專利名稱：一種自適應(yīng)退避算法中競(jìng)爭(zhēng)窗的確定方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種自適應(yīng)退避算法中競(jìng)爭(zhēng)窗的確定方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在過(guò)去幾十年，隨著無(wú)線終端技術(shù)的發(fā)展，分布式網(wǎng)絡(luò)正經(jīng)歷著一個(gè)高速發(fā)展的階段，如無(wú)線局域網(wǎng)(Wireless LANs),無(wú)線自組織網(wǎng)(Wireless ad hoc networks)以及無(wú)線mesh網(wǎng)(Wireless mesh networks)。在這些網(wǎng)絡(luò)中，由于其移動(dòng)性,低成本,靈活性等優(yōu)點(diǎn)，分布式網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)得到迅速的普及和推廣，逐漸產(chǎn)業(yè)化，走進(jìn)日常生活。
在無(wú)線分布式網(wǎng)絡(luò)中，MAC (Medium access control媒體接入控制)協(xié)議主要負(fù)責(zé)無(wú)線節(jié)點(diǎn)的調(diào)度和數(shù)據(jù)的收發(fā)，而使用最廣泛的MAC協(xié)議則是IEEE 802.11。IEEE802. IlMAC 協(xié)議定義了兩種信道接入方式DCF(Distributed coordinate function,分布式協(xié)調(diào)功能)和可自由選擇的PCF (Point coordinate function,集中式協(xié)調(diào)功能)。DCF 協(xié)議也就是大家所熟知的 CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access withCollision Avoidance，帶沖突避免的載波偵聽多址接入)。當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)信道時(shí)，DCF協(xié)議采用物理監(jiān)控和虛擬載波監(jiān)控機(jī)制，檢測(cè)信道狀態(tài)，如信道忙則采用隨機(jī)退避機(jī)制使得節(jié)點(diǎn)延遲接入，以此來(lái)有效減小沖突概率，所以退避機(jī)制的選擇直接影響到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能的好壞。802. 11協(xié)議中使用最廣泛的退避算法是BEB(Binary exponential backoff,二進(jìn)制指數(shù)退避)算法。當(dāng)節(jié)點(diǎn)想接入信道時(shí)，先檢測(cè)信道狀態(tài)，如果信道繁忙，則節(jié)點(diǎn)需延遲接入，直到監(jiān)測(cè)到信道空閑DIFS (DCF interframe space)個(gè)時(shí)隙后再次接入。在信道空閑DIFS時(shí)隙后，節(jié)點(diǎn)則在下次傳輸前隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)退避時(shí)間，并對(duì)退避時(shí)間作倒計(jì)時(shí)操作，直到退避時(shí)間到達(dá)零,則節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。退避時(shí)間為Tbaektjff = Random(0, Cff)^aSlotTime,其中，CW為競(jìng)爭(zhēng)窗，一個(gè)大于0的整數(shù)，Random(0, Cff)表示在O-CW之間隨機(jī)取一個(gè)整數(shù)，aSlotTime指aslot time,也就是系統(tǒng)默認(rèn)的一個(gè)時(shí)隙的時(shí)間，CWmin是由物理層特性決定的，為初始化值。退避規(guī)則如下Cff = min (2iCffmin, Cffmax)經(jīng)歷沖突Cff = Cffmin成功發(fā)送BEB算法實(shí)現(xiàn)容易，故作為802. 11的標(biāo)準(zhǔn)退避算法。但是當(dāng)節(jié)點(diǎn)成功發(fā)送一次后，其競(jìng)爭(zhēng)窗重置為最小值，這樣該節(jié)點(diǎn)在下次爭(zhēng)用信道時(shí)仍有更大機(jī)會(huì)爭(zhēng)用成功，在節(jié)點(diǎn)數(shù)較多時(shí)，容易導(dǎo)致嚴(yán)重的不公平問題。為了改進(jìn)BEB的不公平問題,MILD (Multiplicative Increase Leaner Decrease,乘性增加線性減小)算法在經(jīng)歷沖突時(shí)，將CW乘以一個(gè)因子S1;在成功發(fā)送后，則減去一個(gè)因子S D，同時(shí)采用CW復(fù)制機(jī)制-在數(shù)據(jù)包中加入一個(gè)區(qū)域，記錄CW值，發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)，鄰節(jié)點(diǎn)復(fù)制并采用源節(jié)點(diǎn)的CW，以此來(lái)保證鄰節(jié)點(diǎn)都有相同的CW。其規(guī)則如下Cff = min( 6 jCW, Cffmax)經(jīng)歷沖突
