CN105681277B - 一种全双工无线局域网中节点的介质访问控制方法及系统 - Google Patents

一种全双工无线局域网中节点的介质访问控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种全双工无线局域网中节点的介质访问控制方法及系统，所述方法包括：步骤1，节点通过异步方式建立双工通信，所述节点包括接入节点与用户节点，其中若所述节点中的节点B向节点A发送数据包P，所述节点A接收所述数据包P的头部后，检测所述节点A是否存在需要发送给所述节点B的数据包S，若有则所述节点A将所述数据包S发送给所述节点B，建立双工通信，反之亦然；步骤2，为每个节点建立传输意图表，存储每个节点的传输意图，在所述节点进行介质访问之前，首先检测对端节点在所述传输意图表是否存在传输意图，若存在，则所述节点优先接入信道，与所述对端节点建立双工通信。本发明的节点可以更多抓住双工机会，建立双工通信，从而有效提升节点的吞吐率。

Description

一种全双工无线局域网中节点的介质访问控制方法及系统
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种全双工无线局域网中节点的介质访问控制方法及系统。
背景技术
无线局域网(Wireless Local Area Network，WLAN)是常用的无线网络，吞吐性能是关键性能指标。新兴的物理层技术“同时同频无线全双工”(In band Full Duplexwireless，FD)，因为能够将无线局域网的物理层容量提高1倍，未来将可能广泛应用在无线局域网中。接入节点(Access Point，AP)和用户节点(Client)都支持“同时同频无线全双工”的无线局域网，称为全双工无线局域网(FD WLAN)。FD WLAN通常由一个AP和多个Client组成。
想要将FD技术的优势发挥出来，需要对FD WLAN的介质访问控制方法(MediaAccess Control，MAC)进行精心设计，使得系统中的通信尽量以双工的形式进行，从而提高系统的吞吐量。
已有的针对FD WLAN的MAC包括以下两类：
(1)以Janus为代表的集中式控制MAC
这类协议都是由AP统一管理Client的介质访问行为。在Janus中AP的工作具有周期性，AP的每一个周期可以分成两个部分：第一部分，AP收集Client的传输意图(即，Client是否有包发给AP)，然后AP广播消息，告知每个Client的在第二部分的传输行为；第二个部分，Client和AP建立双工传输。
(2)以FD-MAC为代表的分布式竞争MAC
在这类协议中，节点(AP和Client的统称，下同)独立进行介质访问控制。在FD-MAC中，节点依据标准802.11的分布式协调功能(Distributed Coordination Function，DCF)中的载波侦听多路访问/冲突避免(Carrier Sense Multiple Access with CollisionAvoidance，CSMA/CA)进行分布式竞争，竞争胜出的节点进行介质访问并发起一次通信。如果该节点的通信对端也有对该节点的通信意图，该节点和其通信对端可以建立起一次双工传输；如果该节点的通信对端没有对该节点的通信意图，该节点不能和其通信对端建立双工传输，数据传输是单工的。
我们称一对节点间具有相互的传输意图的情况为这对节点间存在双工机会。一对节点间存在双工机会是这对节点建立双工通信的前提。如果一对节点存在双工机会，一方(AP或者一个Client)发起向另一方(一个Client或者AP)的传输，另一方在解析出MAC头部之后，可以保持接收的同时发起一个反向的传输，建立双工通信。但是，如果一对节点间不存在双工机会，一方(AP或者一个Client)发起向另一方(Client或者AP)的传输，另一方不会发起一个反向的数据传输，这时数据传输是单工的。图1所示为FD-MAC建立双工的方法。
集中式控制MAC需要相对苛刻的部署条件。Janus要求AP和Client严格的时钟同步，严格时钟在实际使用中同步难以保证，Janus很难被实际应用。
