[发明专利]一种多跳无线网络中的接纳控制方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信网络技术领域，涉及一种多跳无线网络中的接纳控制方法。

背景技术

多跳无线网络中的节点通过无线链路以多跳的方式进行通信。随着人们对信息服务需求的快速增长，近十年来多跳无线网络的研究和应用得到不断扩展。以往人们对多跳无线网络的研究主要集中在如何高效地为多跳无线网络中的节点提供充分连接上，而随着多跳无线网络中有QoS(Quality of Service，服务质量)要求的多媒体业务逐渐增多，支持和保证业务的QoS要求成为多跳无线网络应用中的重要问题。而要做到保证业务的QoS，必须要对请求进入多跳无线网络的新业务进行接纳控制。它的基本思想是首先估计多跳路径上的可用带宽，如果该可用带宽大于新业务的带宽，则接纳其进入多跳无线网络，否则拒绝该业务。可用带宽是指在不影响多跳无线网络中背景业务(即已经存在的业务)的情况下，端到端通信所能获得的最大数据传输率。

根据所采用的可用带宽估计方法的不同，目前的接纳控制方法分为两类：基于探测的方法和基于感知的方法。基于探测的方法是指节点通过发送端到端的探测包来估计路径可用带宽的方法。这种方法将会在多跳无线网络内注入大量探测包，带来额外的负载，因而不适合于资源受限的多跳无线网络。基于感知的方法的基本思想是节点不需要发送探测包，只需要分别感知其周围信道的利用情况，然后交互这些信息来进行可用带宽估计。如果这种信息交互的不是很频繁，基于感知的方法对背景业务不构成干扰，因此适用于无线环境。但这种方法是基于感知到的当前多跳无线网络状况对可用带宽进行估计，它存在的一个主要问题就是缺乏预测的能力，因为它包含这样的假设：新业务进入前后多跳无线网络内诸如碰撞概率等的一些参数没有发生变化。而实际中一个新业务的进入将可能会引起多跳无线网络中碰撞概率的变化，而碰撞概率的变化会进一步影响新业务进入后实际的可用带宽。

另外，目前的接纳控制算法都是先做可用带宽估计，然后将可用带宽与新业务的带宽需求进行比较再做出接纳控制的结论，而事实上，在接纳控制中我们并不需要回答“给定路径上可用带宽的确切值是多少？”，而是要回答“已知某业务所需要的带宽值，给定路径是否能够满足？”这一问题。相对于前者，后者同样有实际意义，而且更容易回答。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有接纳控制方法中缺乏预测性和需要先进行可用带宽估计的缺点，提供一种具有预测性的、更直接的接纳控制方法。该方法通过迭代预测新业务进入多跳无线网络后的情况，准确回答该新业务是否可以在不影响现有业务运行的情况下通过指定的路径进入多跳无线网络。

本发明的技术方案是：首先，假设新业务进入多跳无线网络后，不会引起多跳无线网络中碰撞概率的增加；然后，通过不断迭代计算，预测新业务进入多跳无线网络后实际会引起的碰撞概率的增加；最后，利用迭代结果来检查多跳无线网络中的干扰限制是否被打破，从而判断新业务在指定路径上是否可行(此处“可行”是指，该业务可以达到自己的目标吞吐量，而背景业务的吞吐量不会被迫降低)，进而做出是否接纳该新业务的决定。

技术方案包括以下步骤：

已知多跳无线网络的拓扑图、新业务的带宽需求Bw、业务数据帧长度L、指定的路径Γ的跳数为H、新业务进入前路径Γ上各跳链路的发送概率。设路径Γ上的某一跳链路为链路k，l≤k≤H。用四个变量σ，T_k，C_k和B_k来表示链路k的空闲、成功发送、发生碰撞和感知信道忙这四种状态分别占用的信道时长。其中σ是常数，等于无线网络协议中的单位时隙长度；T_k和C_k根据IEEE 802.11无线网络协议标准确定。

第一步：初始化各跳链路的相关发送参数。

令B_k＝σ；

按照式(1)计算链路k的碰撞概率p_k和链路k的发送概率τ_k，l≤k≤H。