知用戶當且僅當授權(quán)用戶的頻譜為空閑時，才能使用其頻譜， 當某個認知用戶需要進行通信時，首先，通過公共信道乂^向管理節(jié)點發(fā)送通信請求； 然后，管理節(jié)點在檢測到的空閑頻譜中選擇合適的頻譜分配給認知用戶。具體實施步驟如 下： (1) 管理節(jié)點ikfcs循環(huán)檢測授權(quán)網(wǎng)絡(luò)中全部授權(quán)用戶的工作頻譜乂~Jif，判斷頻譜 是否空閑，若授權(quán)用戶的頻譜空閑，則將此頻譜添加到可用頻譜表中；若可用頻譜表 中的頻譜被認知用戶使用，則將此頻譜從表中刪除； (2) 管理節(jié)點收到認知節(jié)點的通信請求后，若可用頻譜表中有頻譜，則從表中 任意分配頻譜^給認知節(jié)點進行通信，并將此頻譜添加到已用頻譜表中；否則，向認知 節(jié)點發(fā)出拒絕響應信息； (3) 當認知節(jié)點C巧獲得管理節(jié)點的頻譜分配后，使用從管理節(jié)點處獲得的頻譜i與其 它認知節(jié)點通信；若該頻譜的授權(quán)用戶需要使用當前頻譜，則認知節(jié)點退出該頻譜；否則， 通信結(jié)束后退出該頻譜。
[0013] 3.認知節(jié)點一旦檢測到擁塞發(fā)生，就會向管理節(jié)點發(fā)送擁塞通告信息；當獲得頻 譜分配之后，執(zhí)行擁塞解除算法。具體實施步驟如下： (1)認知節(jié)點在T周期內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸率巧^為：
【主權(quán)項】
1. 認知網(wǎng)絡(luò)中采用頻譜分配的擁塞控制方法，其特征在于，在認知網(wǎng)絡(luò)中，認知用戶通 過占用授權(quán)用戶的空閑頻譜進行通信；在認知用戶中有一個管理節(jié)點，用來感知、分配和管 理頻譜；首先，認知節(jié)點根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸率判定擁塞度，并向管理節(jié)點發(fā)送攜帶擁塞度的擁塞 通告消息；然后，管理節(jié)點根據(jù)申請頻譜的認知節(jié)點的擁塞度來進行頻譜分配；最后，認知 節(jié)點獲得頻譜分配后，根據(jù)當前的緩存長度來設(shè)定擁塞解除周期，并進入擁塞解除過程，所 述方法至少包括以下步驟： 步驟一、管理節(jié)點循環(huán)檢測網(wǎng)絡(luò)中全部授權(quán)用戶的工作頻譜，判斷授權(quán)用戶的工作頻 譜是否空閑，若授權(quán)用戶的頻譜空閑，則將此頻譜添加到可用頻譜表中； 步驟二、管理節(jié)點收到認知節(jié)點的通信請求后，若可用頻譜表不為空，則從表中分配頻 譜給認知節(jié)點，并將此頻譜添加到已用頻譜表中；否則，向認知節(jié)點發(fā)出拒絕響應信息； 步驟三、若認知節(jié)點需要通信，則向管理節(jié)點發(fā)出請求，當認知節(jié)點獲得管理節(jié)點的頻 譜分配后，使用從管理節(jié)點處獲得的頻譜與其它認知節(jié)點通信；若該頻譜的授權(quán)用戶需要 使用當前頻譜，則認知用戶退出該頻譜；否則，通信結(jié)束后退出該頻譜； 步驟四、認知節(jié)點周期性的計算節(jié)點的平均數(shù)據(jù)傳輸率，并根據(jù)當前的平均數(shù)據(jù) 傳輸率檢測自身的擁塞狀況；若出現(xiàn)擁塞，則將擁塞分級生成節(jié)點自身的擁塞度，并將擁塞 度嵌入到擁塞通告信息包中發(fā)送給管理節(jié)點，執(zhí)行步驟五；否則，執(zhí)行步驟八； 步驟五、管理節(jié)點收到擁塞通告信息包之后，根據(jù)可用頻譜表和已用頻譜表中的信息， 并根據(jù)申請頻譜的認知節(jié)點的擁塞度進行頻譜分配； 步驟六、擁塞節(jié)點獲得管理節(jié)點的頻譜分配后，根據(jù)緩存長度設(shè)定擁塞解除周期，并進 入擁塞解除過程；否則，等待頻譜分配； 步驟七、擁塞解除周期結(jié)束之后，認知節(jié)點判斷擁塞是否解除，若節(jié)點的平均傳輸率 大于擁塞閾值.4?，則執(zhí)行步驟八；否則，執(zhí)行步驟四； 步驟八、結(jié)束。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟四中認知節(jié)點檢測自身的擁塞狀況和 劃分擁塞度，至少還包括以下步驟： (1) 認知節(jié)點獲得管理節(jié)點的信道分配的平均時間為：
