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[發(fā)明專利]一種基于兩階段競爭的全雙工媒體接入控制協(xié)議的方法有效

專利信息
申請?zhí)枺?/td> 201710965505.5 申請日: 2017-10-17
公開(公告)號: CN107666489B 公開(公告)日: 2020-11-20
發(fā)明(設計)人: 周彥果;周韜;張海林 申請(專利權)人: 西安電子科技大學
主分類號: H04L29/06 分類號: H04L29/06;H04L5/14
代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務所(普通合伙) 41117 代理人: 秦舜生
地址: 710000 陜*** 國省代碼: 陜西;61
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摘要:
搜索關鍵詞: 一種 基于 階段 競爭 雙工 媒體 接入 控制 協(xié)議 方法
【權利要求書】:

1.一種基于兩階段競爭的全雙工媒體接入控制協(xié)議的方法,其特征在于:該接入控制協(xié)議由RTS/FCTS/CTS握手機制和全雙工退避算法構成,RTS/FCTS/CTS握手機制顯著減少RTS控制幀和FCTS控制幀的碰撞;所述算法可以減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)呐鲎哺怕什⒃黾拥诙A段傳輸?shù)墓?jié)點建立全雙工鏈路的機會;

所述RTS/FCTS/CTS握手機制為五次握手過程的數(shù)據(jù)傳輸,同時適用于兩節(jié)點全雙工雙向鏈路、三節(jié)點非對稱全雙工鏈路和半雙工鏈路;對于兩節(jié)點全雙工雙向鏈路,一旦節(jié)點A有數(shù)據(jù)需要傳輸給節(jié)點B,節(jié)點A首先監(jiān)聽信道1,如果信道1已經(jīng)空閑的時間超過DIFS時間間隔并且退避計數(shù)器的數(shù)值達到0,此時,節(jié)點A廣播其RTS控制幀以競爭信道1,一旦節(jié)點B接收到來自節(jié)點A的RTS控制幀,節(jié)點B通過發(fā)送FCTS開始競爭信道1對應的全雙工信道,否則,節(jié)點A等待一段退避時間后再進行數(shù)據(jù)傳輸,當節(jié)點A成功接收到FCTS控制幀,并且節(jié)點的退避時間小于DIFS時間間隔,節(jié)點A等待SIFS時間間隔,并且發(fā)送CTS控制幀給節(jié)點B;然后,在一個SIFS時間間隔之后,節(jié)點A和節(jié)點B同時傳輸各自數(shù)據(jù)至節(jié)點B和節(jié)點A,數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r長以節(jié)點A和節(jié)點B所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀幀長較長者為準;在一個SIFS時間間隔之后,節(jié)點A發(fā)送ACK確認幀給節(jié)點B,同時節(jié)點B發(fā)送ACK確認幀給節(jié)點A,兩節(jié)點全雙工雙向鏈路建立;如果FCTS控制幀沒有成功被節(jié)點A接收,節(jié)點A接收到節(jié)點B的ACK確認幀,節(jié)點A等待一個SIFS時間間隔然后傳輸它的數(shù)據(jù)幀給節(jié)點B,一旦數(shù)據(jù)傳輸結束,節(jié)點B等待一個SIFS時間間隔并發(fā)送ACK確認幀給節(jié)點A,兩點全雙工雙向鏈路退化為半雙工模式;

