根據(jù)重傳次數(shù)動態(tài)設(shè)置節(jié)點(diǎn)最小競爭窗口值的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種根據(jù)重傳次數(shù)動態(tài)設(shè)置節(jié)點(diǎn)最小競爭窗口值的方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)靜態(tài)設(shè)置最小競爭窗口值導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能下降的問題。其實(shí)現(xiàn)步驟是：1）節(jié)點(diǎn)發(fā)送當(dāng)前數(shù)據(jù)包，并記錄其成功發(fā)送的重傳次數(shù)；2）將記錄的重傳次數(shù)與設(shè)置的兩個門限值比較：當(dāng)重傳次數(shù)小于第一門限值時，設(shè)置最小競爭窗口值為通信標(biāo)準(zhǔn)中默認(rèn)的最小競爭窗口值；當(dāng)重傳次數(shù)大于第一門限值，且小于第二門限值時，設(shè)置最小競爭窗口值為通信標(biāo)準(zhǔn)中默認(rèn)最小競爭窗口值的α倍；當(dāng)重傳次數(shù)大于第二門限值時，設(shè)置最小競爭窗口值為通信標(biāo)準(zhǔn)中默認(rèn)最小競爭窗口值的β倍；3）最小競爭窗口值設(shè)置完后，節(jié)點(diǎn)繼續(xù)競爭信道。本發(fā)明減小了節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的時延，提高了通信網(wǎng)絡(luò)的性能。
【專利說明】根據(jù)重傳次數(shù)動態(tài)設(shè)置節(jié)點(diǎn)最小競爭窗口值的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于通信【技術(shù)領(lǐng)域】，更進(jìn)一步涉及無線局域網(wǎng)領(lǐng)域中分布式協(xié)調(diào)功能DCF動態(tài)設(shè)置節(jié)點(diǎn)最小競爭窗口值的方法?？捎靡栽跓o線局域網(wǎng)中保證業(yè)務(wù)通過量的前提下，減小鏈路傳輸時間，提高數(shù)據(jù)包成功發(fā)送的概率，有效提升無線局域網(wǎng)的性能。
【背景技術(shù)】
[0002]目前使用最為廣泛的無線局域網(wǎng)WLANs標(biāo)準(zhǔn)一IEEE802.11主要有兩種接入機(jī)制，即基于競爭的分布式協(xié)調(diào)功能DCF和無競爭的點(diǎn)接入功能PCF。其中DCF是基于載波監(jiān)聽多址接入/碰撞避免CSMA/CA的，并且使用了二進(jìn)制指數(shù)退避算法來減少節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)包發(fā)生碰撞的概率。針對二進(jìn)制指數(shù)退避算法中，每次成功傳輸后，節(jié)點(diǎn)的競爭窗口值被重新設(shè)置為最小競爭窗口值的做法。很多研究者都提出，這樣會導(dǎo)致在業(yè)務(wù)量很大的情況下加劇擁塞狀況。而且，一次成功傳輸并不能準(zhǔn)確地反應(yīng)信道擁塞情況，所以一次成功傳輸后競爭窗口值被設(shè)置為最小值，可能會惡化網(wǎng)絡(luò)性能。
[0003]所以，很多研究者根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況，來動態(tài)設(shè)置節(jié)點(diǎn)的最小競爭窗口值。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的狀況好時，為節(jié)點(diǎn)設(shè)置較小的最小競爭窗口值；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的狀況不好時，為節(jié)點(diǎn)設(shè)置較大的最小競爭窗口值。所以，在根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況設(shè)置節(jié)點(diǎn)最小競爭窗口值的過程中，需要一個合適的方法來獲取準(zhǔn)確的網(wǎng)絡(luò)狀況，即需要合適的網(wǎng)絡(luò)狀況衡量方法?，F(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)狀況衡量方法，主要涉及有以下幾種:
[0004]1.根據(jù)平均沖突率因子來衡量網(wǎng)絡(luò)狀況。如電子科技大學(xué)周雯在其2010年的碩士畢業(yè)論文“IEEE802.1le增強(qiáng)型分布式信道接入EDCA中競爭窗口的動態(tài)退避算法研究”中使用平均沖突因子來衡量網(wǎng)絡(luò)狀況，根據(jù)平均沖突因子將網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)劃分為低負(fù)荷狀態(tài)、中負(fù)荷狀態(tài)和高負(fù)荷狀態(tài)，在不同的狀態(tài)下設(shè)置不同的競爭窗口值，采用不同的退避機(jī)制以提聞系統(tǒng)性能。
