WO2006035184A1 - Procede d'acces pour reseau local sans fils a acces aleatoire - Google Patents

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WO2006035184A1
WO2006035184A1 PCT/FR2005/050786 FR2005050786W WO2006035184A1 WO 2006035184 A1 WO2006035184 A1 WO 2006035184A1 FR 2005050786 W FR2005050786 W FR 2005050786W WO 2006035184 A1 WO2006035184 A1 WO 2006035184A1
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WO
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transceiver
contention window
systems
estimate
data representative
Prior art date
Application number
PCT/FR2005/050786
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Inventor
Martin Heusse
Franck Rousseau
Andrzej Duda
Romaric Guillier
Original Assignee
Institut National Polytechnique De Grenoble
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/08—Non-scheduled access, e.g. ALOHA
    • H04W74/0808—Non-scheduled access, e.g. ALOHA using carrier sensing, e.g. carrier sense multiple access [CSMA]
    • H04W74/0816—Non-scheduled access, e.g. ALOHA using carrier sensing, e.g. carrier sense multiple access [CSMA] with collision avoidance
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L12/407—Bus networks with decentralised control
    • H04L12/413—Bus networks with decentralised control with random access, e.g. carrier-sense multiple-access with collision detection [CSMA-CD]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
    • H04W84/10—Small scale networks; Flat hierarchical networks
    • H04W84/12—WLAN [Wireless Local Area Networks]

Definitions

  • the present invention relates to a method of access to a local network without son random access to trans ⁇ mission channel. Presentation of the prior art
  • a network consists of a set of computers, or transceiver systems connected by communication channels that allow them to exchange frames infor mation ⁇ therebetween.
  • a wireless network uses radio waves (radio waves and infrared waves) for frame exchanges between transceiver systems.
  • a wireless local area network (WLAN) is a wireless network with a wireless transmission channel in which the transceiver systems of the network use the same carrier frequency for the transmission of frames.
  • the exchange of frames on the transmission channel of the wireless local area network can be carried out according to an exchange protocol defined by the IEEE 802.11 standard and the revisions of this standard.
  • the IEEE 802.11 standard defines a method of access to the transmission channel called multiple access method with carrier detection and collision avoidance or CSMA / CA (acronym for Carrier Sensé Multiple Access / Collision Avoidance).
  • CSMA / CA carrier detection and collision avoidance
  • Such an access method provides that each system wishing to transmit a frame verifies before any transmission that the transmission channel is free. If the channel is not free, the system draws a random number C in a contention window whose lower value is 0 and the upper value is denoted CW (acronym for Contention Window).
  • DIFS analog for DCF InterFrame Spacing, DCF meaning Distributed Coordination Function
  • FIG. 1 illustrates the operating principle of a CSMA / CA type access method.
  • Three time axes 1, 2 and 3 associated respectively with first, second and third transceiver systems of a network are represented ⁇ feel.
  • the first system transmits a frame F1 on the transmission channel of the network.
  • Transmission of a frame on the network is understood to mean all the signals exchanged between a sending system and a receiving system. In particular, this generally includes an acknowledgment message sent by the destination system at the end of transmission.
  • the second and third systems wish in turn to transmit a frame during transmission of the frame F1.
  • the second system then draws a random number C1 between 0 and CW corresponding to a waiting time T1 equal to Cl * Slot and the third system draws a random number C2 between 0 and CW corresponding to a waiting time T2 equal to C2 * Slot.
  • T1 is greater than T2.
  • the second and third systems wait for the fixed duration DIFS.
  • the second system then starts counting the duration T1 and the third system counts the duration T2.
  • the T2 duration being less than the duration T1
  • the third system starts transmitting a frame F2 at time t1. It remained then to the second system to wait for a duration T3.
  • the second system waits for the end of the transmission of the frame F2, then once the free channel at time t2, waits for the fixed duration DIFS then carries out the countdown of the duration T3 before transmitting the frame F3.
  • FIG. 2 illustrates another aspect of the operating principle of a CSMA / CA type access method.
  • the second and third systems have drawn the same random number corresponding, for example, to a waiting time T1 '.
  • Tl' a waiting time
  • the second and third systems after having waited for the duration Tl', start respectively the transmission of a frame F2 'and a frame F3'.
  • Such a collision is detected by the fact that neither the second nor the third system receives an acknowledgment message confirming a good reception of a frame by the recipient system.
  • the CSMA / CA access method then provides that the second and third systems double the value of CW.
  • Such a method corresponds to an exponential increase method.
  • the second system then draws a random number between 0 and ⁇ 2CW corre sponding to a waiting time T2 'and the third system takes a random number between 0 and 2CW corresponding to a waiting time T3', lower, in this example, at T2 '.
  • the contention window is increased, the probability that the second and third systems wait for different durations is greater and therefore the probability of a new collision occurring is reduced.
  • the second and three-layer systems ⁇ SIEME respectively start counting periods T2 'and T3' to time t2 '.
  • the third system transmits a frame F4', possibly corresponding to the frame F3 '.
  • the second system waits for the duration DIFS then the remaining time T4' before transmitting a frame F5 '. If there had been a collision again between the second and third systems, their contention windows would have been doubled again.
  • the upper value CW of the contention window of a transceiver system participating in a collision is reset to a minimum value CW m j_ n .
  • the upper value CW of the contention window of a transceiver system can not exceed a maximum value CW max if the system participates in several successive collisions.
  • the values CW m j_ n and CW max are set identically for all systems in the network.
  • Such an access method does not generally make it possible to reach the optimum capacity of the network.
  • such an access method can lead to short-term equity issues. Indeed, the contention window of a system parti ⁇ ⁇ cipant to several successive collisions increases rapidly. Such a system can, after several successive collisions, determine a random number corresponding to a significant waiting time. Such a system finally transmits a frame after a waiting time much longer than the average frame transmission waiting time of the other transceiver systems of the network.
  • such an access method does not make it possible to detect whether the unsuccessful transmission of a frame is due to a collision or to poor transmission conditions.
  • the first case is the presence of concurrent transceiver systems while in the second case, the problem is not related to network overhead and could be solved by changing the modulation used by the system for frame transmission.
  • Another object of the present invention is to provide an access method for detecting whether frame transmission failures correspond to collisions or poor transmission conditions.
  • the present invention provides a method of accessing a set of transceiver systems to a transmission channel of a wireless LAN in which each transceiver system of the set of transceiver systems wishing to transmit a frame on the transmission channel, draws, if the transmission channel is busy, a random number in a contention window and waits, at the release of the transmission channel, at least a duration proportional to the random number before transmitting the frame.
  • the method comprising the following steps for at least one transceiver system of the transceiver system set:
  • steps (a) and (b) are performed independently for each transceiver system of the set of transceiver systems.
  • the determined target value is identical and constant for each transceiver system of the set of transceiver systems, the contention window being increased or decreased so as to evolve around a same contention window value for each transceiver system of the transceiver system set.
  • step (b) if the estimate of the data representative of the average waiting time is less than the determined target value, a new higher value, CW new , of the conten ⁇ window is determined from the last upper value, C old w ⁇ el a contention window determined by the following relationship: CW - CW ⁇ ⁇ where ⁇ is a positive real number less than unity, and, if the estimate of the data representative of the average waiting time is greater than the determined target value, the new upper value of the contention window is determined according to the following relation: cw _ 2CW old 2 + ⁇ CW old where ⁇ is a positive real number less than unity.
  • the steps (a) and (b) are performed by a transceiver system specific to the set of transceiver systems, the specific transceiver system transmitting, after the step (b), the contention window to the other transceiver systems of the transceiver system set.
  • the specific transceiver system sets at an initial value a datum representative of the number of transceiver systems of the set of transceiver systems, and wherein, in step (b), if the estimate of the data representative of the average waiting time is less than the determined target value, the transceiver specific system ⁇ fic decreases the data representative of the number of transceiver systems and modifies the contention window and the target value determined from the data representative of the number of transceiver decreased systems, and if esti ⁇ mation of the data representative of the average waiting time is greater than the determined target value, the transmitter-specific receptor system increases the data representative of the number of transceiver systems and modifies the window conten- tion and the target value determined from the data repre sentative ⁇ the number of transceiver systems increased.
