本发明专利技术公开一种无线局域网混合双工的多点分布式信道争用方法，该方法针对半双工站点和全双工站点的混合接入，以半双工站点优先占用信道为前提条件，由全双工主发送站通过首轮RTS控制帧预留一个全双工第二路径的控制时段，在该时段内，按时间顺序先由全双工主接收站通过第二轮RTS/CTS控制帧试占全双工第二路径，次由全双工候选次发送站通过第二轮RTS/CTS控制帧争用第二路径。本发明专利技术可助于提高混合双工无线局域网的有效吞吐性能，有益于半双工无线局域网系统向全双工系统的平稳升级。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于通信
技术介绍
无线局域网(WLAN)技术，采用信道共享接入和随机争用机制为多个通信站点(STA)提供数据传输服务。WLAN技术标准由电气电子工程师学会(IEEE)制定并发布，目录编号为802.11，简称IEEE 802.11标准。分布式协调功能(DCF)是IEEE802.11标准中针对媒质访问控制(MAC)的基本方法，是所有STA必须支持的接入控制功能，也是所有各类MAC扩展方法的基础。DCF针对站点隐藏效应规范了一个四步控制流程，使用请求发送(RTS)帧、清除发送(CTS)帧、数据帧和确认帧(ACK)的顺序交互，避免多点接入系统的数据传输冲突。DCF对共享无线信道的争用控制具有半双工特征，即发送和接收不能同时进行。该特征反映在:第一，RTS帧与CTS帧的信号传输在时间上互不重叠;第二，CTS帧与数据帧以及数据帧与ACK帧同样在时间上互不重叠。STA的物理层在具备无线带内全双工处理能力之后，共享信道的利用效益存在提高一倍的机会，但需要对争用控制实施针对性的扩展(参见Thilina K M,Tabassum H,Hossain E,et al.Medium access control design for fullduplex wireless systems:chaIlenges and approaches.1EEE Communicat1nsMagazine，2015，53(5):112-120)o无线带内全双工的技术关键是自干扰抵消手段，包括增强的物理层信号收发隔离电路、模拟信号延时抵消电路和数字信号综合抵消机构等。无线带内全双工允许收发信机使用同一个无线射频频段同时进行发送和接收。现有技术包括如下:一种多径环境下同时同频全双工自干扰抵消方法(CN103338172A)，该专利技术公开了一种多径环境下同时同频全双工自干扰抵消方法，该专利技术适用于同时同频系统中，使频谱利用率翻倍，提升了射频自干扰抵消性能，改善系统的通信质量，提高了通信设备在同时同频多径的环境下工作的稳定性。该专利技术只针对无线物理层的自干扰抵消，目标在于提供点对点的站点之间的无线带内全双工的信道技术，未提出多站点争用共享信道的控制方法。一种用于同时同频全双工系统的反射阵天线(CN104269651 A)，该专利技术要解决的技术问题是，提供一种用于同时同频全双工系统的反射阵天线，且具有足够高的收发隔离。该专利技术只针对无线物理层的天线设计，未提出多站点争用共享信道的控制方法。WL AN系统中实现同频同时全双工通信的方法及节点(CN105071906A)，该专利技术提供了一种WLAN系统中实现同频同时全双工通信的方法及节点，该方法包括:接收有待发送上行数据的第一站点STA发送的第一数据传输请求;在响应第一数据传输请求的时间窗口内，从有待发送下行数据的STA列表中选择适合与第一STA进行同频同时数据收发的第二STA;向第二STA发送第二数据传输请求;接收第二STA返回的第二数据传输请求确认，并在接收到第二数据传输请求确认时，向第一STA发送第一数据传输请求确认。该专利技术技术针对有上行及下行结构的WLAN，要求接收点(AP)事先准备一个下行数据的STA列表，依此列表分配全双工信道。该专利技术所述第一站点如果不支持全双工，则在第二数据传输请求的处理过程中，第一站点会因超时而终止预定的传输流程。所以，该专利技术不适用于混合双工的WLAN环境和无上下行结构的自组织网络。使用RTS/CTS的全双工服务(FullDuplex Services Using RTS/CTS) (US 20150117269)，该专利技术在于第二节点向处于发送状态的第一节点同时发送数据，第一节点的信息保存在第二节点内，并以概率值标记第一节点是否同时支持发送和接收(即无线带内全双工)。该专利技术所涉及的节点需要获取得到网络拓扑的结构信息，或者路由表信息。该专利技术所采用的跨层方法，依赖网络层的状态信息，不能用于仅限MAC层内的全双工信道的占用或争用。而本专利技术能够很好地解决上面的问题。
技术实现思路
