RU2538328C2 - Способ управления доступом к беспроводному каналу - Google Patents
Способ управления доступом к беспроводному каналу Download PDFInfo
- Publication number
- RU2538328C2 RU2538328C2 RU2013100600/08A RU2013100600A RU2538328C2 RU 2538328 C2 RU2538328 C2 RU 2538328C2 RU 2013100600/08 A RU2013100600/08 A RU 2013100600/08A RU 2013100600 A RU2013100600 A RU 2013100600A RU 2538328 C2 RU2538328 C2 RU 2538328C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- access
- information
- stations
- mode
- transmission
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
Изобретение относится к сетям радиосвязи. Технический результат заключается в уменьшении времени передачи пользовательской информации в беспроводной сети. Способ управления доступом к беспроводному каналу включает: обеспечение уровнем MAC распределенного режима DCF и централизованного режима PCF доступа к разделяемой среде; передачу всей информации кадрами, состоящими из интервалов управляемого и конкурентного доступа; реализацию на интервале управляемого доступа режима доступа PCF, используемого при передаче чувствительной к задержкам информации; выполнение базовой станцией процедуры опроса, в процессе которого определяются станции, имеющие заявки на передачу информации, чувствительной к задержкам, и поочередное предоставление им необходимого для этого временного ресурса в виде специального кадра, при этом в процессе процедуры опроса базовая станция также определяет станции, имеющие заявки на передачу информации, нечувствительной к задержкам, и предоставляет части таких станций доступ к беспроводному каналу в режиме PCF, а остальные станции передают информацию, нечувствительную к задержкам в режиме DCF. 5 ил.
Description
Изобретение относится к сетям радиосвязи и может быть использовано для уменьшения времени передачи пользовательской информации.
Известен способ управления доступом к беспроводному каналу TDMA от узлов (RN) (relay node), развернутых как сеть с линейной или древовидной топологией, для передач с множеством ретрансляционных участков восходящей линии связи от запрашивающего узла к централизованному узлу (BS) (base station) и/или в нисходящей линии связи от централизованного узла (BS) в направлении конечного узла (RN) [заявка РФ 2008103829, МПК H04L 12/28, H04W 72/00, от 29.06.2006]. В данном способе управления доступом канал TDMA разделяют на кадры, каждый кадр разделяют на подкадр управления и подкадр, предназначенный для передачи данных, каждый подкадр, предназначенный для передачи данных, разделен на две непрерывные части, первая из которых предназначена для трафика нисходящей линии связи, а вторая предназначена для трафика восходящей линии связи, в пределах части трафика нисходящей линии связи узел (BS, RN), более близкий к централизованному узлу (BS), обслуживают перед узлом, более удаленным, а в пределах части трафика восходящей линии связи принимают обратный порядок передачи.
Недостатком описанного способа является передача всей пользовательской информации через (BS), что делает сеть чувствительной к выходу из строя (BS). Описанный способ также не предусматривает работу в режиме конкурентного доступа, что ограничивает возможности по адаптации к изменяющейся интенсивности входного потока заявок.
Известен способ управления доступом к беспроводному каналу связи [заявка РФ 2008146852, МПК H04W 74/04 от 01.05.2007]. В данном способе базовая станция содержит планировщик, выполненный с возможностью осуществления планирования с фиксированным предоставлением ресурсов для передачи данных в заданные временные интервалы, и блок формирования информации планирования, выполненный с возможностью формирования информации планирования, а также с возможностью передачи информации планирования заданной мобильной станции при осуществлении планирования с фиксированным предоставлением ресурсов, при этом информация планирования включает в себя информацию предоставления ресурсов, которая указывает радиоресурс, предоставляемый заданной мобильной станции в заданные временные интервалы при планировании с фиксированным предоставлением ресурсов.
