类型，如智能水、电、气表等；不同的站点还可能分属于不同的厂商或运营商运营管理。通常情况下，系统需要对大数量站点按照业务类型，或所属运营厂商，或二者的结合进行定期或不定期的数据上报，导致大数量站点同时或近乎同时的发起业务传输尝试。由于WLAN的机制主要是基于竞争的无线信道共享机制，上述情况下，则会出现大量的接入碰撞，从而降低了系统的效率。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种业务数据传输方法及系统，能够在业务较多时，降低碰撞概率，避免不必要的传输时延，从而提高系统效率。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种业务数据传输方法，包括：发送站点发送无线帧，通知组传输时间间隔信息；组站点接收所述无线帧并获取所属分组的组传输时间间隔信息；组站点在所属分组的组传输时间间隔内竞争发送。
所述发送站点发送无线帧，通知组传输时间间隔信息包括：所述发送站点向组站点发送无线帧，通知组站点组传输时间间隔信息。
所述组传输时间间隔信息携带在无线帧中；所述无线帧中还携带有分组识别信息。
所述发送站点发送无线帧，通知组传输时间间隔信息包括：所述发送站点在周期性发送的无线帧中携带一个或一个以上分组的组传输时间间隔信息、和/或分组信息。
所述组站点在所属分组的组传输时间间隔内竞争发送包括：所述组站点在所属分组的组传输时间间隔内，以带有冲突避免的载波侦听多路访问CSMA-CA机制竞争发送。
所述组站点在所属分组的组传输时间间隔内竞争发送包括：所述组站点在所属分组的组传输时间间隔内竞争获得发送机会的站点在特定的持续时间内，进行无线帧传输。
所述方法还包括：所述组站点在所属分组的组传输时间间隔内竞争发送无线帧，请求所述发送站点分配新的组传输时间间隔。
对于除所述分组的组站点和发送站点以外的其它站点，在接收到所述无线帧后，所述其它站点按照所述无线帧中的组传输时间间隔设置其网络分配矢量NAV。
在所述组传输时间间隔内，该方法还包括：所述发送站点提前终止所述分配的组传输时间间隔，并通知所有站点将NAV设置为零。
所述方法还包括：所述发送站点在所述组传输时间间隔结束后，向另一个分组的组站点发送无线帧，通知上述另一个分组的组传输时间间隔信息。
一种业务数据传输系统，至少包括发送站点、组站点，所述组站点为一组或一组以上，不同的组站点中包括一个或一个以上站点；其中，
发送站点，用于发送无线帧，通知组传输时间间隔信息；
组站点，用于接收所述无线帧并获取所属分组的组传输时间间隔信息，在所属分组的组传输时间间隔内竞争发送机会；组站点中获得发送机会的站点在竞争到的发送机会内发送无线帧。
所述发送站点，还用于在所述组传输时间间隔内，提前终止分配的组传输时间间隔；相应地，所述组站点，还用于将自身NAV设置为零。
所述组站点中获得发送机会的站点，进一步用于在所述获得的发送机会内请求所述发送站点分配更多的传输机会。
在所述组传输时间间隔内，所述组站点内的未竞争到发送机会的站点，用于保持载波侦听，竞争下一个发送机会。
所述发送站点，在所述组传输时间间隔结束后，还用于向另一个分组的组站点发送无线帧，通知上述另一个分组的组传输时间间隔信息。
从上述本发明提供的技术方案可以看出，包括发送站点发送无线帧，为组站点分配组传输时间间隔；组站点在分配的组传输时间间隔内竞争发送。通过本发明方法，发送站点为不同分组的站点分配特定的组传输时间间隔(分段)，在大数量用户站点情况下，不同分组内的用户站点在不同时间间隔内竞争信道，从而避免了大用户数的同时或近乎同时的竞争，降低了碰撞概率，提高无线资源的利用效率。
附图说明
图1为现有隐藏站点的示意图；
图2为现有NAV的使用方法示意图；
