CN106358316A - 一种信道接入方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种信道接入方法及装置，所述方法包括：根据站点的速率，获取所述站点对应的预留状态计数器的值的初始值；所述站点采用二进制指数退避算法，对接入点的信道进行竞争；若所述站点竞争当前信道成功，则根据所述预留状态计数器的值及第一预设规则进行下一次信道的竞争；若所述站点竞争当前信道失败，则根据所述预留状态计数器的值及第二预设规则进行下一次信道的竞争。所述方法通过站点速率及不同预设规则在二进制指数退避算法的基础上对竞争信道实现了进一步的控制，降低了时延，实现了信道的时间均分，提升了系统吞吐量。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信领域，具体而言，涉及一种信道接入方法及装置。
背景技术
随着WLAN(Wireless Local Area Networks，无线局域网络)的不断深入研究和发展，它已在各个领域得到了广泛的应用。因此，对WLAN各方面性能的要求也越来越高，包括其系统吞吐量、时延和公平性等。目前IEEE802.11系列标准是WLAN系统的主流标准，MAC(Medium Access Control，介质访问控制)层是其研究的重点之一。
目前IEEE802.11系列标准中，主要通过802.11DCF(Distributed CoordinationFunction，分布式协调功能)机制实现信道的共享。其中主要包括CSMA/CA(Carrier SenseMultiple Access with Collision Avoidance，载波侦听多路访问/碰撞避免)技术和ACK(Acknowledgement，确认帧)技术等。它通常采用BEB(Binary Exponential Backoff，二进制指数退避)算法来避免碰撞。
802.11DCF接入机制中，当某个站点有数据要发送时，首先侦听信道，若信道空闲，则继续侦听DIFS(Distributed Inter－frame Spacing，即分布式帧间间隙)后在(0，CW)内随机选择退避时间，其中，CW为竞争窗口大小。若在此期间内信道一直空闲，则当退避时间减少到0时开始传输数据；若在此期间侦听到信道忙，则冻结退避计数器，等待信道空闲后再继续递减。在上述过程中，CW从最小值7开始，每发生一次碰撞，CW就会成倍增长，直至增加到最大值255。
可见，在802.11DCF机制中，信道利用率很低，特别是在其网络状态趋于饱和时，高碰撞率将导致系统吞吐量大幅下降，出现性能异常和时延增加等问题，难以保证各个站点的业务传输质量。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种信道接入方法及装置，以解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种信道接入方法，所述方法包括：根据站点的速率，获取所述站点对应的预留状态计数器的值的初始值；所述站点采用二进制指数退避算法，对接入点的信道进行竞争；若所述站点竞争当前信道成功，则根据所述预留状态计数器的值及第一预设规则进行下一次信道的竞争；若所述站点竞争当前信道失败，则根据所述预留状态计数器的值及第二预设规则进行下一次信道的竞争。
第二方面，本发明实施例提供了一种信道接入装置，所述装置包括：获取模块，用于根据站点的速率，获取所述站点对应的预留状态计数器的值的初始值；第一处理模块，用于所述站点采用二进制指数退避算法，对接入点的信道进行竞争；第二处理模块，用于若所述站点竞争当前信道成功，则根据所述预留状态计数器的值及第一预设规则进行下一次信道的竞争；第三处理模块，用于若所述站点竞争当前信道失败，则根据所述预留状态计数器的值及第二预设规则进行下一次信道的竞争。
与现有技术相比，本发明实施例提供的一种信道接入方法及装置，通过根据站点的速率，获取所述站点对应的预留状态计数器的值的初始值，所述站点首先采用二进制指数退避算法，对接入点的信道进行竞争，根据所述站点竞争当前信道是否成功，根据站点的速率对应的预留状态计数器的值的初始值及不同的预设规则，来进行下一次的信道竞争。这种方式，通过站点速率及不同预设规则在二进制指数退避算法的基础上对竞争信道实现了进一步的控制，并实现了信道的时间均分，保证了各个站点的业务传输质量，提升了系统吞吐量。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明实施例提供的接入点与站点进行交互的示意图。
图2是本发明实施例提供的一种信道接入方法的流程图。
图3是本发明实施例提供的一种信道接入方法中步骤S300的流程图。