  • the contention window depends on the transmission rate of the transceiver system and / or the size of the frame. to be transmitted by the transceiver system.
  • the present invention also provides a transceiver system for exchanging frames on a transmission channel of a wireless local area network, comprising pulling means, if the transmission channel is busy, of a random number in a window. of contention, and a means of transmission, at the release of the transmission channel, of a frame after waiting for at least one duration proportional to the random number, and comprising means for determining an estimate of a datum representative of the average waiting time between two transmissions of frames on the transmission channel, and a means for increasing the contention window ⁇ tion if the estimate of the data representative of the average waiting time is less than a value determined target that is constant or depends on an estimate of the number of transceiver systems in the set of transceiver systems or to decrease the window of contentio n if the estimate of the data representative of the average waiting time is Su conclusions ⁇ higher than the target value determined.
  • the determined target value is constant
  • the transceiver system comprising means for determining a new, higher value, CW new , of the contention window from the last higher value, CW 0j _ ⁇ , of the contention window determined, if the estimate of the data representative of the average waiting time is less than the determined target value, according to the following relation: cw _ CW 0 Id ⁇ where ⁇ is a positive real number less than unity, and, if the estimate of the data representative of the average waiting time is greater than the determined target value, according to the following relation: rw _ 2CW old new 2 + ⁇ CW old where ⁇ is a positive real number less than unity.
  • the transceiver system comprises means for storing an initial value of a datum representative of a number of transceiver systems of the network; means, if the estimate of the data representative of the average waiting time is less than the target value, to reduce the data representative of the number of transceiver systems and to modify the contention window and the target value determined at from the data representative of the number of transceiver systems decreased, and if the estimate of the data representative of the average waiting time is Su conclusions ⁇ higher to the determined target value, to increase the data representative of the number of systems transceiver and for modifying the contention window and the target value determined from the data representative of the number of transceiver systems increased; and means for transmitting the contention window on the transmission channel to other transceiver systems of the network.
  • FIGS. 2, previously described, illustrate the principle of operation of a method of access to a CSMA / CA type wireless network
  • FIG. 3 diagrammatically illustrates the operating principle of the method of access to a wireless network according to the invention
  • FIG. 4 is a graph illustrating the evolution of the upper value of the optimal contention window as a function of the number of transceiver systems of the network
  • FIG. 5 is a graph illustrating the evolution of the average optimal waiting time as a function of the number of transceiver systems of the network
  • FIG. 6 illustrates the steps of a first exemplary embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 7 illustrates the steps of a second exemplary embodiment of the method according to the invention.
  • the method according to the present invention incorporates certain principles of a CSMA / CA type process.
  • the method according to the invention provides that the transceiver systems of the network expect a duration proportional to a random number chosen between zero and the upper value CW of the contention window.
  • the method according to the present invention provides that the upper values CW of the contention windows used by the transceiver systems of the network are equal to the same value or converge to the same value. for all systems. There is therefore no exponential increase in the upper value CW of the contention window of a transceiver system in the event of a collision.
  • the upper value CW of the contention window of each transceiver system is adapted to the actual load of the network and modified according to the number of active systems.
  • Figure 3 illustrates the approach that led to the access method according to the present invention.
  • the principle of the present invention consists, in order to ensure short-term equity and low waiting times, to maintain the upper value CW of the contention window at an identical optimal value for all the transceiver systems of the network, or to set the upper CW value of the contention window of each transceiver system of the network to said optimum value.
  • the optimal value of CW is changed according to the number of transmitter-receiver systems in competition.
  • FIG. 3 illustrates the process used to determine the optimal value of CW. It is considered that all the transceiver systems of the network are "greedy", that is to say that they always have a frame to transmit.
  • FIG. 3 illustrates a frame transmission process on a wireless network comprising two transceiver systems in the form of a discrete time stochastic process operating between the following three states: waiting state 2;
  • the duration of a wait state is significantly less than the duration of a collision, which in turn may be less than the duration of a successful transmission (which includes the acknowledgment message issued by the system recipient at the end of transmission).
  • the time intervals for each state are represented with equal durations, for this is enough when one is interested only in the probabilities of being in a given state. It may be noted that it is easy for a transceiver system of the network to distinguish between a waiting state, in which no carrier is detected on the network, and the other two states, in which a carrier is detected on the network.
  • P e the probability of attempted transmission.
  • P- ( -, in a given time interval for a network comprising N systems transceiver is obtained by considering that such an event requires an attempt to transmit a single transmitter system - receiver and the absence of transmission attempt for all other transceiver systems.
  • the expression of the probability P- ) - is as follows:
  • P 0 I-Pt-P 1 (2)
  • Pj_ the probability of a waiting state in the given time interval
  • nj_ is the number of consecutive wait-state intervals between two transmission attempts (corresponding to successful transmissions or collisions).
  • nj the mean of the number nj_.
  • the mean nj is related to the probability of a waiting state by the following relation:
  • the probability P e can be expressed as follows:
  • the present invention consists in optimizing the rate of successful transmissions of frames on the transmission channel of the network by minimizing the duration lost in collision or waiting.
  • Flow can be expressed as a function of P e as follows:
  • T- ) - corresponds to the average duration of a transmission
  • T c corresponds to the average duration of a collision
  • T5 L QT corresponds to the duration of a waiting interval.
  • the present invention aims to determine the probability of optimal attempt P e ° Pt which maximizes the flow rate by minimizing the time spent in collisions and the time spent waiting while maximizing the time spent in successful transmission.
  • P e ° Pt the probability of optimal attempt P e ° Pt which maximizes the flow rate by minimizing the time spent in collisions and the time spent waiting while maximizing the time spent in successful transmission.
  • cost cost function which must be made minimal:
  • Equation (4) therefore implies that the average of the number of waiting state intervals nj tends to a constant for an N number of transceiver systems tending towards infinity.
  • Figure 4 shows the evolution of CW 0 Pt func ⁇ the number N of the network transceiver systems
  • FIG. 6 illustrates, in greater detail, the steps of a first exemplary embodiment of the access method according to the present invention.
  • the determination of the upper value of the contention window is carried out by each transceiver system of the network independently of one another.
  • each transceiver system compares the estimate ⁇ j with the target value ⁇ -. If ⁇ j is
  • the method according to the invention tends to converge the estimate ⁇ j to the target value ⁇ . . Since it is desirable to equally share the probability of transmission attempt P e between all the transceiver systems of the network, the method according to the invention modifies the probability of transmission attempt P e according to a regulation of the AIMD type
  • a new value CW new of the upper value of the contention window is obtained from the last upper determined value of the contention window CW o j_ ⁇ as follows: rw _ 2CW old
  • a particular transceiver system of the network is adapted to transmit frames to all the transceiver systems of the network.
  • the master system may furthermore correspond to a system which is the transmitter or the receiver of all the frames exchanged by transceiver systems of the network.
  • Such a master system is then generally called access point.
  • the master system estimates the average ⁇ j of the number of consecutive waiting intervals between two transmission attempts on the network and then transmits the upper value CW 0 Pt of the optimal contention window corresponding to all the transceiver systems of the network. If the number of competing transceiver systems varies, the contention window is modified by the master system to adapt to the new conditions. This results in optimal network throughput, associated with a low number of collisions, and good short-term equity.
  • step 20 the master system determines an initial value of the number of transceiver systems in competition ftftarget ⁇ for example 2. The master system then determines the values CW 0 Pt and ⁇ -o.pt (see Table I) from the value
  • step 22 the master system determines an estimate ⁇ j of the average of consecutive waiting intervals between two transmission attempts on the network.
  • step 24 the master system compares ⁇ j with ⁇ . . If ⁇ j is less than ⁇ . the process continues in step 26 and if ⁇ j is greater than ⁇ . the process continues in step 28. In step 26, where ⁇ j is less than ⁇ . this means that the number of transmissions on the network is greater than the expected number.
  • the master system then adjusts the contention window by increasing isftarget e - ⁇ modifies CW 0 Pt and ⁇ . Consequently.
