[发明专利]基于优先级的网络负载动态自适应参数调整方法

摘要

本发明针对IEEE802.15.4MAC协议中的标准时隙CSMA/CA(carriersense multiple access with collision avoidance)机制不能提供数据流区分服务的问题，提出一种基于优先级的网络负载动态自适应参数调整DAPA-CSMA/CA算法。该算法根据应用实时性的需求为不同的节点分配不同的优先级，优化协议参数配置以实现区分服务，并通过动态调整退避指数来自适应网络流量变化，在此基础上，结合马尔可夫原理对DAPA-CSMA/CA算法的信道竞争过程进行理论分析。本发明提出的算法具有较强的网络自适应能力，可以降低节点间的碰撞，减少丢包率、时延及能耗，更好的满足无线传感器网络在实时监测环境中对高服务质量的要求。

主权项

基于优先级的网络负载动态自适应参数调整方法，其特征在于，预先设定：q为优先级，At为数据传输中发生的碰撞退避次数值即数据重传次数，Ac为数据成功传输后总的节点竞争信道传输次数即碰撞次数，Pcur为当前碰撞系数且Pcur＝Ac/At；设定σ为概率平均值，Pavg为平均碰撞系数且其初始值为0，Plast为上一次的平均碰撞系数Pavg，且满足Pavg＝σ·Pcur+(1‑σ)·Plast；设定macMaxCSMABackoffs为NB的最大取值，EB,last为上一次EB的取值，EB,last的初始值为macMinEB[q]；表1其余步骤如下：Step1：带节点等级标记的数据到达后，根据优先级情况，按照表1设置相关参数，同时初始化WC[q]，并将NB、Ac及At初始化为0，EB采用动态初始化，然后定位到下一个退避时隙边缘并转Step2；Step2：根据EB的取值，在范围内产生一个随机退避数进行退避等待，退避等待时间结束后转到Step3；Step3：定位到退避时隙边缘，对信道进行CCA检测，并将At自增1。若此时CCA检测的结果为空闲转Step4，否则转Step5；Step4：WC自减1后判断此时WC是否为0，若不为0则返回Step3，若为0则表示该节点获得了信道使用权，带节点等级标记的数据将在下一个退避时隙边缘上开始进行传输，并转到Step7；Step5：判断Pcur是否大于Pavg，若是，则EB＝1+EB×(|Pavg‑Pcur|)，若否，则EB取1‑EB×(|Pavg‑Pcur|)和macMaxEB[q]中的较小值；再将NB和Ac同时自增1，根据节点优先级重新初始化竞争窗口值为WC[q]，如果NB>macMaxCSMABackoffs，则向上层报告数据发送失败，算法终止，转Step7；否则转Step6；Step6：退避等待时隙在中随机产生；Step7：根据Pavg＝σ·Pcur+(1‑σ)·Plast计算Pavg[q]，根据Pcur＝Ac/At计算Pcur,令Plast＝Pavg[q]，EB,last＝EB，为节点下一次参数调整的EB动态初始化提供依据。