CN106255174B - 超密集网络中用户间直接通信的方法 - Google Patents

超密集网络中用户间直接通信的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106255174B
CN106255174B CN201610586992.XA CN201610586992A CN106255174B CN 106255174 B CN106255174 B CN 106255174B CN 201610586992 A CN201610586992 A CN 201610586992A CN 106255174 B CN106255174 B CN 106255174B
Authority
CN
China
Prior art keywords
data
matching
user
users
aps
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610586992.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN106255174A (zh
Inventor
冀保峰
王一丹
孙力帆
陈苏丹
付源鑫
邢冰冰
王丹
郑国强
马华红
王斐
张高远
吴红海
陈洪军
宋梁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henan University of Science and Technology
Original Assignee
Henan University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henan University of Science and Technology filed Critical Henan University of Science and Technology
Priority to CN201610586992.XA priority Critical patent/CN106255174B/zh
Publication of CN106255174A publication Critical patent/CN106255174A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106255174B publication Critical patent/CN106255174B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W48/00—Access restriction; Network selection; Access point selection
    • H04W48/08—Access restriction or access information delivery, e.g. discovery data delivery
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W48/00—Access restriction; Network selection; Access point selection
    • H04W48/16—Discovering, processing access restriction or access information
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W76/00—Connection management
    • H04W76/10—Connection setup
    • H04W76/11—Allocation or use of connection identifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W76/00—Connection management
    • H04W76/10—Connection setup
    • H04W76/14—Direct-mode setup

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

超密集网络中用户间直接通信的方法，发送用户A向所关联的AP发送含有目标用户B地址信息的数据；AP收到该数据后，将其所在BSS存储的用户地址信息与接收数据中目标用户B的地址信息进行匹配，如果匹配成功，则将数据发送给目标用户B；如果匹配失败，则携带发送用户A数据的AP将该数据转发给其周围具有直接通信能力的AP，用上述的地址匹配方法继续进行匹配；如果设定时间内一直没有匹配成功，则逐级向上一级AP反馈匹配失败的信息，直至反馈给发送用户A，并丢弃匹配失败的数据。采用本发明的方法，用户间可直接进行通信而不需宏基站的转发。

