一種基于光載無線系統的無線局域網接入控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于信息技術領域，涉及一種基于光載無線系統的無線局域網接入控制方 法。
【背景技術】
[0002] 光載無線分布式天線系統（RadiooverFiber-DistributedAntenna Systems,RoF-DSA)中，移動天線單元（Remoteantennaunits,RAUs)通過光纖連接到基 于基站設備的中心控制單元。同播光載無線分布式天線系統（RoF-DAS)中，基于單基站 的中心控制單元連接多RAUs，從而提高基站針對室內無線網絡的覆蓋范圍和帶寬利用 率。該系統上行鏈路中，不同RAUs覆蓋范圍內的用戶終端需要通過競爭共享基站及傳輸 介質。針對RoF網絡MAC層協議目前尚沒有統一的標準，研究主要集中在對傳統的無線通 信標準如Wi-Fi、WiMX的MAC協議改進其響應時間等相關參數以抵消光纖引入的時延從 而使其適用于光纖無線電系統。IEEE802. 11為無線局域網的媒體接入控制提供了 3種基 本策略：基本分布式協調（DCF，DistributedCoordinationFunction)，具有請求/回復 的DCF(DCFinRTS/CTS)和點協調（PCF，PointCoordinationFunction)控制方式。但 是，無線局域網中用戶和基站接入點之間的標準通信距離要小于100米，相對而言，實際 RoF-DAS中接入點覆蓋更大的通信范圍，信號的衰減使得傳統的分布式載波偵聽多點接入 /沖突避免（CSMA/CA)有效性降低。基于預約機制的點接入控制方式沈希分析論證了光纖 引入額外延時對吞吐量的影響（Chinacommunication, 2013(1) :81-92);LiJianqiang 等提出一種基于IEEE802. 11的接入控制優化策略，采用PCF接入方式解決了隱藏終端 問題，并根據光纖傳輸距離在PIFS周期中增加光纖引入延遲時間來提高吞吐量（China communication, 2014(5) :37-48)，但是，該方法也使得基站輪詢空閑站點時消耗的超時等 待時間增加，低負載時信道利用率降低。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在于提供一種基于光載無線系統的無線局域網接入控制方法，解決 了現有的方法使得基站輪詢空閑站點時消耗的超時等待時間增加，低負載時信道利用率降 低的問題。
[0004] 本發明所采用的技術方案是按照以下步驟進行：
[0005] 步驟1:定義幀格式
[0006] 請求發送幀RTS、發送清除幀CTS、數據幀Data、確認幀ACK;
[0007] 請求發送幀RTS，用于活動用戶向基站請求加入輪詢表時，包括Frame Control、 Src、Dest、Serv_type、FCS字段，其中Frame Control字段為控制字段，2字節，其中Type部 分b7b6b5b4= 1011，Subtype部分b 3b2= 01，Src字段2字節，標明發送者地址，Dest字段2 字節，標明接收者地址，Serv_type字段2字節預留用于優先級區分，無優先級區分時Serv_ type = 0x00 ;用于基站向活動用戶發送輪詢信標時，CF-Poll中Frame Control字段Type 部分b7b6b5b4= 0110，Subtype部分b3b2= 10，Src字段2字節，標明發送者地址，Dest字 段2字節，標明接收者地址，P〇ll_sqU字段2字節用于表明請求對象輪詢序號，無優先級區 分時Serv_type= 0x00;FCS字段為 16bit的ITU-TCRC校驗位；
[0008] 發送清除幀CTS:用于基站向用戶發送輪詢次序更新信息，包括FrameControl、 Src、Dest、Poll_squ、FCS字段，其中FrameControl字段為控制字段，2字節，其中Type部 分b7b6b5b4= 1100,Subtype部分b3b2= 01，Src字段2字節，標明發送者地址，Dest字段2 字節，標明接收者地址，P〇ll_squ字段2字節用于標明接收用戶在本輪CFP中的輪詢序號； FCS字段為16bit的ITU-TCRC校驗位；