Недостатком такого способа управления доступом к беспроводному каналу связи является невозможность адаптации сети к меняющейся интенсивности входного потока заявок от пользователей сети, концентрация функций управления распределением радиоресурса в базовой станции делает сеть чувствительной к выходу из строя базовой станции.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ управления доступом к среде согласно стандарту 802.11 [Вишневский В.М., Ляхов А.И., Портной С.Л., Шахнович И.В. Широкополосные беспроводные сети передачи информации // М.: Техносфера, 2005 - 592 с. (стр.446-452)]. В данном способе уровень MAC (Media Access Control) обеспечивает распределенный режим DCF (Distributed coordination function) и централизованный режим PCF (Point coordination function) доступа к разделяемой среде; вся информация передается кадрами, состоящими из интервалов управляемого и конкурентного доступа; на интервале управляемого доступа реализуется режим доступа PCF, который используется при передаче чувствительной к задержкам информации; БС (базовая станция) выполняет процедуру опроса, в процессе которой определяет станции, имеющие заявки на передачу информации, чувствительной к задержкам, и поочередно предоставляет им необходимый для этого временной ресурс в виде специального кадра, после получения которого станция, направившая заявку на передачу информации, чувствительной к задержкам, отвечает другим кадром, в котором подтверждает прием специального кадра и одновременно передает данные, при этом нечувствительная к задержкам информация передается на интервале конкурентного доступа.
Недостатком данного способа является невозможность адаптироваться к изменениям трафика.
Для того чтобы какая-то доля ресурса всегда оставалась для передачи информации, нечувствительной к задержкам, длительность интервала управляемого доступа ограничена. После его окончания начинается интервал конкурентного доступа. Если интенсивность заявок на передачу информации, чувствительной к задержкам, мала, то большая часть ресурса оказывается выделенной для конкурентного доступа, что приводит к возникновению коллизий и, как следствие, увеличению времени ожидания.
Задача настоящего изобретения состоит в исключении коллизий за счет управляемого распределения ресурса, выделенного для использования на конкурентной основе при имеющейся интенсивности заявок.
Технический результат изобретения заключается в уменьшении времени передачи пользовательской информации в беспроводной сети.
Технический результат достигается тем, что в способе управления доступом к беспроводному каналу, включающем обеспечение уровнем MAC распределенного режима DCF и централизованного режима PCF доступа к разделяемой среде; передачу всей информации кадрами, состоящими из интервалов управляемого и конкурентного доступа; реализацию на интервале управляемого доступа режима доступа PCF, используемого при передаче чувствительной к задержкам информации; выполнение базовой станцией процедуры опроса, в процессе которой определяются станции, имеющие заявки на передачу информации, чувствительной к задержкам, и поочередное предоставление таким станциям необходимого для этого временного ресурса в виде специального кадра, после получения которого станция, направившая заявку на передачу информации, чувствительной к задержкам, отвечает другим кадром, в котором подтверждает прием специального кадра и одновременно передает данные, согласно изобретению в процессе процедуры опроса базовая станция также определяет станции, имеющие заявки на передачу информации, нечувствительной к задержкам, и предоставляет части таких станций доступ к беспроводному каналу в режиме PCF, а остальные станции передают информацию, нечувствительную к задержкам в режиме DCF.
Предложенный способ позволяет адаптировать сеть к меняющейся интенсивности входного потока заявок посредством динамического управления долями управляемого и конкурентного доступа в кадре. Для этого на основе имеющихся заявок от станций определяется оптимальное, с точки зрения минимизации времени передачи пользовательской информации, соотношение длительности и распределение нагрузки между интервалами управляемого и конкурентного доступа. На основе рассчитанных значений длительности и нагрузки в интервалах управляемого и конкурентного доступа в режиме PCF передается часть информации, нечувствительной к задержкам.
На фиг.1 представлены циклы работы сети в режимах с концентрированным (PCF) и распределенным (DCF) управлением.
На фиг.2 схематически изображен кадр, сочетающий интервалы управляемого и конкурентного доступа.
