專利名稱：基于網(wǎng)絡負載預測的無線競爭接入控制退避方法
技術領域：
本發(fā)明屬于無線網(wǎng)絡通信技術領域，尤其涉及一種基于網(wǎng)絡負載預測的無線競爭 接入控制退避方法。
背景技術：
近年來，個人數(shù)據(jù)通信業(yè)務發(fā)展迅猛，便攜式數(shù)據(jù)終端及無線多媒體終端得到廣 泛應用。無線局域網(wǎng)憑借其無需布線、組網(wǎng)便捷等優(yōu)勢，得到了迅速的普及與推廣。然而隨 著無線局域網(wǎng)用戶數(shù)量和單用戶傳輸數(shù)據(jù)量的迅猛增長，網(wǎng)絡資源相對稀缺，如何利用有 限的帶寬資源來提高無線局域網(wǎng)的網(wǎng)絡利用率，成為無線局域網(wǎng)發(fā)展的一個關鍵技術。在IEEE802. 11 分布式協(xié)調(diào)功能 DCF(distributed coordination function)接 入機制下，所有的網(wǎng)絡節(jié)點通過競爭的方式共享無線信道。在網(wǎng)絡用戶數(shù)量增加和網(wǎng)絡負 載增大的情況下，網(wǎng)絡性能因碰撞增多而顯著下降，具體表現(xiàn)為網(wǎng)絡吞吐率下降、公平性下 降、數(shù)據(jù)包傳送時延增加。為提高網(wǎng)絡性能，研究人員提出了較多的IEEE802. IlDCF改進方 法，其中典型方法包括1、考慮到節(jié)點在成功發(fā)送數(shù)據(jù)后因重置競爭窗口為最小值所引起的碰撞概率增 加，IEEE802. 11工作組成員強尼教授等人提出了競爭窗口減半的改進方法，稱為SD(slow Cff decrease)方法。為了避免SD方法中節(jié)點數(shù)據(jù)由于偶然碰撞造成的競爭窗口變化，王重 鋼等提出了 GDCF (gentle DCF)方法，要求節(jié)點在連續(xù)成功完成若干次數(shù)據(jù)傳輸后將競爭窗 口減半。上述方法在一定程度上改善了 DCF的吞吐率性能，但這些改進僅僅是對競爭窗口 更新規(guī)則的更改，忽略了時隙選擇的不均勻性對網(wǎng)絡性能帶來的影響。2、李云、陳羽中等人分析了時隙選擇的不均勻性，通過改進時隙選擇方案降低碰 撞概率，獲得了較好的網(wǎng)絡性能提升。此類改進雖在一定程度上降低了碰撞概率，但網(wǎng)絡性 能提升有限，不能根據(jù)網(wǎng)絡負載動態(tài)調(diào)整時隙選擇方案。當通信節(jié)點頻繁的接入或退出網(wǎng) 絡時，帶寬資源的利用不夠平穩(wěn)和高效，網(wǎng)絡性能仍有待提高。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述背景技術中提到的現(xiàn)有無線網(wǎng)絡控制方法存在的不參考網(wǎng)絡負載狀況、 不能動態(tài)調(diào)整競爭窗口等不足，本發(fā)明提出了一種基于網(wǎng)絡負載預測的無線競爭接入控制 退避方法。本發(fā)明的技術方案是，基于網(wǎng)絡負載預測的無線競爭接入控制退避方法，其特征 是該方法包括下列步驟步驟1 基于模糊理論建立網(wǎng)絡負載狀況預測值與數(shù)據(jù)包發(fā)生碰撞可能性的隸屬 度函數(shù)；步驟2 獲得節(jié)點此刻發(fā)送數(shù)據(jù)時退避計數(shù)器的初始值；步驟3 檢測信道狀況，執(zhí)行退避過程，計算退避計數(shù)器凍結次數(shù)；步驟4 根據(jù)步驟2、步驟3記錄的數(shù)據(jù)，得出退避計數(shù)器凍結次數(shù)與退避計數(shù)器初始值的比值，并將該比值作為描述此次退避階段網(wǎng)絡負載狀況的參數(shù)；步驟5 連續(xù)記錄步驟4中得到的參數(shù)，將其組成序列，用高階滑動平均方法預測 下一數(shù)據(jù)發(fā)送時刻網(wǎng)絡負載狀況預測值；步驟6 將步驟5得到的網(wǎng)絡負載狀況預測值代入步驟1中的隸屬度函數(shù)，得出節(jié) 點發(fā)生碰撞可能性的隸屬度，將該隸屬度作為節(jié)點下次發(fā)送數(shù)據(jù)時的競爭窗口下限；步驟7 根據(jù)步驟6得出的競爭窗口下限，得到用于下次數(shù)據(jù)發(fā)送的退避計數(shù)器初 始值；步驟8 根據(jù)步驟7確定的退避計數(shù)器初始值，通信節(jié)點按照協(xié)議要求完成數(shù)據(jù)發(fā) 送相關動作，若遭遇碰撞或有數(shù)據(jù)更新，重復步驟2至步驟7。所述隸屬度函數(shù)的計算公式為
