[发明专利]一种考虑多优先级业务的多跳网络信道接入方法

说明书

本发明公开了一种考虑多优先级业务的多跳网络信道接入方法。该方法包括信道占用度统计模块、优先级业务接入阈值模块、低优先级退避算法模块；其中，信道占用度统计模块主要通过统计信道上数据包的数量以及信道传输时延计算得到信道占用度；各优先级数据包接入阈值模块，在保证最高优先级业务优先发包的条件下，设置其他各优先级数据包的接入阈值；低优先级退避算法模块通过不同信道的信道负载、不同优先级对应的负载调节因子以及不同优先级下的最大竞争窗口共同计算得到合理的退避窗口大小，执行退避。在退避时间到达时，对未过期的数据包寻找可用信道发送数据包，对过期的数据包，进行丢包处理。

技术领域

本发明属于媒体接入层的协议算法，涉及一种考虑多优先级业务的多跳网络信道接入方法。

背景技术

随着无线通信技术的不断发展，无人机使用方式已逐步从单平台应用向多平台“集群”应用方向发展。无人机蜂群作战要求，无人机通信不完全依赖于地面控制站或卫星等基础通信设施，而是将无人机作为网络节点，采用动态组网、无线中继等技术实现无人机间的互连互通。

无人机自组网，存在大尺度稀疏分布、多业务并存、信道质量不稳定等问题。随着网络负载的增大，易使信道中产生大量拥塞和冲突，导致网络性能的下降，将无法保障控制指令等高优先级业务低时延、高可靠的服务质量。因此，需要网络协议来协调安排信道资源的使用，使各无人机可以通过有效的方式接入信道，高效、公平、合理地共享有限的带宽资源，实时传输作战信息。

在现有的数据链路层信道接入协议中，典型的退避算法是二进制退避算法。二进制退避算法能够解决信道冲突的问题，有利于原来竞争成功的业务在最快的时间内发送，但是在业务负载较大的情况下，容易造成其他业务无法获取信道的使用权。二进制退避算法无法适应真实的无人机作战场景，没有严格区分业务的优先级高低，容易造成紧急业务无法被立即处理的状况。针对BEB算法存在的缺陷，已涌现出多种方法模型来研究和改善退避算法，如MILD算法，FCR算法，DIDD算法，这些算法都在某一方面改进了二进制退避算法，但是不能很好地保证网络吞吐量，在竞争窗口剧烈变化时造成数据包接入信道公平性的问题，无法适应真实的作战场景。

因此，针对无人机自组网特性设计一个在多跳网路下多优先级业务的信道接入方法尤为重要。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种考虑多优先级业务的多跳网络信道接入方法，包括以下步骤：

S1，初始化阶段；

S2，发送数据包；

S3，根据各信道的信道负载求得各信道的信道占用度；

S4，根据不同优先级数据包的无法接入信道时的负载情况设置各优先级的接入阈值；

S5，判断是否为最高优先级数据包；

S51，是，则选择信道占用度最小的信道接入网络，S52，发送数据；

S53，否，则判断信道占用度小于数据包接入阈值，是，则执行S51；

S6，否，则根据信道负载、不同优先级对应的负载调节因子，以及不同优先级下的最大竞争窗口共同计算得到退避窗口大小，选择合理的退避窗口执行退避；

S7，判断是否数据包已过期；否，则返回S53；

S8，是，则超时丢包。

优选地，所述初始化阶段包括首先，设置无人机节点之间的通信距离，获取网络节点的基本配置信息；其次，无人机节点之间周期性的发送HELLO包来获取全网节点的位置信息；再次，通过Dijkstra算法，得到本节点到全网任意无人机节点的最短路径，每个无人机都生成一张各自需要维护的路由表。

优选地，所述发送数据包包括获取数据包的优先级并根据其优先级进行排队，然后将数据包放入各优先级所对应的缓存队列中。