[發明專利]一種基于擁塞程度概率P的無線競爭接入控制方法

無效

• 申請號: 200710092711.6
• 申請日: 2007-09-18
• 公開（公告）號: CN101127661A
• 公開（公告）日: 2008-02-20
• 發明（設計）人: 劉宴兵;趙金;楊茜惠;徐川;唐紅
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04L12/28
• 分類號: H04L12/28;H04L12/56;H04L29/06
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉小紅

技術領域

本發明涉及無線網絡通信技術領域，尤其是一種無線局域網的競爭接入控制方法。

背景技術

隨著寬帶無線技術和Internet的發展，無線局域網(WLAN)被廣泛應用到公共通信網不發達的狀態下，如大學校園、醫院、機場、大型超市等不適合布線的環境中。但隨著無線局域網用戶的日益增加，網絡負荷越來越重，如何提高網絡利用率，已成為無線局域網發展的一個有待解決的關鍵技術問題。

在IEEE?802.11?DCF接入機制下，所有的節點在競爭共享的無線信道，碰撞隨著用戶的增加而增大，從而導致網絡吞吐率性能下降和時延增加，并且還存在不公平性。為解決此問題，在無線局域網接入協議中引入了退避方法。現有的退避方法主要有三種：第一種是IEEE?802.11標準協議中所采用的二進制指數退避方法(Binary?Exponential?Backoff?algorithm)簡稱BEB；第二種是基于“慢退避”機制的退避方法(Slow?CS?Decrease)簡稱SD_DCF；第三種是基于分布式競爭控制機制的退避方法(Distributed?Contention?ControlMechanism)簡稱DCC。

所述的二進制指數退避方法BEB已被應用于IEEE?802.11協議中。該方法通過競爭窗口和退避級數兩個參數來解決碰撞問題。初始條件下退避級數為0，競爭窗口值為最小值CW_min。在每次傳輸碰撞后，退避級數增加1，競爭窗口值將翻倍直到達到最大值CW_max。在每次成功傳輸后，退避級數變為0，競爭窗口恢復為最小值CW_min。在網絡擁塞程度低時，該方法顯示出良好的性能，但當網絡擁塞程度高時，網絡中活躍節點多，大量無線網絡節點在成功發數據幀后，節點的競爭窗口值變為最小值，則各個節點發送數據幀的碰撞概率增大，進而重新碰撞選擇競爭窗口值。而重新碰撞選擇競爭窗口值，會導致更多無意義的碰撞，使得網絡吞吐量迅速下降，整個網絡性能惡化，不適合高負荷的無線局域網使用。

基于分布式競爭控制機制的退避方法DCC，是由Luciano?Bononi教授等人提出的，其核心思想是引入了“虛擬碰撞”的機制，在每次發送數據幀時，利用高負荷網絡中數據幀發送前的退避過程來記錄網絡當前的擁塞情況，根據網絡的擁塞程度來決定在退避結束后是否發送該數據幀。這種方法雖說克服了原有BEB方法在網絡繁忙時仍然盲目地發送數據幀的缺點，使得網絡不會進入持續惡化的狀態。但是DCC方法仍然沒有解決BEB方法原有的弊端，即每次發送成功后將自己的競爭窗口盲目減為最小值，而沒有根據網絡當前的擁塞狀況合理地選取競爭窗口。因此當網絡一直工作在高負荷狀態下時，每次數據幀成功發送均需要經歷多次退避，導致時延增大和吞吐率性能的下降。

基于“慢退避”機制的退避方法SD_DCF，最早是由IEEE?802.11工作組的強尼教授等提出。中國專利：(專利申請號200410026210.4)公開一種采用基于“慢退避”機制和DCC方法結合的退避方法，該方法主要用于解決當網絡工作在高負荷環境中多個競爭節點競爭單個業務信道時多次碰撞的問題，其核心思想是在每次數據幀發送成功后，并不將競爭窗口值置為最小值，而是將其減小至當前競爭窗口的相應倍數，從而減少數據幀的碰撞。該方法適合高負載情況。但該方法并沒有根據網絡環境規劃和擁塞程度，只是簡單的減小競爭窗口值，其會使時隙選擇更加不均勻，有可能導致額外更多的碰撞；它不能保證當前幀的成功接入，相反，盲目的等待退避結束后即將數據幀發往無線信道有可能導致無線網絡通信環境的進一步惡化。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對現有技術中基于載波偵聽沖突避免CSMA/CA退避機制中存在的上述缺陷，設計一種基于概率P的無線局域網分布式競爭控制的動態退避方法P_PBA(P-Persistent?Backoff?Algorithm)，以解決在高負荷網絡中，現有的退避方法沒有實時動態記錄網絡擁塞程度所造成的高碰撞概率，無線局域網絡在高負荷狀態下時延增大和吞吐率性能下降的問題。

本發明解決上述技術問題的技術方案是：基于節點執行退避的基本思想，根據網絡時隙利用率計算出設置節點競爭窗口值的擁塞程度概率P；控制處理器根據概率P將節點競爭窗口值設為最小值，或者以(1-P)的概率保持競爭窗口值不變，并根據競爭窗口隨機選擇退避計數器的值，以確定節點再次發送數據幀的退避時隙數，其具體步驟如下：