  • the method then proceeds to step 30 at which the master system transmits the new upper contention window value to all the transceiver systems of the network. The process then returns to step 22.
  • step 28 ⁇ j being greater than ⁇ . This means that there are too few transmissions on the network.
  • the master system decreases the value N ⁇ e t arget modifies CW 0 Pt and ⁇ . Consequently.
  • step 32 the master system sends the new value Suselling ⁇ higher contention window to all transceiver network systems. The process then returns to step 22.
  • Such a method therefore tends to converge the ftftarget value to the actual number of transmitter-receiver systems competing on the network.
  • each system transmits frames on the transmission channel of the network with an identical transmission rate.
  • the transceiver systems of a wireless network can transmit frames with different rates.
  • certain methods of transmission of frames provide, in the event of successive attempts to frame transmission, to reduce the transmission rate of a transmitting system in order to increase the signal-to-noise ratio of the transmitted frame.
  • the method according to the invention provides that the systems that transmit with the maximum rate rate max use the upper value CW contention window as determined by the one of the previously described embodiments.
  • the trans attempt probability ⁇ mission of transceiver systems having the flow rate curren t rate is decreased by a factor max / spleen curren t • therefore leaves more available transmission capacity for systems transceiver receptor having the max flow rate is greater, which prevents a transceiver low system flow smoothly not excessively the network transmission channel.
  • the method according to the present invention can take into account a traffic in which the transmitted frames have different sizes.
  • the upper contention window value CW associated with such a transceiver system is determined according to one of the previously described embodiments.
  • For a system transmitting smaller frames it is considered that it has a bit rate different from the bit rate of the other transceiver systems and the value is modified.
  • upper of the contention window associated with such a transceiver system in a manner similar to that previously described for transceiver systems having different transmission rates.
  • a bad frame transmission is a frame that was not received correctly by the destination system when there was no collision. This may be due to poor transmission conditions, the sending system of the frame being, for example, too far from the recipient system.
  • the estimate ⁇ j of the number of consecutive wait intervals can be used to estimate the probability of loss of frame. Indeed, from the estimate ⁇ j, a transceiver system can determine, using equation (2), the probability of collision P c that would be expected given the operating conditions of the network.
  • the actual number of unsuccessful transmissions (including collisions and bad transmissions), that is to say the number of trans ⁇ missions for which the sending system does not receive acknowledgment, is more important than the end value of the expected collision probability, this means that some unsuccessful transmissions do not correspond to collisions but correspond to bad transmissions.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

L'invention concerne un procédé d'accès d'un ensemble de systèmes émetteur-récepteur à un canal de transmission d'un réseau sans fils dans lequel chaque système émetteur-récepteur de l'ensemble de systèmes émetteur-récepteur désirant transmettre une trame sur le canal de transmission, détermine, si le canal de transmission est occupé, un nombre aléatoire entre 0 et une fenêtre de contention, CW, et attend, à la libération du canal de transmission, au moins une durée proportionnelle au nombre aléatoire avant de transmettre la trame, ledit procédé comprenant les étapes consistant, pour au moins un système émetteur-récepteur de l'ensemble de systèmes émetteur-récepteur, à déterminer une estimation d'une donnée représentative de la durée d'attente moyenne entre deux transmissions de trames sur le canal de transmission et à augmenter la fenêtre de contention si l'estimation est inférieure à une valeur cible déterminée ou diminuer la fenêtre de contention si l'estimation est supérieure à la valeur cible déterminée.

Description

PROCEDE D'ACCES POtJR RESEAU LOCAL SANS FILS A ACCES ALEATOIRE
Domaine de l' invention
La présente invention concerne un procédé d'accès pour un réseau local sans fils à accès aléatoire au canal de trans¬ mission. Exposé de l'art antérieur
Un réseau est constitué d'un ensemble d'ordinateurs, ou systèmes émetteur-récepteur, reliés par des canaux de communication qui leur permettent d'échanger des trames d'infor¬ mation entre eux. Un réseau sans fils utilise les ondes radio- électriques (ondes radio et ondes infrarouges) pour les échanges de trames entre systèmes émetteur-récepteur. Un réseau local sans fils ou WLAN (acronyme anglais pour Wireless Local Area Network) est un réseau sans fils à canal de transmission hertzien dans lequel les systèmes émetteur-récepteur du réseau utilisent la même fréquence porteuse pour la transmission de trames.
L'échange de trames sur le canal de transmission du réseau local sans fils peut être réalisé selon un protocole d'échanges défini par la norme IEEE 802.11 et les révisions de cette norme. En particulier, la norme IEEE 802.11 définit un procédé d'accès au canal de transmission appelé procédé d'accès multiple avec détection de porteuse et évitement de collision ou CSMA/CA (acronyme anglais pour Carrier Sensé Multiple Access/Collision Avoidance) . Un tel procédé d'accès prévoit que chaque système souhaitant émettre une trame vérifie avant toute émission que le canal de transmission est libre. Si le canal n'est pas libre, le système tire un nombre aléatoire C dans une fenêtre de contention dont la valeur inférieure est 0 et la valeur supérieure est notée CW (acronyme anglais pour Contention Window) . Une fois que le canal est libre, le système souhaitant émettre attend, après la libération du canal, une durée de garde fixe DIFS (acronyme anglais pour DCF InterFrame Spacing, DCF signifiant Distributed Coordination Function) puis une durée égale à C*Slot où Slot correspond à une durée élémentaire. Les durées DIFS et Slot sont fixes et dépendent du réseau considéré.
La figure 1 illustre le principe de fonctionnement d'un procédé d'accès du type CSMA/CA. Trois axes de temps 1, 2 et 3 associés respectivement à des premier, deuxième et troisième systèmes émetteur-récepteur d'un réseau sont repré¬ sentés. Jusqu'à l'instant tO, le premier système transmet une trame Fl sur le canal de transmission du réseau. On entend par transmission d'une trame sur le réseau, l'ensemble des signaux échangés entre un système émetteur et un système destinataire. En particulier, ceci inclut généralement un message d'acquit¬ tement émis par le système destinataire en fin de transmission. Dans le présent exemple, les deuxième et troisième systèmes souhaitent émettre à leur tour une trame au cours de la transmission de la trame Fl. Le deuxième système tire alors un nombre aléatoire Cl entre 0 et CW correspondant à une durée d'attente Tl égale à Cl*Slot et le troisième système tire un nombre aléatoire C2 entre 0 et CW correspondant à une durée d'attente T2 égale à C2*Slot. Dans le présent exemple, Tl est supérieur à T2.
A la libération du canal à l'instant tO, les deuxième et troisième systèmes attendent la durée fixe DIFS. Le deuxième système commence alors le décompte de la durée Tl et le troisième système le décompte de la durée T2. La durée T2 étant inférieure à la durée Tl, le troisième système commence à émettre une trame F2 à l'instant tl. Il restait alors au deuxième système à attendre une durée T3. Le deuxième système attend la fin de la transmission de la trame F2, puis une fois le canal libre à l'instant t2, attend la durée fixe DIFS puis effectue le décompte de la durée T3 avant de transmettre la trame F3.
La figure 2 illustre un autre aspect du principe de fonctionnement d'un procédé d'accès du type CSMA/CA. Dans le présent exemple, les deuxième et troisième systèmes ont tiré un même nombre aléatoire correspondant, par exemple, à une durée d'attente Tl'. En conséquence, à l'instant tl', les deuxième et troisième systèmes, après avoir attendu la durée Tl', commencent respectivement la transmission d'une trame F2 ' et d'une trame F3' . On a donc une collision puisque deux trames sont transmises simultanément sur le canal de transmission du réseau. Une telle collision est détectée par le fait que ni le deuxième ni le troisième système ne reçoit de message d'acquittement confirmant une bonne réception d'une trame par le système destinataire. Le procédé d'accès CSMA/CA prévoit alors que les deuxième et troisième systèmes doublent la valeur de CW. Un tel procédé correspond à un procédé d'augmentation exponentiel. Le deuxième système tire alors un nombre aléatoire entre 0 et 2CW correspon¬ dant à une durée d'attente T2 ' et le troisième système tire un nombre aléatoire entre 0 et 2CW correspondant à une durée d'attente T3 ' , inférieure, dans le présent exemple, à T2 ' . La fenêtre de contention étant augmentée, la probabilité pour que les deuxième et troisième systèmes attendent des durées différentes est plus importante et donc la probabilité qu'une nouvelle collision se produise est réduite. A la fin de la transmission de la trame la plus longue, les deuxième et troi¬ sième systèmes commencent respectivement le décompte des durées T2 ' et T3 ' à l'instant t2 ' . De façon analogue à l'exemple précédent, à l'instant t3', le troisième système émet une trame F4 ' , correspondant éventuellement à la trame F3 ' . A la fin de la transmission de la trame F3 ' , le deuxième système attend alors la durée DIFS puis la durée restante T4 ' avant de transmettre une trame F5' . S'il y avait eu à nouveau une collision entre les deuxième et troisième systèmes, leurs fenêtres de contention auraient été encore doublées.