4為認知節(jié)點發(fā)送的請求信息包的長度，4為管理節(jié)點回復的應答信息包的長度，DfT為包的傳輸速率，％為節(jié)點競爭信道的平均退避時間,為包的傳輸延時；認知節(jié)點 在所有鄰居節(jié)點都獲得一次信道分配之后，即T=WxTw，檢測自身的擁塞狀況；其中，iV 為認知節(jié)點的鄰居節(jié)點總數(shù)目； (2) 認知節(jié)點在了周期內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸率為：
沁為認知節(jié)點在了周期內(nèi)成功傳輸數(shù)據(jù)的次數(shù)，^為認知節(jié)點在T周期內(nèi)執(zhí)行退避 時間結(jié)束后檢測到信道忙的次數(shù)（由于信道忙而傳輸失敗的次數(shù))，Wrt為認知節(jié)點在7周 期內(nèi)沒有成功收到應答信息包而重傳的次數(shù)；因此，認知節(jié)點更新當前的平均傳輸率 為：
(3)認知節(jié)點根據(jù)傳輸率判斷擁塞度Cd : 若傳輸率5_ >4^(0 <1)，則判定節(jié)點的擁塞度Q為0 (即無擁塞）； 若傳輸率I<<KO<I<D，則判定節(jié)點的擁塞度Q為1 ; 若傳輸率5_ <1，則判定節(jié)點的擁塞度Crf為2 ; 若傳輸率P_ = 0，則判定節(jié)點的擁塞度Q為3。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟五中管理節(jié)點收到擁塞通告信息包之 后，根據(jù)可用頻譜表和已用頻譜表中的信息，依申請頻譜的認知節(jié)點的擁塞度進行頻譜分 配，至少還包括以下步驟： (1) 若管理節(jié)點收到擁塞度為1的擁塞通告包，若有可用頻譜，則從中任意選擇一個頻 譜分配給當前的擁塞節(jié)點；否則，將無擁塞認知節(jié)點占用的頻譜分配給擁塞節(jié)點； (2) 若管理節(jié)點收到擁塞度為2的擁塞通告包，若有可用頻譜，則從中任意選擇一個頻 譜分配給當前的擁塞節(jié)點；否則，依次將無擁塞認知節(jié)點或擁塞度為1的認知節(jié)點占用的 頻譜分配給擁塞節(jié)點； (3) 若管理節(jié)點收到擁塞度為3的擁塞通告包，若有可用頻譜，則從中任意選擇一個頻 譜分配給當前的擁塞節(jié)點；否則，依次將無擁塞認知節(jié)點和擁塞度低于3的認知節(jié)點占用 的頻譜分配給擁塞節(jié)點。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟六中擁塞的認知節(jié)點獲得管理節(jié)點的 頻譜分配后，設(shè)定擁塞解除周期，至少還包括以下步驟： 假設(shè)節(jié)點發(fā)送一個數(shù)據(jù)包需要的時間為f; (1) 若節(jié)點的當前緩存長度@ (〇 < <〗），則設(shè)定擁塞解除周期為 2j(0 < QraJ)； (2) 若節(jié)點的當前緩存長度OmitGawx <Gi< <Omx <】），則設(shè)定擁塞解除周 期為石=IPimK- ; (3) 若節(jié)點的當前緩存長度a 則設(shè)定擁塞解除周期為石=(I- 。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種認知網(wǎng)絡(luò)中采用頻譜分配的擁塞控制方法。在認知網(wǎng)絡(luò)中，認知用戶通過占用授權(quán)用戶的空閑頻譜進行通信；首先，認知節(jié)點根據(jù)平均數(shù)據(jù)傳輸率檢測自身的擁塞狀況，并劃分擁塞度；然后，檢測到擁塞的認知節(jié)點向管理節(jié)點發(fā)送擁塞通告信息，管理節(jié)點收到擁塞通告消息后，根據(jù)申請頻譜的認知節(jié)點的擁塞度來分配頻譜；最后，擁塞節(jié)點獲得頻譜分配后，根據(jù)當前緩存長度設(shè)定擁塞解除周期；在擁塞解除算法結(jié)束之后，再次主動進行擁塞檢測，從而徹底解除擁塞；如果沒有發(fā)生擁塞，則不做處理。本發(fā)明提高了認知節(jié)點使用頻譜的公平性，并能有效減少碰撞、降低丟包率和增加吞吐量。
【IPC分類】H04W16-10, H04W28-02
【公開號】CN104717658
【申請?zhí)枴緾N201510153225
【發(fā)明人】裴廷睿, 雷方晴, 吳相潤, 崔榮埈, 關(guān)屋大雄, 李哲濤
【申請人】湘潭大學
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年4月2日