Description

超密集网络中用户间直接通信的方法
技术领域
本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种超密集网络中用户间直接通信的方法。
背景技术
无线局域网络中，基站又被称为接入站点(AP, access point)，用户相当于工作站点（STA，station）。在一个超密集网络中，分布着多个小小区。若一个小小区中的用户想要与另一个小小区中的用户进行通信，当两个用户距离较近时，可以直接通过蓝牙等技术直接通信；但当两个用户距离较远时，用户间不能直接通信，而必须借助宏基站（MBS，MacroBase Station）的转发，将一个用户的数据传给另一个用户。
场景1：当超密集网络中的两个距离较近的用户之间相互通信时，可以借助蓝牙、超宽带、ZigBee和Wi-Fi等技术直接通信，但是这几种技术同属于短距离无线通信技术，它能达到的距离从几米到几十米，因此通信距离受到限制，在两个用户相隔较远时则不能通信。当超密集网络中两个距离较远的用户之间相互通信时，由于距离的限制，必须采用宏基站转发，而用户与宏基站之间存在着大尺度衰落，这就使得用户端数据在传输过程中会有损耗，因此从一个用户传到另一个用户的数据干扰较大。同时，由于存在转发，这也会增加额外的转发开销，增加误码率，从而降低系统的吞吐量。
目前为止，在超密集网络中，距离较近的用户只能通过短距离无线通信技术进行通信，而距离较远的用户则不能直接通信，而且使其直接通信尚无有效的解决方案。
发明内容
本发明的目的是提供超密集网络中用户间直接通信的方法，克服现有技术存在的问题，用户间可通过超密集局域网实现直接通信而不需宏基站的转发。
本发明的技术方案是：超密集网络中用户间直接通信的方法，在一个具有基础设施的基本服务集BSS系统中有一个接入站点AP，接入站点AP含有指示用户间是否具有直接通信能力的信标帧，发送用户A和目标用户B之间通过多个接入站点AP进行通信，具体方法是：
发送用户A通过其所关联的接入站点AP发送的信标帧来发现网络，并向所关联的AP发送含有目标用户B地址信息的数据；
AP收到该数据后，将其所在BSS存储的用户地址信息与接收数据中目标用户B的地址信息进行匹配，如果匹配成功，则将数据发送给目标用户B；如果匹配失败，则携带发送用户A数据的AP将该数据转发给其周围具有直接通信能力的AP，用上述的地址匹配方法继续进行匹配；
在设定的时间周期内，如果匹配成功，匹配成功的AP逐级向上一级AP回传结束通信的指令，直至反馈给发送用户A；接收到结束通信指令的AP向其他其已发送数据的下一级AP发送结束通信的指令，直至所有携带上述数据的AP都结束通信；如果设定时间内一直没有匹配成功，则逐级向上一级AP反馈匹配失败的信息，直至反馈给发送用户A，并丢弃匹配失败的数据。
当接入站点AP识别不到周围具有直接通信能力的AP而无法进行数据转发时，一方面，接入站点AP将数据存储到其所在的BSS系统中，等待AP相对位置变化后再重新识别周围的AP，另一方面，接入站点AP继续接收其他AP发送的数据并进行地址匹配。
接入站点AP同时接收到多个AP发送的数据时，按设定的顺序依次进行地址匹配。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：在不改动现有无线局域网机制的前提下，当存在较多无线局域网密集覆盖时，用户间可通过超密集局域网实现通信而不需宏基站的转发，尤其适用于无法关联到4G网络等宏基站的情况。
附图说明
图1是本发明一实施例的 VHT能力元素的结构图；
图2是本发明一实施例的方法与现有技术的误码率的仿真比较图。
具体实施方式
首先介绍一下无线局域网IEEE 802.11ac的标准。IEEE 802.11ac工作在5GHz频段，与IEEE 802.11n部分兼容，支持20/40/80/160/80+80MHz可变带宽运行。IEEE 802.11ac物理层采用多用户MIMO+OFDM技术，支持最高为256QAM、5/6码率的调制编码方式，最高速率可达1Gbps。IEEE 802.11ac的MAC层引入了多用户下行TXOP机制，允许AP同时传输帧到多个STA，在一个TXOP中可以传输多个接入类别（AC）的数据；此外MAC层还改进了聚合机制，通过增大A-MSDU和A-MPDU的长度提升了MAC层能效。
BSS是一个802.11无线局域网（WLAN）的基本组成部分。BSS分为两种——独立BSS（IBSS，Independent BSS）和具有基础设施的BSS。其中，IBSS指的是相互之间直接通信的站点所建立起来的ad-hoc关联。一个具有基础设施的BSS具有一个AP，AP可能与分布式系统（DS, Distributed System）相连。在本发明中，我们所采用的拓扑结构为基础BSS。基础BSS中的AP定期广播“信标”帧。“信标”时段定义了目标信标传输时间(Target BeaconTransmission Time,TBTT)的固定时刻表，在媒体空闲的前提下，“信标”帧本身则在TBTT时刻或者尽量靠近TBTT的时刻发送。“信标”帧带有管制信息、能力信息以及用来管理BSS的信息。