Après une transmission réussie, la valeur supérieure CW de la fenêtre de contention d'un système émetteur-récepteur ayant participé à une collision est remise à une valeur minimale CWmj_n. Par ailleurs, la valeur supérieure CW de la fenêtre de contention d'un système émetteur-récepteur ne peut pas dépasser une valeur maximale CWmax si le système participe à plusieurs collisions successives. Les valeurs CWmj_n et CWmax sont fixées de façon identique pour tous les systèmes du réseau.
Un tel procédé d'accès ne permet généralement pas d'atteindre l'optimum de capacité du réseau. En outre, un tel procédé d'accès peut conduire à des problèmes d'équité à court terme. En effet, la fenêtre de contention d'un système parti¬ cipant à plusieurs collisions successives s'accroît rapidement. Un tel système peut, après plusieurs collisions successives, déterminer un nombre aléatoire correspondant à une durée d'attente importante. Un tel système transmet finalement une trame après une durée d'attente bien supérieure à la durée d'attente moyenne de transmission de trame des autres systèmes émetteur-récepteur du réseau. De plus, un tel procédé d'accès ne permet pas de détecter si la transmission non réussie d'une trame est due à une collision ou à de mauvaises conditions de transmission. Le premier cas correspond à la présence de systèmes émetteur- récepteur concurrents alors que dans le second cas, le problème n'est pas lié à la surcharge du réseau et pourrait être résolu en changeant la modulation utilisée par le système pour la transmission des trames.
La présente invention vise à proposer un procédé d'accès au canal de transmission d'un réseau sans fils à accès aléatoire permettant d'approcher l'optimum de capacité du réseau. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un procédé d'accès au réseau permettant d'améliorer l'équité à court terme.
Un autre objet de la présente invention est de prévoir un procédé d'accès permettant de détecter si des échecs de transmission de trame correspondent à des collisions ou à des mauvaises conditions de transmission. Résumé de l'invention
Dans ce but, la présente invention prévoit un procédé d'accès d'un ensemble de systèmes émetteur-récepteur à un canal de transmission d'un réseau local sans fils dans lequel chaque système émetteur-récepteur de l'ensemble de systèmes émetteur- récepteur désirant transmettre une trame sur le canal de transmission, tire, si le canal de transmission est occupé, un nombre aléatoire dans une fenêtre de contention et attend, à la libération du canal de transmission, au moins une durée proportionnelle au nombre aléatoire avant de transmettre la trame. Le procédé comprenant les étapes suivantes pour au moins un système émetteur-récepteur de l'ensemble de systèmes émetteur-récepteur :
(a) déterminer une estimation d'une donnée représen¬ tative de la durée d'attente moyenne entre deux transmissions de trames sur le canal de transmission ; et
(b) augmenter la fenêtre de contention si l'estimation de la donnée représentative de la durée d'attente moyenne est inférieure à une valeur cible déterminée constante ou qui dépend uniquement d'une estimation du nombre de systèmes émetteur- récepteur actifs de l'ensemble de systèmes émetteur-récepteur ou diminuer la fenêtre de contention si l'estimation de la donnée représentative de la durée d'attente moyenne est supérieure à la valeur cible déterminée.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les étapes (a) et (b) sont réalisées indépendamment pour chaque système émetteur-récepteur de l'ensemble de systèmes émetteur-récepteur. Selon un mode de réalisation de l'invention, la valeur cible déterminée est identique et constante pour chaque système émetteur-récepteur de l'ensemble de systèmes émetteur-récepteur, la fenêtre de contention étant augmentée ou diminuée de façon à évoluer autour d'une même valeur de fenêtre de contention pour chaque système émetteur-récepteur de l'ensemble de systèmes émetteur-récepteur.
Selon un mode de réalisation de l'invention, à l'étape (b) , si l'estimation de la donnée représentative de la durée d'attente moyenne est inférieure à la valeur cible déterminée, une nouvelle valeur supérieure, CWnew, de la fenêtre de conten¬ tion est déterminée à partir de la dernière valeur supérieure, Cwold' ^e la fenêtre de contention déterminée selon la relation suivante : CW - CW^ α où α est un nombre réel positif inférieur à l'unité, et, si l'estimation de la donnée représentative de la durée d'attente moyenne est supérieure à la valeur cible déterminée, la nouvelle valeur supérieure de fenêtre de contention est déterminée selon la relation suivante : cw _ 2CWold 2+εCWold où ε est un nombre réel positif inférieur à l'unité.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les étapes (a) et (b) sont réalisées par un système émetteur-récepteur spécifique de l'ensemble de systèmes émetteur-récepteur, le système émetteur-récepteur spécifique transmettant, après l'étape (b) , la fenêtre de contention aux autres systèmes émetteur-récepteur de l'ensemble de systèmes émetteur-récepteur.
Selon un mode de réalisation de l'invention, avant l'étape (a), le système émetteur-récepteur spécifique met à une valeur initiale une donnée représentative du nombre de systèmes émetteur-récepteur de l'ensemble de systèmes émetteur-récepteur, et dans lequel, à l'étape (b) , si l'estimation de la donnée représentative de la durée d'attente moyenne est inférieure à la valeur cible déterminée, le système émetteur-récepteur spéci¬ fique diminue la donnée représentative du nombre de systèmes émetteur-récepteur et modifie la fenêtre de contention et la valeur cible déterminée à partir de la donnée représentative du nombre de systèmes émetteur-récepteur diminuée, et, si l'esti¬ mation de la donnée représentative de la durée d'attente moyenne est supérieure à la valeur cible déterminée, le système émetteur- récepteur spécifique augmente la donnée représentative du nombre de systèmes émetteur-récepteur et modifie la fenêtre de conten- tion et la valeur cible déterminée à partir de la donnée repré¬ sentative du nombre de systèmes émetteur-récepteur augmentée.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, pour chaque système émetteur-récepteur de l'ensemble de systèmes émetteur-récepteur, la fenêtre de contention dépend du débit d'émission du système émetteur-récepteur et/ou de la taille de la trame à émettre par le système émetteur-récepteur.