На фиг.3 представлена зависимость времени передачи информации от соотношения между интервалами управляемого и конкурентного доступа в кадре при значениях λ≤1.
На фиг.4 представлена зависимость времени передачи информации от соотношения между интервалами управляемого и конкурентного доступа в кадре при значениях λ>1.
На фиг.5 представлена схема алгоритма работы способа управления доступом к беспроводному каналу.
Предлагаемый способ доступа к беспроводному каналу осуществляется следующим образом. АС (абонентские станции) передают заявки на выделение ресурса (частотного, временного) на БС. БС анализирует запросы, содержащие тип и приоритет трафика, затем выделяет временные интервалы в интервале управляемого доступа для передачи информации, чувствительной к задержкам, и для передачи данных с высоким приоритетом. Используя информацию об уже имеющейся занятости интервала управляемого доступа и информацию об интенсивности заявок от каждой АС, БС вычисляет оптимальное, с точки зрения минимизации времени передачи пользовательской информации, соотношение длительности и распределение нагрузки между интервалами управляемого и конкурентного доступа (фиг.2) и предоставляет пользователям право на использование среды.
Для определения оптимального, с точки зрения минимизации времени передачи пользовательской информации, соотношения между интервалами управляемого и конкурентного доступа на основе поступивших заявок последовательно оценивается время передачи пользовательской информации при соотношении между интервалами управляемого и конкурентного доступа 1:20, затем 2:20, 3:20 и так далее с шагом 5% от размера кадра. На основе полученной информации определяется оптимальное соотношение между интервалами управляемого и конкурентного доступа, которое корректируется с учетом требования передачи чувствительной к задержкам информации на интервале управляемого доступа путем резервирования части интервала управляемого доступа для передачи информации, чувствительной к задержкам.
Время передачи пользовательской информации может быть вычислено на основе методов теории систем массового обслуживания (Сидоров Ю.В., Сухоруков М.Ю., Сухоруков Ю.С. Модели и анализ сетей радиосвязи // ОАО «Концерн «Созвездие», Воронеж, 2008 - 147 с. (стр.93-97)).
Для вычисления времени передачи пользовательской информации в качестве исходных данных задаются:
- объем передаваемой информации;
- число каналов;
- число ретрансляторов;
- число абонентов;
- интенсивность входного потока заявок от абонента;
- канальная скорость;
- длительность кадра.
Примем, что длительность всех сигнальных сообщений (сигнал вызова Тв, ответный сигнал Тос, сигнал на начало передачи Тнп) одинакова и равна Тс.
Тв=Тос=Тнп=Тс
Одинаково также время обработки сигналов в узлах.
Тогда время передачи сообщения Ти равно:
Ти=3Тс+Тсс+3Е(Тоб)+Е(Тож),
где Тсс - время сообщения о соединении, Е(Тоб) - время обработки в узле А, Е(Тож) - время ожидания, причем все параметры, кроме Е(Тож), являются технически определенными.
При расчете параметра Е(Тож) используется N-линейная модель поступления и обслуживания вызовов типа M/M/N, где N - число линий. Данная модель является моделью массового обслуживания с интенсивностью обслуживания, зависящей от состояния системы n:
µn=nµ при n<N;
µn=Nµ при n≥N,
где µ - интенсивность обслуживания.
Уравнение стационарного распределения вероятностей состояния имеет вид
Параметр относительной нагрузки на канал ρN выражается отношением λ/µN, где λ - интенсивность входного потока.
Параметр P0 находится из условия нормировки:
При n<N и n>N получим в результате соответствующих преобразований
В данной формуле
, соответственно
. Из неравенства видно, что отношение интенсивности входного потока к интенсивности обслуживания должно быть меньше числа линий
Время ожидания Е(Тож) целесообразно определить через промежуточный параметр - вероятность задержки, которая численно равна вероятности того, что в системе находится не менее N вызовов, и выражается формулой Эрланга второго рода:
где A - общая нагрузка в Эрлангах на канал, E2,N(A) - функция Эрланга второго рода (Рзд=E2,N(A)).