图4是本发明实施例提供的一种信道接入方法中步骤S500的流程图。
图5是本发明实施例提供的一种信道接入方法中步骤S600的流程图。
图6是本发明实施例提供的一种信道接入装置的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
图1示出了本发明实施例提供的接入点200与多个站点(图中所示101至103)进行交互的示意图。所述接入点200通过无线信道与一个或多个站点进行无线通信连接，以进行数据通信或交互。所述接入点200可以是基站，无线路由器等。所述站点(图中所示101至103)可以是个人电脑(personal computer，PC)、平板电脑、智能手机、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、穿戴设备等。
图2示出了本发明实施例提供的一种信道接入方法的流程图，请参阅图2，本实施例描述的是站点的处理流程，所述方法包括：
步骤S300，根据站点的速率，获取所述站点对应的预留状态计数器的值的初始值。
可以在所述站点内部设置一个预设表，预设表中划分多个速率区间，每个速率区间对应一个预留状态计数器的值的初始值，判断所述站点的速率处于哪个速率区间，即可获取所述站点对应的预留状态计数器的值的初始值。
请参阅图3，作为一种实施方式，步骤S300可以包括：
步骤S310，所述站点接入接入点，以使所述接入点根据所述站点的速率，为所述站点分配并返回所述预留状态计数器的值的初始值。
可以在所述接入点内部设置一个预设表，预设表中划分多个速率区间，每个速率区间对应一个预留状态计数器的值的初始值。
当所述接入点获取到所述站点的速率，判断所述站点的速率处于哪个速率区间，并根据所述站点的所处的速率区间判断所述站点类型，根据所述站点的类型为其分配对应的预留状态计数器的值的初始值。
步骤S320，所述站点接收所述接入点返回的预留状态计数器的值的初始值。
例如，可以预设当所述站点的速率大于36M/s时，所述站点为高速率站点；当所述站点速率介于11M/s到36M/s之间时，所述站点为中速率站点，当所述站点速率小于11M/s时，所述站点为低速率站点。
进一步的，不同类型的站点与对应的预留状态计数器的值的初始值(ReservationNumber，RN)可以用映射表的形式进行存储，如下表1中所示：
所述接入点查询所述映射表，为所述站点分配并返回对应的预留状态计数器的值的初始值。
步骤S400，所述站点采用二进制指数退避算法，对接入点的信道进行竞争。
其中，二进制指数退避算法是IEEE 802.11标准中CSMA/CA机制的实现算法，其实现机制如下：
(1)当站点A与站点B相继存在数据，需要竞争信道进行发送时，其首先需要＂等待＂DIFS(Distributed Inter－frame Spacing，即分布式帧间间隙)时间，若DIFS时间内，信道保持空闲状态，那么就可以进行随机退避过程。
(2)若站点A与站点B进入随机退避过程时，其首先需要从竞争窗口(Contentionwindow)选择一个随机数作为随机回退计数值，在802.11协议中，默认的初始竞争窗口为31，即随机回退计数值的范围即是[0，31]。假设站点A则是选择了8，而站点B选择了2。
(3)在随机退避过程中，每经过一个时隙，节点会＂监听＂一次信道，若信道空闲，则相应的随机回退计数值减1。假设经过3个时隙后，站点A的随机倒数计数值从8递减至5，而站点B相应从2递减至0。
(4)当站点的随机倒数计数值倒数至0时，节点竞争获得信道，从而可以发送数据。此时，站点B获得信道后，发送数据包给接入点(AP)。在AP接收到数据后，会采用CRC机制对数据进行校验，若校验通过，AP会在SIFS(Short inter－frame space，即短帧间间隔)后，反馈ACK确认帧。
(5)当站点B成功发送完数据，＂等待＂了SIFS的时间之后，AP会向节点反馈ACK确认帧。当站点B成功接收到ACK帧之后，这一次传输完成。
(6)当这一次传输完成后，节点需要再次＂等待＂DIFS的时间后，重新开始随机退避过程。若节点刚刚发送完数据，那么在随机退避过程开始时，需要重新从竞争窗口中选择一个随机数作为随机回退计数值进行倒数。若节点没有发送数据，那么直接从上一次的倒数结果继续倒数。假设站点A没有竞争到信道，那么其在第二次的随机退避过程中，直接基于上次的5直接进行倒数至4。
步骤S500，若所述站点竞争当前信道成功，则根据所述预留状态计数器的值及第一预设规则进行下一次信道的竞争。
请参阅图4，作为一种实施方式，步骤S500可以包括：
步骤S510，将所述预留状态计数器的值减1。
可以理解的是，所述预留状态计数器的值的初始值是由站点的速率决定的，因此，对于高速率站点，其初始值越大，则所述预留状态计数器的初始值通过减少1，直到最终减少到0的次数越多，也就是说竞争信道成功的次数也就越多，因而获得的传输机会越多。