分布式竞争MAC的部署相对容易，更有可能被广泛利用。因为FD-MAC可以在异步时钟下工作，FD-MAC相对Janus部署起来容易很多。FD-MAC主要关注如何使一对具有双工机会的节点建立起双工通信，但是完全忽略了去抓住双工机会。因此可能会出现，系统中存在双工机会而FD-MAC不能利用的情况。所以，FD-MAC的吞吐性能没有达到我们应用FD WLAN的预期。而且由于简单应用CSMA/CA，FD-MAC还具有公平性较差的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种全双工无线局域网中节点的介质访问控制方法及系统，其中本发明方法也可称为AF-MAC。
本发明提供一种全双工无线局域网中节点的介质访问控制方法，包括：
步骤1，节点通过异步方式建立双工通信，所述节点包括接入节点与用户节点，其中若所述节点中的节点B向节点A发送数据包P，所述节点A接收所述数据包P的头部后，检测所述节点A是否存在需要发送给所述节点B的数据包S，若有则所述节点A将所述数据包S发送给所述节点B，建立双工通信，反之亦然；
步骤2，为每个节点建立传输意图表，存储每个节点的传输意图，在所述节点进行介质访问之前，首先检测对端节点在所述传输意图表是否存在传输意图，若存在，则所述节点优先接入信道，与所述对端节点建立双工通信。
所述的全双工无线局域网中节点的介质访问控制方法，所述步骤2中建立传输意图表的步骤包括：若所述节点A将要对所述节点B发送数据包，则如果所述节点A在发送完所述数据包的之后，还有对所述节点B的传输意图，则所述节点A设置所述数据包中“Moredata”比特位为‘1’，如果所述节点A在发送完所述数据包之后，没有对所述节点B的传输意图，则所述节点A设置所述数据包的“More data”比特位为‘0’，所述节点B将所述数据包中所包含的传输意图记录到传输意图表中。
所述的全双工无线局域网中节点的介质访问控制方法，所述步骤2包括，若所述节点为用户节点，则所述用户节点在传输数据包之前首先依照CSMA/CA，从[0，CW-1]中，选取一个整数作为退避计数器的值，然后所述用户节点检测所述传输意图表，如果与数据包的目的地址相对应的节点存在传输意图，则所述用户节点将所述退避计数器的值乘以一个参数alpha，并向上取整作为退避计数器的新值；
若所述节点为接入节点，则所述接入节点在传输数据包之前首先依照CSMA/CA，从[0，CW-1]中，选取一个整数作为退避计数器的值，然后所述接入节点检测所述传输意图表，如果与数据包的目的地址相对应的节点存在对所述接入节点的传输意图，则所述接入节点将退避计数器的值置成‘0’，即当介质空闲时，立即发送数据包。
所述的全双工无线局域网中节点的介质访问控制方法，还包括接入节点主动询问步骤，包括
所述接入节点构造消息POLL，并询问所述用户节点的传输意图，由于节点间存在双工通信，如果所述用户节点存在传输意图，则所述用户节点解析出所述消息POLL的头部后，立即发起通信，其中所述接入节点将所述消息POLL插入到队列中，当所述消息POLL到达队列头部时，所述接入节点立即访问介质并将所述消息POLL发送出去，其中所述消息POLL的格式与标准802.11帧格式一致，各个字段的意义相同。
所述的全双工无线局域网中节点的介质访问控制方法，所述接入节点主动询问步骤的具体步骤为所述接入节点每发送完一个数据包时，查看其队列长度是否超过一个队列的长度参数，所述长度参数称为公平性阈值，如果所述队列长度没超过“公平性阈值”，则所述接入节点不做任何处理，否则，所述接入节点将继续检查是否存在用户节点的数据包出现在所述接入节点的队列中所述公平性阈值之前的位置，若不存在，则所述接入节点随机选取一个所述用户节点，并为所述用户节点生成一个所述消息POLL，同时所述接入节点检查所述传输意图表，若所述用户节点没有传输意图，则所述接入节点将所述消息POLL插入到队列中所述公平性阈值的位置，保证定期询问所述用户节点的传输意图，若所述用户节点存在传输意图，则所述接入节点将所述消息POLL插入到所述公平性阈值之前的一固定位置，所述固定位置为一参数，将所述固定位置称为公平位置。
本发明还提出一种全双工无线局域网中节点的介质访问控制系统，包括：