[0005]2.根據(jù)某一更新周期內(nèi)信道繁忙的時間占整個時間段的比率，即時隙利用率來衡量網(wǎng)絡(luò)狀況。如朱艷飛，宋順林，姜自雷在計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究2011，pp.1102-1104發(fā)表的“一種基于802.1le動態(tài)自適應(yīng)調(diào)整競爭窗口的算法”，就是先使用時隙利用率來衡量網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，再動態(tài)調(diào)整競爭窗口，以降低信道接入的沖突，提高網(wǎng)絡(luò)的性能。
[0006]3.根據(jù)一定時間段內(nèi)發(fā)送失敗的次數(shù)與嘗試發(fā)送的次數(shù)之比，即一段時間內(nèi)傳輸失敗的概率來衡量網(wǎng)絡(luò)狀況。如 Der-Jiunn Deng and Chih-Heng Ke:Contention WindowOptimization for IEEE802.1lDCF Access Control, IEEE Transactions on Wireless Communications, 2008, vol.7，n0.12，pp.5129-5135將傳輸失敗概率作為衡量網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的工具。
[0007]以上網(wǎng)絡(luò)狀況衡量方法，都需要實(shí)時監(jiān)控信道和額外的計(jì)算工作，這樣不僅為動態(tài)設(shè)置節(jié)點(diǎn)最小競爭窗口值算法帶來了高復(fù)雜度，而且計(jì)算帶來的時間延遲會影響節(jié)點(diǎn)最小競爭窗口值動態(tài)設(shè)置的準(zhǔn)確性。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種根據(jù)重傳次數(shù)動態(tài)設(shè)置節(jié)點(diǎn)最小競爭窗口值的方法，以減小節(jié)點(diǎn)最小競爭窗口值的設(shè)置復(fù)雜度，提高最小競爭窗口值的準(zhǔn)確性。
[0009]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)思路是:根據(jù)上次成功傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的重傳次數(shù)，設(shè)置下一傳輸數(shù)據(jù)包的最小競爭窗口值，如果上一個數(shù)據(jù)包成功傳輸前的重傳次數(shù)較大，則為節(jié)點(diǎn)設(shè)置的最小競爭窗口值較大，否則，為節(jié)點(diǎn)設(shè)置的最小競爭窗口值較小。具體步驟包括如下:
[0010](I)網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點(diǎn)通過競爭得到接入信道，發(fā)送當(dāng)前數(shù)據(jù)包，并記錄成功發(fā)送當(dāng)前數(shù)據(jù)包所經(jīng)歷的重傳次數(shù)η ;
[0011](2)設(shè)置兩個重傳次數(shù)門限值thl和th2, thl〈th2 ;將記錄的重傳次數(shù)η與第一門限值thl進(jìn)行比較，如果η < thl，即網(wǎng)絡(luò)處于輕負(fù)荷狀態(tài)，則設(shè)置最小競爭窗口值為IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)中默認(rèn)的最小競爭窗口值，并執(zhí)行步驟(5)，否則執(zhí)行步驟(3)；
[0012](3)將記錄的重傳次數(shù)η與第二門限值th2進(jìn)行比較，如果thl〈n ( th2，即網(wǎng)絡(luò)處于中負(fù)荷狀態(tài)，則設(shè)置最小競爭窗口值為IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)中默認(rèn)的最小競爭窗口值的α倍，α>1，并執(zhí)行步驟(5)，否則執(zhí)行步驟(4);
[0013](4)若n>th2，即信道處于重負(fù)荷狀態(tài)，則設(shè)置最小競爭窗口值為IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)中默認(rèn)的最小競爭窗口值的β倍，β>α ；
