專利名稱：無線網(wǎng)絡(luò)中基于時間片輪轉(zhuǎn)結(jié)合令牌調(diào)度的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無線網(wǎng)絡(luò)中基于時間片輪轉(zhuǎn)結(jié)合令牌調(diào)度的處理方法。
背景技術(shù)：
I)無線局域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)802. 11802. 11為IEEE小組制定的無線局域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，適用于有線站臺與無線用戶或無線用戶之間的溝通連結(jié)，以爆發(fā)的形式改變了人們對網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，占據(jù)了無線網(wǎng)絡(luò)的中流位置。無線局域網(wǎng)絡(luò)協(xié)議802. 11的MAC和有線局域網(wǎng)絡(luò)協(xié)議802. 3的MAC非常相似，都是在一個共享媒體之上支持多個用戶共享資源，由發(fā)送者在發(fā)送數(shù)據(jù)前先進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的可用性檢測。有線局域網(wǎng)在MAC層通過CSMA/⑶，即載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測的協(xié)議來完成調(diào)節(jié)。通過電纜中電壓的變化來檢測，當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生碰撞時，電纜中的電壓就會隨著發(fā)生變化。每個站在發(fā)送數(shù)據(jù)幀之前先進(jìn)行載波監(jiān)聽，只有信道空閑時，才允許發(fā)送，否則便隨機(jī)延時一段時間后，再重新爭用信道發(fā)送數(shù)據(jù)幀。如果兩個以上的站同時監(jiān)聽到信道空閑并發(fā)送數(shù)據(jù)幀，則會產(chǎn)生沖突導(dǎo)致發(fā)送失敗，再行隨機(jī)進(jìn)行延時發(fā)送。由于沖突的檢測需要設(shè)備能同時接受和傳送數(shù)據(jù)信號，無線系統(tǒng)的配適器不宜檢測信道是否空閑。在802. 11無線局域網(wǎng)協(xié)議中沖突的檢測也就存在一定的問題，這個問題稱為"Near/Far"現(xiàn)象。因此802. 11中采用了 CSMA/CA協(xié)議，即載波偵聽多點接入/沖突避免。發(fā)送數(shù)據(jù)幀前也由載波偵聽信道是否空閑，一旦有其他通信存在，則通過隨機(jī)的時間等待，使信號沖突發(fā)生的概率減到最小。也就是說，當(dāng)沖突發(fā)生時會隨機(jī)回退等待，從而主動避免干擾。不僅如此，該協(xié)議還利用ACK信號來避免沖突的發(fā)生，只有當(dāng)客戶端收到網(wǎng)絡(luò)上返回的ACK信號后才確認(rèn)送出的數(shù)據(jù)幀已經(jīng)正確到達(dá)目的地址。這種協(xié)議實際上就是在發(fā)送數(shù)據(jù)幀之前先對信道進(jìn)行預(yù)約。802. 11原本是設(shè)計用于室內(nèi)簡單環(huán)境下無線局域網(wǎng)絡(luò)通訊的，一旦應(yīng)用于室外大區(qū)域復(fù)雜環(huán)境，特別是大量持續(xù)性高流量的接入性用戶訪問時便會出現(xiàn)如下問題(I)沖突發(fā)生或然率增加，且極易擴(kuò)散，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。由于室外接入型用戶的較多，且沖突發(fā)生的或然率與接入用戶數(shù)成正比，因此AP側(cè)暴露節(jié)點的問題變得突出；而由于CSMA/CS的隨機(jī)回退后續(xù)發(fā)送機(jī)制，多次發(fā)生會導(dǎo)致AP側(cè)的沖突問題會進(jìn)一步擴(kuò)散，以致整個系統(tǒng)無法使用。(2)隱藏節(jié)點問題影響網(wǎng)絡(luò)帶寬分布的公平性和使用性能。由于客戶端與AP距離的不同，會產(chǎn)生遠(yuǎn)處的客戶端無法偵聽到近處客戶端的通訊以至產(chǎn)生干擾，或由于場強相去甚遠(yuǎn)導(dǎo)致遠(yuǎn)處客戶端始終無法正常通訊的情況發(fā)生，從而產(chǎn)生隱藏節(jié)點問題的發(fā)生，影響帶寬公平分布和使用。2)時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度是一種最古老，最簡單，最公平且使用最廣的算法，特別適用于分時系統(tǒng)。時間片輪轉(zhuǎn)算法的基本思想是將CPU的處理時間劃分成一個個時間片，就緒隊列中的諸進(jìn)程按照所分配的時間片輪流使用CPU資源。當(dāng)分配的時間片用完時，就強迫讓出CPU，該進(jìn)程就進(jìn)入就緒隊列，等待下一次調(diào)度。同時，進(jìn)程調(diào)度又去選擇就緒隊列隊列中的一個進(jìn)程，分配給它一個時間片，以投入運行。