Cff = max (Cff- 8 D, Cffmin)成功發(fā)送MILD算法有效解決了 BEB中的不公平問題，但是復(fù)制機(jī)制要求在包中加入另外的空間存儲(chǔ)競(jìng)爭(zhēng)窗，這樣增加了算法的復(fù)雜性。同時(shí)，當(dāng)在不同區(qū)域的節(jié)點(diǎn)使用不同的競(jìng)爭(zhēng)窗值時(shí)，在相鄰區(qū)域的中間節(jié)點(diǎn)很難決定使用哪個(gè)區(qū)域的競(jìng)爭(zhēng)窗，這就是遷移問題。后面又有學(xué)著提出HBAB(History Based Adaptive Backoff,基于歷史記錄的自適應(yīng)退避)算法，該算法將過(guò)去的信道狀態(tài)納入考慮范圍，以此來(lái)反映網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，據(jù)此來(lái)決定是否該增加CW還是減小CW，當(dāng)傳輸失敗時(shí)，CW乘以一個(gè)參數(shù)a ;傳輸成功時(shí)，則需要進(jìn)一步檢查信道的狀態(tài)歷史，基于這個(gè)歷史來(lái)調(diào)整CW。HBAB算法實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單，且加入考慮歷史信道狀態(tài)；但是其參數(shù)a是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值分配，故不能有效反映實(shí)際信道狀態(tài)，也不大適合實(shí)時(shí)變化較快的信道。
總之，傳統(tǒng)的退避算法，有些要根據(jù)估計(jì)節(jié)點(diǎn)數(shù)來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整CW，此類算法獲得的CW能有效反映理論環(huán)境，但是計(jì)算估計(jì)節(jié)點(diǎn)數(shù)需要大量的計(jì)算，同時(shí)如果估計(jì)錯(cuò)誤，則可能對(duì)整個(gè)算法的效果產(chǎn)生不良的影響。而有些算法則簡(jiǎn)單的考慮通過(guò)線性或者乘性的規(guī)則來(lái)改變CW，如上文中的BEB和HBAB，其CW都是簡(jiǎn)單的乘2或者初始化為CWmin，HBAB的相比BEB的改進(jìn)在其能根據(jù)信道歷史狀態(tài)來(lái)變化CW，但是其變化因子a根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值直接分配，此兩種算法實(shí)現(xiàn)較為容易，但是不能有效反應(yīng)實(shí)時(shí)的信道環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問題在于提供一種自適應(yīng)退避算法中競(jìng)爭(zhēng)窗的確定方法，旨在根據(jù)過(guò)去實(shí)時(shí)的信道狀態(tài)，自適應(yīng)調(diào)整CW的改變規(guī)則，以此增加吞吐量，減小延遲，提聞網(wǎng)絡(luò)性能。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種自適應(yīng)退避算法中競(jìng)爭(zhēng)窗的確定方法，包括下述步驟步驟A :初始化系統(tǒng)，并將競(jìng)爭(zhēng)窗CW的值初始化為系統(tǒng)默認(rèn)值；步驟B :記錄信道狀態(tài)，并結(jié)合歷史信道狀態(tài)，在步驟A系統(tǒng)默認(rèn)值的基礎(chǔ)上更新競(jìng)爭(zhēng)窗CW的值；步驟C :通過(guò)更新后的競(jìng)爭(zhēng)窗CW的值獲得退避時(shí)隙，并在此退避時(shí)隙期間獲得信道利用率，再進(jìn)一步根據(jù)信道利用率獲得傳輸概率；步驟D :獲取競(jìng)爭(zhēng)窗變化因子，然后根據(jù)所述競(jìng)爭(zhēng)窗變化因子以及所述傳輸概率確定競(jìng)爭(zhēng)窗CW。進(jìn)一步地，所述步驟C中具體根據(jù)下述公式獲得信道利用率q
權(quán)利要求
1.一種自適應(yīng)退避算法中競(jìng)爭(zhēng)窗的確定方法，其特征在于，包括下述步驟 步驟A :初始化系統(tǒng)，并將競(jìng)爭(zhēng)窗CW的值初始化為系統(tǒng)默認(rèn)值CWmin ； 步驟B :記錄信道狀態(tài)，并結(jié)合歷史信道狀態(tài)，在步驟A系統(tǒng)默認(rèn)值的基礎(chǔ)上更新競(jìng)爭(zhēng)窗CW的值； 步驟C :通過(guò)更新后的競(jìng)爭(zhēng)窗CW的值獲得退避時(shí)隙，并在此退避時(shí)隙期間獲得信道利用率，再進(jìn)一步根據(jù)信道利用率獲得傳輸概率； 步驟D :獲取競(jìng)爭(zhēng)窗變化因子，然后根據(jù)所述競(jìng)爭(zhēng)窗變化因子以及所述傳輸概率確定競(jìng)爭(zhēng)窗CW。