建立双工通信模块，用于节点通过异步方式建立双工通信，所述节点包括接入节点与用户节点，其中若所述节点中的节点B向节点A发送数据包P，所述节点A接收所述数据包P的头部后，检测所述节点A是否存在需要发送给所述节点B的数据包S，若有则所述节点A将所述数据包S发送给所述节点B，建立双工通信，反之亦然；
建立传输意图表模块，用于为每个节点建立传输意图表，存储每个节点的传输意图，在所述节点进行介质访问之前，首先检测对端节点在所述传输意图表是否存在传输意图，若存在，则所述节点优先接入信道，与所述对端节点建立双工通信。
所述的全双工无线局域网中节点的介质访问控制系统，所述建立传输意图表模块中建立传输意图表的步骤包括：若所述节点A将要对所述节点B发送数据包，则如果所述节点A在发送完所述数据包的之后，还有对所述节点B的传输意图，则所述节点A设置所述数据包中“More data”比特位为‘1’，如果所述节点A在发送完所述数据包之后，没有对所述节点B的传输意图，则所述节点A设置所述数据包的“More data”比特位为‘0’，所述节点B将所述数据包中所包含的传输意图记录到传输意图表中。
所述的全双工无线局域网中节点的介质访问控制系统，所述建立传输意图表模块包括，若所述节点为用户节点，则所述用户节点在传输数据包之前首先依照CSMA/CA，从[0，CW-1]中，选取一个整数作为退避计数器的值，然后所述用户节点检测所述传输意图表，如果与数据包的目的地址相对应的节点存在传输意图，则所述用户节点将所述退避计数器的值乘以一个参数alpha，并向上取整作为退避计数器的新值；
若所述节点为接入节点，则所述接入节点在传输数据包之前首先依照CSMA/CA，从[0，CW-1]中，选取一个整数作为退避计数器的值，然后所述接入节点检测所述传输意图表，如果与数据包的目的地址相对应的节点存在对所述接入节点的传输意图，则所述接入节点将退避计数器的值置成‘0’，即当介质空闲时，立即发送数据包。
所述的全双工无线局域网中节点的介质访问控制系统，还包括接入节点主动询问模块，包括
所述接入节点构造消息POLL，并询问所述用户节点的传输意图，由于节点间存在双工通信，如果所述用户节点存在传输意图，则所述用户节点解析出所述消息POLL的头部后，立即发起通信，其中所述接入节点将所述消息POLL插入到队列中，当所述消息POLL到达队列头部时，所述接入节点立即访问介质并将所述消息POLL发送出去，其中所述消息POLL的格式与标准802.11帧格式一致，各个字段的意义相同。
所述的全双工无线局域网中节点的介质访问控制系统，所述接入节点主动询问模块的具体用于为所述接入节点每发送完一个数据包时，查看其队列长度是否超过一个队列的长度参数，所述长度参数称为公平性阈值，如果所述队列长度没超过“公平性阈值”，则所述接入节点不做任何处理，否则，所述接入节点将继续检查是否存在用户节点的数据包出现在所述接入节点的队列中所述公平性阈值之前的位置，若不存在，则所述接入节点随机选取一个所述用户节点，并为所述用户节点生成一个所述消息POLL，同时所述接入节点检查所述传输意图表，若所述用户节点没有传输意图，则所述接入节点将所述消息POLL插入到队列中所述公平性阈值的位置，保证定期询问所述用户节点的传输意图，若所述用户节点存在传输意图，则所述接入节点将所述消息POLL插入到所述公平性阈值之前的一固定位置，所述固定位置为一参数，将所述固定位置称为公平位置。
由以上方案可知，本发明的优点在于，以图2说明，抓双工机会的重要性：
从t1到t2时刻内，FD WLAN存在4个包，在t1时刻，AP产生了给Client1的一个包DATA1，AP产生了给Client2的一个包DATA2，Client1产生了给AP的一个包DATA3；在t2时刻，Client2产生了给AP的一个包DATA4。应用FD-MAC可能出现的情况就是，在t1时刻AP向Client2发送了DATA2，因为此时Client2没有传输意图，AP和Client2之间只是单工通信。在t2时刻，Client2向AP发送DATA4，因为此时AP此时已经没有传输意图了，AP和Client2之间，又发生一次单工通信，所以在[t1,t2]期间，FD WLAN通过两次单工传输共传输了2个包。而更好的方法是，在t1时刻，AP和Client1先进行一次双工通信，之后在t2时刻，AP和Client2进行一次双工通信。这样就在[t1,t2]期间，FD WLAN通过两次双工传输共传输了4个包。