La présente invention prévoit également un système émetteur-récepteur destiné à échanger des trames sur un canal de transmission d'un réseau local sans fils, comprenant un moyen de tirage, si le canal de transmission est occupé, d'un nombre aléatoire dans une fenêtre de contention, et un moyen de transmission, à la libération du canal de transmission, d'une trame après l'attente d'au moins une durée proportionnelle au nombre aléatoire, et comprenant un moyen de détermination d'une estimation d'une donnée représentative de la durée d'attente moyenne entre deux transmissions de trames sur le canal de transmission, et un moyen pour augmenter la fenêtre de conten¬ tion si l'estimation de la donnée représentative de la durée d'attente moyenne est inférieure à une valeur cible déterminée constante ou qui dépend d'une estimation du nombre de systèmes émetteur-récepteur de l'ensemble de systèmes émetteur-récepteur ou pour diminuer la fenêtre de contention si l'estimation de la donnée représentative de la durée d'attente moyenne est supé¬ rieure à la valeur cible déterminée. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la valeur cible déterminée est constante, le système émetteur- récepteur comprenant un moyen de détermination d'une nouvelle valeur supérieure, CWnew, de la fenêtre de contention à partir de la dernière valeur supérieure, CW0j_^, de la fenêtre de contention déterminée, si l'estimation de la donnée représentative de la durée d'attente moyenne est inférieure à la valeur cible déterminée, selon la relation suivante : cw _ CW0Id α où α est un nombre réel positif inférieur à l'unité, et, si l'estimation de la donnée représentative de la durée d'attente moyenne est supérieure à la valeur cible déterminée, selon la relation suivante : rw _ 2CWold new 2+εCWold où ε est un nombre réel positif inférieur à l'unité.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, le système émetteur-récepteur comprend un moyen de mémorisation d'une valeur initiale d'une donnée représentative d'un nombre de systèmes émetteur-récepteur du réseau ; un moyen, si l'estimation de la donnée représentative de la durée d'attente moyenne est inférieure à la valeur cible, pour diminuer la donnée représentative du nombre de systèmes émetteur-récepteur et pour modifier la fenêtre de contention et la valeur cible déterminée à partir de la donnée représentative du nombre de systèmes émetteur-récepteur diminuée, et, si l'estimation de la donnée représentative de la durée d'attente moyenne est supé¬ rieure à la valeur cible déterminée, pour augmenter la donnée représentative du nombre de systèmes émetteur-récepteur et pour modifier la fenêtre de contention et la valeur cible déterminée à partir de la donnée représentative du nombre de systèmes émetteur-récepteur augmentée ; et un moyen de transmission de la fenêtre de contention sur le canal de transmission à d'autres systèmes émetteur-récepteur du réseau. Brève description des dessins
Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d' autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de deux modes de réalisation parti- culiers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : les figures 1 et 2, précédemment décrites, illustrent le principe de fonctionnement d'un procédé d'accès à un réseau sans fils du type CSMA/CA ; la figure 3 illustre schématiquement le principe de fonctionnement du procédé d' accès à un réseau sans fils selon l'invention ; la figure 4 est un graphe illustrant l'évolution de la valeur supérieure de la fenêtre de contention optimale en fonc- tion du nombre de systèmes émetteur-récepteur du réseau ; la figure 5 est un graphe illustrant l'évolution de la durée moyenne d' attente optimale en fonction du nombre de systèmes émetteur-récepteur du réseau ; la figure 6 illustre les étapes d'un premier exemple de réalisation du procédé selon l'invention ; et la figure 7 illustre les étapes d'un second exemple de réalisation du procédé selon l'invention. Description détaillée
Le procédé selon la présente invention reprend certains principes d'un procédé de type CSMA/CA. En particulier, pour éviter les collisions, le procédé selon l'invention prévoit que les systèmes émetteur-récepteur du réseau attendent une durée proportionnelle à un nombre aléatoire choisi entre zéro et la valeur supérieure CW de la fenêtre de contention. Toutefois, à la différence d'un procédé CSMA/CA, le procédé selon la présente invention prévoit que les valeurs supérieures CW des fenêtres de contention utilisées par les systèmes émetteur- récepteur du réseau sont égales à une même valeur ou convergent vers une même valeur pour tous les systèmes. Il n'y a donc pas d'augmentation exponentielle de la valeur supérieure CW de la fenêtre de contention d'un système émetteur-récepteur en cas de collision. La valeur supérieure CW de la fenêtre de contention de chaque système émetteur-récepteur est adaptée à la charge réelle du réseau et modifiée en fonction du nombre de systèmes actifs.
La figure 3 illustre la démarche qui a conduit au procédé d'accès selon la présente invention.
Le principe de la présente invention consiste, pour assurer une équité à court terme et de faibles durées d'attente, à maintenir la valeur supérieure CW de la fenêtre de contention à une valeur optimale identique pour tous les systèmes émetteur- récepteur du réseau, ou à faire tendre la valeur supérieure CW de la fenêtre de contention de chaque système émetteur-récepteur du réseau vers ladite valeur optimale. La valeur optimale de CW est modifiée en fonction du nombre de systèmes émetteur- récepteur en compétition.
La figure 3 illustre le processus mis en oeuvre pour déterminer la valeur optimale de CW. On considère que tous les systèmes émetteur-récepteur du réseau sont "gourmands", c'est-à- dire qu'ils ont toujours une trame à transmettre. La figure 3 illustre un processus de transmission de trames sur un réseau sans fils comprenant deux systèmes émetteur-récepteur sous la forme d'un processus stochastique à temps discret évoluant entre les trois états suivants : - état d'attente 2 ;
- transmission réussie pour le premier système (carré blanc 3) ou pour le second système (carre noir 4) ; et
- collision (carré contenant une croix 5) .
En réalité, tous les intervalles de temps ne sont pas égaux. Par exemple, la durée d'un état d'attente est nettement inférieure à la durée d'une collision, qui à son tour peut être inférieure à la durée d'une transmission réussie (qui inclut le message d'acquittement émis par le système destinataire en fin de transmission) . Toutefois, en figure 3, les intervalles de temps pour chaque état sont représentés avec des durées égales, car cela suffit lorsqu'on s'intéresse seulement à des probabilités de se trouver dans un état donné. On peut remarquer qu'il est facile pour un système émetteur-récepteur du réseau de faire la distinction entre un état d'attente, dans lequel aucune porteuse n'est détectée sur le réseau, et les deux autres états, dans lesquels une porteuse est détectée sur le réseau.
Considérons maintenant l'événement consistant pour un système émetteur-récepteur en la tentative de transmission d'une trame sur le réseau dans un intervalle de temps donné. On note Pe la probabilité de tentative de transmission. La probabilité d'une transmission réussie, notée P-(-, dans un intervalle de temps donné pour un réseau comportant N systèmes émetteur- récepteur s'obtient en considérant qu'un tel événement nécessite une tentative de transmission d'un seul système émetteur- récepteur et l'absence de tentative de transmission pour tous les autres systèmes émetteur-récepteur. L'expression de la probabilité P-)- est la suivante :
Pt=NP6(I-Pe)1^"1 (D
L'expression de la probabilité de collision Pc dans un intervalle de temps donné est la suivante :
P0=I-Pt-P1 (2) où Pj_ est la probabilité d'un état d'attente dans l'intervalle de temps donné, et s'exprime de la façon suivante :
Pi=(l-Pe)N (3) On note nj_ le nombre d'intervalles d'état d'attente consécutifs entre deux tentatives de transmission (correspondant à des transmissions réussies ou à des collisions) . On note nj La moyenne du nombre nj_. La moyenne nj est reliée à la probabilité d'un état d'attente par la relation suivante :
En considérant que la durée d'une trame est constante, et que la fenêtre de contention est identique pour tous les systèmes du réseau, la probabilité Pe peut s'exprimer de la façon suivante :
Figure imgf000014_0001
Cette relation est valable seulement si les systèmes émetteur-récepteur considèrent les intervalles de transmission réussie et de collision de façon analogue aux intervalles d'attente. Ceci n'est en général pas vrai. En effet, par exemple pour un procédé d'accès du type CSMA/CA, les systèmes émetteur- récepteur interrompent le décompte de la durée d'attente durant les transmissions. Néanmoins, l'équation (5) reste une bonne approximation de la probabilité Pe pour un procédé d'accès à fenêtre de contention donnée. On notera que même si l'on connaît la probabilité de tentative Pe, pour trouver les autres proba¬ bilités il est nécessaire de connaître N, c'est-à-dire le nombre de systèmes émetteur-récepteur en compétition.
La présente invention consiste à optimiser le débit de transmissions réussies de trames sur le canal de transmission du réseau en minimisant la durée perdue en collision ou en attente. On peut exprimer le débit comme une fonction de Pe de la façon suivante :
X(Pe) = — (6)
PtTt+PcTc+P1TsLOT où T-)- correspond à la durée moyenne d'une transmission, Tc correspond à la durée moyenne d'une collision et T5LQT correspond à la durée d'un intervalle d'attente. Ces paramètres sont généralement des paramètres propres à la structure des systèmes émetteur-récepteur et ne sont pas modifiables. On note S^ la taille d'une trame. Pour l'emploi des réseaux sans fils actuels, la taille maximale d'une trame est généralement de l'ordre de 1500 octets.
