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

專利信息
申請(qǐng)?zhí)枺?/td> 201710965505.5 申請(qǐng)日: 2017-10-17
公開(kāi)(公告)號(hào): CN107666489B 公開(kāi)(公告)日: 2020-11-20
發(fā)明(設(shè)計(jì))人: 周彥果;周韜;張海林 申請(qǐng)(專利權(quán))人: 西安電子科技大學(xué)
主分類號(hào): H04L29/06 分類號(hào): H04L29/06;H04L5/14
代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41117 代理人: 秦舜生
地址: 710000 陜*** 國(guó)省代碼: 陜西;61
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摘要:
搜索關(guān)鍵詞: 一種 基于 階段 競(jìng)爭(zhēng) 雙工 媒體 接入 控制 協(xié)議 方法
【權(quán)利要求書(shū)】:

1.一種基于兩階段競(jìng)爭(zhēng)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(jī)制和全雙工退避算法構(gòu)成,RTS/FCTS/CTS握手機(jī)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(diǎn)建立全雙工鏈路的機(jī)會(huì);

所述RTS/FCTS/CTS握手機(jī)制為五次握手過(guò)程的數(shù)據(jù)傳輸,同時(shí)適用于兩節(jié)點(diǎn)全雙工雙向鏈路、三節(jié)點(diǎn)非對(duì)稱全雙工鏈路和半雙工鏈路;對(duì)于兩節(jié)點(diǎn)全雙工雙向鏈路,一旦節(jié)點(diǎn)A有數(shù)據(jù)需要傳輸給節(jié)點(diǎn)B,節(jié)點(diǎn)A首先監(jiān)聽(tīng)信道1,如果信道1已經(jīng)空閑的時(shí)間超過(guò)DIFS時(shí)間間隔并且退避計(jì)數(shù)器的數(shù)值達(dá)到0,此時(shí),節(jié)點(diǎn)A廣播其RTS控制幀以競(jìng)爭(zhēng)信道1,一旦節(jié)點(diǎn)B接收到來(lái)自節(jié)點(diǎn)A的RTS控制幀,節(jié)點(diǎn)B通過(guò)發(fā)送FCTS開(kāi)始競(jìng)爭(zhēng)信道1對(duì)應(yīng)的全雙工信道,否則,節(jié)點(diǎn)A等待一段退避時(shí)間后再進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,當(dāng)節(jié)點(diǎn)A成功接收到FCTS控制幀,并且節(jié)點(diǎn)的退避時(shí)間小于DIFS時(shí)間間隔,節(jié)點(diǎn)A等待SIFS時(shí)間間隔,并且發(fā)送CTS控制幀給節(jié)點(diǎn)B;然后,在一個(gè)SIFS時(shí)間間隔之后,節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B同時(shí)傳輸各自數(shù)據(jù)至節(jié)點(diǎn)B和節(jié)點(diǎn)A,數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)長(zhǎng)以節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀幀長(zhǎng)較長(zhǎng)者為準(zhǔn);在一個(gè)SIFS時(shí)間間隔之后,節(jié)點(diǎn)A發(fā)送ACK確認(rèn)幀給節(jié)點(diǎn)B,同時(shí)節(jié)點(diǎn)B發(fā)送ACK確認(rèn)幀給節(jié)點(diǎn)A,兩節(jié)點(diǎn)全雙工雙向鏈路建立;如果FCTS控制幀沒(méi)有成功被節(jié)點(diǎn)A接收,節(jié)點(diǎn)A接收到節(jié)點(diǎn)B的ACK確認(rèn)幀,節(jié)點(diǎn)A等待一個(gè)SIFS時(shí)間間隔然后傳輸它的數(shù)據(jù)幀給節(jié)點(diǎn)B,一旦數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束,節(jié)點(diǎn)B等待一個(gè)SIFS時(shí)間間隔并發(fā)送ACK確認(rèn)幀給節(jié)點(diǎn)A,兩點(diǎn)全雙工雙向鏈路退化為半雙工模式;