802.11管理功能为通过扫描，也就是被动地寻找“信标”传输或者利用“试探请求”/“试探响应”交换来主动探测AP的存在，站点就能知道一个BSS的存在。这里的扫描是站点发现一个BSS以及与该BSS相关联的属性的过程。扫描有两种形式：被动扫描和主动扫描。站点在BSS中的成员身份是动态的。站点可能上电打开或关闭，或者站点可能是移动的，并移进或移出BSS所覆盖的区域。站点通过“关联”到BSS来成为BSS的成员。当离开BSS时，站点则变成“去关联”。在一个或多个基础BSS组成的扩展BSS（ESS, Extent Service Set）中，站点可以通过“重关联”在ESS中从一个BSS迁移到另一个BSS。
其中，关联是站点必须先与AP关联，然后才被允许通过AP发送数据。在站点和AP间建立起一种映射关系，以允许分布系统(Distributed System, DS)内的消息可以抵达站点所关联的AP，并最终抵达站点本身。在任何给定时刻，一个站点只能与一个AP关联。重关联是对站点的移动性提供支持，从而使站点可以在同一个ESS中从与一个AP相关联转移到另一个。去关联-可以由站点或AP发起，以结束一个已有的关联。站点在离开网络时，应该主动执行去关联操作。
VHT站点能力是802.11ac协议中特有的能力，它是通过使用VHT能力元素来在信令中表明的。这个元素存在于VHT AP或VHT站点所发送的“信标”、“关联请求”、“关联响应”、“重关联请求”、“重关联响应”、“试探请求”以及“试探相应”管理帧等。VHT能力元素包含用来宣告VHT站点或VHT AP的可选能力的字段，VHT能力元素包含能力信息比特，字段长度有32bit，存在足够的预留比特。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
在超密集网络中，定义IEEE 802.11ac中管理帧中的子类型，即定义其信标帧中的信息元素字段中的VHT能力元素的预留字段B30-B31中的B30或B31作为用户间是否具有直接通信能力的标记，编码“1”为具备这种能力，编码“0”则不具备这种能力。如图1，B0-B31共32个比特位，其中B0-B29的比特位是IEEE 802.11ac已经标准化的域意，本发明在兼容已有协议的前提下，对预留比特位B30-B31赋予“直接通信”能力标示，可有效实现超密集网络下用户间的直接通信，该图下面的数字表示所占的比特位数目，例如B0-B1标示的“最大MPDU长度”包含B0和B1共2个比特位。下表1是本发明一实施例IEEE 802.11ac的管理帧的类型。
表1 管理帧的类型
Figure DEST_PATH_IMAGE001
当发送用户A和目标用户B之间距离较近时，除了采用蓝牙等短距离无线通信技术外，还可以在现有协议的基础上，通过AP实现两个用户间的TDSL(Tunnel Direct SessionLink)协议直接通信。
当发送用户A和目标用户B之间距离较远时，两个用户之间有多个基本服务集(BSS，Basic Service Set)，用户间的直接通信采用如下方法：
发送用户A通过其所关联的接入站点AP发送的信标帧来发现网络，并向所关联的AP发送含有目标用户B地址信息的数据，其中信标帧中包含指示用户间直接通信能力的比特信息，即识别B30或B31的比特位，用户的关联帧中也包含具备该能力的VHT能力元素。
AP收到该数据后，将其所在BSS存储的用户地址信息与接收数据中目标用户B的地址信息进行匹配，如果匹配成功，则将数据发送给目标用户B；如果匹配失败，则携带发送用户A数据的AP将该数据转发给其周围具有直接通信能力的AP，用上述的地址匹配方法继续进行匹配。
在设定的时间周期内，如果匹配成功，匹配成功的AP逐级向上一级AP回传结束通信的指令，直至反馈给发送用户A；接收到结束通信指令的AP向其他其已发送数据的下一级AP发送结束通信的指令，直至所有携带上述数据的AP都结束通信；如果设定时间内一直没有匹配成功，则逐级向上一级AP反馈匹配失败的信息，直至反馈给发送用户A，并丢弃匹配失败的数据。
当接入站点AP识别不到周围具有直接通信能力的AP而无法进行数据转发时，一方面，接入站点AP将数据存储到其所在的BSS系统中，等待AP相对位置变化后再重新识别周围的AP，另一方面，接入站点AP继续接收其他AP发送的数据并进行地址匹配。
接入站点AP同时接收到多个AP发送的数据时，按设定的顺序依次进行地址匹配。
图2是上述实施例的方法与采用现有技术的误码率的仿真比较图。横坐标SNR表示信噪比，纵坐标BER表示误码率。图2中的实施例指的是本发明的上述实施例，对比例1和2是在与上述实施例相同的实验条件下，采用现有技术进行实验的结果。对比例1采用集中式方案，数据完全由宏基站转发，对比例2采用分布式方案，将一个小区分成多个簇，每一个簇有一个中心基站控制数据转发，实质上是半分布式通信。图2中的NT表示发送端天线数，NR表示接收端天线数。由图2可以看出，采用本发明的方法，误码率明显降低。
本发明适用于IEEE 802.11ac协议，也适用于具有能力元素的其他802.11协议。