采用此算法的系統(tǒng)進(jìn)程就緒隊列往往按照進(jìn)程到達(dá)的時間來排序。進(jìn)程調(diào)度程序總是選擇就緒隊列中第一個進(jìn)程，也就是說按先來先服務(wù)原則，但進(jìn)程占有處理后僅使用一個時間片。在使用完時間片后，即使進(jìn)程還沒有完成其運行，也須釋放出(被搶占)處理機(jī)給另一個就緒的進(jìn)程，該被搶占的進(jìn)程返回到就緒隊列的末尾重新排隊，等候再次被調(diào)度運行。3)令牌調(diào)度算法802. 4令牌總線網(wǎng)令牌總線標(biāo)準(zhǔn)定義了一個廣播總線網(wǎng)上令牌傳遞的方法，也就是只有擁有令牌的站才能發(fā)送數(shù)據(jù)幀。令牌是以基于節(jié)點物理地址進(jìn)行邏輯傳遞的，從一個站點傳到網(wǎng)上的下一個站點，從而避免沖突和保障帶寬正常使用。在LAN環(huán)境中，這個標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用不如802. 5令牌環(huán)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)流行。802. 5標(biāo)準(zhǔn)為令牌環(huán)局域網(wǎng)定義了訪問協(xié)議、電纜布線以及接口，它采用了令牌傳遞訪問方法，且在物理上是以星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)布線的，但組成的卻是一個邏輯環(huán)。節(jié)點通過電纜連至一個中心訪問單元(集線器)，使用所謂多站接入單元的智能設(shè)備，實現(xiàn)星形的布線并將不同單元環(huán)接起來，中心訪問單元能中繼從一個站點到下一個站點的信號。為擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)，訪問單元(集線器)也用電纜連接在一起，以此擴(kuò)大邏輯環(huán)。事實上，目前令牌環(huán)網(wǎng)是一種LAN協(xié)議，基本適用于有線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下。所有的站點都通過有線介質(zhì)連接到一個環(huán)上，每個站點只能同物理位置相鄰的站點傳輸數(shù)據(jù)。令牌環(huán)上傳輸?shù)男?shù)據(jù)(幀)叫做令牌，通過這些令牌授予站點傳輸權(quán)限。如果環(huán)上的某個站點獲得令牌并且有數(shù)據(jù)傳送，就意味著其它站點必須等待。也就是說，只有擁有令牌的站點才能與基站之間構(gòu)成通信通路。令牌技術(shù)在有線介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)中的使用已經(jīng)證明了它在保障網(wǎng)絡(luò)通信有序公平性上的重要作用。由于只有收到令牌幀的站點才能將信息幀送到總線上，所以令牌總線不易產(chǎn)生沖突；同時各站點接收到令牌的過程基本依照物理位置次序順序進(jìn)行的，于是所有站點 都獲得了公平的訪問權(quán)；由于每個站點發(fā)送幀的最大長度可以加以限制，因此每個站點傳輸之前必須等待的時間總量總是“確定”的。但是，在WLAN環(huán)境下利用空間作為傳輸介質(zhì)，對令牌環(huán)網(wǎng)的組建和站點物理位置的確定在實際操作層面需要重新定位和組建。因此，當(dāng)下需要迫切解決的一個技術(shù)問題就是如何能夠提出一種有效的措施，已解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種無線網(wǎng)絡(luò)中基于時間片輪轉(zhuǎn)結(jié)合令牌調(diào)度的處理方法，有效降低系統(tǒng)內(nèi)沖突，消除系統(tǒng)內(nèi)自干擾，增強無線網(wǎng)絡(luò)在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的健壯性，在提高帶寬利用率的同時強調(diào)其公平分配，保證無線網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性和時效性。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的無線網(wǎng)絡(luò)中基于時間片輪轉(zhuǎn)結(jié)合令牌調(diào)度的處理方法，包括動態(tài)的時間片數(shù)量設(shè)置，根據(jù)局域網(wǎng)絡(luò)中客戶端的增減而自動增減；多級優(yōu)先權(quán)設(shè)置，根據(jù)局域網(wǎng)中不同客戶端特性賦予不同的優(yōu)先權(quán)；通過分發(fā)令牌集中控制客戶端的調(diào)度。進(jìn)一步地，所述優(yōu)先權(quán)的設(shè)置具體為在AP中設(shè)置多個訪問節(jié)點就緒隊列(假設(shè)為n個隊列)，并為各個隊列賦予不同的優(yōu)先級，第一個隊列的優(yōu)先級最高，第二個隊列次之，其余各隊列的優(yōu)先權(quán)逐個降低；AP探測關(guān)聯(lián)客戶端的信息，根據(jù)探測到的信息和定制的動態(tài)速率適配算法給客戶端訪問節(jié)點設(shè)置長度不同的優(yōu)先權(quán)；·
