CN108683480A - 用于wmn的ack确认机制自适应切换方法及*** - Google Patents

用于wmn的ack确认机制自适应切换方法及*** Download PDF

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蒋良成
吴雪蕉
陈明
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Abstract

本发明公开了一种用于WMN的ACK确认机制自适应切换方法及***，本发明根据每种机制的对于误码率的敏感度及业务的需求做自适应的选择。本发明集合了五种机制的优点，降低了吞吐量对误码率的敏感度，提升了***吞吐量。

Description

用于WMN的ACK确认机制自适应切换方法及***
技术领域
本发明涉及无线Mesh网络，尤其涉及一种用于WMN的ACK确认机制自适应方法。
背景技术
无线Mesh网络组网需综合考虑信道、跳数、频带等因素，单频Mesh较易因信道产生干扰，最重要的是随着节点的跳数增加，Mesh AP分配到的带宽急剧下降，同时因为多跳引入差错的可能性也增大，因此需要引入一个确认重传机制。
ACK确认机制是MAC层常用的处理信道中带来的差错的方法。在无线Mesh通信中，由于无线信道的质量是一个不可控的因素，它会根据环境情况的改变而使信道质量发生改变，最直观的就是误码率的高低。一个好的信道误码率会很低，反之误码率高。误码率会直接导致节点接收信息的成败。如果没有一个机制采取措施，那么可能会导致数据块缺失数据帧，这会导致通信效率低，特别对于一个多跳的Mesh网络，由于需要通过中间节点多次接入信道，如果没有一个明确数据接收成功与否的确认机制。那么一旦信道误码率高，经过中继节点几次转发之后，误码率会不断累积，这会导致通信的效率更低。由此，在Mesh网络中引用ACK确认机制来增加通信链路的可靠性是必要的。
Sthapit等的文献提出一种基于IEEE 802.11的无线局域网的BA改进的确认机制相对于协议中原有的BA机制能够提升***吞吐量达10％以上。Sebastien等的文献提出基于简单二维马尔科夫链模型的Bianchi模型直接建模来分析DCF机制下的***饱和吞吐量，该模型主要的思想是在SIFS时间内没有收到ACK帧，则认为帧丢失再根据退避机制进行退避重传。Perahia等的文献提出一个等效的退避算法模型分析DCF机制下***吞吐量的最大值，此方法为间接的建模方法。此外ECMA-368协议也使用退避机制的方式。
发明内容
发明目的：本发明针对现有技术存在的问题，提供一种用于WMN的ACK确认机制自适应切换方法及***。
技术方案：本发明所述的用于WMN的ACK确认机制自适应切换方法包括：
(1)网络中设备启动后，若产生业务传输，则计算业务的时延；
(2)若业务的时延大于预设值，则采用BP ACK确认机制(Beacon Period ACK信标期确认)(见参考文献1)，并执行步骤(3)；否则，设备采用Imm ACK(Immediately 立即确认)(见参考文献3)确认机制，并执行步骤(4)；
(3)将帧子类型置为8，在Beacon(信标)中添加入ACK的IE(Information Element信息元素)，并在CPU中置入两个计数器，一个计数器设为RC1，RC1表示收到的数据帧数目，一个计数器设为LC1，LC1表示丢帧数目，数据帧长为Lf1；如果8Lf1Lc1/Rc1的值小于预设误码率阈值Pe1，那么继续采用BP ACK确认机制，否则，切换成BP BACK (Beacon Period Block ACK)(见参考文献4)的确认机制，并将帧子类型置为9；
(4)将帧子类型置为1，在CPU中置入两个计数器，一个计数器设为RC2，RC2表示收到的数据帧数目，一个计数器设为LC2，LC2表示丢帧数目，数据帧长为Lf2，如果 8Lf2Lc2/Rc2的值小于预设误码率阈值Pe2，那么继续采用Imm ACK确认机制，否则，切换成B ACK(Block ACK块确认，具体见参考文献2)的确认机制，并将帧子类型置为2。
进一步的，步骤(3)之后还包括步骤：
查询业务的时延是否改变，如果时延低于预设阈值t，则执行步骤(4)，否则继续执行步骤(3)。
进一步的，步骤(4)之后还包括步骤：
查询业务时延是否改变，如果时延高于预设阈值t，则执行步骤(3)；否则继续执行步骤(4)。
本发明所述的用于WMN的ACK确认机制自适应切换***包括：
时延计算单元，用于在网络中设备启动后，若产生业务传输，则计算业务的时延；
确认机制选择单元，用于在业务的时延大于预设值时，采用BP ACK确认机制，并执行第一确认机制切换检测单元；否则，采用Imm ACK确认机制，并执行第二确认机制切换检测单元；
第一确认机制切换检测单元，用于将帧子类型置为8，在Beacon中添加入ACK的IE，并在CPU中置入两个计数器，一个计数器设为RC1，RC1表示收到的数据帧数目，一个计数器设为LC1，LC1表示丢帧数目，数据帧长为Lf1；如果8Lf1Lc1/Rc1的值小于预设误码率阈值Pe1，那么继续采用BP ACK确认机制，否则，切换成BP BACK的确认机制，并将帧子类型置为9；查询业务的时延是否改变，如果时延低于预设阈值t，则执行第二确认机制切换检测单元，否则继续执行第一确认机制切换检测单元；