В формуле для Е(Тож) неизвестным является параметр µ -интенсивность обслуживания. При коммутации пакетов параметр µ определяется длительностью пакетов, при коммутации каналов и использовании линий речевого канала для передачи управляющих сигналов - общим временем занятия линии (Тзн) для передачи сообщения и сигналов установления соединения.
Учитывая то, что передача различных сигнальных сообщений не занимает много времени, время занятия канала будет определяться в основном длительностью передачи информационного сообщения.
Соответственно, формула для времени передачи информации будет иметь вид
Полученная формула верна для сетей с коммутацией каналов. При оценке сети, использующей предложенный способ управления доступом к беспроводному каналу, необходимо также учитывать обмен сообщениями запроса и ответа на выделение ресурса между базовой и абонентской станциями (Тбс). Для передачи служебных сообщений выделяется отдельный канал с конкурентным доступом к среде, что позволяет реализовать функцию самоорганизации сети. При оценке задержек необходимо использовать формулы для пакетных сетей.
где Тз - время передачи запроса от абонента на выделение ресурса, То - время передачи ответного сообщения базовой станцией.
В результате конечная формула для оценки времени передачи информации в сети, использующей предложенный способ управления доступом к беспроводному каналу, будет иметь следующий вид:
Из приведенных на фиг.3 и 4 графиков зависимости времени передачи информации от соотношения между интервалами управляемого и
конкурентного доступа в кадре, построенных на основе расчета времени передачи информации по формулам, описанным выше, видно, что при значениях интенсивности входного потока заявок λ>1 совместное использование в кадре режимов управляемого и конкурентного доступа позволяет минимизировать время передачи пользовательской информации. При меньших значениях параметра λ построение сети на основе совместного доступа неэффективно, поэтому целесообразно использовать весь кадр данных под управлением базовой станции или в децентрализованном режиме.
Предложенный способ управления доступом к беспроводному каналу позволяет определить для каждого значения λ минимальное значение времени передачи пользовательской информации и выбрать соотношение между интервалами управляемого и конкурентного доступа, при которых это минимальное значение времени передачи пользовательской информации может быть достигнуто. Таким образом, предложенный способ доступа к беспроводному каналу позволяет уменьшить время передачи пользовательской информации и адаптировать сеть к меняющейся интенсивности входного потока заявок за счет адаптивного изменения порога между интервалами управляемого и конкурентного доступа.
Claims (1)
- Способ управления доступом к беспроводному каналу, включающий: обеспечение уровнем MAC распределенного режима DCF и централизованного режима PCF доступа к разделяемой среде; передачу всей информации кадрами, состоящими из интервалов управляемого и конкурентного доступа; реализацию на интервале управляемого доступа режима доступа PCF, используемого при передаче чувствительной к задержкам информации; выполнение базовой станцией процедуры опроса, в процессе которой определяются станции, имеющие заявки на передачу чувствительной к задержкам информации, и поочередное предоставление таким станциям необходимого для этого временного ресурса в виде специального кадра, после получения которого станция, направившая заявку на передачу информации, чувствительной к задержкам, отвечает другим кадром, в котором подтверждает прием специального кадра и одновременно передает данные, отличающийся тем, что в процессе процедуры опроса базовая станция также определяет станции, имеющие заявки на передачу информации, нечувствительной к задержкам, и предоставляет части таких станций доступ к беспроводному каналу в централизованном режиме PCF, а остальные станции передают информацию, нечувствительную к задержкам в распределенном режиме DCF.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013100600/08A RU2538328C2 (ru) | 2013-01-09 | 2013-01-09 | Способ управления доступом к беспроводному каналу |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013100600/08A RU2538328C2 (ru) | 2013-01-09 | 2013-01-09 | Способ управления доступом к беспроводному каналу |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013100600A RU2013100600A (ru) | 2014-07-20 |