本发明节点可以获得通信对端的传输意图，而且不需要额外开销；如果节点的通信对端也有传输意图，节点在访问介质上会有优势。从而，具有双工机会的节点可以更多的访问介质，抓住双工机会，建立双工通信；AF-MAC可以更多的利用双工机会进行传输，从而FD WLAN的吞吐率得到提升；添加POLL之后，AP有能力去主动获得每个用户的传输意图。如果收到POLL的Client有传输意图，该Client在接收POLL的同时，可以向AP发送一个数据包。Client通过这个数据包的头部，向AP汇报自己在发送完该数据包后，是否还有发送意图。如果收到POLL的Client没有传输意图，该Client不做回应；AF-MAC能够折中吞吐率和公平性。AF-MAC牺牲一部分吞吐率，以换取更好的公平性表现。从而AF-MAC避免了在一些极端场景下可能出现的因为一味抓双工机会而产生的Client间的严重不公平的情况。
附图说明
图1为FD－MAC建立双工通信过程图；
图2为MAC层调度对系统性能的影响图；
图3为节点间建立双工数据通信图；
图4为节点间建立单工数据通信图；
图5为AF-MAC帧结构图；
图6为节点的传输意图表架构图；
图7为POLL消息结构图；
图8为本发明实例一工作流程图；
图9为本发明实例一结束状态图；
图10为本发明实例二工作流程图；
图11为本发明实例二结束状态图；
图12为本发明实例三工作流程图；
图13为本发明实例三结束状态图。
具体实施方式
本发明的核心思想：节点在数据传输的过程中通过MAC头部相互交换传输意图，节点将通信对端的传输意图记录下来，从而节点在下一次发起通信前可以判断自己和通信对端之间是否存在双工机会，存在双工机会的节点，可以优先访问介质。从而节点可以更多抓住双工机会，更多建立双工传输。同时，为避免在一些极端场景出现的Client之间严重不公平的情况，本方案还包括一种AP主动询问的机制去保证Client之间的公平性。
AF-MAC包括四个部分：建立双工通信、通信意图收集、介质访问决策、AP主动询问机制，下面详细说明每个部分的具体步骤，如下所示：
(一)建立双工通信
节点通过异步方式建立双工。一对节点(节点A，节点B)想要建立双工通信，需一方(A或者B)先访问介质，另一方随后访问介质。
以B先访问介质为例：
1.节点B向节点A发送一个包，我们称该包为Primary Packet，简称P；
2.节点A在接收到P的头部后，发现自己是P的目标地址，节点B是P的源地址；
3.节点A在自己的缓存队列中，从头向后检查自己是否有发送给B的包：
如果有，我们称最靠近队首包为Secondary Packet，简称S，A立即将S发送给B。如此，A与B建立双工通信；
如果没有，A将不做任何事情，A将不能与B建立双工通信。
图3表示A与B建立双工通信，图4表示A与B没有建立双工通信，A与B只建立单工通信。
(二)通信意图收集
在AF-MAC中，节点间通过包头部交换通信意图。
AF-MAC采用标准802.11头部。标准802.11头部如图5所示。
节点在发送包的时候，会设置头部的“More data”比特位。
以节点A和节点B为例：
1.节点A将要对节点B发送一个包：
如果A在发送完该包的之后，还有对B的传输意图，A设置该包的“More data”比特位为‘1’；
如果A在发送完该包的之后，没有对B的传输意图，A设置该包的“More data”比特位为‘0’。
2.节点B会把收到的包中所包含的传输意图记录到一个表中：
本发明定义该表为传输意图表，节点的传输意图表如图6所示，初始化时，表中各个节点的传输意图都置为0。
(三)介质访问决策
在发起通信前，如果节点发现自己的通信对端也有通信意图，节点会优先的访问介质，去抓住双工机会，从而能够更多的建立双工通信。
该部分对AP和Client略有不同，本发明定义一个系统参数alpha，alpha是(0,1]区间内的固定值。
