[发明专利]一种基于距离分区的无线网络免碰撞信道接入控制方法

说明书

本发明提出一种基于距离分区的无线网络免碰撞信道接入控制方法。每个节点首先根据可获取的距离参数判断自己所在分区，并估算总的活动节点数目计算时长，然后计算竞争窗口值，从而估算相邻上、下分区以及本身所处分区的节点数目，，，最后根据自身发送状态和相邻距离分区内节点数目动态选择竞争窗口值并计算退避时间，按此退避时间接入无线信道。本发明方法可以有效降低碰撞概率并且最终实现免碰撞传输，适合不同大小的单跳无隐藏终端的满载网络，能够有效提高网络吞吐量并降低延迟。

技术领域

本发明主要涉及无线网络领域，尤其是涉及无线信道竞争访问中的接入方法。

背景技术

21世纪称为信息世纪，在承载信息的通讯方式中，无线通信相比有线通信体现了其便利性和高度自由性。随着移动终端使用数量的爆发式增长，无线网络的覆盖率也大幅增加。人们的需求已从单纯的语音流转向语音，视频，文本等混合数据流，对无线数据传输的需求也随之增加。这成为无线网络发展的动力。随着普无线网络的及，无线网络中的技术也成为热点，着重研究与解决物理层以及数据链路层问题。

当前流传最广的为IEEE 802.11标准，其定义了物理层和媒体接入控制(MediaAccess Control，MAC)层标准。IEEE 802.11标准定义的MAC层中，分为两种接入方式：点协调功能(PCF)和分布式协调功能(DCF)。均使用载波侦听多点接入/碰撞避免(CarrierSense Multiple Access with Collision Avoidance，CSMA/CA)机制，并通过RTS/CTS三次握手方式来接入信道以保障数据的可靠传输。

除了CSMA/CA被用来防止碰撞外，二进制指数退避(Binary ExponentialBackoff，BEB)也是802.11中减少碰撞的一项举措。在BEB中，退避时间均为节点从0到CW中随机选取一个整数并乘以时隙(Slot Time，ST)。其具体实施过程为：首先，CW初始为最小竞争窗口CW_min，节点从0到CW中随机选取一个整数；当节点发送数据发生碰撞后，则将CW加倍，并重新从0到CW中随机选取值。若继续发送碰撞，则CW不断加倍直到超过阈值最大竞争窗口CW_max时则选取CW_max作为CW。当节点成功传输数据后，则将CW重置为CW_min，再次从0到CW中随机选取值。CW_min，CW_max的初值均已定义，例如在直接序列扩频(DSSS)中，CW_min和CW_max分别为31和1023。其缺点在于当节点数目较多时，过小的初始值CW_min依旧会有很高的碰撞概率。而且，由于成功发送的节点总是有较小的竞争窗口而更容易获得接入信道的机会，过大的竞争窗口会导致延迟增加，这样的竞争窗口的选取对于发生了碰撞的节点而言是不公平的，也并未从根本上解决碰撞问题。

发明内容

针对上述问题，本发明公开了一种基于距离分区的无线网络免碰撞信道接入控制方法，根据节点所处分区将节点分成几个小部分，并且根据当前节点数目计算竞争窗口值，可以在有效降低碰撞概率的同时不会出现由于局部区域内节点过多而导致碰撞概率变大。当节点成功传输后就选取一个固定时长作为退避时间，当每个节点都有一个固定的退避时间而不相互影响的时候，就可以实现免碰撞的传输。这样从根本上解决碰撞问题，对网络性能尤其是吞吐量和延迟方面都有很大的提升。

本发明提供一种基于距离分区的无线网络免碰撞信道接入控制方法，包括以下步骤：

步骤1、利用节点定位技术获取节点自身与基站的水平距离d，通过接收基站信标帧获取基站最大传输半径D；

步骤2、各节点估算网络中总的活动节点数目N，并根据总的活动节点数目N计算该N个节点都成功发送一次数据的时长T_circle；