专利名称：基于ieee 802.11的公共跳多信道协议吞吐性能分析系统及方法
技术领域：
本发明属于通信技术领域，特别涉及一种基于IEEE 802. 11的公共跳多信道协议吞吐性能分析系统及方法。
背景技术：
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)等三大类。多信道协议的研究已经趋于成熟，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撑。但是，现有文献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吞吐性能评估，缺乏数学模型，难以进行精确性能分析。公共跳的原理如图I示意，所有节点都在同一个信道上竞争信道，成功RTS/CTS交互的两个节点留下使用该信道传输数据，其余节点则同时跳到下一个信道继续竞争信道，如此在信道(1/2/3/4)间循环跳转。公共跳多信道协议的特点是在所有的信道上都能传输数据，优点是每个节点仅需要一个射频接口并且能保证数据传输不受到干扰；缺点是节点频繁地切换信道。由于IEEE 802. 11标准采用DCF作为基本的MAC接入机制，公共跳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，对公共跳多信道协议的吞吐性能展开数学分析，提出公共跳多信道机制的吞吐性能分析系统及方法。首先回顾802. 11中传统DCF机制的吞吐性能分析。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。传统IEEE 802. 11的DCF机制，仅使用一个信道。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为一个时隙中有巾贞发送时有且仅有一个巾贞在发送的概率，则Ps=n τ (I- τ )n VPtr ；Ptr · Ps表不一个时隙中仅有一个巾贞在发送的概率。定义E[P]为数据帧有效载荷值，f是信道速率。将Gius^pe Bianchi推导的饱和吞吐量公式转换形式可得
权利要求
1.基于IEEE802.11的公共跳多信道协议吞吐性能分析系统，其特征是包括 输入參数模块用于输入计算公共跳多信道协议吞吐量所需的原始參数； 状态识别模块用于判断站点从其它信道跳回信道I时，信道I是否还在传输相应RTS/CTS交互后的数据，信道I处于何种状态即忙状态还是空闲状态，判断依据为下式
2.如权利要求I所述的基于IEEE802.11的公共跳多信道协议吞吐性能分析系统，其特征是原始參数包括与IEEE802. 11标准中不同物理层技术所对应的DIFS、RTS、CTS、ACK、数据帧长、时隙和信道切換所需时间TBD參数，以及信道速率f、可用信道数量V和站点数n。
3.如权利要求I所述的基于IEEE802.11的公共跳多信道协议吞吐性能分析系统，其特征是模型分析模块中，当有2个可用信道即信道I至信道2时，节点在信道I和信道2之间循环跳转；当有3个可用信道即信道I至信道3时，节点在信道I、信道2和信道3之间循环跳转；当有V个可用信道即信道I至信道V时，节点在信道I、信道2、 、信道v-1和信道V之间循环跳转，V大于3。
4.基于IEEE802.11的公共跳多信道协议吞吐性能分析方法，其特征是按如下步骤 ①输入计算公共跳多信道协议吞吐量所需的原始參数； ②判断可用信道数量V是否大于或等于2； 如果小于2，则采用下式计算只有I个可用信道时即DCF机制的呑吐量
5.如权利要求4所述的基于IEEE802. 11的公共跳多信道协议吞吐性能分析方法，其特征是步骤①中，原始參数包括与IEEE 802. 11标准中不同物理层技术所对应的DIFS、RTS、CTS、ACK、数据帧长、时隙和信道切換所需时间TBD參数，以及信道速率f、可用信道数量V和站点数n。
全文摘要
本发明公开了基于IEEE802.11的公共跳多信道协议吞吐性能分析系统及方法。本发明方法步骤①输入计算公共跳多信道协议吞吐量所需的原始参数；②判断可用信道数量v是否大于或等于2；如果小于2，则采用下式计算只有1个可用信道时即DCF机制的吞吐量如果大于等于2，则进行步骤③；③根据输入的物理参数值，利用下式计算出E0利用下式计算出TRTS/CTS值④根据下式判断，跳回时信道1是否处于忙状态若上式成立，则信道1处于忙状态，采用式计算吞吐量；若上式不成立，则信道1处于空闲状态，采用式计算吞吐量；⑤将计算出的吞吐量输出。与现有NS-2模拟方法相比，本发明基于IEEE802.11的公共跳多信道协议吞吐性能分析系统及方法具有分析精确、数据可信度高的优点。
文档编号H04W74/08GK102869114SQ20121030896
公开日2013年1月9日 申请日期2012年8月28日 优先权日2012年8月28日
发明者严军荣 申请人:杭州电子科技大学