根據(jù)該優(yōu)先權(quán)及先來先服務(wù)的原則將客戶端劃分到相應(yīng)優(yōu)先權(quán)的就緒隊列末尾
等待調(diào)度。進(jìn)一步地,所述方法還包括如果有客戶端退出關(guān)聯(lián)，則依照先來先服務(wù)的原則重新調(diào)整對應(yīng)優(yōu)先級就緒隊列。綜上，本發(fā)明提供的無線網(wǎng)絡(luò)中基于時間片輪轉(zhuǎn)結(jié)合令牌調(diào)整的處理方法，創(chuàng)想站大區(qū)無線寬帶接入系統(tǒng)引入時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法對信道、客戶端進(jìn)行預(yù)約，將所有關(guān)聯(lián)到AP的客戶端劃分到不同的timeslot中進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，公平保障帶寬分配，所有客戶端設(shè)備只須偵聽AP的輪詢，在獲得令牌時進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，有效降低系統(tǒng)沖突率，提高帶寬利用率；同時，采用了 AP主動仲裁分配訪問時間的方式，規(guī)避了客戶端之間互相探測和回退，避免了系統(tǒng)內(nèi)的自干擾，也消弭了暴露節(jié)點和隱藏節(jié)點這兩個問題的發(fā)生；在真正意義上保障了室外大區(qū)域環(huán)境下無線網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性、系統(tǒng)接入的實時有序性和設(shè)備的吞吐量。


圖I是本發(fā)明的具體實施方式
中所述的AP將關(guān)聯(lián)客戶端加入就緒隊列的流程示意圖；圖2是本發(fā)明的具體實施方式
中所述的AP調(diào)度就緒隊列并執(zhí)行訪問就緒節(jié)點過程的流程示意圖；圖3是本發(fā)明的具體實施方式
中所述的AP訪問當(dāng)前就緒客戶端節(jié)點及發(fā)送數(shù)據(jù)過程的流程示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。創(chuàng)想大區(qū)無線網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)采用時間片輪轉(zhuǎn)和令牌調(diào)度相結(jié)合的算法對控制系統(tǒng)內(nèi)個客戶端(STA)對外的訪問。其主要特征要以下幾種一，動態(tài)的時間片(timeslot)數(shù)量設(shè)置，根據(jù)局域網(wǎng)絡(luò)中客戶端的增減而自動增減；二，多級優(yōu)先權(quán)設(shè)置，根據(jù)局域網(wǎng)中不同客戶端特性賦予不同的優(yōu)先權(quán)；三，通過分發(fā)令牌集中控制客戶端的調(diào)度。時間片輪轉(zhuǎn)結(jié)合令牌調(diào)度算法的主要思想是一，利用時間片輪轉(zhuǎn)的就緒隊列管理方式，來給需要訪問的客戶端進(jìn)行排隊；二，結(jié)合特定的動態(tài)速率平衡算法給每個客戶端設(shè)置優(yōu)先權(quán)，并加入到相關(guān)就緒隊列；三，偵測輪轉(zhuǎn)調(diào)度中當(dāng)前的客戶端，并控制令牌分發(fā)和數(shù)據(jù)傳送，提高訪問的效率。參照圖I所示AP將關(guān)聯(lián)客戶端加入就緒隊列的流程示意圖；其具體執(zhí)行步驟如下首先，在AP中設(shè)置多個訪問節(jié)點就緒隊列(假設(shè)為n個隊列)，并為各個隊列賦予不同的優(yōu)先級。第一個隊列的優(yōu)先級最高，第二個隊列次之，其余各隊列的優(yōu)先權(quán)逐個降低。該算法賦予各個隊列中客戶端訪問執(zhí)行時間片的大小也各不相同。其中，所有未訪問的客戶端節(jié)點不能直接放置到第n隊列。
其次，AP探測關(guān)聯(lián)客戶端的信息，根據(jù)探測到的信息和定制的動態(tài)速率適配算法給客戶端訪問節(jié)點設(shè)置長度不同的優(yōu)先權(quán)?？蓞⒄請D2所示為AP調(diào)度就緒隊列并執(zhí)行訪問就緒節(jié)點過程的流程示意圖；然后，根據(jù)該優(yōu)先權(quán)及先來先服務(wù)的原則將客戶端劃分到相應(yīng)優(yōu)先權(quán)的就緒隊列末尾等待調(diào)度。當(dāng)訪問第一個就緒隊列首位的客戶端后，調(diào)度程序便將該客戶端節(jié)點轉(zhuǎn)入第二隊列的末尾，再同樣地按FCFS原則等待調(diào)度執(zhí)行。在第二隊列訪問完該客戶端節(jié)點后，將其放到第三隊列末尾繼續(xù)等待訪問，……，當(dāng)所有客戶端節(jié)點位于第n隊列時，重新按照優(yōu)先權(quán)將客戶端放入就緒隊列繼續(xù)調(diào)度。