[發明專利]一種基于距離分區的無線網絡免碰撞信道接入控制方法

有效

• 申請號: 201510040728.1
• 申請日: 2015-01-28
• 公開（公告）號: CN104581980B
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: 裴廷睿;鄧亞風;李哲濤;朱更明;崔榮峻;關屋大雄
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: H04W74/08
• 分類號: H04W74/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出一種基于距離分區的無線網絡免碰撞信道接入控制方法。每個節點首先根據可獲取的距離參數判斷自己所在分區，并估算總的活動節點數目計算時長，然后計算競爭窗口值，從而估算相鄰上、下分區以及本身所處分區的節點數目，，，最后根據自身發送狀態和相鄰距離分區內節點數目動態選擇競爭窗口值并計算退避時間，按此退避時間接入無線信道。本發明方法可以有效降低碰撞概率并且最終實現免碰撞傳輸，適合不同大小的單跳無隱藏終端的滿載網絡，能夠有效提高網絡吞吐量并降低延遲。

技術領域

本發明主要涉及無線網絡領域，尤其是涉及無線信道競爭訪問中的接入方法。

背景技術

21世紀稱為信息世紀，在承載信息的通訊方式中，無線通信相比有線通信體現了其便利性和高度自由性。隨著移動終端使用數量的爆發式增長，無線網絡的覆蓋率也大幅增加。人們的需求已從單純的語音流轉向語音，視頻，文本等混合數據流，對無線數據傳輸的需求也隨之增加。這成為無線網絡發展的動力。隨著普無線網絡的及，無線網絡中的技術也成為熱點，著重研究與解決物理層以及數據鏈路層問題。

當前流傳最廣的為IEEE 802.11標準，其定義了物理層和媒體接入控制(MediaAccess Control，MAC)層標準。IEEE 802.11標準定義的MAC層中，分為兩種接入方式：點協調功能(PCF)和分布式協調功能(DCF)。均使用載波偵聽多點接入/碰撞避免(CarrierSense Multiple Access with Collision Avoidance，CSMA/CA)機制，并通過RTS/CTS三次握手方式來接入信道以保障數據的可靠傳輸。

除了CSMA/CA被用來防止碰撞外，二進制指數退避(Binary ExponentialBackoff，BEB)也是802.11中減少碰撞的一項舉措。在BEB中，退避時間均為節點從0到CW中隨機選取一個整數并乘以時隙(Slot Time，ST)。其具體實施過程為：首先，CW初始為最小競爭窗口CW_min，節點從0到CW中隨機選取一個整數；當節點發送數據發生碰撞后，則將CW加倍，并重新從0到CW中隨機選取值。若繼續發送碰撞，則CW不斷加倍直到超過閾值最大競爭窗口CW_max時則選取CW_max作為CW。當節點成功傳輸數據后，則將CW重置為CW_min，再次從0到CW中隨機選取值。CW_min，CW_max的初值均已定義，例如在直接序列擴頻(DSSS)中，CW_min和CW_max分別為31和1023。其缺點在于當節點數目較多時，過小的初始值CW_min依舊會有很高的碰撞概率。而且，由于成功發送的節點總是有較小的競爭窗口而更容易獲得接入信道的機會，過大的競爭窗口會導致延遲增加，這樣的競爭窗口的選取對于發生了碰撞的節點而言是不公平的，也并未從根本上解決碰撞問題。

發明內容

針對上述問題，本發明公開了一種基于距離分區的無線網絡免碰撞信道接入控制方法，根據節點所處分區將節點分成幾個小部分，并且根據當前節點數目計算競爭窗口值，可以在有效降低碰撞概率的同時不會出現由于局部區域內節點過多而導致碰撞概率變大。當節點成功傳輸后就選取一個固定時長作為退避時間，當每個節點都有一個固定的退避時間而不相互影響的時候，就可以實現免碰撞的傳輸。這樣從根本上解決碰撞問題，對網絡性能尤其是吞吐量和延遲方面都有很大的提升。

本發明提供一種基于距離分區的無線網絡免碰撞信道接入控制方法，包括以下步驟：

步驟1、利用節點定位技術獲取節點自身與基站的水平距離d，通過接收基站信標幀獲取基站最大傳輸半徑D；

步驟2、各節點估算網絡中總的活動節點數目N，并根據總的活動節點數目N計算該N個節點都成功發送一次數據的時長T_circle；