专利名称：基于网络负载预测的无线竞争接入控制退避方法
技术领域：
本发明属于无线网络通信技术领域，尤其涉及一种基于网络负载预测的无线竞争 接入控制退避方法。
背景技术：
近年来，个人数据通信业务发展迅猛，便携式数据终端及无线多媒体终端得到广 泛应用。无线局域网凭借其无需布线、组网便捷等优势，得到了迅速的普及与推广。然而随 着无线局域网用户数量和单用户传输数据量的迅猛增长，网络资源相对稀缺，如何利用有 限的带宽资源来提高无线局域网的网络利用率，成为无线局域网发展的一个关键技术。在IEEE802. 11 分布式协调功能 DCF(distributed coordination function)接 入机制下，所有的网络节点通过竞争的方式共享无线信道。在网络用户数量增加和网络负 载增大的情况下，网络性能因碰撞增多而显著下降，具体表现为网络吞吐率下降、公平性下 降、数据包传送时延增加。为提高网络性能，研究人员提出了较多的IEEE802. IlDCF改进方 法，其中典型方法包括1、考虑到节点在成功发送数据后因重置竞争窗口为最小值所引起的碰撞概率增 加，IEEE802. 11工作组成员强尼教授等人提出了竞争窗口减半的改进方法，称为SD(slow Cff decrease)方法。为了避免SD方法中节点数据由于偶然碰撞造成的竞争窗口变化，王重 钢等提出了 GDCF (gentle DCF)方法，要求节点在连续成功完成若干次数据传输后将竞争窗 口减半。上述方法在一定程度上改善了 DCF的吞吐率性能，但这些改进仅仅是对竞争窗口 更新规则的更改，忽略了时隙选择的不均勻性对网络性能带来的影响。2、李云、陈羽中等人分析了时隙选择的不均勻性，通过改进时隙选择方案降低碰 撞概率，获得了较好的网络性能提升。此类改进虽在一定程度上降低了碰撞概率，但网络性 能提升有限，不能根据网络负载动态调整时隙选择方案。当通信节点频繁的接入或退出网 络时，带宽资源的利用不够平稳和高效，网络性能仍有待提高。
发明内容
针对上述背景技术中提到的现有无线网络控制方法存在的不参考网络负载状况、 不能动态调整竞争窗口等不足，本发明提出了一种基于网络负载预测的无线竞争接入控制 退避方法。本发明的技术方案是，基于网络负载预测的无线竞争接入控制退避方法，其特征 是该方法包括下列步骤步骤1 基于模糊理论建立网络负载状况预测值与数据包发生碰撞可能性的隶属 度函数；步骤2 获得节点此刻发送数据时退避计数器的初始值；步骤3 检测信道状况，执行退避过程，计算退避计数器冻结次数；步骤4 根据步骤2、步骤3记录的数据，得出退避计数器冻结次数与退避计数器初始值的比值，并将该比值作为描述此次退避阶段网络负载状况的参数；步骤5 连续记录步骤4中得到的参数，将其组成序列，用高阶滑动平均方法预测 下一数据发送时刻网络负载状况预测值；步骤6 将步骤5得到的网络负载状况预测值代入步骤1中的隶属度函数，得出节 点发生碰撞可能性的隶属度，将该隶属度作为节点下次发送数据时的竞争窗口下限；步骤7 根据步骤6得出的竞争窗口下限，得到用于下次数据发送的退避计数器初 始值；步骤8 根据步骤7确定的退避计数器初始值，通信节点按照协议要求完成数据发 送相关动作，若遭遇碰撞或有数据更新，重复步骤2至步骤7。所述隶属度函数的计算公式为
[001权利要求
1.基于网络负载预测的无线竞争接入控制退避方法，其特征是该方法包括下列步骤 步骤1 基于模糊理论建立网络负载状况预测值与数据包发生碰撞可能性的隶属度函数；步骤2 获得节点此刻发送数据时退避计数器的初始值； 步骤3 检测信道状况，执行退避过程，计算退避计数器冻结次数； 步骤4 根据步骤2、步骤3记录的数据，得出退避计数器冻结次数与退避计数器初始值 的比值，并将该比值作为描述此次退避阶段网络负载状况的参数；步骤5 连续记录步骤4中得到的参数，将其组成序列，用高阶滑动平均方法预测下一 数据发送时刻网络负载状况预测值；步骤6 将步骤5得到的网络负载状况预测值代入步骤1中的隶属度函数，得出节点发 生碰撞可能性的隶属度，将该隶属度作为节点下次发送数据时的竞争窗口下限；步骤7 根据步骤6得出的竞争窗口下限，得到用于下次数据发送的退避计数器初始值；步骤8 根据步骤7确定的退避计数器初始值，通信节点按照协议要求完成数据发送相 关动作，若遭遇碰撞或有数据更新，重复步骤2至步骤7。
2.根据权利要求1所述基于网络负载预测的无线竞争接入控制退避方法，其特征是所 述隶属度函数的计算公式为
3.根据权利要求2所述基于网络负载预测的无线竞争接入控制退避方法，其特征是所 述B的取值为1000。
4.根据权利要求1所述基于网络负载预测的无线竞争接入控制退避方法，其特征是所 述退避计数器冻结次数与退避计数器初始值的比值的计算公式为
5.根据权利要求1所述基于网络负载预测的无线竞争接入控制退避方法，其特征是所 述预测值的计算公式为
6.根据权利要求1所述基于网络负载预测的无线竞争接入控制退避方法，其特征是所 述退避计数器初始值的计算公式为
全文摘要
本发明公开了无线网络通信技术领域中的一种基于网络负载预测的无线竞争接入控制退避方法。该方法基于站点执行退避思想，首先基于模糊理论建立网络负载状况预测值与数据包发生碰撞可能性的隶属度函数；然后通过多次数据发送时计算退避计数器冻结次数与初始值之比得到反映网络负载状况的参数序列，并根据参数序列，利用数学预测方法得出下次数据发送时的网络负载状况预测值；最后将预测值代入隶属度函数，得出时隙选择方案的控制参数，确定竞争窗口范围。本发明以IEEE 802.11标准协议为基础，可根据预测的网络负载状况灵活调整竞争窗口范围，降低时隙选择不均匀性和减少碰撞发生，其吞吐率、时延性能优于其他退避算法。
文档编号H04W48/06GK102143551SQ20111007649
公开日2011年8月3日 申请日期2011年3月29日 优先权日2011年3月29日
发明者唐良瑞, 孙毅, 樊冰, 汪文晋, 祁兵 申请人:华北电力大学