专用控制信道多信道协议吞吐量的计算系统及方法
【专利摘要】本发明公开了专用控制信道多信道协议吞吐量的计算系统及方法。系统包括：输入参数模块：输入计算吞吐量所需的原始参数；模型分析模块：依据可用信道数量（不少于2个）的不同而采用相应的模型分析模块；吞吐量计算模块：根据TTRSMIT/TRTS/CTS，计算吞吐量：当0＜TTRSMIT/TRTS/CTS≤1，任何一对节点在信道1中RTS/CTS成功交互后，采用另一射频接口在信道2中传输数据；计算式：当TTRSMIT/TRTS/CTS＞1，任何一对节点在信道1中RTS/CTS成功交互后，采用另一射频接口在信道2中传输数据，如果信道2处于忙状态则切换到信道3中传输数据，如果信道3处于忙状态则切换到信道4中传输数据，以此类推；计算式：输出结果模块：输出计算结果。本发明具有计算精确、数据可信度高的优点。
【专利说明】专用控制信道多信道协议吞吐量的计算系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于通信【技术领域】，特别涉及一种基于IEEE 802.11的专用控制信道多信道协议吞吐量的计算系统及方法。
【背景技术】
[0002]多信道协议是在MAC层单个冲突域内同时调度多个信道来提高网络的吞吐量。多信道的研究最早开始于蜂窝网络。在移动Ad-hoc网络与无线Mesh网络的研究中，进一步提出在MAC层采用多信道的方法进行网络设计。经过多年的研究积累，已形成SingleRendezvous 和 Parallel Rendezvous 两大类多信道协议。其中，Single Rendezvous 类多信道协议又可分为专用控制信道(Dedicated Control Channel)、公共跳(Common Hopping)、分裂阶段(Split Phase)等三类。多信道协议的研究已经逐渐成熟，这为无线mesh网络相关标准中采用多信道机制提供了强有力的理论支持。但是，现有文献记载中，绝大多数都是采用NS-2模拟软件对所提出的多信道协议进行性能评估，缺乏数学模型，从而难以进行精确性能分析。
[0003]专用控制信道多信道协议的原理如图1示意，每个节点需要两个射频接口，一个射频接口在控制信道(0)上通过RTS/CTS交互竞争数据信道，另一个射频接口则切换到相应数据信道(1/2/3 )上传输数据。由于采用两个射频接口，节点可以同时侦听控制信道和进行数据传输，无间断地知道其它节点的状态和信道使用情况。优点是不需要严格的网络时间同步；缺点是需要独立的射频接口和独立的控制信道。
[0004]由于IEEE 802.11标准采用DCF作为基本的MAC接入机制，专用控制信道多信道协议的性能分析可以建立在DCF机制性能分析的基础之上。本发明在Giuseppe Bianchi提出的DCF机制二维Markov链模型的基础上，对专用控制信道多信道协议的性能展开数学分析，提出一种专用控制信道多信道机制的吞吐量的计算系统及方法。
[0005]首先回顾802.11中传统DCF机制的吞吐性能分析。
[0006]假设条件如下:稳定速率信道，不考虑传输错误，只考虑协议本身的性能，只要出现任意长度的帧重叠就是发生冲突；单一冲突域，域内每个站点始终有数据帧要发送(饱和状态)并且数据帧到达(包括新数据帧和重发数据帧)是泊松过程；数据帧的长度相同；帧的重传次数不受限制，直到成功发送为止；在竞争站点数量相等情况下，无论帧发送或重传多少次，其发生冲突的概率恒定且相互独立；不考虑隐藏站点问题和捕获效应；站点的移动是有限的，忽略站点发送和接收帧时的位置变化。
[0007]传统IEEE 802.11的DCF机制，仅使用一个信道。
[0008]定义τ为站点在任意时隙发送数据帧的概率。定义Pfe为一个时隙中至少有一个中贞在发送的概率，则ptl=l-(l_ τ )η ;定义ps为一个时隙中有帧发送时有且仅有一个帧在发送的概率，则Ps = η τ (1- τ )n_1/ptr ；Ptr.Ps表示一个时隙中仅有一个帧在发送的概率。
[0009]定义E[P]为数据帧有效载荷值，f为信道速率。将Gius^pe Bianchi推导的饱和吞吐量公式转换形式可得[0010]
【权利要求】
1.专用控制信道多信道协议吞吐量的计算系统，其特征是包括: 输入参数模块:用于输入计算专用控制信道多信道协议吞吐量所需的原始参数； 模型分析模块:依据可供使用的信道数量的不同而采用相应的模型分析模块，信道数量不少于2 ； 吞吐量计算模块:根据 TtrsMIt/Trts/CTS 比值进行吞吐量计算: 当O < Ttksmit/Tkts/cts ( 1，任何一对节点在信道I中RTS/CTS成功交互后，采用另一个射频接口在信道2中传输数据；此时吞吐量计算式为
2.如权利要求1所述的专用控制信道多信道协议吞吐量的计算系统，其特征是:可供使用的信道为2个即信道I至信道2，节点的一个射频接口在控制信道即信道I上通过RTS/CTS交互竞争数据信道，另一个射频接口则固定在数据信道即信道2上传输数据。
3.如权利要求1所述的专用控制信道多信道协议吞吐量的计算系统，其特征是:可供使用的信道为3个即信道I至信道3，节点的一个射频接口在控制信道即信道I上通过RTS/CTS交互竞争数据信道，另一个射频接口则固定在数据信道即信道2和信道3上传输数据。
4.如权利要求1所述的专用控制信道多信道协议吞吐量的计算系统，其特征是:可供使用的信道为V个即信道I至信道V，节点的一个射频接口在控制信道即信道I上通过RTS/CTS交互竞争数据信道，另一个射频接口则固定在数据信道即信道2至信道V上传输数据；V大于3。
5.专用控制信道多信道协议吞吐量的计算方法，其特征是按如下步骤: ①输入计算专用控制信道多信道协议吞吐量所需的原始参数； ②判断可供使用的信道数量是否大于或等于2:若是，则进入第③步；若否，则提示信道出错信息并结束； ③根据输入的物理参数值，计算出Ttksmit、TKTS/CTS值，并根据Ttksmit/Tkts/cts值，选择吞吐量计算式:如果O <
【文档编号】H04L5/00GK103516502SQ201210272802
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年8月2日 优先权日:2012年8月2日
【发明者】严军荣 申请人:杭州电子科技大学