本专利技术目的在于解决了上述现有技术的不足，提出了，该方法在保证WLAN内半双工站点正常工作的前题下，利用RTS和CTS控制帧的新组合和附加的第二轮控制流程，以分布式控制方法分配全双工传输的站点。本专利技术的方法既能用于有中心接入点的基础结构，也能用于对等的自组织网络结构。本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是:一种无线局域网混合双工的多点分布式信道分配与争用方法，该方法具备无线带内全双工功能的主发送站，首先使用分布式协调功能的RTS/CTS控制争用共享的无线传输信道，并且在首个RTS帧的时长字段附加全双工第二路径控制的时长值，该值所预留的时段专门用于第二路径的多点接入控制，在该时段内按时间顺序执行主接收站试占和候选次发送站争用，所述试占和争用使用第二轮RTS/CTS帧控制。具体步骤是:步骤I:主发送站在发送首个RTS帧、并在分布式协调功能所规范的时间内接收到首个CTS帧之后，系统进入单工数据发送就绪状态；步骤2:单工数据发送就绪时，全双工主发送站启动定时器Tl等待主接收站的试占请求，半双工主发送站执行纯单工传输、并在传输完成之后返回初始状态；步骤3:主接收站通过向次接收站发送第二 RTS帧和接收次接收站第二 CTS帧进行试占控制，该控制须同时满足以下三个启动条件，包括:步骤3-1:主接收站支持全双工；步骤3-2:主接收站有待发数据；步骤3-3:在首个CTS发送之后、分布式协调功能规范的PIFS时长之内未收到主发送站的数据帧;试占成功进行双工传输，试占不成功进行单工传输，并在传输完成后返回初始状态；步骤4:在步骤2启动的定时器Tl超时前，全双工主接收站收到第二RTS帧则清除定时器Tl，否则在Tl超时后启动定时器T2等待候选次发送站的争用控制；步骤5:候选次发送站在接收到主发送站首个RTS帧后，通过发送第二RTS帧和接收第二 CTS帧进行争用控制，该控制须同时满足以下四个启动条件:步骤5-1:候选次发送站支持全双工；步骤5-2:候选次发送站有待发数据给主发送站；步骤5-3:在接收到首个RTS帧之后、T3时长之内未接收到主发送站的数据帧或CTS帧；步骤5-4:候选次发送站独立生成随机数，其值大于预定阈值;争用成功进行双工传输，争用不成功进行单工传输，并在传输完成后返回初始状态；步骤6:在步骤4启动的定时器T2超时前，主接收站收到第二RTS帧则清除定时器T2，否则在T2超时后进行单工传输、并在传输完成后返回初始状态。进一步的，本专利技术的混合双工是指无线局域网中部分站点仅支持半双工、部分站点支持全双工，多点分布式是指所述方法适用于二个以上站点以对等方式参与信道占用或争用。进一步的，本专利技术的主发送站是指发出首个RTS帧、并接收到首个CTS帧的无线局域网站点，所述主接收站是指接收到首个RTS帧、并按分布式协调功能的规范要求完成首个CTS帧发送的站点，所述候选次发送站是指除主接收站之外所有接收到首个RTS帧、但在分布式协调功能所规范的时间内未收到首个CTS帧的站点。进一步的，本专利技术的步骤3所述次接收站是指，接收到首个CTS帧的所有站点，包含主发送站。除主发送站之外的其它次站点，如果接收到首个本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无线局域网混合双工的多点分布式信道争用方法，其特征在于，首先使用分布式协调功能的RTS/CTS控制争用共享的无线传输信道，并且在首个RTS帧的时长字段附加全双工第二路径控制的时长值，该值所预留的时段专门用于第二路径的多点接入控制，在该时段内按时间顺序执行主接收站试占和候选次发送站争用，所述试占和争用使用第二轮RTS/CTS帧控制，所述方法包括如下步骤：步骤1：主发送站在发送首个RTS帧、并在分布式协调功能所规范的时间内接收到首个CTS帧之后，系统进入单工数据发送就绪状态；步骤2：单工数据发送就绪时，全双工主发送站启动定时器T1等待主接收站的试占请求，半双工主发送站执行纯单工传输、并在传输完成之后返回初始状态；步骤3：主接收站通过向次接收站发送第二RTS帧和接收次接收站第二CTS帧进行试占控制，该控制须同时满足以下三个启动条件，包括：步骤3‑1：主接收站支持全双工；步骤3‑2：主接收站有待发数据；步骤3‑3：在首个CTS发送之后、分布式协调功能规范的PIFS时长之内未收到主发送站的数据帧；试占成功进行双工传输，试占不成功进行单工传输，并在传输完成后返回初始状态；步骤4：在步骤2启动的定时器T1超时前，全双工主接收站收到第二RTS帧则清除定时器T1，否则在T1超时后启动定时器T2等待候选次发送站的争用控制；步骤5：候选次发送站在接收到主发送站首个RTS帧后，通过发送第二RTS帧和接收第二CTS帧进行争用控制，该控制须同时满足以下四个启动条件，包括：步骤5‑1：候选次发送站支持全双工；步骤5‑2：候选次发送站有待发数据给主发送站；步骤5‑3：在接收到首个RTS帧之后、T3时长之内未接收到主发送站的数据帧或CTS帧；步骤5‑4：候选次发送站独立生成随机数，其值大于预定阈值；争用成功进行双工传输，争用不成功进行单工传输，并在传输完成后返回初始状态；步骤6：在步骤4启动的定时器T2超时前，主接收站收到第二RTS帧则清除定时器T2，否则在T2超时后进行单工传输、并在传输完成后返回初始状态。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王文鼐，张琦，吴炜，王斌，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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