[发明专利]一种基于位置及拥塞状况的竞争窗口调整机制方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及信息技术领域，尤指无线网状网络基于位置及拥塞状况的竞争窗口调整机制 方法，可用于IEEE 802.11s WMN及其它具有网关的分布式控制宽带无线网络。

背景技术

无线网状网络(Wireless Mesh Networks，WMN)是下一代网络关键组网技术之一，用于 扩大网络覆盖范围、降低网络建设成本、构建无线因特网等用途。

无线网络区别于有线网络的一个最大的特点在于无线链路上的存在的竞争与冲突，如果 没有一种有效的冲突避免策略，有限的频谱资源将难以得到充分利用，造成无线网络容量与 整体性能的下降。无线网络的特殊性决定其无法像有线网络那样进行冲突检测，而只能进行 冲突避免。IEEE 802.11无线局域网(WLAN)是目前应用最为广泛的宽带无线网络，采用带 有冲突避免的载波监听多址接入(CSMA/CA)技术实现对媒体资源的共享，退避机制与竞争 窗口(Contention Window，CW)是其中的核心思想。IEEE 802.11于2003年成立了工作组s， 扩展802.11WLAN对于Mesh结构的支持，正式标准预计将于2009年问世。

IEEE 802.11s WMN的一种可能的网络结构如图1所示，其中MR在构建骨干网Mesh结 构的同时作为接入点(AP)为用户终端(UT)提供因特网接入服务。其中AP之间的链路采 用IEEE 802.11a/g技术，UT与AP之间的链路采用IEEE802.11b技术，以此来避免不同层次 链路间的干扰。

在IEEE 802.11s WMN中，多跳的组网与接入方式虽然提供了灵活方便以及大范围的因特 网覆盖，但是随着用户终端以及骨干网设备的不断增加，网络中的业务总量也会随之相应地 增长，网络中的主要业务流经链路是来往于用户终端与因特网网关之间的无线链路。这种特 殊的业务流向造成网络在靠近网关节点的地域形成业务流密集区域，这些区域中的节点除了 发送自身业务外，还可能中继转发其它节点的数据。当网络资源利用接近饱和时，靠近网关 的节点相对于远离网关的节点而言将面临更多的竞争而较难获得接入媒体的机会，造成业务 流密集地区节点缓冲队列中的数据包数迅速增加。此外，即使其成功地从竞争中胜出，由于 节点自身业务流比转发业务流到达率高的原因，节点会较多地发送自身产生的数据包，而对 所要中继的数据包进行丢弃。然而，这些被丢弃的转发数据包在其先前的传输过程中已经参 与了多跳链路上每一个转发节点的信道竞争，已经占用了相当一部分的网络资源(竞争成功 而占用频带资源)，同时对其他参与竞争的节点造成了影响(竞争失败而进行退避)。因此， 较多地丢弃这样的数据包对于网络的容量以及宝贵的频谱资源而言都是不利的。

IEEE 802.11默认竞争机制

媒体访问控制(Medium Access Control，MAC)子层协议定义了数据包怎样在媒体上进 行传输。IEEE 802.11是自组网研究中采用最多的MAC层协议，允许多个用户在一个共享的 媒体上共享资源，包括节点接入媒体的方式以及数据包的分片重组与CRC校验等功能。协议 包括分布式控制机制(Distributed Coordination Function，DCF)。

IEEE 802.11DCF系统采用随机接入的机制。节点在发送数据前首先监听信道的情况，如 果信道空闲时间大于一个分布式帧间间隔(Distributed Interframe Space，DIFS)，节点就进行 发送；如果信道非空闲，则根据监听到的信息进行延迟接入直到信道空闲。在节点延迟接入 后，由于其它邻近节点也在等待这一信道空闲时刻的到来，为了避免发生冲突节点需要选择 一个随机的时间长度进行退避。退避后再次监听信道情况，如果信道空闲则发送数据，并且 在发送成功后根据退避算法重新设定CW值；否则节点延迟接入，同时设定CW值。具体流 程如图2所示。