[发明专利]一种基于光载无线系统的无线局域网接入控制方法

权利要求书

1.一种基于光载无线系统的无线局域网接入控制方法，其特征在于按照以下步骤进行：

步骤1：定义帧格式

请求发送帧RTS、发送清除帧CTS、数据帧Data、确认帧ACK；

请求发送帧RTS，用于活动用户向基站请求加入轮询表时，包括Frame Control、Src、Dest、Serv_type、FCS字段，其中Frame Control字段为控制字段，2字节，其中Type部分b₇b₆b₅b₄＝1011，Subtype部分b₃b₂＝01，Src字段2字节，标明发送者地址，Dest字段2字节，标明接收者地址，Serv_type字段2字节预留用于优先级区分，无优先级区分时Serv_type＝0x00；用于基站向活动用户发送轮询信标时，CF-Poll中Frame Control字段Type部分b₇b₆b₅b₄＝0110，Subtype部分b₃b₂＝10，Src字段2字节，标明发送者地址，Dest字段2字节，标明接收者地址，Poll_squ字段2字节用于表明请求对象轮询序号，无优先级区分时Serv_type＝0x00；FCS字段为16bit的ITU-TCRC校验位；

发送清除帧CTS：用于基站向用户发送轮询次序更新信息，包括Frame Control、Src、Dest、Poll_squ、FCS字段，其中Frame Control字段为控制字段，2字节，其中Type部分b₇b₆b₅b₄＝1100，Subtype部分b₃b₂＝01，Src字段2字节，标明发送者地址，Dest字段2字节，标明接收者地址，Poll_squ字段2字节用于标明接收用户在本轮CFP中的轮询序号；FCS字段为16bit的ITU-TCRC校验位；

数据帧Data：授权用户和认知用户发往基站的数据，包括Frame Control、Src、Dest、Dsn、I_last、Data、FCS字段，其中Src、Dest、FCS字段定义与RTS中相同，Dsn字段1字节，标明当前数据序号，I_last字段1字节，标明当前数据包是否为缓冲区中最后一个数据，I_last＝FF表示当前数据包是缓冲区中最后一个数据，I_last＝0x00表示缓冲区中还有剩余数据；DATA字段为数据信息，长度可变；Date+CF-ACK中Frame Control字段Type部分b₇b₆b₅b₄＝0001，Subtype部分b₃b₂＝10，Date中Frame Control字段Type b₇b₆b₅b₄＝0000，Subtype部分b₃b₂＝10；

ACK确认帧：基站发送给活动用户时用于确认数据接收和数据请求，包括FrameControl、Src、Dest、Dsn、SNext、FCS字段，其中Src、Dest、FCS字段定义与RTS中相同，Dsn字段2字节，标明申请收到的下一数据帧序号；当接收到的I_last＝0x00时，Dsn＝Dsn+1，Frame Control字段Type部分b₇b₆b₅b₄＝1101，Subtype部分b₃b₂＝01；当接收到的I_last＝0xFF时，基站回复CF-Poll+ACK帧中Frame Control字段Type b₇b₆b₅b₄＝0111，Subtype部分b₃b₂＝10，Dsn＝0x00；SNEXT字段2字节，标明为下一个请求对象轮询序号，当S_NEXT＝0x00表明轮询表中所有STA均已接受过基站轮询，基站回复CF-End+ACK中Frame Control字段Typeb₇b₆b₅b₄＝1111，Subtype部分b₃b₂＝10；活动用户发送给基站的ACK用于确认轮询表更新信息正确接收，包括Frame Control、Src、Dest、Dsn、Poll_squ、FCS字段，其中Src、Dest、FCS字段定义与RTS中相同；Frame Control字段Type部分b₇b₆b₅b₄＝1101，Subtype部分b₃b₂＝01，Dsn＝0x00，Poll_squ字段2字节，用于标明STA轮询序号；FCS字段为16bit的ITU-TCRC校验位；