Client端：以Client A为例
1.A在传输数据包之前会先依照CSMA/CA，从0至当前退避窗口(Contend Window，CW)-1的范围内，即从[0，CW-1]中，选取一个整数作为退避计数器的值(backoff count)；
2.之后，A会检查传输意图表
如果当前包的目的地址(也就是AP)有传输意图，A会将已生成的计数器的值乘以一个参数alpha，(补充：一般情况，alpha取值在(0,1]区间内，可将alpha设置为0.8)并向上取整作为退避计数器的新值；
如果AP没有对A的传输意图，A没有操作。
AP端：
1.AP在传输数据包之前会先依照CSMA/CA，从0至当前退避窗口-1的范围内，即从[0，CW-1]中，选取一个整数作为退避计数器的新值；
2.之后，AP会检查传输意图表
如果当前包的目的地址(用户B)，有对AP的传输意图，AP会将计数器的值置成‘0’，即不进行退避，介质空闲立即发送；
如果当前包的目的地址B，没有对AP的传输意图，AP没有其他操作。
(四)AP主动询问机制
为避免了在一些极端场景下可能出现的因为一味抓双工机会而产生的Client间的严重不公平的情况，AP会主动询问一些节点的传输意图来对公平性和吞吐率进行折中。
AP能够主动构造一种新的消息，我们称之为POLL，去询问Client的传输意图。由于双工的存在，如果Client有传输意图，Client在解析出POLL的头部后，可以立即发起通信。POLL插入到队列中，当POLL到达队列头部时，AP会立即访问介质(置backoff count为0)把POLL发送出去。
POLL的格式与标准802.11帧格式一致，各个字段的意义相同。如图7所示，POLL中“type bits”设置为“01”，“subtype bits”设置为“0000”，POLL的“Frame body”是20B，并全部填充为‘0’。
1.AP每发送完一个包时，都会查看自身的队列长度是否超过一个队里长度参数，我们称之为“公平性阈值”。
1.1如果没超过“公平性阈值”，AP不做任何处理；
1.2否则，如果超过“公平性阈值”，AP会继续检查是否存在Client，它没有任何一个包出现在AP队列“公平性阈值”之前的位置；
1.21如果不存在，AP不做任何处理；
1.22如果存在这样的Client，AP会随机选取一个这样的Client，并为这个Client生成一个POLL。AP检查传输意图表；
1.221如果这个Client没有传输意图，AP把这个POLL插入到队列中“公平性阈值”的位置，来保证定期询问用户的传输意图；
1.222如果这个Client有传输意图，AP把POLL插入到更靠前的位置，所述位置为固定位置，所述固定位置为一参数，且所述参数根据所述用户节点进行调整，定位这个位置为“公平位置”
每有一个数据包到达AP队列时，AP会在队列中检测，在其之前是否有一个POLL和其有相同的目的地址。如果有这样的POLL，AP令其取代POLL在队列中的位置。
“公平性阈值”是一个参数，“公平性阈值”与Client数量相关，也与我们希望保障的不同公平程度相关。“公平性阈值”<最大缓存队列长度。可将“公平性阈值”设置为Client数量相关的5倍，比如Client数量为20时，我们设置“公平性阈值”为100。
“公平位置”是一个参数，“公平位置”与Client数量相关，也与我们希望保障的不同公平程度相关，“公平位置”<“公平性阈值”。可将“公平位置”设置为Client数量相关的2倍，比如Client数量为20时，设置“队列长度阈值”为40。
通过调节，“公平性阈值”和“公平位置”可以使AF-MAC在FD WLAN中有不同的表现。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。在下面实施实例中，系统参数alpha＝1。
实施例一：AP具有接入介质的优势，AP优先接入介质
开始时系统状态如图8所示，AP有数据包发给Client1和Client2。
1. AP准备发送一个目标是Client1的数据包，生成退避计数(backoff count)，backoff count＝x；
