[发明专利]一种基于动态窗口的连续传输方法

说明书

本发明在IEEE 802.15.7 CSMA/CA算法的基础上，针对小规模可见光通信网络流量饱和的情况，提出一种基于动态窗口的连续传输(DCW‑ST)方法。首先，本发明基于对网络吞吐量的分析，得到使网络吞吐量最大化动态竞争窗口，然后基于对周期时延的分析，提出了兼顾吞吐量和时延的动态竞争窗口调节方法；进一步地，根据网络节点数目的情况，提出连续传输方案，以降低节点接入时延，从而达到网络吞吐量与时延的平衡，提高了信道资源利用效率。本发明所提出的DCW‑ST方法相比于原CSMA/CA方案在吞吐量、时延方面均有提升。

技术领域

本发明涉及可见光通信网络领域，更具体地，涉及一种基于动态窗口的连续传输方法。

背景技术

在可见光通信网络中，多用户依据IEEE 802.15.7标准中定义的带冲突避免的多路访问控制机制(CSMA/CA)接入信道。如图1所示，在该机制中，网络中每个争用信道的节点在试图接入信道时保留两个参数NB和BE。NB为本次传输过程中该节点已经执行的退避算法的次数，与该节点所处的退避阶段(Backoff stage，BS)相对应，MAC层规定退避次数最大值为macMaxRABackoff。在开始尝试发送每个新的分组之前，NB的值都被初始化为0。BE则为退避算法中的退避指数，并且每次初始化的值为macMinBE。BE在每个退避阶段的值计算表达式为：

BE＝min(macMinBE+NB,macMaxBE) (1)

其中macMaxBE为BE最大值。当一个节点试图开始发送分组时，MAC层先对NB和BE进行初始化，然后计算退避时间的边界，每个退避阶段对应的退避时间边界计算为(2^BE-1)。然后节点将随机延时若干个完整的aBackoffperiod时间，延时aBackoffperiod的数目我们称其为退避时间，它将在区间(0,2^BE-1)中随机均匀选择，每过一个aBackoffperiod的时间减1。在退避延时计数减为0时，节点将会执行空闲信道评估(Clear-channel assessment，CCA)用于判断信道当前的状态。若CCA判定当前信道是空闲的，那么该节点就可以发送分组；若判定信道忙，则节点进入下一个退避状态。如果分组发送成功，则发送节点将会接收到确认帧(Acknowledgment frame，Ack)。如果在macAckWaitDuration时间内发送端没有接收到Ack，这种情况预示着可能在发送时发生了碰撞，那么该发送节点也将进入下一个退避阶段。无论哪种情况在进入下一个退避阶段时，节点都将更新NB和BE的值。若NB<macMaxRABackoff，则NB加1，BE按照公式(1)方法更新；若NB≥macMaxRABackoff，则该次传输失败丢弃该分组，继续新的传输。

在IEEE 802.15.7中，给出了macMinBE、macMaxBE、macMaxRABackoff等参数的默认值，在整个算法中这些参数的值为固定的。从上述随机接入过程的描述我们可以看出，该算法会不可避免地浪费一些带宽，因为每个节点无法获取网络中其它竞争节点的情况，会出现即使所有节点均有分组等待发送，但由于都处于退避时期却使信道空闲的情形。随着节点数目增加，又会使节点同时完成退避发生碰撞的概率增加。

如图2所示为饱和流量状态下CSMA/CA算法的节点状态转移模型。图中，一个状态会在一定条件下转移到另一个状态，例如，若空闲信道评估结果为信道闲，则节点将会从“空闲信道评估”状态转移到“传输状态”；若信道忙则节点将转移到“退避阶段”，进入下一个退避阶段继续退避，这里我们只考虑节点退避阶段没有超出macMaxRABαckoff的情况。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提出一种基于动态窗口的连续传输(DCW-ST)方法，来改进现有的CSMA/CA机制，使该机制能够更有效地利用资源，提升网络性能。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：