對于三節(jié)點非對稱全雙工鏈路,節(jié)點C有數(shù)據(jù)需要傳輸給節(jié)點D,與此同時,節(jié)點D也有數(shù)據(jù)需要傳送給節(jié)點E,節(jié)點C首先監(jiān)聽信道1,如果信道1已經(jīng)空閑的時間超過DIFS時間間隔并且退避計數(shù)器的數(shù)值達到0,則節(jié)點C廣播其RTS控制幀以競爭信道1,當節(jié)點D成功的接收到來自節(jié)點C的RTS控制幀,節(jié)點D等待一個SIFS時間間隔,然后通過廣播FCTS控制幀開始競爭信道1對應的全雙工信道,否則,節(jié)點C推遲它的數(shù)據(jù)傳輸;當節(jié)點D的退避時間小于DIFS時間間隔且節(jié)點C和節(jié)點E成功的接收到FCTS控制幀,則節(jié)點E等待SIFS時間間隔,然后發(fā)送CTS控制幀給節(jié)點D;在SIFS時間間隔后,節(jié)點C和節(jié)點D分別發(fā)送各自的數(shù)據(jù)給節(jié)點D和節(jié)點E;數(shù)據(jù)傳輸時長取節(jié)點C和節(jié)點D數(shù)據(jù)幀幀長的較大值;在一個SIFS時間間隔后,節(jié)點D和節(jié)點E分別發(fā)送各自的ACK確認幀給節(jié)點C和節(jié)點D;此時,三節(jié)點非對稱全雙工鏈路建立;如果FCTS控制幀沒有成功被接收,假設節(jié)點C接收到來自節(jié)點D的CTS控制幀,節(jié)點C等待一個SIFS時間間隔后傳輸數(shù)據(jù)給節(jié)點D,一旦數(shù)據(jù)傳輸完成,節(jié)點D等待一個SIFS時間間隔之后發(fā)送ACK確認幀給節(jié)點C,三節(jié)點非對稱全雙工傳輸退化為半雙工傳輸模式;

全雙工數(shù)據(jù)傳輸在信道競爭中有兩個階段,兩階段競爭由第一階段傳輸?shù)腞TS競爭階段和第二階段傳輸?shù)腇CTS競爭組成,在RTS競爭階段,有數(shù)據(jù)需要在第一階段傳輸?shù)墓?jié)點通過發(fā)送RTS控制幀競爭信道1,這些節(jié)點被定義為RTS1節(jié)點,只有一個RTS1節(jié)點可以占據(jù)信道1,在FCTS競爭階段,如果節(jié)點有數(shù)據(jù)發(fā)送給已占據(jù)信道1的RTS1節(jié)點,則這些節(jié)點發(fā)送FCTS控制幀或是RTS控制幀競爭信道1對應的全雙工信道,節(jié)點中發(fā)送RTS控制幀的稱為RTS2節(jié)點,發(fā)送FCTS控制幀的稱為FCTS節(jié)點,在所有節(jié)點中,只有一個FCTS節(jié)點,如果碰撞發(fā)生在RTS競爭階段,可以由FCTS控制幀反饋的缺失及早發(fā)現(xiàn)碰撞,在FCTS競爭階段,可以由CTS控制幀反饋的缺失來發(fā)現(xiàn)FCTS競爭階段的碰撞,在TF-MAC協(xié)議中,采用離散整數(shù)的時間退避尺度,退避時間的單位為時隙,記為Tms,F(xiàn)CTS競爭階段競爭節(jié)點的退避時間,記為假定節(jié)點只有在每個時隙的開始才可以傳輸數(shù)據(jù);

競爭節(jié)點的退避算法:初始競爭窗口大小記為W0,競爭窗口大小由一個底數(shù)為a的指數(shù)函數(shù)表示,退避階段i的競爭窗口大小定義為Wi,競爭節(jié)點處于退避階段i時,退避計數(shù)器數(shù)值大小在[0,Wi-1]中等選擇,每個值是等概率選擇,每過一個時隙,退避計數(shù)器數(shù)值減一,一旦退避計數(shù)器的數(shù)值減小為0,競爭節(jié)點發(fā)送控制幀給目的節(jié)點,如果數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生碰撞,數(shù)據(jù)傳輸退避階段由i轉移至(i+1).如果數(shù)據(jù)傳輸成功,狀態(tài)由退避階段i轉移至退避階段0.m表示退避階段的最大值,如果a大于/小于1,每次數(shù)據(jù)傳輸失敗,窗口大小乘以a直到它等于最大/最小窗口值Wmax=amW0/Wmin若數(shù)據(jù)傳輸成功,Wi的值均被重置為W0,基于競爭接節(jié)點傳輸碰撞的歷史,初始窗口的大小W0及a的取值可以動態(tài)調(diào)整,

全雙工退避算法由一系列退避競爭窗口大小表示:

Wi的大小取決于競爭節(jié)點的初始窗口W0,最大的退避階段m及a的取值;

競爭節(jié)點的退避時間記為Tback-off,Random(·)是一個服從均勻分布的隨機整數(shù),Wi的取值范圍為[0,Wi],

Tback-off=Random(Wi)·Tms

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