2. AP检查传输意图表，发现Client1有传输意图，AP设置backoff count为0；
3. AP立即发送数据包，由于Client1也有数据包发送给AP，由AP发送数据包可以促成一次双工数据传输，(由于Client1在发送完数据包后，没有对AP的传输意图了，Client会置“more data”为0)；
4.完成数据传输后，AP会更新传输意图表，之后系统状态如图9所示。
实施例二：AP不具有接入介质的优势，Client在AP之前接入介质
开始时系统状态如图10所示，AP有数据包发给Client1和Client2。
1. AP准备发送一个目标是Client2的数据包，生成backoff count，backoffcount＝x；
2. AP检查传输意图表，发现Client2没有传输意图，AP不改变backoff count；
3. AP收到了来自Client1的数据包，AP和Client建立双工通信，(由于Client1在发送完数据包后，还有对AP的传输意图了，Client会置“more data”为1)；
4.完成数据传输后，AP会更新传输意图表，之后系统状态如图10所示。
实施例三：AP用POLL去询问Client的传输意图
传输开始时系统状态如图12所示，Client1和Client2有大量发给AP的数据包，AP只有发给Client1有数据包，AP构造的一个发给Client1的POLL(用POLL1表示)已经到达队首。
1. AP准备发送POLL1；
2. AP立即发送POLL1，由于Client1有数据包发送给AP，由AP发送POLL可以促使Client1发起一次传输(由于Client1在发送完数据包后，还有对AP的传输意图了，Client会置“more data”为1)；
3.完成数据传输后，AP会更新传输意图表；
4. AP在发送完POLL后，发现在公平性阈值之前，没有一个目标是Client1的包，AP为Client1构造一个POLL，由于Client1有传输意图，AP将POLL插入至“公平位置”，之后系统状态如图13所示。
本发明还提出一种全双工无线局域网中节点的介质访问控制系统，包括：
建立双工通信模块，用于节点通过异步方式建立双工通信，所述节点包括接入节点与用户节点，其中若所述节点中的节点B向节点A发送数据包P，所述节点A接收所述数据包P的头部后，检测所述节点A是否存在需要发送给所述节点B的数据包S，若有则所述节点A将所述数据包S发送给所述节点B，建立双工通信，反之亦然；
建立传输意图表模块，用于为每个节点建立传输意图表，存储每个节点的传输意图，在所述节点进行介质访问之前，首先检测对端节点在所述传输意图表是否存在传输意图，若存在，则所述节点优先接入信道，与所述对端节点建立双工通信。
所述建立传输意图表模块中建立传输意图表的步骤包括：若所述节点A将要对所述节点B发送数据包，则如果所述节点A在发送完所述数据包的之后，还有对所述节点B的传输意图，则所述节点A设置所述数据包中“More data”比特位为‘1’，如果所述节点A在发送完所述数据包之后，没有对所述节点B的传输意图，则所述节点A设置所述数据包的“Moredata”比特位为‘0’，所述节点B将所述数据包中所包含的传输意图记录到传输意图表中。
所述建立传输意图表模块包括，若所述节点为用户节点，则所述用户节点在传输数据包之前首先依照CSMA/CA，从[0，CW-1]中，选取一个整数作为退避计数器的值，然后所述用户节点检测所述传输意图表，如果与数据包的目的地址相对应的节点存在传输意图，则所述用户节点将所述退避计数器的值乘以一个参数alpha，并向上取整作为退避计数器的新值；
若所述节点为接入节点，则所述接入节点在传输数据包之前首先依照CSMA/CA，从[0，CW-1]中，选取一个整数作为退避计数器的值，然后所述接入节点检测所述传输意图表，如果与数据包的目的地址相对应的节点存在对所述接入节点的传输意图，则所述接入节点将退避计数器的值置成‘0’，即当介质空闲时，立即发送数据包。
还包括接入节点主动询问模块，包括
