分布式自组网中基于合作博弈的多业务协作多址接入方法

摘要

分布式自组网中基于合作博弈的多业务协作多址接入方法。通过计算合作博弈中的纳什讨价还价解，让不同优先级业务的节点通过协作谈判自适应的将信道划分为竞争时期和非竞争时期，在保证网络整体性能最大的基础上，满足不同优先级业务节点的要求；在竞争时期内，高优先级节点和低优先级节点一起竞争信道，高优先级节点享有更高的接入优先级；在非竞争时期，高优先级节点不参与竞争，从低优先级节点中选出一个无冲突的直接发送数据分组。

主权项

分布式自组网中一种基于合作博弈的多业务协作多址接入方法，其特征在于：步骤1利用合作博弈划分非竞争时期和竞争时期步骤1.1建立效用函数以分布式自组网中归一化的吞吐量为效用函数，所述归一化的吞吐量为单位时间内传输的有效负载量，由此得到：HP节点的效用函数U_h(α)：$U_h\left(\alpha \right)=s_h=\frac{8L}{T}{n}_h(1-\alpha ){\tau }_h{(1-{\tau }_h)}^{n_h-1}{(1-{\tau }_l)}^{n_l}$LP节点的效用函数U_l(α)$U_l\left(\alpha \right)=s_l=\frac{8L}{T}{n}_l[(1-\alpha ){\tau }_l{(1-{\tau }_l)}^{n_l-1}{(1-{\tau }_h)}^{n_h}+\frac{\alpha }{n_l}]$其中，HP节点为高优先级节点，LP节点为低优先级节点，s_l和s_h分别代表LP节点和HP节点的归一化吞吐量，L表示有效负载的字节数，n_l和n_h分别代表LP节点和HP节点的个数，τ_l和τ_h分别表示LP节点和HP节点在竞争传输中发送分组的概率，T是完成一次竞争传输和非竞争传输周期的平均时间，α＝1/M+1，且0≤α＜1，M为一个传输周期内连续竞争传输的次数，即在连续M次竞争传输后进行一次非竞争传输；步骤1.2利用效用函数计算纳什讨价还价解α_NBS(n)步骤1.2.1设立不一致同意配置集为(v_l,v_h)，其中，v_l和v_h分别表示谈判破裂时LP节点和HP节点的吞吐量，所述的不一致同意配置集为(v_l,v_h)为：$v_l=\frac{8L}{T}{n}_l{\tau }_l{(1-{\tau }_l)}^{n-1}$$v_h=\frac{8L}{T}{n}_h{\tau }_h{(1-{\tau }_h)}^{n-1}$其中，n为网络中的总节点数，n＝n_l+n_h；步骤1.2.2计算满足条件的α值，其中，s为谈判不破裂的情况下可达到的网络吞吐量的最大值，F为可行配置集；定义A，B为：A＝1‑τ_h B＝1‑τ_l通过数学求解，可以得到纳什讨价还价解α_NBS(n)为：${\alpha }_{\mathrm{NBS}}\left(n\right)=\frac{2(1-B)B^{{2n}_l-1}{A}^{n-n_l}+\frac{A^{n_l}}{n_l}-\frac{1}{n_l}{B}^{n_l}-(1-B)B^{n_l-1}{A}^n-(1-A)A^{n-1}{B}^{n_l}}{2[(1-B)A^{n-n_l}{B}^{2n_l-1}-\frac{1}{n_l}{B}^{n_l}]}$α_NBS(n)是网络中节点数n的函数，进而根据α＝1/M+1，求得M，设M₁＝[M]，M₂＝[10×M]，其中[x]表示对x取整；步骤1.3根据纳什讨价还价解划分竞争时期和非竞争时期系统以M₂次竞争传输为一个周期，每连续M₁次竞争传输后进行一次非竞争传输，余数仍为竞争传输，在竞争时期内，信道接入机制是按照IEEE802.11e EDCA接入，在非竞争时期内，LP节点进行无冲突的数据传输，具体步骤如下：对网络中每个节点设置一个计数器，用于统计网络中传输数据的次数，在一个周期开始的第一次传输中，发送节点对网络中的每个LP节点进行编号，并将这个编号保存在RTS分组中并进行广播，在连续第M1次竞争传输数据时，将LP节点随机排序表插入ACK分组并由目的节点进行广播，网络中的LP节点听到该ACK分组后，根据ACK分组中的排序表来发送数据，排在第一位的LP节点首先查看是否有数据发送，如果第一位的LP节点无数据发送，则等待一小段时隙10ms后，排在第二位的LP节点发送数据，依据ACK分组中的排序表来发送数据，排在第一位的LP节点首先查看是否有数据发送，如果第一位的LP节点无数据发送，则等待一小段时隙10ms后，排在第二位的LP节点发送数据进行类推，传输周期结束，节点统计网络中传输数据的计数器归0，返回步骤1。