[0014](5)最小競爭窗口值設(shè)置成功后,在O到最小競爭窗口值區(qū)間內(nèi)隨機(jī)選擇一個整數(shù)作為節(jié)點(diǎn)退避計(jì)數(shù)器的值，觸發(fā)每個節(jié)點(diǎn)繼續(xù)競爭信道。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0016]1.本發(fā)明采用當(dāng)前數(shù)據(jù)包成功發(fā)送時所經(jīng)歷的重傳次數(shù)來衡量網(wǎng)絡(luò)狀況，以動態(tài)設(shè)置節(jié)點(diǎn)最小競爭窗口值，不需要實(shí)時監(jiān)控信道和額外的計(jì)算工作，使得本發(fā)明具有算法復(fù)雜度低并且能設(shè)置合適的最小競爭窗口值的優(yōu)點(diǎn)。
[0017]2.本發(fā)明采用動態(tài)設(shè)置節(jié)點(diǎn)最小競爭窗口值的方法，克服了二進(jìn)制指數(shù)退避機(jī)制中一次成功傳輸后將節(jié)點(diǎn)競爭窗口值設(shè)置為ΙΕΕΕ802.11標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的最小競爭窗口值而加重網(wǎng)絡(luò)擁塞情況的問題，降低了數(shù)據(jù)在鏈路上傳輸時因碰撞造成傳輸失敗的概率，提高了網(wǎng)絡(luò)性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的流程圖；
[0019]圖2為本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)據(jù)發(fā)送時延仿真圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)現(xiàn)步驟和效果作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0021]步驟1，記錄發(fā)送當(dāng)前數(shù)據(jù)包所經(jīng)歷的重傳次數(shù)η。
[0022]網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點(diǎn)通過競爭得到接入信道，第一次發(fā)送當(dāng)前數(shù)據(jù)包，若在短幀間間隔SIFS時間后能收到來自目的節(jié)點(diǎn)的確認(rèn)幀ACK，則數(shù)據(jù)包為成功發(fā)送，且重傳次數(shù)η=0,否則，數(shù)據(jù)包發(fā)送失敗，節(jié)點(diǎn)需要重新競爭信道，節(jié)點(diǎn)通過競爭獲得信道后，再次發(fā)送當(dāng)前數(shù)據(jù)包，若發(fā)送成功，則重傳次數(shù)n=l，否則節(jié)點(diǎn)繼續(xù)競爭信道，以重傳當(dāng)前數(shù)據(jù)包，直到當(dāng)前數(shù)據(jù)包被成功發(fā)送；
[0023]將第一次發(fā)送當(dāng)前數(shù)據(jù)包到當(dāng)前數(shù)據(jù)包被成功發(fā)送過程中數(shù)據(jù)包被重傳的次數(shù)η記錄下來。
[0024]步驟2,設(shè)置兩個重傳次數(shù)門限值thl和th2。
[0025]現(xiàn)有技術(shù)中重傳次數(shù)門限值的設(shè)置，通常是將實(shí)際網(wǎng)絡(luò)輕度業(yè)務(wù)量時數(shù)據(jù)包重傳次數(shù)設(shè)置為第一門限值thl，而將實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中度業(yè)務(wù)量時數(shù)據(jù)包重傳次數(shù)設(shè)置為第二門限值 th2，且 thl〈th2 ；
[0026]步驟3，將記錄的重傳次數(shù)與設(shè)置的重傳次數(shù)門限值比較，確定最小競爭窗口值。
[0027]3a)將記錄的重傳次數(shù)η與第一門限值thl進(jìn)行比較，如果η≤thl，即網(wǎng)絡(luò)處于輕負(fù)荷狀態(tài)，信道未達(dá)到擁塞，不需要增大最小競爭窗口值，則設(shè)置最小競爭窗口值為IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)中默認(rèn)的最小競爭窗口值，并執(zhí)行步驟4，否則執(zhí)行步驟3b)；
[0028]3b)將記錄的重傳次數(shù)η與第一門限值th2比較，如果thl〈n≤th2，即網(wǎng)絡(luò)處于中負(fù)荷狀態(tài)，即信道為中度擁塞，需要小幅度增大最小競爭窗口值，則設(shè)置最小競爭窗口值為IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)中默認(rèn)的最小競爭窗口值的α倍，α >1，執(zhí)行步驟4，否則執(zhí)行步驟3c);
[0029]3c)若n>th2，即網(wǎng)絡(luò)處于重負(fù)荷狀態(tài)，信道為重度擁塞，需要設(shè)置較大的最小競爭窗口值，則設(shè)置最小競爭窗口值為IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)中默認(rèn)的最小競爭窗口值的β倍，β> α，即比網(wǎng)絡(luò)中度負(fù)荷狀態(tài)時設(shè)置的最小競爭窗口值大。
[0030]步驟4，節(jié)點(diǎn)繼續(xù)競爭信道。