La présente invention vise à déterminer la probabilité de tentative optimale Pe°Pt qui rend maximum le débit en mini- misant le temps passé dans des collisions et le temps passé en attente tout en rendant maximum le temps passé en transmission réussie. On définit alors la fonction de coût Cost suivante qui doit être rendue minimale : CQSt(P6) = TcPc + TSLOTPi ( 7 ) pt
En mettant à zéro la dérivée première de l' équation précédente, on obtient l' équation : l - NPe°pt = η(l -Pe°pt)N ( 8) avec :
1SLOT
A titre d'exemple, pour un procédé CSMA/CA selon la norme IEEE 802.11b, on a approximativement : Tc =1200μs = 60
TSLOT 2°μs Pour un procédé d' accès selon la norme IEEE 802 .11g, on a approximativement :
Tc = 3OO μs = 3 /| 1SLOT 9 μs En notant ς = NPe p , on obtient l' équation suivante :
Figure imgf000015_0001
Pour un nombre N de systèmes émetteur-récepteur tendant vers l'infini, l'équation (9) devient : i-ς=ηe"ς (10)
L'équation (10) peut être résolue numériquement. Par exemple, pour TC/TSLOT = 60, on obtient ς = 0,172. A partir de l'équation (5), on détermine alors la valeur supérieure CW0Pt de la fenêtre de contention optimale et, à partir des équations (3) et (4), on obtient la moyenne du nombre d'intervalles d'attente
—opt consécutifs entre deux tentatives de transmission η. correspondant à CW0Pt. Pour un nombre N de systèmes émetteur-récepteur tendant vers l'infini, l'équation (3) devient alors : lim(l-Pe)N = lim(l--^-)N=e-ς (11)
L'équation (4) implique donc que la moyenne du nombre d'intervalles d'état d'attente nj tend vers une constante pour un nombre N de systèmes émetteur-récepteur tendant vers 1'infini.
La figure 4 représente l'évolution de CW0Pt en fonc¬ tion du nombre N de systèmes émetteur-récepteur du réseau, et la
—opt figure 5 représente l'évolution de η. en fonction de N. Les courbes précédentes sont obtenues à partir du tableau I ci- dessous :
Tableau I
Figure imgf000016_0001
—opt
La moyenne η. converge rapidement vers une valeur asymptotique et évolue très peu dès que N est suffisamment grand. La figure 6 illustre, plus en détail, les étapes d'un premier exemple de réalisation du procédé d'accès selon la présente invention. Selon le premier exemple de réalisation, la détermination de la valeur supérieure de la fenêtre de contention est réalisée par chaque système émetteur-récepteur du réseau indépendamment l'un de l'autre.
A l'étape 10, chaque système émetteur-récepteur du
—target réseau détermine une valeur cible η. . Comme cela apparaît en
-opt * figure 4, η. converge très rapidement vers une valeur asymp- totique, légèrement supérieure à 5,2 pour un procédé d'accès dont les caractéristiques correspondent par ailleurs à celles définies dans la norme IEEE 802.11b. On fixe alors la valeur
—target cible η- à environ 5,2 pour tous les systèmes émetteur-
-opt récepteur du réseau ce qui correspond à la moyenne η. optimale pour 27 utilisateurs. En effet, pour un nombre N de systèmes
—opt émetteur-récepteur supérieur à 27, l'augmentation de η. est
—target * inférieure à 2 %. Un tel choix de valeur cible η. signifie que l'efficacité du réseau peut être légèrement diminuée lorsque le nombre d'utilisateurs est faible. Toutefois, ceci a peu d'impact sur les performances du réseau, puisque, dans ce cas, chaque système émetteur-récepteur bénéficie d'une grande part de la bande passante disponible.
A l'étape 12, chaque système émetteur-récepteur du réseau détermine une estimation de la moyenne ήj , c'est-à-dire une estimation de la moyenne du nombre d'intervalles d'attente consécutifs entre deux tentatives de transmission.
A l'étape 14, chaque système émetteur-récepteur compare l'estimation ήj à la valeur cible η- . Si ήj est
—target * inférieur à η. , le procédé continue à l ' étape 26 . Si ηj est
—iarget supérieur à η. , le procédé continue à l'étape 28.
Le procédé selon l'invention tend à faire converger l'estimation ήj vers la valeur cible η. . Puisqu'il est souhaitable de partager également la probabilité de tentative de transmission Pe entre tous les systèmes émetteur-récepteur du réseau, le procédé selon l'invention modifie la probabilité de tentative de transmission Pe selon une régulation du type AIMD
(acronyme anglais pour Additive Increase Multiplicative
Decrease) qui fait tendre Pe vers une valeur commune pour tous les systèmes émetteur-récepteur du réseau. Plus précisément, si
—target ηj est supérieur à η. , Pe est augmenté de façon additive, c'est-à-dire que Pe est augmenté de ε. Ceci entraîne la diminu¬ tion du nombre attendu d'intervalles d'attente consécutifs. Au contraire, si ήj est inférieur à η. , on diminue Pe de façon multiplicative, c'est-à-dire qu'on multiplie Pe par un coef- ficient α inférieur à 1. Ceci entraîne l'augmentation du nombre attendu d'intervalles d'attente consécutifs. En pratique, la modification de la probabilité Pe est obtenue en modifiant CW à partir de l'équation suivante, obtenue par simplification de l'équation (5) : Pe = (12) e CW
—target
A l'étape 16, ηj étant supérieur à η. , une nouvelle valeur CWnew de la valeur supérieure de la fenêtre de contention est obtenue à partir de la dernière valeur supérieure déterminée de la fenêtre de contention CWoj_^ de la façon suivante : rw _ 2CWold
2+εCWold
—target
A l'étape 18, ηj étant inférieur à η. , une nouvelle valeur CWnew est obtenue à partir de la dernière valeur Cwold ^e la faÇ°n suivante : rCwWnew = cwold α
A titre d'exemple, des coefficients de régulation AIMD adaptés sont α = 1/1,2 et ε = 0,001.
Pour comprendre comment fonctionne l'algorithme selon l'invention, il est nécessaire de connaître les valeurs de CW qui imposent des probabilités Pe et Pj_ telles que nj =5,2. Le tableau II ci-dessous donne les valeurs de CW pour nj =5,2 pour un nombre N croissant de systèmes émetteur-récepteur. Tableau II
Figure imgf000019_0001
Par exemple, pour 5 systèmes émetteur-récepteur et nj =5,2 , on a Pj_=0,839 d'après l'équation (4), Pe=0,035 d'après l'équation (3), et CW=56,859 d'après l'équation (5) . Le tableau II donne donc les valeurs de CW qui seraient utilisées pour une valeur cible nj =5,2. Par exemple si le nombre de systèmes émetteur-récepteur est 5, la valeur de CW oscille pour chaque système émetteur-récepteur autour de 56,859. Plus précisément, supposons que 5 systèmes émetteur-récepteur du réseau utilisent la valeur supérieure de fenêtre de contention 51. A l'étape 12, il est probable que l'estimation ήj obtenue sera de l'ordre de 4,6 (voir tableau I) . L'estimation ήj étant inférieure à 5,2, chaque système émetteur-récepteur, à l'étape 18, détermine une nouvelle valeur CWnew = CWoj_^/α ≈ 60. La nouvelle valeur CWnew correspond à Pe=0,033 et Pj_=0,0846 et donc à nj =5,49 , ce qui correspond probablement à l'estimation ήj qui sera alors obtenue à l'étape 12 par chaque système émetteur-récepteur. Comme ήj est supérieur à 5,2, chaque système émetteur-récepteur, à l'étape 16, détermine une nouvelle valeur CWnew = 2CWoj_^/ (2+εCWoj_^) ≈ 58,25. La nouvelle valeur CWnew correspond à Pe=0,034 et Pj_=0,0842 et donc à nj =5,33 , ce qui correspond probablement à l'estimation ήj qui sera alors obtenue à l'étape 12. Comme ήj est supérieur à 5,2, chaque système émetteur-récepteur, à l'étape 16, détermine une nouvelle valeur CWnew = 2CWoj_^/ (2+εCWoj_^) ≈ 56,60. On note bien la convergence vers la valeur 56,859.