第二确认机制切换检测单元，用于将帧子类型置为1，在CPU中置入两个计数器，一个计数器设为RC2，RC2表示收到的数据帧数目，一个计数器设为LC2，LC2表示丢帧数目，数据帧长为Lf2，如果8Lf2Lc2/Rc2的值小于预设误码率阈值Pe2，那么继续采用Imm ACK确认机制，否则，切换成B ACK的确认机制，并将帧子类型置为2；查询业务时延是否改变，如果时延高于预设阈值t，则执行第一确认机制切换检测单元；否则继续执行第二确认机制切换检测单元。
有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：本发明通过不同的ACK机制对误码率和时延的敏感度不一样，对误码率进行估计，并且根据误码率的大小对确认机制进行自适应。不仅降低了确认机制对误码率的敏感度，也提升了吞吐量效率。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供了一种用于WMN的ACK确认机制自适应切换方法，包括：
(1)网络中设备启动后，若产生业务传输，则计算业务的时延；
(2)若业务的时延大于预设值，则采用BP ACK确认机制，并执行步骤(3)；否则，设备采用Imm ACK确认机制，并执行步骤(4)；
(3)将帧子类型置为8，在Beacon中添加入ACK的IE，并在CPU中置入两个计数器，一个计数器设为RC1，RC1表示收到的数据帧数目，一个计数器设为LC1，LC1表示丢帧数目，数据帧长为Lf1；如果8Lf1Lc1/Rc1的值小于预设误码率阈值Pe1，那么继续采用BP ACK确认机制，否则，切换成BP BACK的确认机制，并将帧子类型置为9；查询业务的时延是否改变，如果时延低于预设阈值t，则执行步骤(4)，否则继续执行步骤(3)；
(4)将帧子类型置为1，在CPU中置入两个计数器，一个计数器设为RC2，RC2表示收到的数据帧数目，一个计数器设为LC2，LC2表示丢帧数目，数据帧长为Lf2，如果 8Lf2Lc2/Rc2的值小于预设误码率阈值Pe2，那么继续采用Imm ACK确认机制，否则，切换成B ACK的确认机制，并将帧子类型置为2；查询业务时延是否改变，如果时延高于预设阈值t，则执行步骤(3)；否则继续执行步骤(4)。
实施例2
本实施例提供了一种用于WMN的ACK确认机制自适应切换***，包括：
时延计算单元，用于在网络中设备启动后，若产生业务传输，则计算业务的时延；
确认机制选择单元，用于在业务的时延大于预设值时，采用BP ACK确认机制，并执行第一确认机制切换检测单元；否则，采用Imm ACK确认机制，并执行第二确认机制切换检测单元；
第一确认机制切换检测单元，用于将帧子类型置为8，在Beacon中添加入ACK的IE，并在CPU中置入两个计数器，一个计数器设为RC1，RC1表示收到的数据帧数目，一个计数器设为LC1，LC1表示丢帧数目，数据帧长为Lf1；如果8Lf1Lc1/Rc1的值小于预设误码率阈值Pe1，那么继续采用BP ACK确认机制，否则，切换成BP BACK的确认机制，并将帧子类型置为9；查询业务的时延是否改变，如果时延低于预设阈值t，则执行第二确认机制切换检测单元，否则继续执行第一确认机制切换检测单元；
第二确认机制切换检测单元，用于将帧子类型置为1，在CPU中置入两个计数器，一个计数器设为RC2，RC2表示收到的数据帧数目，一个计数器设为LC2，LC2表示丢帧数目，数据帧长为Lf2，如果8Lf2Lc2/Rc2的值小于预设误码率阈值Pe2，那么继续采用Imm ACK确认机制，否则，切换成B ACK的确认机制，并将帧子类型置为2；查询业务时延是否改变，如果时延高于预设阈值t，则执行第一确认机制切换检测单元；否则继续执行第二确认机制切换检测单元。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
参考文献：
[1]Qi Wu,Yongqiang Xiong,Haitao Wu.Performance Evaluation of theBeacon Period Algorithm in UWB MBOA MAC[J].IEEE Communications Letters,2005,9(10):933-935.
[2]Sthapit,Pranesh,Jae-Young Pyun.Implicit Block ACK Scheme for IEEE802.11 WLANs[J].Sensors,2016,16(2):1-8.
[3]Jong-In Lee,Sangheon Pack,Kyung-Hoe Kim.A Channel Adaptive ACKMechanism in High Rate Wireless Personal Area Networks[J].Wireless PersonalCommunications 2012,66(2):473–488.
[4]Leonardo Goratti,Ulrico Celentano,Juha Salokannel.EnergyConsumption of Beacon Period Extension and Contraction in Distributed MediumAccess Control[J].PIMRC, IEEE,2006。