图3为本发明业务数据传输方法的流程图；
图4为本发明业务数据传输的第一实施例的示意图；
图5为本发明业务数据传输的第二实施例的示意图；
图6为本发明业务数据传输的第三实施例的示意图；
图7为本发明业务数据传输的第四实施例的示意图。
具体实施方式
图3为本发明业务数据传输方法的流程图，如图3所示，包括：
步骤300：发送站点发送无线帧，通知组传输时间间隔信息；组站点接收所述无线帧并获取所属分组的组传输时间间隔信息。
本步骤中，发送站点向组站点发送的无线帧中携带有：组传输时间间隔信息，还进一步包括用于识别不同分组的分组识别信息。其中，组站点为一个或一个以上；
进一步地，对于除上述分组的组站点和发送站点以外的其它站点，在接收到所述无线帧后，按照其中的组传输时间间隔设置其网络分配矢量(NAV)。
本步骤中，发送站点还可以周期性地广播发送无线帧，通知一个或一个以上分组的组传输时间间隔。发送站点可以为不同分组的组站点分配相同或不同的组传输时间间隔。
需要说明的是，在所述组传输时间间隔内，发送站点可以提前终止分配的组传输时间间隔，此时，所有站点的NAV设置为零。
步骤301：组站点在所属分组的组传输时间间隔内竞争发送。
本步骤中，组站点接收到与其分组识别信息相匹配(一致)的无线帧或所述广播发送的无线帧后，在分配的组传输时间间隔内，以CSMA-CA机制竞争发送机会。具体如何竞争属于现有技术，且不用于限定本发明的保护范围，这里不再赘述。
进一步地，组站点在分配的组传输时间间隔内竞争发送无线帧，请求所述发送站点分配更多新的组传输间隔。
步骤302：组站点中获得发送机会的站点在竞争到的发送机会内发送无线帧。具体地，组站点在分配的组传输时间间隔内竞争获得发送机会的站点在特定的持续时间内，即组站点中获得发送机会的站点在竞争到的发送机会内，进行无线帧传输。
通过本发明方法，发送站点为不同分组的站点分配组传输时间间隔，在大数量用户站点情况下，不同分组内的用户站点在不同时间间隔内竞争信道，从而避免了大用户数的同时或近乎同时的竞争，降低了碰撞概率，提高无线资源的利用效率。
进一步地，在所述组传输时间间隔内，该分组的组站点内的未竞争到发送机会的站点保持载波侦听，竞争下一个发送机会。
进一步地，发送站点在所述组传输时间间隔结束后，向另一个分组的组站点发送无线帧，通知该另一个分组的组传输时间间隔信息。
下面结合实施例对本发明方法进行详细描述。
第一实施例，用户站点在进行网络接入及关联认证时，AP可以按照用户MAC地址，或业务类型识别信息，或厂商识别号，或运营商识别号对接入站点进行分组，并分配组识别标识。本实施例中，假设分组1包括站点1(STA1)和STA2，分组2包括STA3。
如图4所示，发送站点AP，向分组1的站点发送组播或广播无线帧，即分组1轮询帧。在发送的分组1轮询帧中，携带有组识别标识和用于指示分配组传输时间间隔的持续时间信息(Duration)，其中，持续时间信息(Duration)是指MAC帧头的Duration/ID字段域指示的信息；分组1的站点收到与其组识别信息相匹配的无线帧后，在持续时间信息所指示的分配组传输时间间隔内，按照CSMA/CA及随机回退机制竞争发送，即通过物理和虚拟载波侦听(CS)机制判断信道在特定帧间间隔空闲后，且随机退避窗计数减到零后即获得发送机会，发送无线帧11；
在无线帧11中携带有持续时间信息，用于预约一段传输时间间隔；AP正确接收到所述无线帧11后，向STA1发送确认无线帧11；站点STA1与AP之间在所预约的传输时间间隔内可以采用短帧帧间间隔进行一个或多个无线帧交换；分组1的站点STA2按照所述预约的传输时间间隔设置自身的网络分配矢量NAV1，即认为信道在此传输时间间隔内繁忙，不竞争发送机会。
