[发明专利]一种基于信道占用率的AdHoc网络MAC层公平性退避算法

说明书

技术领域

本发明属于Ad Hoc网络领域，涉及一种无线网络MAC层公平性退避算法。

背景技术

Ad Hoc网络中，随着接入节点增多，节点对信道的竞争趋向激烈，导致不同节点获得的通信机会并不相等，即产生所谓公平性问题。公平性反映了不同的用户、节点或应用共享信道的公平程度，实现公平性是无线网络资源分配的主要目标之一。

1)公平性退避算法

Ad Hoc网络中，节点接入信道的机制由MAC(Media Access Control)协议实现，信道获取能力主要取决于各节点的退避时间，因此退避算法起着关键作用。传统的IEEE802.11无线网络协议采用DCF(Distributed Coordination Function)机制实现信道无线接入，基于DCF的公平性改进策略主要调整协议中的二进制指数退避(BEB，Binary Exponential Backoff)算法，这是目前网络公平性研究的主要方法(IEEE Std802.11.Wireless LAN Medium Access Control (MAC)and Physical Layer(PHY)Specifications.2007)。其核心思想是节点的退避时间反映了网络中不同节点接入信道的先后顺序，退避时间较短的节点比退时间较长的节点获得更大的信道接入机会。初始时节点选取竞争窗口CW(Collision Window)的最小值CW_min，如果数据传输失败，则将CW值增加一倍，直至CW达到竞争窗口的最大值CW_max；如果数据发送成功，则重新将CW置为最小值CW_min。

BEB算法简单、高效，但是缺点也十分明显，总是倾向于将信道使用权交给最近成功传输信息的节点，造成信道竞争不公平的现象。MACAW(Multiple Access with Collision Avoidance for Wireless)协议(V.Bharghavan,A.Demers,S.Shenker.MACAW:a Media Access Protocol for Wireless LANs.ACM Sigcomm Computer Communication Review.1994,24:212-225.)提出了倍数增加线性减少退避算法(MILD，Multiplicative Increase Linear Decrease)。当传输成功时，MILD算法不会将CW值立即减到最小，因此克服了BEB算法的缺点。

但是，MILD算法也有一定缺陷。在活跃节点个数由多到少迅速减少的特定场景中，MILD算法线性递减的特点导致无法快速调整CW值，造成无谓等待，降低了吞吐量。针对这种情况，MIMD(Multiplicative Increase and Multiplicative Decrease)算法(H.Wu,K.Long,S.Cheng.IEEE802.11Distributed Coordination Function(DCF):Analysis and Enhancement.Proceedings of ICC2002.New York:IEEE,2002:605-609.)提出倍数增加倍数减小竞争窗口值CW的策略。MIMD算法中，CW值的调整幅度较大，相对于BEB算法来说，克服了成功节点长期占用信道的缺陷；相对于MILD算法来说，克服了节点较长时间的无谓等待。