[发明专利]一种基于信道感知的多优先级多信道媒体接入控制方法

说明书

本发明公开了一种基于信道感知的多优先级多信道媒体接入控制方法，将N个信道划分为Γ个动态预留信道和N‑Γ个固定共享信道，固定共享信道由所有不同优先级的分组平等共享，动态预留信道根据以下公式为各不同优先级的分组预留信道数：其中，m为当前分组的优先级等级，M为优先级的总等级数，λ_T表示总分组的到达率，λ_m表示当前优先级分组的到达率。本发明既可为高优先级业务保证充足的信道资源，又能有效提高整体信道利用率。

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种无人机自组网通信组网方法，提出了一种基于信道状态感知的多优先级多信道媒体接入控制方法(Multi-Priority Multi-ChannelMedia Access Control,MPMC_MAC)。

技术背景

无人机自组网采用移动Ad Hoc网络(Mobile Ad Hoc Network，MANET)作为主体网络体系架构，具有灵活、动态、快速自组、大容量、分布式、高抗毁性等特点，能够大大提高各种飞行器网络化协同作战能力，已成为军事航空通信网络未来重要发展方向之一。媒体接入控制(Media Access Control，MAC)协议是无人机自组网的关键技术之一，主要解决多个无人机之间如何高效共享通信信道的问题，是决定信息传输时延的主要因素，而无人机自组网存在传输时延较大、信道质量不稳定等问题，影响信息传输的时效性、可靠性，对MAC协议提出了较高要求。

无人机自组网MAC协议需要满足以下要求：(1)高优先级业务极低的传输时延；(2)分组首次发送成功率达到99％；(3)支持多种业务不同的服务质量(Quality of Service，QoS)；(4)支持大量用户。因此，非常有必要为无人机自组网设计一种传输时延小、网络容量大、灵活性高、可扩展性强，并支持多优先级业务区分服务的MAC协议，旨在保证高优先级的业务能够快速接入信道，获得最小的时延，同优先级业务获得公平接入的机会，实现节点之间信息快速、有效、可靠地共享和交换。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于多信道状态感知的多优先级多信道MAC方法，能够实时感知信道占用情况，为无人机自组网实现不同优先级业务的区分服务，并为各类信息传输提供有效的QoS保障和网络信道资源的充分高效利用。MPMC_MAC方法是一种基于信道状态感知的分布式随机竞争类MAC方法，主要包括多优先级多队列调度机制、呼叫准入控制机制、退避算法，以及多信道动态分配模型等4部分。其中，退避算法采用IEEE 802.11协议中的二进制指数退避(Binary Exponential Backoff，BEB)机制，其具体内容本专利不再讨论。

本发明的发明目的通过以下技术方案实现：

一种基于信道感知的多优先级多信道媒体接入控制方法，包含多信道动态分配模型，多信道动态分配模型为将N个信道划分为Γ个动态预留信道和N-Γ个固定共享信道，固定共享信道由所有不同优先级的分组平等共享，动态预留信道根据以下公式为各不同优先级的分组预留信道数：

其中，m为当前分组的优先级等级，M为优先级的总等级数，λ_T表示总分组的到达率，λ_m表示当前优先级分组的到达率。

优选地，

其中，Γ₀表示Γ的初值，η_min表示期望的最小信道利用率，η_p当前的信道利用率。

优选地，

其中，表示当前优先级分组中第i-1个和第i个到达分组之间的时间间隔。

优选地，分组的到达取决于节点的状态；

节点在“初始化/空闲”状态时，则将分组插入队列；