La figure 7 illustre les étapes d'un second exemple de réalisation du procédé selon la présente invention.
Selon le second exemple de réalisation de la présente invention, un système émetteur-récepteur particulier du réseau, appelé système maître, est adapté à transmettre des trames à la totalité des systèmes émetteur-récepteur du réseau. A titre d'exemple, le système maître peut en outre correspondre à un système qui est l'émetteur ou le récepteur de toutes les trames échangées par des systèmes émetteur-récepteur du réseau. Un tel système maître est alors généralement appelé point d'accès. Le système maître estime la moyenne ήj du nombre d' intervalles d'attente consécutifs entre deux tentatives de transmissions sur le réseau et transmet alors la valeur supérieure CW0Pt de la fenêtre de contention optimale correspondante à tous les systèmes émetteur-récepteur du réseau. Si le nombre de systèmes émetteur-récepteur en compétition varie, la fenêtre de conten- tion est modifiée par le système maître pour s'adapter aux nouvelles conditions. On obtient alors un débit de réseau optimal, associé à un faible nombre de collisions, et à une bonne équité à court terme.
A l'étape 20, le système maître détermine une valeur initiale du nombre de systèmes émetteur-récepteur en compétition ftftarget^ par exemple 2. Le système maître détermine alors les valeurs CW0Pt et η -o.pt (cf. tableau I) à partir de la valeur
Ntarget choisie.
A l'étape 22, le système maître détermine une estimation ήj de la moyenne d'intervalles d'attente consécutifs entre deux tentatives de transmission sur le réseau.
A l'étape 24, le système maître compare ήj à η. . Si ήj est inférieur à η. , le procédé continue à l'étape 26 et si ήj est supérieur à η. , le procédé continue à l'étape 28. A l'étape 26, ήj étant inférieur à η. , cela signifie que le nombre de transmissions sur le réseau est supérieur au nombre attendu. Le système maître ajuste alors la fenêtre de contention en augmentant isftarget e-^ modifie CW0Pt et η. en conséquence. Le procédé continue alors à l'étape 30 à laquelle le système maître transmet la nouvelle valeur supérieure de fenêtre de contention à l'ensemble des systèmes émetteur- récepteur du réseau. Le procédé retourne alors à l'étape 22.
A l'étape 28, ήj étant supérieur à η. , cela signifie qu'il y a trop peu de transmissions sur le réseau. Le système maître diminue alors la valeur N^arget et modifie CW0Pt et η. en conséquence. Le procédé continue alors à l'étape 32 à laquelle le système maître transmet la nouvelle valeur supé¬ rieure de fenêtre de contention à l'ensemble des systèmes émetteur-récepteur du réseau. Le procédé retourne alors à l'étape 22.
Un tel procédé tend donc à faire converger la valeur ftftarget vers le nombre réel de systèmes émetteur-récepteur en compétition sur le réseau.
Pour les deux exemples de réalisation précédemment décrits, on a considéré que chaque système émet des trames sur le canal de transmission du réseau avec un débit d'émission identique. Toutefois, les systèmes émetteur-récepteur d'un réseau sans fils peuvent émettre des trames avec des débits différents. A titre d'exemple, certains procédés de transmission de trames prévoient, en cas de tentatives successives infruc- tueuses de transmission de trame, de réduire le débit d'émission d'un système émetteur afin d'augmenter le rapport signal sur bruit de la trame transmise. Dans le cas où des systèmes émettant à des débits différents coexistent sur un même réseau, le procédé selon l'invention prévoit que les systèmes qui émettent avec le débit maximum ratemax utilisent la valeur supérieure CW de fenêtre de contention telle que déterminée selon l'un des exemples de réalisation précédemment décrits. Si un système du réseau émet avec un débit ratecurrerr|- inférieur, le procédé selon l'invention prévoit, pour ce système émetteur- récepteur, d'utiliser une valeur supérieure CW modifiée de fenêtre de contention obtenue à partir de la valeur supérieure CW de fenêtre de contention associée au débit maximum de la façon suivante : CW= CW x ratemax ratecurrent
Dans ce cas, la probabilité de tentative de trans¬ mission pour des systèmes émetteur-récepteur ayant le débit ratecurrent est diminuée par un facteur ratemax/ratecurrent• On laisse donc plus de capacité de transmission disponible pour des systèmes émetteur-récepteur ayant le débit ratemax le plus élevé, ce qui évite qu'un système émetteur-récepteur à faible débit n'encombre excessivement le canal de transmission du réseau.
De façon similaire, le procédé selon la présente invention peut prendre en compte un trafic dans lequel les trames transmises ont des tailles différentes. Dans ce cas, pour un système transmettant des trames de taille maximale, par exemple de 1500 octets dans les exemples de réalisation précédemment décrits, la valeur supérieure CW de fenêtre de contention associée à un tel système émetteur-récepteur est déterminée selon l'un des exemples de réalisation précédemment décrits. Pour un système transmettant des trames de taille inférieure, on considère qu'il a un débit différent du débit des autres systèmes émetteur-récepteur et on modifie la valeur supérieure de la fenêtre de contention associée à un tel système émetteur-récepteur de manière analogue a ce qui a été décrit précédemment pour des systèmes émetteur-récepteur ayant des débits d'émission différents. La présente invention comporte de nombreux avantages :
Premièrement, elle permet la transmission de trames sur un réseau sans fils avec un débit optimum, une bonne équité à court terme même pour un grand nombre de systèmes émetteur- récepteur. Deuxièmement, elle permet la détermination du nombre de systèmes émetteur-récepteur actifs sur le réseau.
Troisièmement, elle permet de décider si les trans¬ missions infructueuses de trames sont dues à des mauvaises transmissions de trames qui s'ajoutent aux collisions. Une mauvaise transmission de trame correspond à une trame qui n'a pas été reçue correctement par le système destinataire alors qu'il n'y a pas eu de collision. Ceci peut être dû à de mauvaises conditions de transmission, le système émetteur de la trame étant, par exemple, trop éloigné du système destinataire. On peut utiliser l'estimation ήj du nombre d'intervalles d'attente consécutifs pour estimer la probabilité de perte de trame. En effet, à partir de l'estimation ήj , un système émetteur-récepteur peut déterminer, en utilisant l'équation (2), la probabilité de collision Pc qui serait attendue étant donné les conditions de fonctionnement du réseau. Si le nombre de transmissions non réussies réel (incluant les collisions et les mauvaises transmissions), c'est-à-dire le nombre de trans¬ missions pour lesquelles le système émetteur ne reçoit pas d'acquittement, est plus important que la valeur issue de la probabilité de collision attendue, ceci signifie que certaines transmissions non réussies ne correspondent pas à des collisions mais correspondent à des mauvaises transmissions. On peut donc estimer le nombre de mauvaises transmissions et envisager, par exemple, de modifier les débits d'émission des systèmes émetteur-récepteur à l'origine des mauvaises transmissions.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'accès d'un ensemble de systèmes émetteur- récepteur à un canal de transmission d'un réseau local sans fils dans lequel chaque système émetteur-récepteur de l'ensemble de systèmes émetteur-récepteur désirant transmettre une trame sur le canal de transmission, tire, si le canal de transmission est occupé, un nombre aléatoire dans une fenêtre de contention et attend, à la libération du canal de transmission, au moins une durée proportionnelle au nombre aléatoire avant de transmettre la trame, ledit procédé comprenant les étapes suivantes pour au moins un système émetteur-récepteur de l'ensemble de systèmes émetteur-récepteur :
(a) déterminer une estimation d'une donnée représen¬ tative de la durée d'attente moyenne entre deux transmissions de trames sur le canal de transmission ; et (b) augmenter la fenêtre de contention si l'estimation de la donnée représentative de la durée d'attente moyenne est inférieure à une valeur cible déterminée constante ou qui dépend uniquement d'une estimation du nombre de systèmes émetteur- récepteur actifs de l'ensemble de systèmes émetteur-récepteur ou diminuer la fenêtre de contention si l'estimation de la donnée représentative de la durée d'attente moyenne est supérieure à la valeur cible déterminée.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les étapes (a) et (b) sont réalisées indépendamment pour chaque système émetteur-récepteur de l'ensemble de systèmes émetteur- récepteur.
