无线局域网分布式竞争控制退避方法

摘要

本发明涉及一种无线局域网分布式竞争控制退避方法。该方法基于慢退避的思想，首先，进行信道检测，利用检测所得到的退避寄存器的停止次数和初始化的退避时隙数得出时隙利用率的初始估计值，并对时隙利用率的初始估计值进行平滑处理后，获得待发送数据帧的发送概率；再根据发送概率自适应地调整节点的当前数据帧发送动作；最后，根据该数据帧是否发送或发送后是否与其它节点的数据帧发生碰撞来选取发送后节点的竞争窗口，设置退避寄存器的初始值，以确定节点再次发送数据帧的退避时隙数。本发明与现有的IEEE 802.11标准协议完整地结合在一起，无需任何额外的硬件开销和帧结构改变，其吞吐率、吞吐率增益、时延、延时增益等性能均优于其他退避方法。

主权项

1.一种无线局域网分布式竞争控制退避方法，是通过估计网络当前竞争状态，自适应地调整节点的当前数据帧发送动作，根据该数据帧是否发送或发送后是否与其它节点的数据帧发生碰撞来选取发送后节点的竞争窗口，设置退避寄存器的初始值，以确定节点再次发送数据帧的退避时隙数，其步骤如下：(1)退避寄存器初始化在节点发送数据时，发送节点首先侦听时隙信道，若当前时隙信道空闲，则发送节点直接发送数据，若信道繁忙，则节点在最小竞争窗口内随机选取一个退避时隙数Init_Backoff，利用该退避时隙数Init_Backoff对退避寄存器进行初始化；(2)检测无线信道每当信道空闲一个时隙，发送节点将自己的退避寄存器的数值减1，若信道变忙，发送节点停止退避寄存器的减小，同时对用于记录退避寄存器停止次数Num_Busy_Times的计数器加1；(3)估计无线网络竞争状态利用检测所得到的退避寄存器的停止次数(Num_Busy_Times)和初始化的退避时隙数(Init_Backoff)，按下式得出时隙利用率的初始估计值，$\mathrm{Slot}\_\mathrm{Utilization}\left(k\right)=\frac{\mathrm{Num}\_\mathrm{Busy}\_\mathrm{Times}\left(k\right)}{\mathrm{Init}\_\mathrm{Backoff}\left(k\right)}---\left(1\right)$ 式中，k为时隙利用率的统计次数；(4)对时隙利用率的初始估计值进行平滑处理利用如下指数加权移动平均式，对时隙利用率的估计值进行平滑处理更新，即Slot_Utilization(k)＝0.9×Slot_Utilization(k)+0.1×Slot_Utilization(k-1)(2)式中：k为时隙利用率的统计次数Slot_Utilization(k)为第k次时隙利用率的初始估计值0.9为指数加权移动平均模型的平滑系数Slot_Utilization(k)为第k次经过平滑处理后得到的时隙利用率；(5)利用平滑处理后的结果获得待发送数据帧的发送概率根据时隙利用率的平滑处理后得到的数值Slot_Utilization(k)，按下式得出每次数据帧发送概率，P_T(k)＝(1-Slot_Utilization(k)Num_Att) (3)式中：k为时隙利用率的统计次数Slot_Utilization(k)为时隙利用率平滑处理后的数值P_T(k)为当前数据帧的发送概率Num_Att为待发送数据帧的重新传送次数；(6)根据发送概率决定节点当前数据帧的发送动作当每次发送概率P_T计算结束后，对用于记录时隙利用率统计次数k的计数器加1；发送节点产生[0...1]之间符合均匀分布的随机数，将该随机数与发送概率P_T进行比较后，由发送节点选择对当前数据帧的发送动作，并根据该数据帧是否发生了虚拟碰撞或真实碰撞，改变竞争窗口的大小；(7)根据竞争窗口确定再次发送数据帧的退避时隙数Init_Backoff，重复(2～7)步骤。