步骤S520，判断所述预留状态计数器的值是否大于0。
若所述预留状态计数器的值大于0，则执行步骤S530；若所述预留状态计数器的值小于或等于0，则执行步骤S540。
步骤S530，将所述站点的随机回退计数值设置为预设阈值，当所述随机回退计数值减少到0时，向所述接入点发送数据。
作为一种实施方式，所述预设阈值可设置为所述站点在采用二进制指数退避算法时探测到的空闲时隙的值，或设置为采用二进制指数退避算法时，所述站点相邻两次成功传输数据的时间间隔的平均值，或设置为其他合理的值。可以理解的是，所述预设阈值也可以设置相对于上述实施例更小的值，例如，所述阈值可以设置为(CWmin+1)/2，其中CWmin为竞争窗口的最小值。
例如，若所述站点采用二进制指数退避算法，对接入点的信道竞争成功时，其对应的竞争窗口的大小为CWmin，假设CWmin为31，则此时将预设阈值可设置(CWmin+1)/2，即16，依次类推，所述站点下一次竞争信道时其对应的预设阈值为8，依次递减。也就是说，当站点连续竞争信道成功，其下一次竞争信道成功的概率更高。优选的，可以将所述预设阈值设置为8。
步骤S540，将所述预留状态计数器的值恢复为其初始值，按照二进制指数退避算法接入信道，从预设区间中随机选择一个值作为所述站点的随机回退计数值，当所述随机回退计数值减少到0时，向所述接入点发送数据。
作为一种实施方式，所述预设区间为[0，CW]，其中，CW为竞争窗口的大小。
可以理解的是，对于站点采用二进制指数退避算法来竞争信道，若所述站点采用二进制指数退避算法，对接入点的信道第一次竞争时，其对应的竞争窗口的大小为CWmin，假设CWmin为32，则下一次竞争信道时，其对应的竞争窗口的大小为64，依次类推。
步骤S600，若所述站点竞争当前信道失败，则根据所述预留状态计数器的值及第二预设规则进行下一次信道的竞争。
请参阅图5，作为一种实施方式，步骤S600可以包括：
步骤S610，将所述预留状态计数器的值恢复为其初始值。
步骤S620，按照二进制指数退避算法接入信道，从预设区间中随机选择一个值作为所述站点的随机回退计数值，当所述随机回退计数值减少到0时，向所述接入点发送数据。
作为一种实施方式，所述预设区间为[0，CW]，其中，CW为竞争窗口的大小。
本发明实施例提供的信道接入方法，通过根据站点的速率，获取所述站点对应的预留状态计数器的值的初始值，所述站点首先采用二进制指数退避算法，对接入点的信道进行竞争，根据所述站点竞争当前信道是否成功，根据站点的速率对应的预留状态计数器的值的初始值及不同的预设规则，来进行下一次的信道竞争。这种方式，通过站点速率及不同预设规则在二进制指数退避算法的基础上对竞争信道实现了进一步的控制，对当前成功传输数据的站点按其速率的大小成比例的增加了其下一次继续竞争到信道的机率，提升了系统吞吐量，并实现了信道的时间均分，保证了各个站点的业务传输质量。
请参阅图6，是本发明实施例提供的信道接入装置700的功能模块示意图。所述信道接入装置700运行于所述站点中，所述信道接入装置700包括获取模块710、第一处理模块720、第二处理模块730、及第三处理模块740。
所述获取模块710，用于根据站点的速率，获取所述站点对应的预留状态计数器的值的初始值。
进一步的，所述获取模块710，具体用于所述站点接入接入点，以使所述接入点根据所述站点的速率，为所述站点分配并返回所述预留状态计数器的值的初始值；所述站点接收所述接入点返回的预留状态计数器的值的初始值。
所述第一处理模块720，用于所述站点采用二进制指数退避算法，对接入点的信道进行竞争。
所述第二处理模块730，用于若所述站点竞争当前信道成功，则根据所述预留状态计数器的值及第一预设规则进行下一次信道的竞争。
进一步的，所述第二处理模块730，具体用于将所述预留状态计数器的值减1；判断所述预留状态计数器的值是否大于0；若所述预留状态计数器的值大于0，则将所述站点的随机回退计数值设置为预设阈值，当所述随机回退计数值减少到0时，向所述接入点发送数据；否则，将所述预留状态计数器的值恢复为其初始值，按照二进制指数退避算法接入信道，从预设区间中随机选择一个值作为所述站点的随机回退计数值，当所述随机回退计数值减少到0时，向所述接入点发送数据。
所述第三处理模块740，用于若所述站点竞争当前信道失败，则根据所述预留状态计数器的值及第二预设规则进行下一次信道的竞争。
进一步的，所述第三处理模块740，具体用于将所述预留状态计数器的值恢复为其初始值；按照二进制指数退避算法接入信道，从预设区间中随机选择一个值作为所述站点的随机回退计数值，当所述随机回退计数值减少到0时，向所述接入点发送数据。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