2.如權(quán)利要求I所述的自適應(yīng)退避算法中競(jìng)爭(zhēng)窗的確定方法，其特征在于，所述步驟C中具體根據(jù)下述公式獲得信道利用率q
3.如權(quán)利要求2所述的自適應(yīng)退避算法中競(jìng)爭(zhēng)窗的確定方法，其特征在于，所述步驟D根據(jù)下述公式確定新的競(jìng)爭(zhēng)窗變化因子a a = 2-p, a G (1，2)。
4.如權(quán)利要求I所述的自適應(yīng)退避算法中競(jìng)爭(zhēng)窗的確定方法，其特征在于，所述步驟C中具體根據(jù)下述公式獲得信道利用率q
5.如權(quán)利要求4所述的自適應(yīng)退避算法中競(jìng)爭(zhēng)窗的確定方法，其特征在于，所述步驟D根據(jù)下述公式確定新的競(jìng)爭(zhēng)窗變化因子a : a = l+qm。
6.一種自適應(yīng)退避算法中競(jìng)爭(zhēng)窗的確定系統(tǒng)，其特征在于，包括 競(jìng)爭(zhēng)窗值更新模塊，用于在初始化系統(tǒng)后將競(jìng)爭(zhēng)窗CW的值初始化為系統(tǒng)默認(rèn)值，并根據(jù)檢測(cè)到的系統(tǒng)當(dāng)前信道狀態(tài)和記錄的歷史信道狀態(tài)，在系統(tǒng)默認(rèn)值的基礎(chǔ)上更新競(jìng)爭(zhēng)窗Cff的值； 信道利用率及傳輸概率計(jì)算模塊，用于通過(guò)所述競(jìng)爭(zhēng)窗值更新模塊更新后的競(jìng)爭(zhēng)窗CW的值獲得退避時(shí)隙，并在此退避時(shí)隙期間獲得信道利用率，再進(jìn)一步根據(jù)信道利用率獲得傳輸概率； 競(jìng)爭(zhēng)窗值確定模塊，用于獲取競(jìng)爭(zhēng)窗變化因子，然后根據(jù)所述競(jìng)爭(zhēng)窗變化因子以及所述信道利用率及傳輸概率計(jì)算模塊計(jì)算的傳輸概率確定競(jìng)爭(zhēng)窗CW。
7.如權(quán)利要求6所述的自適應(yīng)退避算法中競(jìng)爭(zhēng)窗的確定系統(tǒng)，其特征在于，所述信道利用率及傳輸概率計(jì)算模塊具體根據(jù)下述公式獲得信道利用率q
8.如權(quán)利要求7所述的自適應(yīng)退避算法中競(jìng)爭(zhēng)窗的確定系統(tǒng)，其特征在于，所述競(jìng)爭(zhēng)窗值確定模塊根據(jù)下述公式確定新的競(jìng)爭(zhēng)窗變化因子a a = 2~p, cl G (1,2)。
9.如權(quán)利要求6所述的自適應(yīng)退避算法中競(jìng)爭(zhēng)窗的確定系統(tǒng)，其特征在于，所述信道利用率及傳輸概率計(jì)算模塊具體根據(jù)下述公式獲得信道利用率q
10.如權(quán)利要求9所述的自適應(yīng)退避算法中競(jìng)爭(zhēng)窗的確定系統(tǒng)，其特征在于，所述競(jìng)爭(zhēng)窗值確定模塊根據(jù)下述公式確定新的競(jìng)爭(zhēng)窗變化因子a : a = l+qm。
全文摘要
本發(fā)明適用于電通信技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種自適應(yīng)退避算法中競(jìng)爭(zhēng)窗的確定方法及系統(tǒng)。方法包括下述步驟步驟A初始化系統(tǒng)，并將競(jìng)爭(zhēng)窗CW的值初始化為系統(tǒng)默認(rèn)值CWmin；步驟B記錄信道狀態(tài)，并結(jié)合歷史信道狀態(tài)，在步驟A系統(tǒng)默認(rèn)值的基礎(chǔ)上更新競(jìng)爭(zhēng)窗CW的值；步驟C通過(guò)更新后的競(jìng)爭(zhēng)窗CW的值獲得退避時(shí)隙，并在此退避時(shí)隙期間獲得信道利用率，再進(jìn)一步根據(jù)信道利用率獲得傳輸概率；步驟D獲取競(jìng)爭(zhēng)窗變化因子，然后根據(jù)競(jìng)爭(zhēng)窗變化因子以及傳輸概率確定競(jìng)爭(zhēng)窗CW。本發(fā)明通過(guò)考慮加入新的變量信道利用率來(lái)獲得競(jìng)爭(zhēng)窗變化因子的優(yōu)化值，通過(guò)過(guò)去退避時(shí)候發(fā)生沖突的比例大小來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整，這樣獲得的變化因子是變化的，競(jìng)爭(zhēng)窗也是動(dòng)態(tài)調(diào)整的。
文檔編號(hào)H04W16/18GK102711130SQ20121020117
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月8日
發(fā)明者吳軍, 王暉, 謝寧 申請(qǐng)人:深圳大學(xué)