[发明专利]基于WiFi网状网络信标帧广播的动态退避方法

说明书

本发明公开一种基于WiFi网状网络信标帧广播的动态退避方法，其步骤为：建立WiFi网状网络；节点周期的广播Beacon帧；在每次广播前将节点的竞争窗口大小和退避阶数写入Beacon帧；节点周期的广播修改后的Beacon帧；从Beacon帧中提取参数；设置竞争窗口门限；判断CW_D的值是否超过了设置的竞争窗口门限值CW_THR；CW_DCW_THR时当前节点的窗口设置；CW_DCW_THR时当前节点的窗口设置。本发明可以在WiFi网状网络中将节点的竞争窗口大小和退避阶数写入Beacon帧进行广播，使当前节点结合目标节点的阻塞情况和动态退避方法实现对自身的竞争窗口动态调节。本发明增大了WiFi网状网络在吞吐量，减少了丢包率，使系统的传输性能得到提高。本发明应用于WiFi网状网络的节点间通信。

技术领域

本发明属于通信技术领域，进一步涉及无线通信技术领域中的退避方法，具体是一种基于WiFi网状网络信标帧广播的动态退避方法。本发明适用于WiFi网状网络。

背景技术

WiFi网状网络(WMNs，WiFi Mesh Networks)被广泛认为是一种前景广阔且实用的宽带互联网接入无线解决方案，它结合了WLAN(Wireless Local Area Networks)和移动ad-hoc网络的优势，具有灵活的组网，多跳和高吞吐量等特点。在WMNs中，媒体访问控制(MAC，MediaAccess Control)采用IEEE 802.11分布式协调功能(DCF，DistributedCoordination Function)机制中的CSMA/CA协议来解决随机接入冲突问题。由物理载波和虚拟载波进行监听，如果信道在分布式帧间隔(DIFS，Distributed Inter-frame Spacing)内一直空闲，则节点可以发送数据包。在发送数据之前，节点需要在竞争窗口(CW，Contending Windows)内随机选择退避值以执行退避过程。在退避过程的每个时隙中，节点监视信道是否空闲，如果信道空闲，则退避计数器的值减1。否则，退避计数器将被冻结。当退避计数器的值减到0时，节点可以发送数据。二进制指数退避(BEB，Binary ExponentialBack-off)算法是CSMA/CA协议的一个重要组成部分，简单来说，当节点成功发送数据包时，CW将重置为CW_min。当节点遇到冲突或数据传输失败时，当前CW加倍，CW＝2ⁱCW_min，其中i是退避阶段。利用退避机制，等待传输的一些节点的实际发送时间可以在时间线上交错以防止冲突。CSMA/CA协议在一定程度上保证了节点访问的公平性，井且还缩小了冲突的概率。

然而，这种传统的参数固定的CSMA/CA协议不适用于WMNs，主要有两个原因。首先，由于WMNs的多跳通信特性，冲突概率将显著增加。第二个原因是因为所有流量负载最终必须融合到网关节点中，所以网关节点及其相邻节点的冲突程度成为了整个网络性能的瓶颈。此外，传统的CSMA/CA协议在节点成功传输之后会将将竞争窗口的值重置为CW_min。因此，刚刚成功传输的节点会在最小的竞争窗口中获取退避值，也就将有更大的机会在下次数据传输中取得访问信道权利，这导致了节点之间的不公平竞争。更重要的是，大量节点在成功传输后将拥有相同的竞争窗口值(即CW_min)，那么这些节点就很有可能在退避过程中选择相似或相同的退避值，使产生碰撞的概率显著增加。