[0009] 數據幀Data:授權用戶和認知用戶發往基站的數據，包括FrameControl、Src、 〇68七、〇811、1_138扒〇3七3、？05字段，其中5代、〇68七、？05字段定義與訂5中相同，〇811字段1 字節，標明當前數據序號，Uast字段1字節，標明當前數據包是否為緩沖區中最后一個數 據，I_last=FF表示是，I_last= 0x00表示緩沖區中還有剩余數據；DATA字段為數據信 息，長度可變；Date+CF-ACK中FrameControl字段Type部分b7b6b5b4= 0001，Subtype部 分b3b2= 10,Date中FrameControl字段Typeb7b6b5b4= 0000,Subtype部分b3b2= 10 ;
[0010] ACK確認幀：基站發送給活動用戶時用于確認數據接收和數據請求，包括Frame Control、Src、Dest、Dsn、SNext、FCS字段，其中Src、Dest、FCS字段定義與RTS中相同，Dsn字 段2字節，標明申請收到的下一數據幀序號；當接收到的I_last= 0x00時，Dsn=Dsn+1， FrameControl字段Type部分b7b6b5b4= 1101，Subtype部分b3b2= 01 ;當接收到的 1_ last=OxFF時，基站回復CF-Poll+ACK幀中FrameControl字段Typeb7b6b5b4= 0111， Subtype部分b3b2= 10,Dsn= 0x00 ;SNEXT字段2字節，標明為下一個請求對象輪詢序號，當 Snext= 0x00表明輪詢表中所有STA均已接受過基站輪詢，基站回復CF-End+ACK中Frame Control字段Typeb7b6b5b4= 1111，Subtype部分b3b2= 10 ;活動用戶發送給基站的ACK 用于確認輪詢表更新信息正確接收，包括FrameControI、Src、Dest、Dsn、PoIl_squ、FCS字 段，其中Src、Dest、FCS字段定義與RTS中相同；FrameControl字段Type部分b7b6b5b4= 1101，Subtype部分b3b2= 01，Dsn= 0x00，Poll_squ字段 2 字節，用于標明STA輪詢序號； FCS字段為16bit的ITU-TCRC校驗位；
[0011] 步驟2 :基于用戶狀態的輪詢多址接入控制策略
[0012] (1)無克爭期
[0013] 基站發送beacon標記CFP開始，TsifJ^隔后基站向活動用戶按照輪詢表順序向活 動用戶請求數據，進行輪詢接入過程，其中SIFS參照IEEE802. 11，Tsifs= 28ys;
[0014] 當基站收到的數據幀中I_last=FF時，通過在回復的ACK幀中設置Dsn= 0，SNext =Poll_squ+l，表示對輪詢表中下一個活動用戶的輪詢請求；當基站完成輪詢表中最后一 個用戶數據接收后，通過在回復的ACK中設置Dsn= 0x00,SNext= 0x00標記CFP結束；
[0015] CFP期間活動用戶持續偵聽信道，當接收到基站發送的RTS幀中Poll_squ等于 當前用戶輪詢序號，或者接收到ACK中Dsn= 0x00并且Sfcxt等于當前用戶輪詢序號時， SIFS間隔后當前用戶向基站發送數據；數據傳輸采用超時重傳機制，發送者在發送信息幀 后TPIFS_df3lay超時未收到ACK確認則進行數據重傳，TPIFS_df；la3慮光纖引入傳輸時延，按下式 計算：
[0016] Tpipsdelay=TPIFS+2XfiberIengthX5ys/km
[0017] 其中，Tpifs參照IEEE802. 11 取值TPIFS= 78ys;
[0018] 活動用戶完成緩存中所有數據發送后進入休眠狀態停止信道偵聽，待新數據到達 后被喚醒再次偵聽信道；當接收CF-End+ACK幀后在CP期間申請加入輪詢表；
[0019] ⑵競爭期
[0020] 基站發送CF-End+ACK后系統進入CP階段；CP期間活動用戶采用RTS/CTS
[0021] DCF機制申請獲得下一輪的輪詢資格；活動用戶通過RTS幀向基站申請輪詢序號； 基站正確接收后在CTS幀中PoIl_squ字段標明用戶輪詢序號；用戶正確接收后回復ACK幀 確認；CP期間采用超時重傳機制，信息幀發送后計時超過TDIFS^lay未收到回復則開始重傳， T