RU2538328C2 true RU2538328C2 (ru) | 2015-01-10 |
Family
ID=51215057
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013100600/08A RU2538328C2 (ru) | 2013-01-09 | 2013-01-09 | Способ управления доступом к беспроводному каналу |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2538328C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2705017C1 (ru) * | 2016-02-18 | 2019-11-01 | Телефонактиеболагет Лм Эрикссон (Пабл) | Улучшенное сосуществование толерантных к задержке и чувствительных к задержке сеансов |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1744503A1 (en) * | 2005-07-15 | 2007-01-17 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Packet scheduling for a wireless local area network |
RU2354063C2 (ru) * | 2003-12-15 | 2009-04-27 | Телефонактиеболагет Л М Эрикссон (Пабл) | Распределенное управление доступом к среде передачи для систем широкополосного доступа |
-
2013
- 2013-01-09 RU RU2013100600/08A patent/RU2538328C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2354063C2 (ru) * | 2003-12-15 | 2009-04-27 | Телефонактиеболагет Л М Эрикссон (Пабл) | Распределенное управление доступом к среде передачи для систем широкополосного доступа |
EP1744503A1 (en) * | 2005-07-15 | 2007-01-17 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Packet scheduling for a wireless local area network |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ВИШНЕВСКИЙ В.М., и др., "Широкополосные беспроводные сети передачи информации", Москва, Техносфера, 2005, с.277-282, 446-452. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2705017C1 (ru) * | 2016-02-18 | 2019-11-01 | Телефонактиеболагет Лм Эрикссон (Пабл) | Улучшенное сосуществование толерантных к задержке и чувствительных к задержке сеансов |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013100600A (ru) | 2014-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ye et al. | Distributed and adaptive medium access control for Internet-of-Things-enabled mobile networks | |
US11979859B2 (en) | Methods and systems for autonomous sidelink resource allocation | |
US8325646B2 (en) | Method and system for resource scheduling in wireless system | |
JP5185367B2 (ja) | 無線通信方法、無線通信システム、基地局、及び端末局 | |
US10779268B2 (en) | Terminal device and D2D resource management method | |
JP6900624B2 (ja) | データ通信システム、光回線終端装置およびベースバンドユニット | |
CN109640393B (zh) | 一种无线自组网数话同传的竞争式时分多址接入方法 | |
CN113811014A (zh) | 无线网络的接入方法和装置 | |
CN105900377A (zh) | 一种传输数据的方法和设备 | |
CN102256214B (zh) | 码分多址集群系统综合业务和传输特性的动态信道分配方法 | |
WO2021196143A1 (zh) | 资源排除方法、装置、设备及存储介质 | |
CN103491597A (zh) | 一种微基站的接入控制方法及装置 | |
CN107211459B (zh) | 接入点ap、站点sta、通信系统及数据传输方法 | |
CN113411868A (zh) | 一种对讲机组网方法、装置、计算机设备和存储介质 | |
RU2538328C2 (ru) | Способ управления доступом к беспроводному каналу | |
KR20090034527A (ko) | 피드백 메시지 기반의 상향 트래픽 전송 스케줄링 방법 및장치 | |
Salam et al. | Cooperative MTC data offloading with trust transitivity framework in 5G networks | |
JP2003047047A (ja) | 多元接続方式の無線通信システム | |
CN112672358B (zh) | 一种基于移动自组网的时隙调度方法 | |
CN117119552A (zh) | 数据传输方法及装置、存储介质和电子设备 | |
CA2005638C (en) | Communication system with squelch control | |
GB2399991A (en) | Sharing resource access based on location classes | |
CN111226474B (zh) | 时隙化Aloha冲突改进的方法和系统 | |
US20190335499A1 (en) | Channel scheduling for spatial reuse | |
Kirchhof et al. | Improving MAC protocols for wireless industrial networks via packet prioritization and cooperation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160110 |