[發明專利]一種網絡固定分組傳輸投遞率半盲自適應優化方法

在審

• 申請號: 201611142272.0
• 申請日: 2016-12-12
• 公開（公告）號: CN106714208A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 張一晉;周遠達;房玉軒;鄒愛潔;汪云;關鳳瑜;桂林卿
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W74/08
• 代理公司: 江蘇樓沈律師事務所32254
• 代理人: 沈勇

技術領域

本發明涉及無線傳感網及無線個域網領域，特別涉及一種IEEE 802.15.4網絡固定分組傳輸投遞率半盲自適應優化方法。

背景技術

進入21世紀，人們對無線通信的技術要求隨著網絡技術的提高越來越高。特別是近兩年，隨著各式各樣的無線終端設備層出不窮，人們對短距離通信也有了更高層次的要求，而IEEE802.15.4標準因為其低成本、低速率、低能耗以及部署簡單的眾多特點受到了眾多廠家和消費者的青睞。提供系統所需可靠性的同時降低能量消耗成為基于IEEE802.15.4網絡的軍事，工業及醫療應用的主要設計指標。

IEEE 802.15.4是CSMA/CA機制接入信道，在一定程度上可以減少來自不同網絡節點的數據分組碰撞，但隨著網絡負載的逐漸增大，IEEE 802.15.4采用的固定網絡參數所造成的自適應能力差將表現的更為明顯，從而使得網絡可靠性惡化。針對這一問題，Francesco等人提出了一種依賴于應答機制的動態自適應算法ADAPT；Park等人基于節點行為的馬爾科夫模型推導最優退避參數，但需要各節點已知網絡條件并局限于特定的數據通信類型；Brienza等人基于ADAPT算法并結合歷史記錄情況設計了一種更加快速準確的退避參數自適應算法，但需要額外的節點存儲及計算能力。

綜上所述，目前已知的針對IEEE 802.15.4協議可靠性的自適應優化方法存在以下缺陷：各節點需要了解準確的網絡參數；依賴于應答機制，因此引起額外的等待時間及能量消耗，而且不適用于信標不使能網絡和無確認機制網絡。

因此，需要一種新的自適應優化方法來滿足無確認機制的無線傳感網應用層的要求。

發明內容

本發明旨在提供了一種IEEE 802.15.4網絡固定分組傳輸投遞率半盲自適應優化方法，用于保證無確認機制的無線傳感網通信的可靠性，并降低能耗。

本發明提供一種IEEE 802.15.4網絡固定分組傳輸投遞率半盲自適應優化方法，包括允許IEEE802.15.4網絡節點發送固定數據分組，動態估計信道接入成功概率和數據包傳輸成功概率，以及自適應調整信道接入機制時隙CSMA/CA中最小退避指數、最大退避指數和最大退避指數。所述信道接入成功概率和所述數據分組傳輸成功率的乘積為數據分組投遞率。其特征在于：網絡節點在CCA期間統計并更新進入退避的數據分組數N_CCA，CCA失敗的次數N_CCAB，第一次CCA失敗的次數N_CCA1B，第二次CCA失敗的次數N_CCA2B以及CCA成功的次數N_CCA2I等五個動態網絡參數；網絡節點不需要應答機制和重傳，僅僅憑借CCA期間的收集信息估計出數據分組傳輸成功率，并據此動態調整退避參數，具體的執行過程包括:

S1.判斷估計的投遞成功率的值是否小于target，target為用戶對網絡設定的投遞率的期望值，若所估計投遞率小于target，則執行S11，否則執行S12；

S11.判斷最小退避指數是否小于MinBEMax，其中MinBEMax為最小退避指數的最大值，若最小退避指數小于MinBEMax則最小退避指數加1，否則執行S111；

S111.判斷最大退避次數是否小于MaxBackoffsmax，MaxBackoffsmax為最大退避次數的最大值，若最大退避次數小于MaxBackoffsmax，則最大退避次數加1；

S12.判斷最大退避次數是否大于最大退避次數的最小值，如果是，則最大退避次數減1，否則，執行S121；

S121.判斷最小退避指數是否大于最小退避指數的最小值，如果是，最小退避指數減1。

進一步地，根據權利要求1所述的一種IEEE 802.15.4網絡固定分組傳輸投遞率半盲自適應優化方法，其特征在于：網絡中的節點能實現同步多包接收，節點無法知道發包是否成功，但可以通過自身CCA偵聽來估計發包成功的概率，所述數據包發送成功的概率為1-(N_CCA1B+N_CCA2B)/((L+1)*N_CCA2I)。

進一步地，根據權利要求1所述的一種IEEE 802.15.4網絡固定分組傳輸投遞率半盲自適應優化方法，其特征在于：所述信道接入概率的估計值為1-N_CCAB/N_CCA。