無線區域網中基於資源預約的QoSMAC協議的製作方法

2023-04-26 18:48:16

專利名稱：無線區域網中基於資源預約的QoS MAC協議的製作方法
技術領域：
本發明屬於移動通信領域，對無線區域網MAC協議標準IEEE 802. Ile中增強型 分布式協調訪問機制(Enhanced Distribution Coordinate Access, EDCA)進行了改進， 稱為聯合 EDCA 的分布式資源預約協議(EDCA/Distributed ResourceReservation, EDCA/ DRIO。通過加入資源預約和接入控制的方式來更好的提供服務質量OioS)的支持，解決了 IEEE 802. Ile不能真正實現保障QoS的問題。背景資料隨著無線區域網的迅速發展，無線區域網上的多媒體應用層出不窮，無線區域網 已逐步從單一的數據傳送網向包含了數據、語音、圖像等多媒體信息的綜合傳輸網演化。這 些不同的應用需要有不同的QoS要求，QoS通常用帶寬、時延、時延抖動和分組丟失率來衡 量。各種應用對服務質量的需求在迅速增長，同時用戶對於有效、魯棒的服務質量保障的需 求也越來越突出。早期的QoS研究主要針對有線網絡，在網絡層以上提供服務質量保障，如 綜合服務/資源預約antServ/RSVP)、區分服務(DiffServ)、多協議標籤交換(MPLQ、流量 工程CTrafficEngineering)、約束路由(CBR)、子網帶寬管理(SBM)等。但是由於無線鏈路 帶寬資源有限和傳輸的高誤碼率等特性，使得無線信道的質量相對於有線信道來說要差得 多，並且隨著環境的變化而變化。無線信道的特性，使得它很難提供QoS保障，上述的QoS 機制並不能直接應用於無線區域網網絡中。根據存在的問題，IEEE802. 11組織專門制定了 802. Ile標準，其主要通過區分業 務來提供QoS支持。區分業務技術(EDCA)雖然改善了對實時業務(高優先級業務)的服務 質量，但是一旦網絡存在多個高優先級業務，此時就無法保障多個高優先級業務的QoS。因 此，如何在提供業務區分的同時又保障各個高優先級業務的QoS成為無線區域網提供QoS 的一個關鍵問題。增強型分布式協調訪問機制(EDCA)是對原802. 11標準中分布式協調功能DCF的 擴展，也是基於競爭的方式來訪問信道。它定義了四種訪問類型(ACCeSSCateg0ry，AC)，使 用8種用戶優先級(Priority)來接入無線媒體，為不同的業務類型提供不同的業務等級， 使得那些實時業務有較高的優先級接入信道。IEEE802. Ile標準提供了四種不同的訪問類 型(背景流、語音、視頻、盡力而為的數據)及其所對應的八個優先級。在每一個支持QoS的 無線站點(QSTA)內同時有8個發送隊列，對應的有八個隨機退避的狀態機，將這一對發送 隊列和與之對應的隨機退避狀態機稱為一個虛擬內部站點，這樣，每個QSTA內有8個虛擬 內部站點，通過設置EDCA參數來競爭獲得發送機會(Transmission Opportunity, TXOP)。 在EDCA中，為每個AC類別配置了不同的EDCA參數集最小競爭窗口(CWmin [AC])，最大競 爭窗口 (Cffmax [AC])，發送機會限制(TXOP [AC])，仲裁幀間間隔(AIFS [AC])。EDCA機制的缺點是由於它是基於競爭機制的，要實現保證服務質量難度比較 大；另外，EDCA中沒有接入控制方案，根本無法調節網絡狀態，也就難以提供QoS保障。