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la valeur cible déterminée est identique et constante pour chaque système émetteur-récepteur de l'ensemble de systèmes émetteur- récepteur, la fenêtre de contention étant augmentée ou diminuée de façon à évoluer autour d'une même valeur de fenêtre de contention pour chaque système émetteur-récepteur de l'ensemble de systèmes émetteur-récepteur.
4. Procédé selon la revendication 2, dans lequel, à l'étape (b) , si l'estimation de la donnée représentative de la durée d'attente moyenne est inférieure à la valeur cible déterminée, une nouvelle valeur supérieure, CWnew, de la fenêtre de contention est déterminée à partir de la dernière valeur supérieure, CWoj_^, de la fenêtre de contention déterminée selon la relation suivante : cwnew α où α est un nombre réel positif inférieur à l'unité, et, si l'estimation de la donnée représentative de la durée d'attente moyenne est supérieure à la valeur cible déterminée, la nouvelle valeur supérieure de fenêtre de contention est déterminée selon la relation suivante : cw _ 2CWold 2+εCWoi(i où ε est un nombre réel positif inférieur à l'unité.
5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les étapes (a) et (b) sont réalisées par un système émetteur-récep¬ teur spécifique de l'ensemble de systèmes émetteur-récepteur, le système émetteur-récepteur spécifique transmettant, après l'étape (b) , la fenêtre de contention aux autres systèmes émetteur- récepteur de l'ensemble de systèmes émetteur-récepteur.
6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel, avant l'étape (a), le système émetteur-récepteur spécifique met à une valeur initiale une donnée représentative du nombre de systèmes émetteur-récepteur de l'ensemble de systèmes émetteur- récepteur, et dans lequel, à l'étape (b) , si l'estimation de la donnée représentative de la durée d'attente moyenne est inférieure à la valeur cible déterminée, le système émetteur- récepteur spécifique diminue la donnée représentative du nombre de systèmes émetteur-récepteur et modifie la fenêtre de contention et la valeur cible déterminée à partir de la donnée représentative du nombre de systèmes émetteur-récepteur diminuée, et, si l'estimation de la donnée représentative de la durée d'attente moyenne est supérieure à la valeur cible déterminée, le système émetteur-récepteur spécifique augmente la donnée représentative du nombre de systèmes émetteur-récepteur et modifie la fenêtre de contention et la valeur cible déterminée à partir de la donnée représentative du nombre de systèmes émetteur-récepteur augmentée.
7. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, pour chaque système émetteur-récepteur de l'ensemble de systèmes émetteur-récepteur, la fenêtre de contention dépend du débit d'émission du système émetteur-récepteur et/ou de la taille de la trame à émettre par le système émetteur-récepteur.
8. Système émetteur-récepteur destiné à échanger des trames sur un canal de transmission d'un réseau local sans fils, comprenant un moyen de tirage, si le canal de transmission est occupé, d'un nombre aléatoire dans une fenêtre de contention, et un moyen de transmission, à la libération du canal de transmission, d'une trame après l'attente d'au moins une durée proportionnelle au nombre aléatoire, et comprenant un moyen de détermination d'une estimation d'une donnée représentative de la durée d'attente moyenne entre deux transmissions de trames sur le canal de transmission, et un moyen pour augmenter la fenêtre de contention si l'estimation de la donnée représentative de la durée d'attente moyenne est inférieure à une valeur cible déterminée constante ou qui dépend d'une estimation du nombre de systèmes émetteur-récepteur de l'ensemble de systèmes émetteur- récepteur ou pour diminuer la fenêtre de contention si l'estimation de la donnée représentative de la durée d'attente moyenne est supérieure à la valeur cible déterminée.
9. Système émetteur-récepteur selon la revendication 8, dans lequel la valeur cible déterminée est constante, le système émetteur-récepteur comprenant un moyen de détermination d'une nouvelle valeur supérieure, CWnew, de la fenêtre de contention à partir de la dernière valeur supérieure, CW0j_^, de la fenêtre de contention déterminée, si l'estimation de la donnée représentative de la durée d'attente moyenne est inférieure à la valeur cible déterminée, selon la relation suivante : cw _ CWpId α où α est un nombre réel positif inférieur à l'unité, et, si l'estimation de la donnée représentative de la durée d'attente moyenne est supérieure à la valeur cible déterminée, selon la relation suivante : cw _ 2CWold 2+εCWoi(i où ε est un nombre réel positif inférieur à l'unité.
10. Système émetteur-récepteur selon la revendication
8, comprenant :
- un moyen de mémorisation d'une valeur initiale d'une donnée représentative d'un nombre de systèmes émetteur- récepteur du réseau ; - un moyen, si l'estimation de la donnée représen¬ tative de la durée d'attente moyenne est inférieure à la valeur cible, pour diminuer la donnée représentative du nombre de systèmes émetteur-récepteur et pour modifier la fenêtre de contention et la valeur cible déterminée à partir de la donnée représentative du nombre de systèmes émetteur-récepteur diminuée, et, si l'estimation de la donnée représentative de la durée d'attente moyenne est supérieure à la valeur cible déterminée, pour augmenter la donnée représentative du nombre de systèmes émetteur-récepteur et pour modifier la fenêtre de contention et la valeur cible déterminée à partir de la donnée représentative du nombre de systèmes émetteur-récepteur augmentée ; et
- un moyen de transmission de la fenêtre de conten¬ tion sur le canal de transmission à d'autres systèmes émetteur- récepteur du réseau.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1215851A2 (fr) * 2000-12-18 2002-06-19 Texas Instruments Incorporated Algorithmes adaptatifs de commande d'accès par concurrence optimisé
US20030081628A1 (en) * 2001-10-30 2003-05-01 Cognio, Inc. Throughput in multi-rate wireless networks using variable-length packets and other techniques
US20030174665A1 (en) * 2001-11-02 2003-09-18 At&T Corp. Access method for periodic contention-free sessions

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1215851A2 (fr) * 2000-12-18 2002-06-19 Texas Instruments Incorporated Algorithmes adaptatifs de commande d'accès par concurrence optimisé
US20030081628A1 (en) * 2001-10-30 2003-05-01 Cognio, Inc. Throughput in multi-rate wireless networks using variable-length packets and other techniques
US20030174665A1 (en) * 2001-11-02 2003-09-18 At&T Corp. Access method for periodic contention-free sessions

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Information technology-Telecommunications and information exchange between systems- Local and metropolian area networks-Specific requirements. Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications. Chapter 9", ISO/IEC 8802-11 ANSI/IEEE STD 802.11, 1999, pages 70 - 97, XP002236335 *
BONONI L ET AL: "Design and performance evaluation of an asymptotically optimal backoff algorithm for IEEE 802.11 wireless LANs", SYSTEM SCIENCES, 2000. PROCEEDINGS OF THE 33RD ANNUAL HAWAII INTERNATIONAL CONFERENCE ON JAN 4-7, 2000, PISCATAWAY, NJ, USA,IEEE, 4 January 2000 (2000-01-04), pages 3049 - 3058, XP010545599, ISBN: 0-7695-0493-0 *
WONG G W ET AL INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERS: "Improving the QoS performance of EDCF in IEEE 802.11e wireless LANs", 2003 IEEE PACIFIC RIM CONFERENCE ON COMMUNICATIONS, COMPUTERS AND SIGNAL PROCESSING. (PACRIM 2003). VICTORIA, BC, CANADA, AUG. 28 - 30, 2003, IEEE PACIFIC RIM CONFERENCE ON COMMUNICATIONS, COMPUTERS AND SIGNAL PROCESSING. PACRIM, NEW YORK, NY : IEEE,, vol. VOL. 2 OF 2. CONF. 9, 28 August 2003 (2003-08-28), pages 392 - 396, XP010660262, ISBN: 0-7803-7978-0 *

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