一种基于优先级的信道负载统计以及退避窗口设置方法技术

本发明专利技术是一种基于优先级的信道负载统计以及退避窗口设置方法。所述方法具体为:利用固定窗口统计进行当前信道的负载统计，根据统计时刻与T时刻之间的时间距离对各个统计值进行加权平均，确定由固定统计窗口得出的信道负载值；将滑动窗口的负载统计值与固定窗口的负载统计值进行平均确定最终的负载统计值，根据各优先级数据在业务中所占的比例，计算各优先级的门限阈值；退避窗口长度结合数据分组的优先级、信道预测值与优先级门限的阈值、固定窗口以及滑动窗口的时间长度，确定退避窗口的长度设置。本发明专利技术将滑动窗口与固定窗口结合提高了预测值对时间的敏感程度，能更加准确的反应某一时刻的实际负载情况。某一时刻的实际负载情况。某一时刻的实际负载情况。

【技术实现步骤摘要】
一种基于优先级的信道负载统计以及退避窗口设置方法


[0001]本专利技术涉及信道负载统计
，是一种基于优先级的信道负载统计以及退避窗口设置方法。

技术介绍

[0002]在无线网络中，不同的MAC协议对于网络系统中信息的传输效率、传输的成功率以及数据的时延有着不同的影响。CSMA(Carrier Sense Multiple Access)是一种带有信道载波侦听功能的多址接入协议。
[0003]在CSMA协议中，网络中的所有用户共享传输介质。在发送端节点有数据要进行发送时，节点会首先监听信道并检测网络上是否有其他的节点正在发送信息，如果有将信道状态设置为“忙”，如果没有则将信道设置为“空闲”。当信道状态为“忙”，节点将进行退避，一般采用二进制指数退避重传算法；如果信道为“空闲”，节点将开始发送数据，并确认接收端节点成功接收信息。
[0004]在CSMA中也存在一定的问题，在信道侦听时只设置了“忙”和“空闲”两个状态，当网络的负载很大时，会导致部分节点一直进行退避而产生较大的延迟，甚至由于数据分组退避次数过多而被丢弃，导致数据分组的成功到达率降低。为了解决之一问题，可以将信道的负载程度进行更加准确的统计，同时将根据业务的要求将数据分为多个优先级，进行信道的检测以及数据的发送。这种方法能够在一定程度上提高高优先级业务的成功到达率并且降低延迟。
[0005]因此，设计有效的信道负载检测方法以及确定合适的退避窗口是保证高优先级数据快速、准确、成功发送的关键。信道负载统计的准确程度与各优先级门限设置的合理性影响着不同优先级数据包的发送与否，进而影响信息分组的到达率。同时，退避窗口的长度也影响着数据分组的延迟，进而限制了网络的性能。