發明內容
為了解決背景技術中存在的技術問題，本發明提出了一種無線區域網中聯合EDCA 的分布式資源預約協議(EDCA/DRR)。本發明的技術解決方案是發明一種聯合EDCA的分布式資源預約協議。該協議主 要包括以下步驟1)節點預約信道2)節點進行接入控制的判決上述步驟1)通過添加業務流(ADDTS)請求消息和ADDTS應答消息的發送和接收 兩次握手機制，從而實現了對信道的預約。發送方廣播添加業務流(ADDTS)請求消息，該 請求消息包含TSPEC(傳輸規格，包含平均速率，幀大小，業務開始時刻(SST)和業務間隔 (Si))。所有接收到該ADDTS請求消息的節點緩存發送者的SST和SI信息，並且調度這個 新的業務流。這就確保沒有節點在沒有預約TXOP的情況下開始傳輸，因而避免了碰撞。為 了確保所有的節點有著相同的調度，所有的鄰居必須單播ADDTS應答消息給發送方以表示 它接收了該ADDTS請求消息。上述步驟2~)是根據節點內部的接入控制算法對請求預約的業務進行接入管理， 接入控制算法過程為第一步計算Si。為了計算Si，調度器(每個節點內部)計算每個業務流的最大 Si，然後取其中最小的一個作為當前Si。第二步計算ΤΧ0Ρ。首先，調度器計算在SI時間內以平均速率到達的幀數Ni，然 後計算TXOP持續時間，即取以Pi速率傳輸M個幀的時間。
權利要求
1.一種無線區域網中基於資源預約的Q0S MAC協議，其特徵在於該協議包括以下步驟1)節點通過預約請求和預約應答消息來預約信道；2)節點通過自身內部的接入控制算法來判決是否對業務準許接入。
2.根據權利要求1所述的無線區域網中基於資源預約的QoSMAC協議，其特徵在於 所述步驟1)通過ADDTS請求消息和ADDTS應答消息的發送和接收兩次握手機制，從而實現 了對信道的預約。發送方廣播添加業務流(ADDTQ請求消息，該請求消息包含TSPEC(傳輸 規格，包含平均速率，幀大小，業務開始時刻(SST)和業務間隔(Si))。所有接收到該ADDTS 請求消息的節點緩存發送者的SST和SI信息，並且調度這個新的業務流。這就確保沒有節 點在沒有預約TXOP的情況下開始傳輸，因而避免了碰撞。為了確保所有的節點有著相同的 調度，所有的鄰居必須單播ADDTS應答消息給發送方以表示它接收了該ADDTS請求消息。
3.根據權利要求2所述的無線區域網中基於資源預約的QoSMAC協議，其特徵在於 所述步驟2、根據節點內部的接入控制算法對請求預約的業務進行接入管理，接入控制算 法過程為第一步計算Si。為了計算Si，調度器(每個節點內部)計算每個業務流的最大Si， 然後取其中最小的一個作為當前Si。第二步計算TX0P。首先，調度器計算在SI時間內以平均速率到達的幀數Ni，然後計 算TXOP持續時間，即取以Pi速率傳輸M個幀的時間。⑴其中Pi指平均速率，Li指幀的平均長度。 N * L MTXOP 二 max(」'- + 0,- + 0)⑵Ri Ri其中Ri指物理層的平均傳輸速率，M指物理層的最大可允許的幀大小，O代表MAC層和 PHY層的開銷。第三步將所有TXOP求和，如果滿足(3)TXOPk^ + Σ TXOPi <SI- Tcp(3)/ = 1則該業務準許接入，否則不予接入。
全文摘要
本發明提出了一種在無線區域網Ad Hoc模式下聯合EDCA的分布式資源預約的MAC協議。該協議包括步驟1)節點預約信道；2)節點進行接入控制的判決。節點通過兩次握手機制來預約TXOP，被預約的TXOP用來傳輸高優先級的業務。一旦一個TXOP預約成功，節點就不需要競爭接入信道了。同時在預約的基礎上增加了接入控制算法，從而保證了預約成功的每個高優先級業務的服務質量。每個節點對於業務的接入控制都是在本節點內部進行的，而不是由控制中心節點完成，因此，實現了完全分布式的接入控制算法，適用於無線區域網的Ad Hoc模式。
文檔編號H04W28/24GK102137453SQ201010102628
公開日2011年7月27日 申請日期2010年1月27日 優先權日2010年1月27日
發明者崔偉, 楊博文 申請人:崔偉, 楊博文