[發明專利]高動態無線網絡中自適應分級多址接入方法及其系統

有效

• 申請號: 201811553453.1
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN109548168B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 劉凱;張紅莉;張維東;黃如
• 申請（專利權）人: 北航（四川）西部國際創新港科技有限公司
• 主分類號: H04W74/08
• 分類號: H04W74/08
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 賀超英

1.一種高動態無線網絡中自適應分級多址接入方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、采用初始接入方式或者沿用上一階段接入方式；

步驟2、CCN統計一定時間內各節點發送業務的情況；其中輕業務量情況下的業務量G_A由CCN詢問各節點，各節點返回G_A，CCN再取其平均值作為輕業務量情況下的業務量；中等業務量和高業務量情況下的業務量G_A由CCN統計；

步驟3、將業務量與閾值作比較；

步驟4、根據比較情況判斷屬于輕業務量、中等業務量、高業務量中的哪一種業務量情況，若屬于輕業務量，執行步驟5，若屬于中等業務量，執行步驟6，若屬于高業務量，執行步驟7；

步驟5、采用輕業務量情況下的信道接入方法并向各節點公布，轉到步驟8執行；

步驟6、采用中等業務量情況下的信道接入方法并向各節點公布，轉到步驟8執行；

步驟7、采用高業務量情況下的信道接入方法并向各節點公布，轉到步驟8執行；

步驟8、各節點根據相應的業務量情況下采用的接入方法接入和使用信道；

步驟9、本次通信結束后，釋放信道資源，轉到步驟1執行；

對于節點，根據業務量等級決定接入方式采用隨機接入、按需預約接入還是輪詢方式；

所述輕業務量情況下的統計業務量G_A的計算公式如下：

式中，T代表一個統計時間長度，用數據傳輸速率歸一化的統計業務量記為G_A，數據傳輸速率為R_b，單位為bps，表示發生碰撞的時間長度，一個統計時間長度內實際發送成功的比特數記為一個統計時間長度內發生碰撞的比特數記為N_S表示一個統計時間期內發送成功的數據分組數目，N_C表示一個統計時間期內發生碰撞的數目；

碰撞概率計算方法一具體為：

其中，N_C表示一個統計時期內發生碰撞的數據分組數目，N_C+N_S表示一個統計時間期內發送成功的數據分組和發生碰撞的數據分組之和，P_C表示碰撞概率；

碰撞概率計算方法二具體為：接入節點總數為N，競爭同一理想無線信道，所有節點發送速率相同，N個節點以P_T的發送概率接入到某一個微時隙MS，其中：

某一個微時隙MS中無預約發送的概率為：某一個微時隙MS中有一個預約發送的概率P_r為：某一個微時隙中有兩個或者兩個以上的預約發送的概率即碰撞概率P_C為：

由等式(2)和等式(3)聯合得到關于發送概率P_T和N的函數關系式：

其中，若給定P_T的值，即能求得N的值，P_T的范圍是0≤P_T≤1，N的范圍是N≥1，為成功失敗比，r_SC-L為成功失敗比低門限，r_SC-H為成功失敗比高門限；

給定P_T情況下得到P_C的流程包括：

步驟2-1、節點監聽信道；

步驟2-2、判斷信道忙或者空閑，若信道空閑，轉到步驟2-3執行，若信道忙，轉到步驟2-4執行；

步驟2-3、節點以一定的發送概率P_T發送數據分組，轉到步驟2-5執行；

步驟2-4、延長隨機時長，這個時長為競爭微時隙的整數倍，轉到步驟2-1執行；

步驟2-5、判斷是否發生碰撞，是則執行步驟2-6，否則執行步驟2-12；

步驟2-6、判斷是否r_SCr_SC-L，是則執行步驟2-7，否則執行步驟2-8；

步驟2-7、減小發送概率P_T，轉到步驟2-11執行；

步驟2-8、判斷是否r_SCr_SC-H，是則執行步驟2-9，否則執行步驟2-10；

步驟2-9、保持發送概率P_T不變，轉到步驟2-11執行；

步驟2-10、增大發送概率P_T；

步驟2-11、再次監聽信道，轉到步驟2-1執行；

步驟2-12、發送接入預約申請控制分組；

給定每個節點一個發送概率P_T，得到一個碰撞概率P_C，可根據得到的碰撞概率情況調整自身的P_T，使得當前的P_C小于某一閾值，自適應調整發送概率，當r_SCr_SC-L時，減小發送概率P_T，當r_SC-Lr_SCr_SC-H時，保持發送概率P_T不變，當r_SCr_SC-H時，增大發送概率P_T，若第i次發送數據幀失敗，再次重傳數據幀的發送概率P_T小于上次的發送概率，即

所述統計中等業務量G_A的計算公式如下：

中等業務量情況，CCN統計一段時間內預約發生碰撞的時隙數N_C、未被預約的空閑時隙個數N_F、成功預約接入的時隙個數N_S，接入時隙總數N_MS，可估算出中等業務量：

碰撞概率計算方法一具體為：一個統計時間內發生碰撞的業務分組的個數比上總的分組個數；

碰撞概率方法二計算：接入時隙總數為N_MS，接入節點總數為N，競爭同一理想無線信道，所有節點發送速率相同，N個節點以P_T的發送概率接入到一個微時隙MS，其中：微時隙MS中無預約發送的概率為：一個微時隙MS中有一個預約發送的概率P_r為：一個微時隙中有兩個或者兩個以上的預約發送的概率為：

由等式(6)和等式(7)聯合得到關于發送概率P_T和N的函數關系式：

所述CCN統計的高業務量為：

其中N_A表示實際有業務發送的節點個數，N表示是總節點個數。