[發明專利]支持臨近空間網絡的自適應多信道媒介訪問控制方法

有效

• 申請號: 201910162390.5
• 申請日: 2019-03-05
• 公開（公告）號: CN109889253B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 李勇朝;杭榮南;阮玉晗;張銳;井東亮
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;H04B17/382;H04B17/391;H04W56/00;H04W72/04;H04W84/18
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華

1.一種支持臨近空間網絡的自適應多信道媒介訪問控制方法，其特征在于，包括如下：

(1)將臨近空間網絡的頻段資源劃分成若干個子頻段，同時將臨近空間網絡的時域資源周期性地劃分成控制時幀與數據時幀兩部分，其實現如下：

先將臨近空間網絡的時域資源周期性地劃分為多個時幀；

再根據預先定義的控制時幀與數據時幀的長度，將每一個完整的時幀劃分為控制時幀和數據時幀兩部分；

然后將控制時幀定義為共享時幀，將數據時幀劃分為連續的多個時隙，每個時隙對應一個數據包的大小；

(2)在控制時幀階段，各高速飛行器節點向臨近空間平臺發送RTS幀；

(3)臨近空間平臺在接收到高速飛行器節點的RTS幀后向相應的高速飛行器節點返回CTS幀；

(4)在數據時幀階段，高速飛行器節點根據接收到的CTS幀，在對應的時隙傳輸數據；

(5)臨近空間平臺接收數據，并根據高速飛行器節點數目和業務負載量信息，計算最優時幀分配參數β：

(5a)假定業務到達過程服從泊松分布，RTS/CTS交互過程參照CSMA/CA競爭機制，定義二維馬爾可夫模型描述狀態{s(t),b(t)}，其中s(t)代表退避階數，b(t)代表退避計時器；

(5b)利用高速飛行器節點數目和業務負載量信息，確定如下參數：

碰撞概率：P_c＝1-(1-τ)^n-1，

信道忙概率：P_b＝1-(1-τ)ⁿ，

網絡不飽和概率：

成功傳輸概率：P_s＝nτ(1-τ)^n-1，

退避窗口值：

其中n代表高速飛行器節點數目，τ代表任意時刻的傳輸概率，λ代表發送數據包的速率，W₀代表初始退避窗口值，m'對應最大退避窗口值2^m'W₀，m代表最大退避階數，T_CS代表平均期望時間；

(5c)計算出二維馬爾可夫模型狀態{0,0}的穩態分布概率b_0,0：

(5d)計算出二維馬爾可夫模型的傳輸概率τ、平均總服務時間T_e：

其中b_i,0代表狀態{i,0}的穩態分布概率，b_i,0＝P_cⁱb_0,0；

其中T_CS＝P_sT_s+(P_b-P_s)T_c+(1-P_b)σ，T_s代表成功傳輸時間，T_c代表碰撞時間，σ代表時隙長度；

(5e)當控制時幀成功接入的高速飛行器節點數目與數據時幀成功傳輸的高速飛行器節點的總數目相同時，時幀分配參數最優，計算出最優的時幀分配參數β：

其中T_k和T_f分別代表控制時幀和數據時幀的長度，N代表數據子頻段的個數，T_d代表在數據子頻段上傳輸一個數據包所需時間：T_d＝DIFS+HEADER+DATA+SIFS+ACK+2δ；DIFS＝50μs，SIFS＝10μs分別代表分布協調功能幀間間隔與短幀間間隔，δ代表單程傳播時延，DATA代表數據包傳輸時間，HEADER和ACK分別代表頭幀的開銷與ACK幀的開銷；

(6)每個時幀周期結束時，臨近空間網絡根據計算出的最優時幀分配參數β自適應地調整控制時幀與數據時幀的長度，并保持時間同步。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，(1)中將臨近空間網絡的頻段資源劃分成若干個子頻段，其實現是將臨近空間網絡的頻段資源劃分為一個控制子頻段和若干個數據子頻段，且控制子頻段上只利用控制時幀，數據子頻段上只利用數據時幀，所有子頻段的時間同步。