[发明专利]一种基于帧结构的无线资源冲突检测方法

说明书

本发明涉及一种基于帧结构的无限资源冲突检测方法，属于无线通信领域。该方法包括以下步骤：S1：将无线帧分成冲突检测区和数据传输区；S2：将冲突检测时隙承载的冲突检测码分成高优先级冲突检测码和低优先级冲突检测码；将冲突检测码在冲突检测时隙上发送；S3：设备检测出冲突检测时隙里所有的冲突检测码，通过检测冲突检测码的数量评估数据传输区存在的冲突严重程度，并以此确定设备的退避时间；如果没有发现其他设备发送冲突检测码，则设备使用数据传输区的无线资源。本发明解决了在帧同步条件下的传输资源竞争使用问题；另外，将冲突检测码分成了不同的优先级，适应不同优先级竞争使用传输资源的场景。

技术领域

本发明属于无线通信领域，涉及一种基于帧结构的无线资源冲突检测方法。

背景技术

采用分布式控制方法，附接总线的各个结点通过竞争的方式，获得总线的使用权。只有获得使用权的结点才可以向总线发送信息帧，该信息帧将被附接总线的所有结点感知。包括以下三个要点：第一：载波侦听，发送结点在发送信息帧之前，必须侦听媒体是否处于空闲状态；第二：多路访问，具有两种含义，既表示多个结点可以同时访问媒体，也表示一个结点发送的信息帧可以被多个结点接收；第三：冲突检测，发送结点在发出信息帧的同时，还必须监听媒体，判断是否发生冲突(同一时刻，有无其他结点也在发送信息帧)。目前有两种方式可供使用，载波监听多路访问/冲突检测机制(简称：CSMA/CD，Carrier SenseMultiple Access/Collision Detect)和载波监听多址接入/避免冲撞(简称：CSMA/CA)方式。

CSMA/CD方式，即载波监听多路访问/冲突检测机制。当有线以太网上的多个网络设备需要同时进行数据传输时，采用这个协议就能检测到网络上出现的冲突并进行相应处理。其工作原理可以总结为先听后说，边听边说；一旦冲突，立即停说；等待时机，然后再说。但其并不适合无线局域网，在无线局域网中，无线电波传输距离受限，并不是所有的节点都能够监听到信号；况且因为无线网卡工作在半双工模式下，所以设备无法在接收数据信号的同时传送数据信号。另一方面，无线带宽本就不高，一旦发生碰撞，数据就会重新发送，吞吐量也会因此降低。

CSMA/CD进行了一些修改，采用了新的协议CSMA/CA，CSMA/CA工作原理如下：

(1)首先检测信道是否被站点(简称：STA)使用，如果检测出信道空闲，则等待分布协调功能帧间间隔(简称：DIFS)时间后，送出数据。

(2)目的STA如果正确收到此帧，则经过短帧间间隔(简称：SIFS)时间后，向源STA发送确认帧ACK。

(3)源STA收到ACK帧，确定数据传输正确，在经历DIFS时间间隔后，会出现一段空闲时间，叫做争用窗口，表明会出现各STA争用信道的情况。

如果检测信道时发现信道被占用，STA会使用CSMA/CA协议的退避算法，冻结退避计时器。只要信道空闲，退避计时器就进行倒计时。当退避计时器减少到零时，STA就发送数据帧并等待确认。如果发送数据帧后没有收到ACK帧，则必须重传此帧。

在目前CSMA/CD或是CSMA/CA中存在一个问题，当多个站点请求发送数据时候会发生冲突，因为不知道冲突的严重程度，所有的站点只能根据相同的机制进行退避，再次参与下一轮的冲突竞争。这种方式在实际部署应用中存在明显缺陷：

第一：当多个站点同时请求发送数据的时候会发生冲突，但每个站点只知道有其他站点也在请求发送数据，却不知道具体有多少站点在请求发送，所以无法对冲突的严重程度进行评估。

第二：站点发送数据产生冲突的时候，不能客观评估冲突程度，所以没有办法给出合理的退避时间，只能在一个时间内随机选择一个退避时间。

第三：站点的发送数据存在不同的优先级，但根据目前实现方式没有办法提高高优先级发送数据的概率。也就是在实际应用中，例如信令可以设定为高优先级，并且在冲突竞争中有优先发送权利。