對(duì)于三節(jié)點(diǎn)非對(duì)稱全雙工鏈路,節(jié)點(diǎn)C有數(shù)據(jù)需要傳輸給節(jié)點(diǎn)D,與此同時(shí),節(jié)點(diǎn)D也有數(shù)據(jù)需要傳送給節(jié)點(diǎn)E,節(jié)點(diǎn)C首先監(jiān)聽(tīng)信道1,如果信道1已經(jīng)空閑的時(shí)間超過(guò)DIFS時(shí)間間隔并且退避計(jì)數(shù)器的數(shù)值達(dá)到0,則節(jié)點(diǎn)C廣播其RTS控制幀以競(jìng)爭(zhēng)信道1,當(dāng)節(jié)點(diǎn)D成功的接收到來(lái)自節(jié)點(diǎn)C的RTS控制幀,節(jié)點(diǎn)D等待一個(gè)SIFS時(shí)間間隔,然后通過(guò)廣播FCTS控制幀開(kāi)始競(jìng)爭(zhēng)信道1對(duì)應(yīng)的全雙工信道,否則,節(jié)點(diǎn)C推遲它的數(shù)據(jù)傳輸;當(dāng)節(jié)點(diǎn)D的退避時(shí)間小于DIFS時(shí)間間隔且節(jié)點(diǎn)C和節(jié)點(diǎn)E成功的接收到FCTS控制幀,則節(jié)點(diǎn)E等待SIFS時(shí)間間隔,然后發(fā)送CTS控制幀給節(jié)點(diǎn)D;在SIFS時(shí)間間隔后,節(jié)點(diǎn)C和節(jié)點(diǎn)D分別發(fā)送各自的數(shù)據(jù)給節(jié)點(diǎn)D和節(jié)點(diǎn)E;數(shù)據(jù)傳輸時(shí)長(zhǎng)取節(jié)點(diǎn)C和節(jié)點(diǎn)D數(shù)據(jù)幀幀長(zhǎng)的較大值;在一個(gè)SIFS時(shí)間間隔后,節(jié)點(diǎn)D和節(jié)點(diǎn)E分別發(fā)送各自的ACK確認(rèn)幀給節(jié)點(diǎn)C和節(jié)點(diǎn)D;此時(shí),三節(jié)點(diǎn)非對(duì)稱全雙工鏈路建立;如果FCTS控制幀沒(méi)有成功被接收,假設(shè)節(jié)點(diǎn)C接收到來(lái)自節(jié)點(diǎn)D的CTS控制幀,節(jié)點(diǎn)C等待一個(gè)SIFS時(shí)間間隔后傳輸數(shù)據(jù)給節(jié)點(diǎn)D,一旦數(shù)據(jù)傳輸完成,節(jié)點(diǎn)D等待一個(gè)SIFS時(shí)間間隔之后發(fā)送ACK確認(rèn)幀給節(jié)點(diǎn)C,三節(jié)點(diǎn)非對(duì)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(jìng)爭(zhēng)中有兩個(gè)階段,兩階段競(jìng)爭(zhēng)由第一階段傳輸?shù)腞TS競(jìng)爭(zhēng)階段和第二階段傳輸?shù)腇CTS競(jìng)爭(zhēng)組成,在RTS競(jìng)爭(zhēng)階段,有數(shù)據(jù)需要在第一階段傳輸?shù)墓?jié)點(diǎn)通過(guò)發(fā)送RTS控制幀競(jìng)爭(zhēng)信道1,這些節(jié)點(diǎn)被定義為RTS1節(jié)點(diǎn),只有一個(gè)RTS1節(jié)點(diǎn)可以占據(jù)信道1,在FCTS競(jìng)爭(zhēng)階段,如果節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)發(fā)送給已占據(jù)信道1的RTS1節(jié)點(diǎn),則這些節(jié)點(diǎn)發(fā)送FCTS控制幀或是RTS控制幀競(jìng)爭(zhēng)信道1對(duì)應(yīng)的全雙工信道,節(jié)點(diǎn)中發(fā)送RTS控制幀的稱為RTS2節(jié)點(diǎn),發(fā)送FCTS控制幀的稱為FCTS節(jié)點(diǎn),在所有節(jié)點(diǎn)中,只有一個(gè)FCTS節(jié)點(diǎn),如果碰撞發(fā)生在RTS競(jìng)爭(zhēng)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(jìng)爭(zhēng)階段,可以由CTS控制幀反饋的缺失來(lái)發(fā)現(xiàn)FCTS競(jìng)爭(zhēng)階段的碰撞,在TF-MAC協(xié)議中,采用離散整數(shù)的時(shí)間退避尺度,退避時(shí)間的單位為時(shí)隙,記為T(mén)ms,F(xiàn)CTS競(jìng)爭(zhēng)階段競(jìng)爭(zhēng)節(jié)點(diǎn)的退避時(shí)間,記為假定節(jié)點(diǎn)只有在每個(gè)時(shí)隙的開(kāi)始才可以傳輸數(shù)據(jù);

競(jìng)爭(zhēng)節(jié)點(diǎn)的退避算法:初始競(jìng)爭(zhēng)窗口大小記為W0,競(jìng)爭(zhēng)窗口大小由一個(gè)底數(shù)為a的指數(shù)函數(shù)表示,退避階段i的競(jìng)爭(zhēng)窗口大小定義為Wi,競(jìng)爭(zhēng)節(jié)點(diǎn)處于退避階段i時(shí),退避計(jì)數(shù)器數(shù)值大小在[0,Wi-1]中等選擇,每個(gè)值是等概率選擇,每過(guò)一個(gè)時(shí)隙,退避計(jì)數(shù)器數(shù)值減一,一旦退避計(jì)數(shù)器的數(shù)值減小為0,競(jìng)爭(zhēng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制幀給目的節(jié)點(diǎn),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(zhuǎn)移至(i+1).如果數(shù)據(jù)傳輸成功,狀態(tài)由退避階段i轉(zhuǎn)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(jìng)爭(zhēng)接節(jié)點(diǎn)傳輸碰撞的歷史,初始窗口的大小W0及a的取值可以動(dòng)態(tài)調(diào)整,

全雙工退避算法由一系列退避競(jìng)爭(zhēng)窗口大小表示:

Wi的大小取決于競(jìng)爭(zhēng)節(jié)點(diǎn)的初始窗口W0,最大的退避階段m及a的取值;

競(jìng)爭(zhēng)節(jié)點(diǎn)的退避時(shí)間記為T(mén)back-off,Random(·)是一個(gè)服從均勻分布的隨機(jī)整數(shù),Wi的取值范圍為[0,Wi],

Tback-off=Random(Wi)·Tms

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