所述接入节点构造消息POLL，并询问所述用户节点的传输意图，由于节点间存在双工通信，如果所述用户节点存在传输意图，则所述用户节点解析出所述消息POLL的头部后，立即发起通信，其中所述接入节点将所述消息POLL插入到队列中，当所述消息POLL到达队列头部时，所述接入节点立即访问介质并将所述消息POLL发送出去，其中所述消息POLL的格式与标准802.11帧格式一致，各个字段的意义相同。
所述接入节点主动询问模块的具体用于为所述接入节点每发送完一个数据包时，查看其队列长度是否超过一个队列的长度参数，所述长度参数称为公平性阈值，如果所述队列长度没超过“公平性阈值”，则所述接入节点不做任何处理，否则，所述接入节点将继续检查是否存在用户节点的数据包出现在所述接入节点的队列中所述公平性阈值之前的位置，若不存在，则所述接入节点随机选取一个所述用户节点，并为所述用户节点生成一个所述消息POLL，同时所述接入节点检查所述传输意图表，若所述用户节点没有传输意图，则所述接入节点将所述消息POLL插入到队列中所述公平性阈值的位置，保证定期询问所述用户节点的传输意图，若所述用户节点存在传输意图，则所述接入节点将所述消息POLL插入到所述公平性阈值之前的一固定位置，所述固定位置为一参数，将所述固定位置称为公平位置。

Claims (6)

1.一种全双工无线局域网中节点的介质访问控制方法，其特征在于，包括：
步骤1，节点通过异步方式建立双工通信，所述节点包括接入节点与用户节点，其中若所述节点中的节点B向节点A发送数据包P，所述节点A接收所述数据包P的头部后，检测所述节点A是否存在需要发送给所述节点B的数据包S，若有则所述节点A将所述数据包S发送给所述节点B，建立双工通信，否则所述节点A不做处理，所述节点A将不能与所述节点B建立双工通信；
步骤2，为每个节点建立传输意图表，存储每个节点的传输意图，在所述节点进行介质访问之前，首先检测对端节点在所述传输意图表是否存在传输意图，若存在，则所述节点优先接入信道，与所述对端节点建立双工通信；
所述介质访问控制方法还包括：
接入节点主动询问步骤，所述接入节点构造消息POLL，并询问所述用户节点的传输意图，由于节点间存在双工通信，如果所述用户节点存在传输意图，则所述用户节点解析出所述消息POLL的头部后，立即发起通信，其中所述接入节点将所述消息POLL插入到队列中，当所述消息POLL到达队列头部时，所述接入节点立即访问介质并将所述消息POLL发送出去，其中所述消息POLL的格式与标准802.11帧格式一致，各个字段的意义相同；
其中所述接入节点主动询问步骤的具体步骤为所述接入节点每发送完一个数据包时，查看其队列长度是否超过一个队列的长度参数，所述长度参数称为公平性阈值，如果所述队列长度没超过“公平性阈值”，则所述接入节点不做任何处理，否则，所述接入节点将继续检查是否存在用户节点的数据包出现在所述接入节点的队列中所述公平性阈值之前的位置，若不存在，则所述接入节点不做任何处理，若存在，则所述接入节点随机选取一个所述用户节点，并为所述用户节点生成一个所述消息POLL，同时所述接入节点检查所述传输意图表，若所述用户节点没有传输意图，则所述接入节点将所述消息POLL插入到队列中所述公平性阈值的位置，保证定期询问所述用户节点的传输意图，若所述用户节点存在传输意图，则所述接入节点将所述消息POLL插入到所述公平性阈值之前的一固定位置，所述固定位置为一参数，将所述固定位置称为公平位置。
2.如权利要求1所述的全双工无线局域网中节点的介质访问控制方法，其特征在于，所述步骤2中建立传输意图表的步骤包括：若所述节点A将要对所述节点B发送数据包，则如果所述节点A在发送完所述数据包的之后，还有对所述节点B的传输意图，则所述节点A设置所述数据包中“More data”比特位为‘1’，如果所述节点A在发送完所述数据包之后，没有对所述节点B的传输意图，则所述节点A设置所述数据包的“More data”比特位为‘0’，所述节点B将所述数据包中所包含的传输意图记录到传输意图表中。
3.如权利要求1所述的全双工无线局域网中节点的介质访问控制方法，其特征在于，所述步骤2包括，若所述节点为用户节点，则所述用户节点在传输数据包之前首先依照CSMA/CA，从[0，CW-1]中，选取一个整数作为退避计数器的值，然后所述用户节点检测所述传输意图表，如果与数据包的目的地址相对应的节点存在传输意图，则所述用户节点将所述退避计数器的值乘以一个参数alpha，并向上取整作为退避计数器的新值；