本发明实施例所提供的信道接入装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read－Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种信道接入方法，其特征在于，所述方法包括：
根据站点的速率，获取所述站点对应的预留状态计数器的值的初始值；
所述站点采用二进制指数退避算法，对接入点的信道进行竞争；
若所述站点竞争当前信道成功，则根据所述预留状态计数器的值及第一预设规则进行下一次信道的竞争；
若所述站点竞争当前信道失败，则根据所述预留状态计数器的值及第二预设规则进行下一次信道的竞争。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据站点的速率，获取所述站点对应的预留状态计数器的值的初始值，包括：
所述站点接入接入点，以使所述接入点根据所述站点的速率，为所述站点分配并返回所述预留状态计数器的值的初始值；
所述站点接收所述接入点返回的预留状态计数器的值的初始值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述预留状态计数器的值及第一预设规则进行下一次信道的竞争，包括：
将所述预留状态计数器的值减1；
判断所述预留状态计数器的值是否大于0；
若所述预留状态计数器的值大于0，则将所述站点的随机回退计数值设置为预设阈值，当所述随机回退计数值减少到0时，向所述接入点发送数据；
否则，将所述预留状态计数器的值恢复为其初始值，按照二进制指数退避算法接入信道，从预设区间中随机选择一个值作为所述站点的随机回退计数值，当所述随机回退计数值减少到0时，向所述接入点发送数据。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预设阈值设置为所述站点在采用二进制指数退避算法时探测到的空闲时隙的值，或设置为采用二进制指数退避机制算法时所述站点相邻两次成功传输数据的时间间隔的平均值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述预留状态计数器的值及第二预设规则进行下一次信道的竞争，包括：
将所述预留状态计数器的值恢复为其初始值；
按照二进制指数退避算法接入信道，从预设区间中随机选择一个值作为所述站点的随机回退计数值，当所述随机回退计数值减少到0时，向所述接入点发送数据。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述预设区间为[0，CW]，其中，CW为竞争窗口的大小。
7.一种信道接入装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于根据站点的速率，获取所述站点对应的预留状态计数器的值的初始值；
第一处理模块，用于所述站点采用二进制指数退避算法，对接入点的信道进行竞争；
第二处理模块，用于若所述站点竞争当前信道成功，则根据所述预留状态计数器的值及第一预设规则进行下一次信道的竞争；
第三处理模块，用于若所述站点竞争当前信道失败，则根据所述预留状态计数器的值及第二预设规则进行下一次信道的竞争。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述获取模块，具体用于所述站点接入接入点，以使所述接入点根据所述站点的速率，为所述站点分配并返回所述预留状态计数器的值的初始值；所述站点接收所述接入点返回的预留状态计数器的值的初始值。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二处理模块，具体用于将所述预留状态计数器的值减1；判断所述预留状态计数器的值是否大于0；若所述预留状态计数器的值大于0，则将所述站点的随机回退计数值设置为预设阈值，当所述随机回退计数值减少到0时，向所述接入点发送数据；否则，将所述预留状态计数器的值恢复为其初始值，按照二进制指数退避算法接入信道，从预设区间中随机选择一个值作为所述站点的随机回退计数值，当所述随机回退计数值减少到0时，向所述接入点发送数据。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第三处理模块，具体用于将所述预留状态计数器的值恢复为其初始值；按照二进制指数退避算法接入信道，从预设区间中随机选择一个值作为所述站点的随机回退计数值，当所述随机回退计数值减少到0时，向所述接入点发送数据。
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