站点STA1与AP所预约的帧交换传输时间间隔结束后，在所述分配的组传输时间间隔结束前，该组内其它站点开始继续竞争发送。该组内多个站点可以以相同或不同的接入类别(AC，Access Category)按照CSMA/CA机制竞争发送机会。依此类推。
除上述分组的站点和发送站点以外的其它站点，如分组2的STA3接收到上述无线帧后，按照所述组传输时间间隔设置其网络分配矢量(NAV)，即认为信道在此组传输时间间隔内繁忙，不竞争发送机会或者开始休眠。
所述分配的组传输时间间隔结束后，AP向另一个分组发送无线帧，为其分配新的组传输时间间隔，依此类推。
第二实施例，AP为分组分配组传输时间间隔以及组传输时间间隔内各站点竞争发送机会的过程，与第一实施例完全一致，这里不再赘述。本实施例中，假设分组1包括STA1、STA2和STA3。
本实施例中，如图5所示，在当前分配的组传输时间间隔结束前，该分组内获得发送机会的站点STA3向发送站点发送无线帧，比如组传输时间间隔请求帧，请求AP为分组1继续分配新的组传输时间间隔，其中，组传输时间间隔请求帧可以携带请求的组识别信息和/或组传输时间间隔信息；AP接收到该请求帧后，向分组1发送组传输时间间隔请求响应无线帧，分配新的组传输时间间隔。依此类推。
第三实施例，AP为分组分配组传输时间间隔以及组传输时间间隔内各站点竞争发送机会的过程，与第一实施例完全一致，这里不再赘述。本实施例中，假设分组1包括STA1、STA2和STA3，分组2中包括STA4。
本实施例中，如图6所示，在当前分配的组传输时间间隔结束前，AP可以提前结束当前分配的组传输时间间隔。比如AP判断在一段时间内信道上数据传输、或AP有数据要立即发送，或AP以任何理由决定提前终止当前分配的组传输时间间隔，具体包括：AP发送组传输时间间隔终止无线帧，如CF-END，通知所有站点结束当前的组传输时间间隔。对于除了上述获得分配的组传输时间间隔的一组站点以外的其它站点收到上述用于提前终止当前分配的组传输时间间隔的无线帧后，将自身的NAV设置为零，即认为虚拟载波检测当前信道空闲。
在组传输时间间隔提前终止后，所有站点可以开始竞争信道。AP可以竞争信道向其它分组发送无线帧分配新的组传输时间间隔，或者发送其下行数据。其它站点也可以竞争信道发送无线帧。
第四实施例，AP周期发送广播消息，如系统消息(Beacon管理无线帧)为分组1，2，3分别分配特定的组传输时间分段，如组传输时间间隔1，组传输时间间隔2，组传输时间间隔3。分组1，2，3的站点则在其所在分组所分配的组传输时间间隔内竞争发送。各个分组的组传输时间间隔可以周期重复，由系统消息广播配置。
本实施例中，如图7所示，分组1的站点STA11，12，13在组传输时间间隔1内竞争发送。分组2的站点STA21，STA22在组传输时间间隔2内竞争发送。分3的站点STA31，32，33在组传输时间间隔3内竞争发送。依次类推。
针对本发明方法还提供一种业务数据传输系统，至少包括发送站点、组站点，所述组站点为一组或一组以上，不同的组站点中包括一个或一个以上站点；其中，
发送站点，用于发送无线帧，通知组传输时间间隔信息；
组站点，用于接收所述无线帧并获取所属分组的组传输时间间隔信息，在所属分组的组传输时间间隔内竞争发送机会；组站点中获得发送机会的站点在竞争到的发送机会内发送无线帧。
发送站点，还用于在所述组传输时间间隔内，提前终止分配的组传输时间间隔；相应地，组站点，还用于将自身NAV设置为零。
组站点中获得发送机会的站点，进一步用于在所述获得的发送机会内请求所述发送站点分配更多的传输机会。
在所述组传输时间间隔内，所述组站点内的未竞争到发送机会的站点，用于保持载波侦听，竞争下一个发送机会。
发送站点，在所述组传输时间间隔结束后，还用于向另一个分组的组站点发送无线帧，通知上述另一个分组的组传输时间间隔信息。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种业务数据传输方法，其特征在于，包括：
发送站点发送无线帧，通知组传输时间间隔信息；组站点接收所述无线帧并获取所属分组的组传输时间间隔信息；
组站点在所属分组的组传输时间间隔内竞争发送。
2.根据权利要求1所述的业务数据传输方法，其特征在于，所述发送站点发送无线帧，通知组传输时间间隔信息包括：所述发送站点向组站点发送无线帧，通知组站点组传输时间间隔信息。
3.根据权利要求1所述的业务数据传输方法，其特征在于，
所述组传输时间间隔信息携带在无线帧中；
所述无线帧中还携带有分组识别信息。
4.根据权利要求1所述的业务数据传输方法，其特征在于，所述发送站点发送无线帧，通知组传输时间间隔信息包括：所述发送站点在周期性发送的无线帧中携带一个或一个以上分组的组传输时间间隔信息、和/或分组信息。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的业务数据传输方法，其特征在于，所述组站点在所属分组的组传输时间间隔内竞争发送包括：所述组站点在所属分组的组传输时间间隔内，以带有冲突避免的载波侦听多路访问CSMA-CA机制竞争发送。
6.根据权利要求1所述的业务数据传输方法，其特征在于，所述组站点在所属分组的组传输时间间隔内竞争发送包括：所述组站点在所属分组的组传输时间间隔内竞争获得发送机会的站点在特定的持续时间内，进行无线帧传输。
7.根据权利要求1所述的业务数据传输方法，其特征在于，该方法还包括：所述组站点在所属分组的组传输时间间隔内竞争发送无线帧，请求所述发送站点分配新的组传输时间间隔。
8.根据权利要求2所述的业务数据传输方法，其特征在于，对于除所述分组的组站点和发送站点以外的其它站点，在接收到所述无线帧后，所述其它站点按照所述无线帧中的组传输时间间隔设置其网络分配矢量NAV。
9.根据权利要求1所述的业务数据传输方法，其特征在于，在所述组传输时间间隔内，该方法还包括：所述发送站点提前终止所述分配的组传输时间间隔，并通知所有站点将NAV设置为零。
10.根据权利要求1所述的业务数据传输方法，其特征在于，该方法还包括：所述发送站点在所述组传输时间间隔结束后，向另一个分组的组站点发送无线帧，通知上述另一个分组的组传输时间间隔信息。
11.一种业务数据传输系统，其特征在于，至少包括发送站点、组站点，所述组站点为一组或一组以上，不同的组站点中包括一个或一个以上站点；其中，
发送站点，用于发送无线帧，通知组传输时间间隔信息；
组站点，用于接收所述无线帧并获取所属分组的组传输时间间隔信息，在所属分组的组传输时间间隔内竞争发送机会；组站点中获得发送机会的站点在竞争到的发送机会内发送无线帧。
12.根据权利要求11所述的业务数据传输系统，其特征在于，
所述发送站点，还用于在所述组传输时间间隔内，提前终止分配的组传输时间间隔；
相应地，所述组站点，还用于将自身NAV设置为零。
13.根据权利要求11或12所述的业务数据传输系统，其特征在于，所述组站点中获得发送机会的站点，进一步用于在所述获得的发送机会内请求所述发送站点分配更多的传输机会。
14.根据权利要求13所述的业务数据传输系统，其特征在于，在所述组传输时间间隔内，所述组站点内的未竞争到发送机会的站点，用于保持载波侦听，竞争下一个发送机会。
15.根据权要求11所述的业务数据传输系统，其特征在于，所述发送站点，在所述组传输时间间隔结束后，还用于向另一个分组的组站点发送无线帧，通知上述另一个分组的组传输时间间隔信息。
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