Claims (1)

1.超密集网络中用户间直接通信的方法，其特征在于，在一个具有基础设施的基本服务集BSS系统中有一个接入站点AP，接入站点AP含有指示用户间是否具有直接通信能力的信标帧，发送用户A和目标用户B之间通过多个接入站点AP进行跨区域WiFi通信，具体方法是：
发送用户A通过其所关联的接入站点AP发送的信标帧来发现网络，并向所关联的AP发送含有目标用户B地址信息的数据；
AP收到该数据后，将其所在BSS存储的用户地址信息与接收数据中目标用户B的地址信息进行匹配，如果匹配成功，则将数据发送给目标用户B；如果匹配失败，则携带发送用户A数据的AP将该数据转发给其周围具有直接通信能力的AP，用上述的地址匹配方法继续进行匹配；
在设定的时间周期内，如果匹配成功，匹配成功的AP逐级向上一级AP回传结束通信的指令，直至反馈给发送用户A；接收到结束通信指令的AP向其他其已发送数据的下一级AP发送结束通信的指令，直至所有携带上述数据的AP都结束通信；如果设定时间内一直没有匹配成功，则逐级向上一级AP反馈匹配失败的信息，直至反馈给发送用户A，并丢弃匹配失败的数据；
当接入站点AP识别不到周围具有直接通信能力的AP而无法进行数据转发时，一方面，接入站点AP将数据存储到其所在的BSS系统中，等待AP相对位置变化后再重新识别周围的AP，另一方面，接入站点AP继续接收其他AP发送的数据并进行地址匹配；
接入站点AP同时接收到多个AP发送的数据时，按设定的顺序依次进行地址匹配。
CN201610586992.XA 2016-07-25 2016-07-25 超密集网络中用户间直接通信的方法 Active CN106255174B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610586992.XA CN106255174B (zh) 2016-07-25 2016-07-25 超密集网络中用户间直接通信的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610586992.XA CN106255174B (zh) 2016-07-25 2016-07-25 超密集网络中用户间直接通信的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106255174A CN106255174A (zh) 2016-12-21
CN106255174B true CN106255174B (zh) 2021-03-02

Family

ID=57604514

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610586992.XA Active CN106255174B (zh) 2016-07-25 2016-07-25 超密集网络中用户间直接通信的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106255174B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108111260B (zh) * 2018-01-16 2021-04-27 河南科技大学 超密集网络中obss场景跨bss通信的方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005125047A1 (en) * 2004-06-16 2005-12-29 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh Distributed resource reservation in a wireless adhoc network
MY140789A (en) * 2006-04-25 2010-01-15 Interdigital Tech Corp High-throughput channel operation in a mesh wireless local area network
EP2168313B1 (en) * 2007-07-04 2018-08-01 LG Electronics Inc. Interworking procedure with external network in wireless lan and message format for the same
CN103096436B (zh) * 2011-10-31 2016-02-03 华为技术有限公司 Ibss系统中信息包的发送和接收方法及装置
KR20150035525A (ko) * 2012-06-27 2015-04-06 엘지전자 주식회사 무선 통신 시스템에서 채널 액세스 타입 지시 방법 및 이를 위한 장치
CN105721314A (zh) * 2016-02-05 2016-06-29 华为技术有限公司 一种发送数据包的方法及设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN106255174A (zh) 2016-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10716061B2 (en) Method and device for triggering plurality of PS-poll frames in wireless LAN
US11304127B2 (en) Beaconing and capability and basic service set parameter announcement for multi-band operation
US10327204B2 (en) Method and apparatus for power saving mode operation in wireless LAN
JP5990305B2 (ja) 無線ｌａｎシステムにおけるフレーム送信方法及び装置
US9538368B2 (en) Method for transceiving data on basis of grouping in wireless LAN system, and device for supporting same
KR101430333B1 (ko) 무선랜 시스템에서의 프레임 전송방법 및 장치
US9503976B2 (en) Grouping-based data transceiving method in wireless LAN system and apparatus for supporting same
KR101493528B1 (ko) 초고처리율 무선랜 시스템에서의 대역 스위치 방법 및 이를위한 프레임 포맷
US9060359B2 (en) Method and apparatus for transceiving data in a wireless LAN system
KR101477812B1 (ko) 오버레이 무선랜 및/또는 밀리미터 포털을 위한 프로토콜 아키텍쳐와 이를 위한 프레임 포맷 및 그 전송 방법
CN108055695B (zh) 一种在无线局域网中将信道接入终端的方法
EP2702823B1 (en) Channel access method and apparatus in wireless local area network system
CN105474685A (zh) 用于接收数据单元的方法和设备
US9456456B2 (en) Grouping-based data transceiving method in wireless LAN system and apparatus for supporting same
US10034244B2 (en) Method and apparatus for transmitting and receiving periodic data on basis of power save mode in wireless LAN
CN108111260B (zh) 超密集网络中obss场景跨bss通信的方法
CN107889168B (zh) 超密集网络中端到端通信的吞吐量增强方法
CN106255174B (zh) 超密集网络中用户间直接通信的方法
CN107889167B (zh) 多小区网络mumimo的吞吐量增强方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant