一種無線分布式網(wǎng)絡(luò)中基于準(zhǔn)隨機(jī)退避策略的傳輸方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無線分布式網(wǎng)絡(luò)中的傳輸方法，更具體地，涉及一種在無線分布式網(wǎng)絡(luò)中基于準(zhǔn)隨機(jī)退避策略的傳輸方法。
【背景技術(shù)】
[0002]退避策略是無線節(jié)點(diǎn)MAC協(xié)議中常用的一種競爭解決方法，它通過各種算法決定各節(jié)點(diǎn)每次在發(fā)送報(bào)文前所需要等待的時(shí)間。目的是在多站點(diǎn)同時(shí)競爭同一信道時(shí)，可以有效地避免站點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)同時(shí)發(fā)送造成的數(shù)據(jù)發(fā)送失敗，從而保證接入的有效性，提高系統(tǒng)資源的利用率。
[0003]在當(dāng)前使用的無線分布式網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)中，二進(jìn)制指數(shù)退避策略(BinaryExponential Backoff，簡稱BEB)是最常用的退避方法。雖然BEB策略在不同的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)中有細(xì)微差別，但大體工作過程相似。圖1中所示是IEEE802.1lDCF模式下的基于CSMA/CA的二進(jìn)制指數(shù)退避策略，其工作的大致流程為:站點(diǎn)在每次試圖發(fā)送數(shù)據(jù)之前都會(huì)在O到當(dāng)前的競爭窗口(Content1n Window,簡稱CW)之間隨機(jī)選擇一個(gè)整數(shù)作為本次發(fā)送過程的退避計(jì)數(shù)器初始值，它決定了本次發(fā)送之前節(jié)點(diǎn)所必須經(jīng)歷的退避時(shí)長(以時(shí)隙為單位)。信道每空閑一個(gè)時(shí)隙，各站點(diǎn)都會(huì)將自己的退避計(jì)數(shù)器值減1，退避計(jì)數(shù)器遞減到O表示節(jié)點(diǎn)已經(jīng)完成了退避過程，可以立即開始數(shù)據(jù)的發(fā)送。如果發(fā)送失敗，則競爭窗口 CW加倍并從中隨機(jī)選擇退避時(shí)隙，等待至退避計(jì)數(shù)器減為O時(shí)重發(fā)，這一過程循環(huán)直至競爭窗口達(dá)到最大窗長和到達(dá)最大重傳次數(shù)為止。
[0004]BEB策略還有一些改進(jìn)，比如退避計(jì)數(shù)器在成功傳輸后并不直接回到最小值，而是從一個(gè)與之前傳輸碰撞信息相關(guān)的矩陣中選擇一個(gè)值；或在成功發(fā)送后把窗長變?yōu)榘l(fā)送成功時(shí)的一半的方法，這種緩慢減小退避窗長的策略能夠降低碰撞概率，在競爭站點(diǎn)數(shù)比較大的情況下效果更加明顯。BEB退避算法雖然實(shí)現(xiàn)容易，在一定程度上降低了沖突概率，但在性能上并不是最優(yōu)的。此外，BEB算法的另外一個(gè)問題是在高負(fù)載的情況下會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)延的大范圍抖動(dòng)，這會(huì)對(duì)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)產(chǎn)生不利影響

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于利用各個(gè)站點(diǎn)之前發(fā)送的成功數(shù)據(jù)包的次序這一信息，提供一種無線分布式網(wǎng)絡(luò)中基于準(zhǔn)隨機(jī)退避策略的傳輸方法，把隨機(jī)退避轉(zhuǎn)化為準(zhǔn)隨機(jī)退避，大大降低了退避時(shí)各站點(diǎn)的發(fā)送沖突，有效提高系統(tǒng)吞吐率并降低了數(shù)據(jù)傳輸延遲，用于解決現(xiàn)有技術(shù)性能不好、在高負(fù)載的情況下會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)延的抖動(dòng)范圍大