[发明专利]无线Mesh网络中基于活跃节点数估计的自适应接入机制

权利要求书

1.一种无线Mesh网络中基于活跃节点数估计的自适应接入方法，包涵以下步骤：

步骤1：节点处于侦听期，通过节点内部增设的计数器NUM_IDLE和NUM_LISTEN分别统计侦听期信道空闲时隙数目r和总时隙数目T；

步骤2：节点准备发送数据，首先侦听信道是否空闲，确认空闲时长为DIFS后进入退避期；根据内部计数器统计结果估算网络活跃节点数N_esti，并设置初始竞争窗口值CW₀；

步骤3：在退避期，节点根据竞争窗口值选择随机退避时间；信道空闲时长为SlotTime，则退避计数器的值减1，当退避计数器的值减为0时，节点接入信道，进入传输期；

步骤4：在传输期内，发生冲突使数据发送失败，则需要进行重传；当重传次数i达到限制，则丢弃数据，等待下一次发送数据；当前节点的重传次数i没有超过最大重传次数，增设重传调整因子θ，根据重传调整因子θ设置重传竞争窗口值，然后跳至步骤3；所述的重传调整因子θ，其值大于等于1；重传因子的取值和网络中的活跃节点数N_esti和重传次数i有关：

活跃节点数少，减小竞争窗口值，活跃节点数多，增大竞争窗口值；重传次数多的节点优先接入信道；采用对数函数值随变量缓慢的性质控制竞争窗口的变化率，对数函数的底数控制重传调整因子θ的变化幅度，取值为2。

2.根据权利要求1所述的无线Mesh网络中基于活跃节点数估计的自适应接入方法，其特征在于，所述的活跃节点N_esti是指当前参与竞争信道资源的节点，其数目反映网络当前的拥塞程度，活跃节点越多，说明网络竞争激烈，拥塞程度高；通过所述的计数器NUM_IDLE和NUM_LISTEN获取相应的时隙信息估计当前网络中的活跃节点数目。

3.根据权利要求2所述的无线Mesh网络中基于活跃节点数估计的自适应接入方法，其特征在于，所述的活跃节点数可通计算，其中r和T为节点计数器NUM_IDLE和NUM_LISTEN的实际统计值。

4.根据权利要求1所述的无线Mesh网络中基于活跃节点数估计的自适应接入方法，其特征在于，当节点发送数据包失败需要进行重传时，重传竞争窗口的设置与重传调整因子θ有关，通过CW_i＝int(min[θ*CW_i，CW_max])计算，其中i表示节点的第i次重传，CW_i表示第i次重传时的竞争窗口，CW_max表示竞争窗口的最大值。

5.根据权利要求1所述的无线Mesh网络中基于活跃节点数估计的自适应接入方法，其特征在于，所述节点进入退避期前需要设置初始竞争窗口CW₀，选择退避时间；根据估算出来的活跃节点数目N_esti，求得饱和吞吐量情况下的节点最佳传输概率：

通过建立二维马尔科夫模型得到传输概率τ与初始竞争窗口CW₀、活跃节点数N_esti之间的关系：

依据CW₀＝int(max[CW_min，CW₀])计算初始竞争窗口CW₀，其中CW_min为竞争窗口的最小值；最终节点根据初始竞争窗口选择随机退避时间；上面公式证明，在最大重传次数m确定的情况下，节点传输概率τ实际是初始竞争窗口CW₀与活跃节点数N_esti的函数。

6.根据权利要求1所述的无线Mesh网络中基于活跃节点数估计的自适应接入方法，其特征在于，所述的侦听期指节点没有数据发送，不需竞争信道，只对周围状况进行侦听；当节点完成一次传输后将会进入侦听期，先将内部的两个计数器NUM_IDLE和NUM_LISTEN清零，并开始分别统计侦听期内监测到的信道空闲时隙数目和总的时隙数目；当节点准备发送数据时，两个计数器停止统计，准备进入退避期。