技术实现思路

[0006]本专利技术为降低信道冲突，保证数据发送的实时性以及高优先级数据拥有相对较高的成功传输概率，本专利技术提供了一种基于优先级的信道负载统计以及退避窗口设置方法，本专利技术提供了以下技术方案：
[0007]一种基于优先级的信道负载统计以及退避窗口设置方法，包括以下步骤；
[0008]步骤1：利用固定窗口统计进行当前信道的负载统计，将一个静态窗口的长度设置为T
static
，每间隔T
static
进行一次信道负载统计,将在T时刻的向前一个时间窗口T
static
内的负载统计值记为Load
T
；
[0009]步骤2：在T时刻时，将前M
×
T
static
向关联，M为向前关联的固定窗口的个数，根据统计时刻与T时刻之间的时间距离对各个统计值进行加权平均，确定由固定时间窗口统计的负载；
[0010]步骤3：发送节点准备进行数据发送的时刻进行统计，提取队列中最高优先级数据
分组信息，确定信息发送的时刻t至t-T
dynamic
的由滑动窗口统计信道负载，记为Load_dynamic，T
dynamic
为滑动窗口的长度；
[0011]步骤4：将步骤2中得到的由固定时间窗口统计的负载值Load_static和步骤三中的统计数据发送时刻t至t-T
dynamic
时间由滑动窗口统计信道负载Load_dynamic进行时间的统一，分别记为Load_static
’
和Load_dynamic
’
，计算平均值作为最终时刻的负载预测值；
[0012]步骤5：根据各优先级数据在业务中所占的比例，计算各优先级的门限阈值；
[0013]步骤6：在每次发送数据前，进行信道负载的预测值与当前数据包优先级的门限的比较，当信道负载的预测值低于优先级门限时，则进行数据分组的发送；反之，则进行时间退避；
[0014]步骤7：退避窗口长度结合数据分组的优先级、信道预测值与优先级门限的阈值、固定窗口以及滑动窗口的时间长度，确定退避窗口的长度设置。
[0015]优选地，所述步骤1具体为：
[0016]利用固定窗口统计进行当前信道的负载统计，将一个静态窗口的长度设置为T
static
，每间隔T
static
进行一次信道负载统计,将在T时刻的向前一个时间窗口内的负载统计值记为Load
T
，节点开机进入网络，网络中的业务按照一定的规则分为n个优先级，将优先级编号为0到n-1，其中，0的优先级最高，n-1的优先级最低；每一个优先级的数据包都有一个排队队列，节点内部在接收到上层传递的数据分组后，将节点插入到相应的优先级队列中，当在进行信息发送时，节点按照从高优先级到优先级的顺序提取信息分组进行发送。
[0017]优选地，所述步骤2具体为：
[0018]采用固定窗口统计进行当前信道的负载统计，将一个静态窗口的长度设置为T
static
，每间隔T
static
进行一次信道负载统计,将在T时刻的向前一个时间窗口T
static
内的负载统计值记为Load
T
，即从T-T
static
时刻到T时刻的信道负载，在T时刻时，将前M
×
T
static
向关联，M为向前关联的固定窗口的个数，根据统计时刻与T时刻之间的时间距离对各个统计值进行加权平均，在进行信道负载预测时，确定固定窗口信道负载统计值，通过下式表示固定窗口信道负载统计值：
[0019][0020][0021]其中，a
I
＞a
I-1
，a
I
表示靠近T时刻的统计值对T时刻信道负载预测值的影响，I为向前的关联的时间T
static
的个数，Load
T-I
×
Tstatic
为T-I
×
T
static
时刻由一个时间窗口T
static
统计的信道负载。
[0022]优选地，通过下式确定最终时刻的负载预测值：
[0023][0024]其中，Load_ave(t)表示对信道负载情况的预测。
[0025]优选地，根据各优先级数据在业务中所占的比例，计算各优先级的门限阈值，其中最低优先级的阈值在不区分优先级的情况下数据成功到达率为99％时，计算得到的负载预测值；根据整个网络的业务类型和业务总量估计网络的最大负载，根据各优先级的业务比
例确定每一优先级的门限阈值记为Load_threshold(p
i
)，pi表示各个优先级。
[0026]优选地，通过下式确定退避窗口的长度设置：
[0027][0028]其中，T
backoff
为退避窗口的长度设置。
[0029]本专利技术具有以下有益效果：
[0030]本专利技术将滑动窗口与固定窗口结合提高了预测值对时间的敏感程度，能更加准确的反应某一时刻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于优先级的信道负载统计以及退避窗口设置方法，其特征是：包括以下步骤；步骤1：利用固定窗口统计进行当前信道的负载统计，将一个静态窗口的长度设置为T
static
，每间隔T
static
进行一次信道负载统计,将在T时刻的统计值记为Load
T
；步骤2：在T时刻时，将前M
×
T
static
向关联，M为向前关联的固定窗口的个数，根据统计时刻与T时刻之间的时间距离对各个统计值进行加权平均，确定由固定时间窗口统计的负载；步骤3：发送节点准备进行数据发送的时刻进行统计，提取队列中最高优先级数据分组信息，确定信息发送的时刻t至t-T
dynamic
的由滑动窗口统计信道负载，记为Load_dynamic，T
dynamic
为滑动窗口的长度；步骤4：将步骤2中得到的由固定时间窗口统计的负载值Load_static和步骤三中的统计数据发送时刻t至t-T
dynamic
时间由滑动窗口统计信道负载Load_dynamic进行时间的统一，分别记为Load_static
’
和Load_dynamic
’
，计算平均值作为最终时刻的负载预测值；步骤5：根据各优先级数据在业务中所占的比例，计算各优先级的门限阈值；步骤6：在每次发送数据前，进行信道负载的预测值与当前数据包优先级的门限的比较，当信道负载的预测值低于优先级门限时，则进行数据分组的发送；反之，则进行时间退避；步骤7：退避窗口长度结合数据分组的优先级、信道预测值与优先级门限的阈值、固定窗口以及滑动窗口的时间长度，确定退避窗口的长度设置。2.根据权利要求1所述的一种基于优先级的信道负载统计以及退避窗口设置方法，其特征是：所述步骤1具体为：利用固定窗口统计进行当前信道的负载统计，将一个静态窗口的长度设置为T
static
，每间隔T
static
进行一次信道负载统计,将在T时刻的统计值记为Load
T
，节点开机进入网络，网络中的业务按照一定的规则分为n个优先级，将优先级编号为0到n-1，其中，0的优先级最高，n-1的优先级最低；每一个优先级的数据包都有一个排队队列，节点内部在接收到上层传递的数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴玮，马生博，沙学军，王俊杰，吴宣利，李卓明，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：