步骤2：基于用户状态的轮询多址接入控制策略

1)无竞争期

基站发送beacon标记CFP开始，T_SIFS间隔后基站向活动用户按照轮询表顺序向活动用户请求数据，进行轮询接入过程，其中SIFS参照IEEE802.11，T_SIFS＝28μs；

当基站收到的数据帧中I_last＝FF时，通过在回复的ACK帧中设置Dsn＝0，S_Next＝Poll_squ+1，表示对轮询表中下一个活动用户的轮询请求；当基站完成轮询表中最后一个用户数据接收后，通过在回复的ACK中设置Dsn＝0x00，S_Next＝0x00标记CFP结束；

CFP期间活动用户持续侦听信道，当接收到基站发送的RTS帧中Poll_squ等于当前用户轮询序号，或者接收到ACK中Dsn＝0x00并且S_Next等于当前用户轮询序号时，SIFS间隔后当前用户向基站发送数据；数据传输采用超时重传机制，发送者在发送信息帧后T_{PIFS_delay}超时未收到ACK确认则进行数据重传，T_{PIFS_delay}考虑光纤引入传输时延，按下式计算：

T_{PIFS_delay}＝T_PIFS+2×fiber length×5μs/km

其中，T_PIFS参照IEEE802.11取值T_PIFS＝78μs；

活动用户完成缓存中所有数据发送后进入休眠状态停止信道侦听，待新数据到达后被唤醒再次侦听信道；当接收CF-End+ACK帧后在CP期间申请加入轮询表；

2)竞争期

基站发送CF-End+ACK后系统进入CP阶段；CP期间活动用户采用RTS/CTS

DCF机制申请获得下一轮的轮询资格；活动用户通过RTS帧向基站申请轮询序号；基站正确接收后在CTS帧中Poll_squ字段标明用户轮询序号；用户正确接收后回复ACK帧确认；CP期间采用超时重传机制，信息帧发送后计时超过T_{DIFS_delay}未收到回复则开始重传，T_{DIFS_delay}考虑光纤引入延时按照下式计算：

T_{DIFS_delay}＝T_DIFS+2×fiber length×5μs/km

其中T_DIFS参照IEEE802.11取值T_DIFS＝128μs。

2.按照权利要求1所述一种基于光载无线系统的无线局域网接入控制方法，其特征在于：

1)基站端控制算法：

步骤1：初始化设置Poll_squ＝0x01；

步骤2：发送Beacon标记CFP开始；

步骤3：发送轮询请求CF-Poll；

步骤4：若T_{PIFS_delay}超时未收到数据则返回步骤2；若正确接收数据，回复ACK确认帧；当接收的Data帧中I_last＝0xFF时，回复ACK+CF_Poll，其中Poll_squ＝Poll_squ+1，Dsn＝0；当接收的Data帧中I_last＝0x00时，回复ACK中Poll_squ＝Poll_squ，Dsn＝Dsn+1；

步骤5：接收Poll_squ为轮询表中最后一个用户的Data帧，直至检测到I_last＝0xFF，发送ACK+CF_End标记CFP结束；

步骤6：侦听信道，接收来自活动用户的RTS，分配Poll_squ；T_DFIS超时未收到RTS，返回步骤1；

步骤7：回复CTS告知用户轮询序号Poll_squ；

步骤8：接收来自Poll_squ用户的ACK帧，T_{DFIS_delay}超时未收到ACK则重传，返回步骤6；

步骤9：正确接收ACK后侦听信道，T_{DFIS_delay}超时未收到RTS，返回步骤1；

2)用户端控制算法：

步骤1：数据到达，STA被唤醒进入活动状态；

步骤2：侦听信道，收到CF_end帧后间隔SIFS发送RTS帧申请加入轮询表；

步骤3：接受来自基站的CTS帧，记录Poll_squ序号，回复ACK确认；

步骤4：侦听信道，收到来自基站的CF_Poll或ACK+CF_Poll信号，开始发送数据；

步骤5：数据发送结束，进入休眠状态；返回步骤1。