[發(fā)明專利]一種綜合時分和緩存占比的無線多跳網(wǎng)絡(luò)帶寬分配方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410559196.8
• 申請日: 2014-10-20
• 公開（公告）號: CN104302008B
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王小剛
• 申請（專利權(quán)）人: 上海電機學(xué)院
• 主分類號: H04W72/04
• 分類號: H04W72/04;H04W72/12
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

本發(fā)明公開了一種綜合時分和緩存占比的無線多跳網(wǎng)絡(luò)帶寬分配方法，包括如下步驟：對競爭帶寬的多用戶數(shù)據(jù)流通過共享轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點w時，進(jìn)行動態(tài)的信道時間占用比例分配；依據(jù)MAC限制和當(dāng)前該共享轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點的緩存空閑比例計算各數(shù)據(jù)流的傳輸速率，依此向前計算轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點對通過的數(shù)據(jù)流傳輸速率的更新值；數(shù)據(jù)源對反饋的相同數(shù)據(jù)流的傳輸速率值取最小值作為下次發(fā)送的速率，從而實現(xiàn)有效的帶寬分配，本發(fā)明在動態(tài)時間比例的帶寬分配基礎(chǔ)上加上了共享節(jié)點的緩存處理能力，既考慮了延遲、轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點數(shù)據(jù)吞吐量等服務(wù)質(zhì)量方面，又顧及了整個無線多跳網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點給數(shù)據(jù)傳輸速率帶來的影響，從而實現(xiàn)全網(wǎng)的有效帶寬分配。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線多跳Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的帶寬分配領(lǐng)域，特別是涉及一種無線多跳AdHoc網(wǎng)絡(luò)中滿足不同用戶數(shù)據(jù)傳輸要求的綜合時分和緩存占比的無線多跳網(wǎng)絡(luò)帶寬分配方法。

背景技術(shù)

當(dāng)前移動Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用逐漸興起，各種智能手機、移動電腦、智能閱讀器、無線路由器等支持無線應(yīng)用的移動終端或節(jié)點可以自動組織成應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，提供移動環(huán)境下的資源共享和各類應(yīng)用服務(wù)。在這種環(huán)境下，各移動終端相互之間可以發(fā)送消息、傳送普通文本、甚至傳送和在線共享多媒體數(shù)據(jù)(視頻、語音等)。無線多跳Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)包含一組由無線鏈路連接的可移動節(jié)點。當(dāng)這些節(jié)點彼此在一定的范圍之內(nèi)的時候，能夠直接通信。否則，當(dāng)它們距離較遠(yuǎn)的時候需要通過中間節(jié)點的多跳轉(zhuǎn)發(fā)來實現(xiàn)通信。這種多跳無線網(wǎng)絡(luò)的特點決定了數(shù)據(jù)流之間要競爭共享的信道帶寬。在無線多跳Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中，如何在多個競爭用戶間有效分配共享的帶寬資源是一個重要問題。現(xiàn)有技術(shù)中，有無線局域網(wǎng)分配帶寬資源中的基于代價的信道時間分配方法；基于價格的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)帶寬分配機制；基于代價的完全分布式的速率控制機制來達(dá)到用戶間的公平資源分配；基于動態(tài)時間的帶寬分配機制在多跳數(shù)據(jù)流中公平地分配帶寬。

然而，基于代價的信道時間分配方法使用一種載入控制和動態(tài)帶寬管理機制來滿足每個用戶的服務(wù)質(zhì)量需求，但是這些方法主要是針對單跳結(jié)構(gòu)的無線網(wǎng)絡(luò),而不是多跳無線網(wǎng)絡(luò)。基于價格的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)帶寬分配機制在構(gòu)建價格機制時，各節(jié)點在轉(zhuǎn)發(fā)其他節(jié)點所傳數(shù)據(jù)時對其進(jìn)行收費，并最大化其網(wǎng)絡(luò)收益，從而實現(xiàn)基于價格的最優(yōu)帶寬分配，然而要計算全網(wǎng)絡(luò)的收益開銷太大。基于代價的完全分布式的速率控制機制將Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)帶寬分配轉(zhuǎn)為一個在MAC約束(或團約束)下最大化用戶效用函數(shù)的問題，通過建立一種代價更新規(guī)則實現(xiàn)帶寬的最大最小公平分配，但該方法對延遲等服務(wù)質(zhì)量無保障、而且效用函數(shù)難確定。基于動態(tài)時間的帶寬分配機制能確保在無線多跳ad hoc網(wǎng)絡(luò)模型中的各個用戶分配到公平帶寬，然而該方法沒有考慮到帶寬分配過程中每個節(jié)點的緩存處理能力。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明之目的在于提供一種綜合時分和緩存占比的無線多跳網(wǎng)絡(luò)帶寬分配方法，考量無線多跳Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)每個共享轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點的MAC限制和節(jié)點的緩存能力，對不同用戶數(shù)據(jù)傳輸速率進(jìn)行有效地控制，從而實現(xiàn)帶寬的有效分配，同時又兼顧了各轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點的最大處理能力。

為達(dá)上述及其它目的，本發(fā)明提出一種綜合時分和緩存占比的無線多跳網(wǎng)絡(luò)帶寬分配方法，包括如下步驟：

步驟一，對競爭帶寬的多用戶數(shù)據(jù)流通過共享轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點w時，進(jìn)行動態(tài)的信道時間占用比例分配；

步驟二，依據(jù)MAC限制和當(dāng)前該共享節(jié)點的緩存空閑比例計算各數(shù)據(jù)流的傳輸速率，依此向前計算轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點對通過的數(shù)據(jù)流傳輸速率的更新值；

步驟三，數(shù)據(jù)源對反饋的相同數(shù)據(jù)流的傳輸速率值取最小值作為下次發(fā)送的速率，從而實現(xiàn)有效的帶寬分配。

進(jìn)一步地，于步驟一中，根據(jù)該共享轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點w上當(dāng)前信道時間空閑情況分配給每個通過的數(shù)據(jù)流f一個時間占用比例。