Claims (6)

1.一种用于WMN的ACK确认机制自适应切换方法，其特征在于该方法包括：
(1)网络中设备启动后，若产生业务传输，则计算业务的时延；
(2)若业务的时延大于预设值，则采用BP ACK确认机制，并执行步骤(3)；否则，设备采用Imm ACK确认机制，并执行步骤(4)；
(3)将帧子类型置为8，在Beacon中添加入ACK的IE，并在CPU中置入两个计数器，一个计数器设为RC1，RC1表示收到的数据帧数目，一个计数器设为LC1，LC1表示丢帧数目，数据帧长为Lf1；如果8Lf1Lc1/Rc1的值小于预设误码率阈值Pe1，那么继续采用BP ACK确认机制，否则，切换成BP BACK的确认机制，并将帧子类型置为9；
(4)将帧子类型置为1，在CPU中置入两个计数器，一个计数器设为RC2，RC2表示收到的数据帧数目，一个计数器设为LC2，LC2表示丢帧数目，数据帧长为Lf2，如果8Lf2Lc2/Rc2的值小于预设误码率阈值Pe2，那么继续采用Imm ACK确认机制，否则，切换成B ACK的确认机制，并将帧子类型置为2。
2.根据权利要求1所述的用于WMN的ACK确认机制自适应切换方法，其特征在于：步骤(3)之后还包括步骤：
查询业务的时延是否改变，如果时延低于预设阈值t，则执行步骤(4)，否则继续执行步骤(3)。
3.根据权利要求1所述的用于WMN的ACK确认机制自适应切换方法，其特征在于：步骤(4)之后还包括步骤：
查询业务时延是否改变，如果时延高于预设阈值t，则执行步骤(3)；否则继续执行步骤(4)。
4.一种用于WMN的ACK确认机制自适应切换***，其特征在于包括：
时延计算单元，用于在网络中设备启动后，若产生业务传输，则计算业务的时延；
确认机制选择单元，用于在业务的时延大于预设值时，采用BP ACK确认机制，并执行第一确认机制切换检测单元；否则，采用Imm ACK确认机制，并执行第二确认机制切换检测单元；
第一确认机制切换检测单元，用于将帧子类型置为8，在Beacon中添加入ACK的IE，并在CPU中置入两个计数器，一个计数器设为RC1，RC1表示收到的数据帧数目，一个计数器设为LC1，LC1表示丢帧数目，数据帧长为Lf1；如果8Lf1Lc1/Rc1的值小于预设误码率阈值Pe1，那么继续采用BP ACK确认机制，否则，切换成BP BACK的确认机制，并将帧子类型置为9；
第二确认机制切换检测单元，用于将帧子类型置为1，在CPU中置入两个计数器，一个计数器设为RC2，RC2表示收到的数据帧数目，一个计数器设为LC2，LC2表示丢帧数目，数据帧长为Lf2，如果8Lf2Lc2/Rc2的值小于预设误码率阈值Pe2，那么继续采用ImmACK确认机制，否则，切换成B ACK的确认机制，并将帧子类型置为2。
5.根据权利要求3所述的用于WMN的ACK确认机制自适应切换***，其特征在于：所述第一确认机制切换检测单元还用于：
查询业务的时延是否改变，如果时延低于预设阈值t，则执行第二确认机制切换检测单元，否则继续执行第一确认机制切换检测单元。
6.根据权利要求3所述的用于WMN的ACK确认机制自适应切换***，其特征在于：所述第二确认机制切换检测单元还用于：
查询业务时延是否改变，如果时延高于预设阈值t，则执行第一确认机制切换检测单元；否则继续执行第二确认机制切换检测单元。
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