[發(fā)明專利]一種改進(jìn)的RTS/CTS通信控制方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010221217.7
• 申請(qǐng)日: 2010-07-08
• 公開（公告）號(hào): CN102316518A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊斯;楊鴻文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W28/06
• 分類號(hào): H04W28/06;H04W28/18;H04L1/16
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及RTS/CTS握手機(jī)制(RTS全稱為Request-To-Send，CTS全稱為Clear-To-Send)，以及WLAN隱藏終端問(wèn)題和暴露終端問(wèn)題的解決方法。

背景技術(shù)

無(wú)線局域網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)的通信范圍受到限制，而且共享廣播信道，導(dǎo)致了“隱藏終端”和“暴露終端”問(wèn)題的出現(xiàn)。

“隱藏終端”是指一個(gè)終端位于接收者的通信范圍內(nèi)，而在發(fā)送者的通信范圍外。隱藏終端因偵聽不到發(fā)送節(jié)點(diǎn)的發(fā)送，而可能向同一個(gè)接收節(jié)點(diǎn)發(fā)送分組，造成分組在接收節(jié)點(diǎn)處的沖突。若此時(shí)該終端發(fā)送信息，則為“隱藏發(fā)送端”，見圖1，節(jié)點(diǎn)C為隱藏發(fā)送端。隱藏發(fā)送端會(huì)造成分組的碰撞，降低系統(tǒng)吞吐量，其通信是被禁止的；若此時(shí)該終端接收信息，則被稱為“隱藏接收端”，見圖2，節(jié)點(diǎn)C為隱藏接收端，不會(huì)造成不良影響，其通信是被允許的。

“暴露終端”是指在發(fā)送者的通信范圍內(nèi)，而在接收者的通信范圍外的終端。暴露終端因能偵聽到發(fā)送節(jié)點(diǎn)的發(fā)送而可能延遲發(fā)送，但因?yàn)樗诮邮展?jié)點(diǎn)的通信范圍外，它的發(fā)送實(shí)際上不會(huì)造成沖突，這就引入了不必要的延遲。若此時(shí)該終端發(fā)送信息，則為“暴露發(fā)送端”，見圖3，節(jié)點(diǎn)C為暴露發(fā)送端，其通信是被允許的；若此時(shí)該終端接收信息，則被稱為“暴露接收端”，見圖4，節(jié)點(diǎn)C為暴露接收端，由于發(fā)送者的分組會(huì)干擾暴露接收端的接收，所以其通信是被禁止的。

隱藏終端和暴露終端的存在，會(huì)造成無(wú)線局域網(wǎng)時(shí)隙資源的無(wú)序爭(zhēng)用和浪費(fèi)，增加數(shù)據(jù)碰撞的概率，嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)的吞吐量、容量和數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延。因此，必須解決“隱藏終端”和“暴露終端”問(wèn)題，即允許“隱藏接收端”和“暴露發(fā)送端”的通信，禁止“隱藏發(fā)送端”和“暴露接收端”的通信，以便獲得較高的信道利用率、較低的時(shí)延和較好的公平性。

目前最常用的解決“隱藏終端”問(wèn)題的方法是傳統(tǒng)的RTS/CTS機(jī)制。見圖5，在RTS/CTS握手過(guò)程中，首先由發(fā)送端向覆蓋范圍內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)發(fā)送RTS幀，所有接收到該幀的非目的節(jié)點(diǎn)停止數(shù)據(jù)交換，目的節(jié)點(diǎn)則向源節(jié)點(diǎn)發(fā)送CTS幀表示進(jìn)入準(zhǔn)備接收信息的狀態(tài)，然后即可進(jìn)入數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程。RTS和CTS幀中包含需要占用信道的時(shí)間信息，其他節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)此信息調(diào)整自己的NAV(網(wǎng)絡(luò)配置矢量，目的是防止在預(yù)設(shè)的時(shí)間內(nèi)其它數(shù)據(jù)與當(dāng)前數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)信道)。當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸完成后，目的端發(fā)送ACK，信道資源被釋放，新一輪競(jìng)爭(zhēng)開始。IEEE802.11幀間間隔(IFS)的長(zhǎng)短來(lái)設(shè)定幀的發(fā)送優(yōu)先級(jí)，包括短幀間間隔(SIFS)、PCF幀間間隔(PFIS)、DCF幀間間隔(DIFS)和延長(zhǎng)幀間間隔(EIFS)。SIFS發(fā)送優(yōu)先級(jí)最高，DIFS的幀發(fā)送優(yōu)先級(jí)較低。

傳統(tǒng)的RTS/CTS機(jī)制強(qiáng)制的限制了通信節(jié)點(diǎn)的通信范圍內(nèi)其它節(jié)點(diǎn)的一切活動(dòng)，這樣可以避免分組的碰撞，有效的解決隱藏終端問(wèn)題。但是，同時(shí)也限制了一些可以通信的節(jié)點(diǎn)的活動(dòng)，增加了不必要的等待時(shí)間，例如，“隱藏接收端”和“暴露發(fā)送端”的通信。并且，傳統(tǒng)的RTS/CTS機(jī)制不能解決“暴露終端”問(wèn)題。

除了傳統(tǒng)的RTS/CTS機(jī)制，還有一些新的方法相繼被提出，例如，申請(qǐng)?zhí)柺?00710031832.X的專利提出了“一種解決多跳無(wú)線自組網(wǎng)隱藏終端和暴露終端問(wèn)題的方法”，這種方法采用了兩個(gè)信道，接收節(jié)點(diǎn)通過(guò)控制分組通知隱藏終端、發(fā)送節(jié)點(diǎn)通過(guò)控制分組通知暴露終端，從而在不增加硬件實(shí)現(xiàn)難度的基礎(chǔ)上，通過(guò)設(shè)計(jì)RTS/CTS、DRI/DRFIN、DSI/DSFIN等控制分組完成解決了多跳無(wú)線自組網(wǎng)的隱藏終端和暴露終端問(wèn)題。這種方法雖然保證了數(shù)據(jù)分組無(wú)沖突發(fā)生，且能解決隱藏終端和暴露終端問(wèn)題，但并沒提高信道利用率，而且引進(jìn)的新的控制分組通信使過(guò)程復(fù)雜化。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)傳統(tǒng)RTS/CTS機(jī)制中存在的問(wèn)題，以及現(xiàn)有方案的不足，本發(fā)明提出了一種結(jié)合擴(kuò)頻技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)RTS/CTS機(jī)制的改進(jìn)方案。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1)可以完全解決“隱藏終端”和“暴露終端”問(wèn)題，即允許“隱藏接收端”和“暴露發(fā)送端”的通信，禁止“隱藏發(fā)送端”和“暴露接收端”的通信。

2)本發(fā)明能提高傳統(tǒng)RTS/CTS機(jī)制的性能，提高吞吐量和信道利用率。

3)本發(fā)明可以簡(jiǎn)化協(xié)議過(guò)程，減少協(xié)議參數(shù)。

本發(fā)明通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

1.基本假設(shè)

本發(fā)明假設(shè)系統(tǒng)已存在高層協(xié)議可完成節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)和動(dòng)態(tài)地址分配功能；當(dāng)節(jié)點(diǎn)需要多跳傳輸時(shí)，存在相應(yīng)的路由協(xié)議；各節(jié)點(diǎn)發(fā)送不同的業(yè)務(wù)時(shí)，存在相應(yīng)的業(yè)務(wù)協(xié)議。

上述假設(shè)是此類系統(tǒng)的典型情形，并非本發(fā)明的額外要求。

2.信道分割