[0031]最小競爭窗口值設(shè)置完成后，在O到最小競爭窗口值區(qū)間內(nèi)隨機(jī)選擇一個整數(shù)作為節(jié)點(diǎn)退避計(jì)數(shù)器的值，信道空閑分布式幀間間隔DIFS時間后，節(jié)點(diǎn)開始退避，繼續(xù)競爭信道。
[0032]本發(fā)明的效果可通過以下仿真進(jìn)一步說明:
[0033]1.仿真條件
[0034]仿真軟件:米用NS-2.34 (Network Simulator)；
[0035]仿真場景:由無線客戶節(jié)點(diǎn)向一個無線接入點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。每個無線客戶節(jié)點(diǎn)都有大量數(shù)據(jù)包要發(fā)送，即業(yè)務(wù)量比較大的場景；
[0036]業(yè)務(wù)產(chǎn)生模型:為恒定比特速率(Constants Bit Rate, CBR)，周期為5s ；
[0037]數(shù)據(jù)包:大小為500字節(jié)，傳輸速率為1Mbps，重傳次數(shù)為無限重傳；
[0038]RTS/CTS門限大于256字節(jié)，傳輸模型為自由空間傳播模型，傳輸范圍250米，所有節(jié)點(diǎn)均在其他節(jié)點(diǎn)的通信范圍之內(nèi)且靜止不動，不存在隱藏終端和暴露終端問題。仿真設(shè)置參數(shù)如下表所示。
[0039]
【權(quán)利要求】
1.一種根據(jù)重傳次數(shù)動態(tài)設(shè)置節(jié)點(diǎn)最小競爭窗口值的方法，包括如下步驟: (1)網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點(diǎn)通過競爭得到接入信道，發(fā)送當(dāng)前數(shù)據(jù)包，并記錄成功發(fā)送當(dāng)前數(shù)據(jù)包所經(jīng)歷的重傳次數(shù)n ; (2)設(shè)置兩個重傳次數(shù)門限值thl和th2，thl〈th2;將記錄的重傳次數(shù)η與第一門限值thl進(jìn)行比較，如果η≤thl，即網(wǎng)絡(luò)處于輕負(fù)荷狀態(tài)，則設(shè)置最小競爭窗口值為IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)中默認(rèn)的最小競爭窗口值，并執(zhí)行步驟(5)，否則執(zhí)行步驟(3); (3)將記錄的重傳次數(shù)η與第二門限值th2進(jìn)行比較，如果thl〈n≤th2，即網(wǎng)絡(luò)處于中負(fù)荷狀態(tài)，則設(shè)置最小競爭窗口值為IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)中默認(rèn)的最小競爭窗口值的α倍，α >1，并執(zhí)行步驟(5)，否則執(zhí)行步驟(4)； (4)若n>th2，即信道處于重負(fù)荷狀態(tài)，則設(shè)置最小競爭窗口值為IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)中默認(rèn)的最小競爭窗口值的β倍，β>α ; (5)最小競爭窗口值設(shè)置成功后，在O到最小競爭窗口值區(qū)間內(nèi)隨機(jī)選擇一個整數(shù)作為節(jié)點(diǎn)退避計(jì)數(shù)器的值，觸發(fā)每個節(jié)點(diǎn)繼續(xù)競爭信道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟(1)中的成功發(fā)送，是指節(jié)點(diǎn)第一次發(fā)送當(dāng)前數(shù)據(jù)包后，若在短幀間間隔SIFS時間后能收到來自目的節(jié)點(diǎn)的確認(rèn)幀ACK，則數(shù)據(jù)包為成功發(fā)送，且重傳次數(shù)η=0，否則，數(shù)據(jù)包發(fā)送失敗，節(jié)點(diǎn)需要重新競爭信道，節(jié)點(diǎn)通過競爭獲得信道后，再次發(fā)送當(dāng)前數(shù)據(jù)包，若發(fā)送成功，則重傳次數(shù)η=1，否則節(jié)點(diǎn)繼續(xù)競爭信道，以重傳當(dāng)前數(shù)據(jù)包，直到當(dāng)前數(shù)據(jù)包被成功發(fā)送。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟(1)中重傳次數(shù)η，是指節(jié)點(diǎn)從第一次發(fā)送當(dāng)前數(shù)據(jù)包到當(dāng)前數(shù)據(jù)包被成功發(fā)送過程中數(shù)據(jù)包被重傳的次數(shù)。
【文檔編號】H04W28/18GK103856303SQ201410122920
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】蔡雪蓮, 朱麗娜, 劉會影, 張海洋, 李長樂 申請人:西安電子科技大學(xué)