若所述节点为接入节点，则所述接入节点在传输数据包之前首先依照CSMA/CA，从[0，CW-1]中，选取一个整数作为退避计数器的值，然后所述接入节点检测所述传输意图表，如果与数据包的目的地址相对应的节点存在对所述接入节点的传输意图，则所述接入节点将退避计数器的值置成‘0’，即当介质空闲时，立即发送数据包。
4.一种全双工无线局域网中节点的介质访问控制系统，其特征在于，包括：
建立双工通信模块，用于节点通过异步方式建立双工通信，所述节点包括接入节点与用户节点，其中若所述节点中的节点B向节点A发送数据包P，所述节点A接收所述数据包P的头部后，检测所述节点A是否存在需要发送给所述节点B的数据包S，若有则所述节点A将所述数据包S发送给所述节点B，建立双工通信，否则所述节点A不做处理，所述节点A将不能与所述节点B建立双工通信；
建立传输意图表模块，用于为每个节点建立传输意图表，存储每个节点的传输意图，在所述节点进行介质访问之前，首先检测对端节点在所述传输意图表是否存在传输意图，若存在，则所述节点优先接入信道，与所述对端节点建立双工通信；
所述介质访问控制系统还包括：接入节点主动询问模块，所述接入节点构造消息POLL，并询问所述用户节点的传输意图，由于节点间存在双工通信，如果所述用户节点存在传输意图，则所述用户节点解析出所述消息POLL的头部后，立即发起通信，其中所述接入节点将所述消息POLL插入到队列中，当所述消息POLL到达队列头部时，所述接入节点立即访问介质并将所述消息POLL发送出去，其中所述消息POLL的格式与标准802.11帧格式一致，各个字段的意义相同；
其中所述接入节点主动询问模块的具体用于为所述接入节点每发送完一个数据包时，查看其队列长度是否超过一个队列的长度参数，所述长度参数称为公平性阈值，如果所述队列长度没超过“公平性阈值”，则所述接入节点不做任何处理，否则，所述接入节点将继续检查是否存在用户节点的数据包出现在所述接入节点的队列中所述公平性阈值之前的位置，若不存在，则所述接入节点不做任何处理，若存在，则所述接入节点随机选取一个所述用户节点，并为所述用户节点生成一个所述消息POLL，同时所述接入节点检查所述传输意图表，若所述用户节点没有传输意图，则所述接入节点将所述消息POLL插入到队列中所述公平性阈值的位置，保证定期询问所述用户节点的传输意图，若所述用户节点存在传输意图，则所述接入节点将所述消息POLL插入到所述公平性阈值之前的一固定位置，所述固定位置为一参数，将所述固定位置称为公平位置。
5.如权利要求4所述的全双工无线局域网中节点的介质访问控制系统，其特征在于，所述建立传输意图表模块中建立传输意图表的步骤包括：若所述节点A将要对所述节点B发送数据包，则如果所述节点A在发送完所述数据包的之后，还有对所述节点B的传输意图，则所述节点A设置所述数据包中“More data”比特位为‘1’，如果所述节点A在发送完所述数据包之后，没有对所述节点B的传输意图，则所述节点A设置所述数据包的“More data”比特位为‘0’，所述节点B将所述数据包中所包含的传输意图记录到传输意图表中。
6.如权利要求4所述的全双工无线局域网中节点的介质访问控制系统，其特征在于，所述建立传输意图表模块包括，若所述节点为用户节点，则所述用户节点在传输数据包之前首先依照CSMA/CA，从[0，CW-1]中，选取一个整数作为退避计数器的值，然后所述用户节点检测所述传输意图表，如果与数据包的目的地址相对应的节点存在传输意图，则所述用户节点将所述退避计数器的值乘以一个参数alpha，并向上取整作为退避计数器的新值；
若所述节点为接入节点，则所述接入节点在传输数据包之前首先依照CSMA/CA，从[0，CW-1]中，选取一个整数作为退避计数器的值，然后所述接入节点检测所述传输意图表，如果与数据包的目的地址相对应的节点存在对所述接入节点的传输意图，则所述接入节点将退避计数器的值置成‘0’，即当介质空闲时，立即发送数据包。
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