[001權利要求
1.基于網(wǎng)絡負載預測的無線競爭接入控制退避方法，其特征是該方法包括下列步驟 步驟1 基于模糊理論建立網(wǎng)絡負載狀況預測值與數(shù)據(jù)包發(fā)生碰撞可能性的隸屬度函數(shù)；步驟2 獲得節(jié)點此刻發(fā)送數(shù)據(jù)時退避計數(shù)器的初始值； 步驟3 檢測信道狀況，執(zhí)行退避過程，計算退避計數(shù)器凍結次數(shù)； 步驟4 根據(jù)步驟2、步驟3記錄的數(shù)據(jù)，得出退避計數(shù)器凍結次數(shù)與退避計數(shù)器初始值 的比值，并將該比值作為描述此次退避階段網(wǎng)絡負載狀況的參數(shù)；步驟5 連續(xù)記錄步驟4中得到的參數(shù)，將其組成序列，用高階滑動平均方法預測下一 數(shù)據(jù)發(fā)送時刻網(wǎng)絡負載狀況預測值；步驟6 將步驟5得到的網(wǎng)絡負載狀況預測值代入步驟1中的隸屬度函數(shù)，得出節(jié)點發(fā) 生碰撞可能性的隸屬度，將該隸屬度作為節(jié)點下次發(fā)送數(shù)據(jù)時的競爭窗口下限；步驟7 根據(jù)步驟6得出的競爭窗口下限，得到用于下次數(shù)據(jù)發(fā)送的退避計數(shù)器初始值；步驟8 根據(jù)步驟7確定的退避計數(shù)器初始值，通信節(jié)點按照協(xié)議要求完成數(shù)據(jù)發(fā)送相 關動作，若遭遇碰撞或有數(shù)據(jù)更新，重復步驟2至步驟7。
2.根據(jù)權利要求1所述基于網(wǎng)絡負載預測的無線競爭接入控制退避方法，其特征是所 述隸屬度函數(shù)的計算公式為
3.根據(jù)權利要求2所述基于網(wǎng)絡負載預測的無線競爭接入控制退避方法，其特征是所 述B的取值為1000。
4.根據(jù)權利要求1所述基于網(wǎng)絡負載預測的無線競爭接入控制退避方法，其特征是所 述退避計數(shù)器凍結次數(shù)與退避計數(shù)器初始值的比值的計算公式為
5.根據(jù)權利要求1所述基于網(wǎng)絡負載預測的無線競爭接入控制退避方法，其特征是所 述預測值的計算公式為
6.根據(jù)權利要求1所述基于網(wǎng)絡負載預測的無線競爭接入控制退避方法，其特征是所 述退避計數(shù)器初始值的計算公式為
全文摘要
本發(fā)明公開了無線網(wǎng)絡通信技術領域中的一種基于網(wǎng)絡負載預測的無線競爭接入控制退避方法。該方法基于站點執(zhí)行退避思想，首先基于模糊理論建立網(wǎng)絡負載狀況預測值與數(shù)據(jù)包發(fā)生碰撞可能性的隸屬度函數(shù)；然后通過多次數(shù)據(jù)發(fā)送時計算退避計數(shù)器凍結次數(shù)與初始值之比得到反映網(wǎng)絡負載狀況的參數(shù)序列，并根據(jù)參數(shù)序列，利用數(shù)學預測方法得出下次數(shù)據(jù)發(fā)送時的網(wǎng)絡負載狀況預測值；最后將預測值代入隸屬度函數(shù)，得出時隙選擇方案的控制參數(shù)，確定競爭窗口范圍。本發(fā)明以IEEE 802.11標準協(xié)議為基礎，可根據(jù)預測的網(wǎng)絡負載狀況靈活調(diào)整競爭窗口范圍，降低時隙選擇不均勻性和減少碰撞發(fā)生，其吞吐率、時延性能優(yōu)于其他退避算法。
文檔編號H04W48/06GK102143551SQ20111007649
公開日2011年8月3日 申請日期2011年3月29日 優(yōu)先權日2011年3月29日
發(fā)明者唐良瑞, 孫毅, 樊冰, 汪文晉, 祁兵 申請人:華北電力大學