[发明专利]无线局域网设备无线信道管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在无线网络中设备间进行无线信道管理的方法，该发明属 于无线通信和信息传播技术领域，尤其适用于无线局域网中设备在通讯过程中 进行无线信道的分配方法。

背景技术

目前的无线局域网设备，在Ad-Hoc(全称Ad-Hoc Network，即点对点的对 等式移动网络)模式下，需要工作在预设的信道上。所有的设备共享一条无线 信道，对信道的使用采用载波侦听多点接入/避免冲撞的方式。这种信道的使用 方式为竞争性和独占性。即当信道空闲时所有设备竞争使用信道，当一个设备 开始使用信道后，会独占此信道，其他所有设备都会处于等待过程中。这种方 式会造成下面几个问题：

①设备的使用效率低，即当网络中存在设备在发送数据，其他设备都在等待。 不能实现多设备的并行工作。

②信道的使用效率低，即按上面的信道使用方式，所有设备都要使用同一条信 道。而其他的多条信道都处于闲置状态，不能有效的利用多信道来提高带宽。

③多设备带宽损失严重，当设备数量比较多时，当一个设备在发送数据时，这 时可能存在其他设备误认为当前信道空闲，也在发送数据，由于无线信号的碰 撞，数据重传。这导致整个系统所有设备多路通讯的总带宽要小于单路通讯的 带宽。

④组网受到限制，当设备的数量越多时，设备分布越密集时，设备间的无线干 扰就越严重，导致设备的组网方式和组网的规模都会受到限制。

发明内容

本发明旨在解决无线局域网中设备之间进行无线通讯时引起的信道使用效 率低、带宽损失等情况。为了有效的减少设备间的相互干扰提高两个设备单路 通讯的带宽及提高整个网络多路通讯的总带宽，以及为了提高无线信道的使用 效率，本发明采用了一种在无线局域网中设备间进行无线信道管理的方法。

●基本假设：

1.无线局域网设备需要两个以上的射频单元，一个用来处理控制信令，其他的 用来处理数据。

2.无线局域网设备需要一条公共的信道，所有设备共享此信道，用来传输控制 信令。来完成数据信道协商等功能。

3.无线局域网设备需要一组数据信道，设备在数据信道上收发数据，并且在这 组信道的范围内进行信道协商。

●核心思想：

根据设计背景的描述，可以将需要解决的问题归纳为如下几点：

1.设备如何同其他设备进行数据信道的协商。

2.设备能够知道当前哪条数据信道没有其他设备在使用，也够判断某条信道当 前是否存在其他设备在使用。

3.设备的数据信道在发生切换时，要损耗一定的时间，这段时间内设备不能收 发数据，对带宽造成一定的影响，尽可能降低信道切换频率。

4.两个设备在持续通讯过程中，避免信道切换。

5.一个设备同时和其他多个设备通讯时，避免频繁信道切换。

6.流量比较大的设备，避免的频繁信道切换。

为了满足上述需求，

1.设备通过请求发送信令(以下简称RTS信令)，可以发送信令(以下简称CTS信 令)，不能发送信令(以下简称NTS信令)共三条信令来完成信道的协商。当本端设 备需要向对端设备发送数据时，本端设备选择一条空闲的信道，然后将这条信 道号，以及待发送的数据量和速率等信息通过RTS信令发送给对端设备。当对 端设备接收到RTS信令后，如果对端设备当前可以接收数据，并且对端设备判 断请求的信道空闲，则对端设备通过CTS信令响应本端设备，可以发送中同样 携带了待发送数据量，接收速率，信道号等信息。本端设备收到CTS消息后， 信道协商成功，开始发送数据。如果对端设备判断本端设备请求的信道不空闲， 则通过NTS信令来通知本端设备，本端设备收到后继续信道协商。

2.每个设备都通过监听公共控制信道上的RTS，CTS，NTS信令，来维护一张当 前数据信道使用情况表(以下简称NAV表)，数据信道使用情况表中记录当前 各个数据信道的使用情况，包括每个数据信道当前是否有设备使用，使用起始 和结束时间，使用的设备的MAC地址等信息。

①当收到RTS信令时，如果信令不是发送给自己的，根据信令中携带的待发送 数据量同发送速率，可以计算此信道将被使用时间长度。然后将信道号，信道 使用的时间长度，使用信道的源和目的MAC地址等信息保存到NAV表中。