等問題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種無線分布式網(wǎng)絡(luò)中基于準(zhǔn)隨機(jī)退避策略的傳輸方法，包括:統(tǒng)計(jì)除發(fā)送站點(diǎn)i之外的其它站點(diǎn)成功發(fā)送數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)Ai的步驟；統(tǒng)計(jì)信道最后一次繁忙結(jié)束時(shí)隙到新數(shù)據(jù)包的到達(dá)所述發(fā)送站點(diǎn)時(shí)隙的間隔Si的步驟；第一次判斷信道是否空閑的步驟；如果所述信道空閑，則根據(jù)所述Ai，所述Si，由確定退避轉(zhuǎn)變?yōu)殡S機(jī)退避的時(shí)隙門限值N及準(zhǔn)隨機(jī)退避過程中的最大退避窗長M確定第一等待時(shí)間，并第二次判斷所述信道是否空閑，如果所述第二次判斷的結(jié)果是所述信道空閑，則發(fā)送所述新數(shù)據(jù)包；如果所述第二次判斷的結(jié)果是所述信道忙，則等待直到所述信道空閑；如果所述信道忙，則等待至所述信道空閑；更新所述Ai的步驟；根據(jù)所述Ai，所述N及所述M確定第二等待時(shí)間的步驟；第三次判斷所述信道是否空閑的步驟，如果所述第三次判斷的結(jié)果是所述信道忙，則返回所述等待直到所述信道空閑等待直到所述信道空閑的步驟；如果所述第三次判斷的結(jié)果是所述信道空閑，則發(fā)送所述新數(shù)據(jù)包。
[0007]優(yōu)選地，上方法中，根據(jù)所述Ai，所述Si，由確定退避轉(zhuǎn)變?yōu)殡S機(jī)退避的時(shí)隙門限值N及準(zhǔn)隨機(jī)退避過程中的最大退避窗長M確定第一等待時(shí)間的步驟包括:如果所述Si大于所述Ai,則所述第一等待時(shí)間為random {N, M};如果所述Si不大于所述Ai,則所述第一等待時(shí)間為 min {A1-Si, random {N, Μ}}。
[0008]如上所述，本發(fā)明的無線分布式網(wǎng)絡(luò)中基于準(zhǔn)隨機(jī)退避策略的傳輸方法，具有以下有益效果:利用各個(gè)站點(diǎn)之前發(fā)送的成功數(shù)據(jù)包的次序這一信息，提供一種無線分布式網(wǎng)絡(luò)中基于準(zhǔn)隨機(jī)退避策略的傳輸方法，把隨機(jī)退避轉(zhuǎn)化為準(zhǔn)隨機(jī)退避，大大降低了退避時(shí)各站點(diǎn)的發(fā)送沖突，有效提高系統(tǒng)吞吐率并降低了數(shù)據(jù)傳輸延遲，解決了現(xiàn)有技術(shù)性能不好、在高負(fù)載的情況下會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)延的抖動(dòng)范圍大等問題。
【附圖說明】
[0009]圖1顯示為本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)中ΙΕΕΕ802.1lDCF模式下的基于CSMA/CA的二進(jìn)制指數(shù)退避策略流程圖示意圖；
[0010]圖2顯示為根據(jù)本發(fā)明的無線分布式網(wǎng)絡(luò)中準(zhǔn)隨機(jī)退避策略進(jìn)行發(fā)送數(shù)據(jù)包的流程示意圖；
[0011]圖3顯示為根據(jù)本發(fā)明的無線分布式網(wǎng)絡(luò)中準(zhǔn)隨機(jī)退避策略進(jìn)行發(fā)送數(shù)據(jù)包失敗后的處理流程示意圖；
[0012]圖4顯示為使用本發(fā)明與使用現(xiàn)有技術(shù)在發(fā)送成功率方面的仿真比較圖；
[0013]圖5顯示為使用本發(fā)明與使用現(xiàn)有技術(shù)在系統(tǒng)吞吐率方面的仿真比較圖；
[0014]圖6顯示為使用本發(fā)明與使用現(xiàn)有技術(shù)在系統(tǒng)吞吐率與新數(shù)據(jù)到達(dá)率的關(guān)系仿真比較圖；
