[發(fā)明專利]一種多跳無線網(wǎng)絡(luò)中的接納控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110153676.0
• 申請(qǐng)日: 2011-06-08
• 公開（公告）號(hào): CN102223685A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙海濤;魏急波;王杉;習(xí)勇;馬東堂;王德剛;王欣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W28/16
• 分類號(hào): H04W28/16;H04W48/02
• 代理公司: 國防科技大學(xué)專利服務(wù)中心 43202
• 代理人: 王文惠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種多跳無線網(wǎng)絡(luò)中的接納控制方法。

背景技術(shù)

多跳無線網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)通過無線鏈路以多跳的方式進(jìn)行通信。隨著人們對(duì)信息服務(wù)需求的快速增長(zhǎng)，近十年來多跳無線網(wǎng)絡(luò)的研究和應(yīng)用得到不斷擴(kuò)展。以往人們對(duì)多跳無線網(wǎng)絡(luò)的研究主要集中在如何高效地為多跳無線網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)提供充分連接上，而隨著多跳無線網(wǎng)絡(luò)中有QoS(Quality?of?Service，服務(wù)質(zhì)量)要求的多媒體業(yè)務(wù)逐漸增多，支持和保證業(yè)務(wù)的QoS要求成為多跳無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的重要問題。而要做到保證業(yè)務(wù)的QoS，必須要對(duì)請(qǐng)求進(jìn)入多跳無線網(wǎng)絡(luò)的新業(yè)務(wù)進(jìn)行接納控制。它的基本思想是首先估計(jì)多跳路徑上的可用帶寬，如果該可用帶寬大于新業(yè)務(wù)的帶寬，則接納其進(jìn)入多跳無線網(wǎng)絡(luò)，否則拒絕該業(yè)務(wù)。可用帶寬是指在不影響多跳無線網(wǎng)絡(luò)中背景業(yè)務(wù)(即已經(jīng)存在的業(yè)務(wù))的情況下，端到端通信所能獲得的最大數(shù)據(jù)傳輸率。

根據(jù)所采用的可用帶寬估計(jì)方法的不同，目前的接納控制方法分為兩類：基于探測(cè)的方法和基于感知的方法。基于探測(cè)的方法是指節(jié)點(diǎn)通過發(fā)送端到端的探測(cè)包來估計(jì)路徑可用帶寬的方法。這種方法將會(huì)在多跳無線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)注入大量探測(cè)包，帶來額外的負(fù)載，因而不適合于資源受限的多跳無線網(wǎng)絡(luò)。基于感知的方法的基本思想是節(jié)點(diǎn)不需要發(fā)送探測(cè)包，只需要分別感知其周圍信道的利用情況，然后交互這些信息來進(jìn)行可用帶寬估計(jì)。如果這種信息交互的不是很頻繁，基于感知的方法對(duì)背景業(yè)務(wù)不構(gòu)成干擾，因此適用于無線環(huán)境。但這種方法是基于感知到的當(dāng)前多跳無線網(wǎng)絡(luò)狀況對(duì)可用帶寬進(jìn)行估計(jì)，它存在的一個(gè)主要問題就是缺乏預(yù)測(cè)的能力，因?yàn)樗@樣的假設(shè)：新業(yè)務(wù)進(jìn)入前后多跳無線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)諸如碰撞概率等的一些參數(shù)沒有發(fā)生變化。而實(shí)際中一個(gè)新業(yè)務(wù)的進(jìn)入將可能會(huì)引起多跳無線網(wǎng)絡(luò)中碰撞概率的變化，而碰撞概率的變化會(huì)進(jìn)一步影響新業(yè)務(wù)進(jìn)入后實(shí)際的可用帶寬。

另外，目前的接納控制算法都是先做可用帶寬估計(jì)，然后將可用帶寬與新業(yè)務(wù)的帶寬需求進(jìn)行比較再做出接納控制的結(jié)論，而事實(shí)上，在接納控制中我們并不需要回答“給定路徑上可用帶寬的確切值是多少？”，而是要回答“已知某業(yè)務(wù)所需要的帶寬值，給定路徑是否能夠滿足？”這一問題。相對(duì)于前者，后者同樣有實(shí)際意義，而且更容易回答。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有接納控制方法中缺乏預(yù)測(cè)性和需要先進(jìn)行可用帶寬估計(jì)的缺點(diǎn)，提供一種具有預(yù)測(cè)性的、更直接的接納控制方法。該方法通過迭代預(yù)測(cè)新業(yè)務(wù)進(jìn)入多跳無線網(wǎng)絡(luò)后的情況，準(zhǔn)確回答該新業(yè)務(wù)是否可以在不影響現(xiàn)有業(yè)務(wù)運(yùn)行的情況下通過指定的路徑進(jìn)入多跳無線網(wǎng)絡(luò)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：首先，假設(shè)新業(yè)務(wù)進(jìn)入多跳無線網(wǎng)絡(luò)后，不會(huì)引起多跳無線網(wǎng)絡(luò)中碰撞概率的增加；然后，通過不斷迭代計(jì)算，預(yù)測(cè)新業(yè)務(wù)進(jìn)入多跳無線網(wǎng)絡(luò)后實(shí)際會(huì)引起的碰撞概率的增加；最后，利用迭代結(jié)果來檢查多跳無線網(wǎng)絡(luò)中的干擾限制是否被打破，從而判斷新業(yè)務(wù)在指定路徑上是否可行(此處“可行”是指，該業(yè)務(wù)可以達(dá)到自己的目標(biāo)吞吐量，而背景業(yè)務(wù)的吞吐量不會(huì)被迫降低)，進(jìn)而做出是否接納該新業(yè)務(wù)的決定。

技術(shù)方案包括以下步驟：

已知多跳無線網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋱D、新業(yè)務(wù)的帶寬需求Bw、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度L、指定的路徑Γ的跳數(shù)為H、新業(yè)務(wù)進(jìn)入前路徑Γ上各跳鏈路的發(fā)送概率。設(shè)路徑Γ上的某一跳鏈路為鏈路k，l≤k≤H。用四個(gè)變量σ，T_k，C_k和B_k來表示鏈路k的空閑、成功發(fā)送、發(fā)生碰撞和感知信道忙這四種狀態(tài)分別占用的信道時(shí)長(zhǎng)。其中σ是常數(shù)，等于無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中的單位時(shí)隙長(zhǎng)度；T_k和C_k根據(jù)IEEE?802.11無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)確定。

第一步：初始化各跳鏈路的相關(guān)發(fā)送參數(shù)。

令B_k＝σ；

按照式(1)計(jì)算鏈路k的碰撞概率p_k和鏈路k的發(fā)送概率τ_k，l≤k≤H。