如果有客戶端退出關(guān)聯(lián)，則依照先來先服務(wù)的原則重新調(diào)整對應(yīng)優(yōu)先級就緒隊列。參見圖3，為AP訪問當(dāng)前就緒客戶端節(jié)點及發(fā)送數(shù)據(jù)過程的流程示意圖。在對當(dāng)前調(diào)度的客戶端節(jié)點進(jìn)行訪問時，先發(fā)送廣播幀進(jìn)行輪詢，如果該客戶端應(yīng)答且有數(shù)據(jù)發(fā)送則分發(fā)令牌，沒有應(yīng)答或應(yīng)答但無數(shù)據(jù)發(fā)送則不發(fā)放令牌。當(dāng)客戶端擁有令牌時按照設(shè)定的時間片進(jìn)行發(fā)送任務(wù)，數(shù)據(jù)發(fā)送完畢或時間片到期則回收令牌。沒有令牌的客戶端被送回到就緒隊列末尾，AP則對當(dāng)前的隊列首位客戶端進(jìn)行輪詢。在這個算法中，通過AP分發(fā)令牌這種中心集控的方式，可以有效避免傳輸數(shù)據(jù)的客戶端之間的碰撞或沖突，方便節(jié)點變更；采用轉(zhuǎn)發(fā)和集中應(yīng)答機(jī)制，可以有效提高數(shù)據(jù)傳輸效率；采用動態(tài)時間片輪轉(zhuǎn)，可以提高流量分發(fā)的公平；采用中心令牌管理與時間片結(jié)合，可以提高網(wǎng)絡(luò)可靠性以及帶寬的利用率。以上對本發(fā)明所提供的一種無線網(wǎng)絡(luò)中基于時間片輪轉(zhuǎn)結(jié)合令牌調(diào)度的處理方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種無線網(wǎng)絡(luò)中基于時間片輪轉(zhuǎn)結(jié)合令牌調(diào)度的處理方法，其特征在于，包括 動態(tài)的時間片數(shù)量設(shè)置，根據(jù)局域網(wǎng)絡(luò)中客戶端的增減而自動增減； 多級優(yōu)先權(quán)設(shè)置，根據(jù)局域網(wǎng)中不同客戶端特性賦予不同的優(yōu)先權(quán)； 通過分發(fā)令牌集中控制客戶端的調(diào)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的處理方法，其特征在于，所述優(yōu)先權(quán)的設(shè)置具體為在AP中設(shè)置多個訪問節(jié)點就緒隊列(假設(shè)為n個隊列)，并為各個隊列賦予不同的優(yōu)先級，第一個隊列的優(yōu)先級最高，第二個隊列次之，其余各隊列的優(yōu)先權(quán)逐個降低； AP探測關(guān)聯(lián)客戶端的信息，根據(jù)探測到的信息和定制的動態(tài)速率適配算法給客戶端訪問節(jié)點設(shè)置長度不同的優(yōu)先權(quán)； 根據(jù)該優(yōu)先權(quán)及先來先服務(wù)的原則將客戶端劃分到相應(yīng)優(yōu)先權(quán)的就緒隊列末尾等待調(diào)度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的處理方法，其特征在于，所述方法還包括 如果有客戶端退出關(guān)聯(lián)，則依照先來先服務(wù)的原則重新調(diào)整對應(yīng)優(yōu)先級就緒隊列。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種無線網(wǎng)絡(luò)中基于時間片輪轉(zhuǎn)結(jié)合令牌調(diào)度的處理方法，涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體包括動態(tài)的時間片數(shù)量設(shè)置，根據(jù)局域網(wǎng)絡(luò)中客戶端的增減而自動增減；多級優(yōu)先權(quán)設(shè)置，根據(jù)局域網(wǎng)中不同客戶端特性賦予不同的優(yōu)先權(quán)；通過分發(fā)令牌集中控制客戶端的調(diào)度。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種無線網(wǎng)絡(luò)中基于時間片輪轉(zhuǎn)結(jié)合令牌調(diào)度的處理方法，有效降低系統(tǒng)內(nèi)沖突，消除系統(tǒng)內(nèi)自干擾，增強無線網(wǎng)絡(luò)在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的健壯性，在提高帶寬利用率的同時強調(diào)其公平分配，保證無線網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性和時效性。
文檔編號H04W72/12GK102970762SQ20121034794
公開日2013年3月13日 申請日期2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月11日
發(fā)明者婁長劍 申請人:深圳市創(chuàng)想網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有限公司