[0015]圖7顯示為使用本發(fā)明與使用現(xiàn)有技術(shù)在發(fā)送延遲方面的仿真比較圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0017]請(qǐng)參閱附圖。需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0018]首先參閱圖1，圖1顯示為現(xiàn)有技術(shù)中IEEE802.1lDCF模式下的基于CSMA/CA的二進(jìn)制指數(shù)退避策略流程圖。該策略的原理已經(jīng)在【背景技術(shù)】中做了介紹，這里不再贅述。從圖1的流程中可以看出，該策略沒有利用各個(gè)站點(diǎn)之前發(fā)送的成功數(shù)據(jù)包的次序這一信息，而是在規(guī)定窗長內(nèi)選擇隨機(jī)時(shí)隙退避(隨機(jī)退避)。本發(fā)明利用網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)包發(fā)送成功的序列信息來制定新包的退避策略。根據(jù)每個(gè)節(jié)點(diǎn)在以往數(shù)據(jù)包的發(fā)送成功序列不同，在退避時(shí)進(jìn)行退避時(shí)隙數(shù)的區(qū)分，避免不同節(jié)點(diǎn)退避相同的值造成的碰撞。下面結(jié)合圖2和圖3對(duì)本發(fā)明思想進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0019]下面參閱圖2，圖2顯示為根據(jù)本發(fā)明的無線分布式網(wǎng)絡(luò)中準(zhǔn)隨機(jī)退避策略進(jìn)行傳輸?shù)牧鞒虉D。為說明方便，約定=Ai是站點(diǎn)i的退避計(jì)數(shù)器，如果是從偵聽開始還未有數(shù)據(jù)發(fā)送，那么Ai= c?，如果有包發(fā)送，站點(diǎn)i從其前一次發(fā)送成功數(shù)據(jù)包后從零開始記數(shù)，每當(dāng)收到網(wǎng)絡(luò)中可以確認(rèn)其他站點(diǎn)成功發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包的信號(hào)時(shí)(例如IEEE802.11制式中的ACK，Block ACK等)，計(jì)數(shù)器加I。Si是站點(diǎn)偵聽到的信道最后一次繁忙結(jié)束時(shí)隙到站點(diǎn)i新數(shù)據(jù)包的到達(dá)時(shí)隙的時(shí)隙個(gè)數(shù)。N是由確定退避轉(zhuǎn)變?yōu)殡S機(jī)退避的時(shí)隙門限值，M和J分別是準(zhǔn)隨機(jī)退避和隨機(jī)退避過程中的最大退避窗長，K是從準(zhǔn)隨機(jī)退避退化為隨機(jī)退避的重傳次數(shù)值。其中N，M，J和K均為預(yù)設(shè)值，可根據(jù)不同系統(tǒng)要求進(jìn)行調(diào)整，可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，本例中，N為32，M為64，J為64，K取3。
[0020]下面結(jié)合圖2詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的準(zhǔn)隨機(jī)退避策略進(jìn)行發(fā)送數(shù)據(jù)包的流程。這里的準(zhǔn)隨機(jī)退避是指將現(xiàn)有技術(shù)中選擇隨機(jī)的退避窗口變?yōu)樵诟鶕?jù)數(shù)據(jù)包發(fā)送狀況選擇不會(huì)碰撞的確定退避窗口或隨機(jī)退避窗口。圖2中，步驟S21表示通過信道偵聽，持續(xù)更新退避計(jì)數(shù)器Ai和信道最后一次繁忙時(shí)隙的時(shí)間。
[0021]步驟S22表示判斷是否有新包到達(dá)，如果有新包到達(dá)，則執(zhí)行步驟S23 ;如果沒有，則返回步驟S21。
[0022]步驟S23表示更新Si。
[0023]步驟S24表示偵聽信道是否空閑，如果信道不空閑，則執(zhí)行步驟S29 ;如果空閑則執(zhí)行步驟S25。
[0024]步驟S25表示判斷最后一次繁忙結(jié)束時(shí)隙到站點(diǎn)i新數(shù)據(jù)包的到達(dá)時(shí)隙的時(shí)隙個(gè)數(shù)Si是否大于退避計(jì)數(shù)器Ai,如果大于，則執(zhí)行步驟S26 ;如果不大于，則執(zhí)行步驟S27。
[0025]步驟S26 表不等待 random {N, Μ}。
[0026]步驟S27 表不等待 min (A1-Si, random {N, Μ}}。