[发明专利]车载通讯中针对连续退避冻结的时延性能分析方法

权利要求书

1.车载通讯中针对连续退避冻结的时延性能分析方法，其特征在于，其包括以下步骤：

S1：建立紧急信息与常规信息的传输队列模型，其中紧急信息对应802.11p中最高优先级队列AC0，常规信息对应次优先级队列AC1；

AC0队列包的到达率服从泊松分布，AC1队列包定期到达；

其中：p_a0代表包到达AC0的概率，p_a1代表包到达AC1的概率，σ代表一个时隙的长度；

因此，将AC0队列建模为M/G/1排队模型，将AC1队列建模为D/G/1排队模型；

S2：建立数据包进入MAC层AC0与AC1到完成传输过程的Z域模型，该过程包括排队过程与服务过程两部分；其中MAC层服务时间可表示为：

式中：μ_i表示ACi的服务率，ρ_i表示ACi的利用率，λ_i表示ACi的包到达率，i为0或1；

S3：用代表ACi的服务时间的概率母函数，则有：

其中：B_i,j(z)代表ACi在j阶的退避时间的概率母函数，代表AC1的内部碰撞概率，M_l代表最大重传次数，T_tr(z)代表传输时间的概率母函数；

传输时间的概率母函数T_tr(z)表达式为：

S4：数据包的退避过程中，退避时间的概率母函数B_i,j(z)可由退避计数器减一的平均时间H_i(z)和当前ACi的竞争窗口大小W_i,j来表示：

其中：M表示最大退避阶数，退避计数器减一的平均时间H_i(z)由退避冻结时间F_i(z)和一个时隙σ组成；

退避冻结时间F_i(z)的计算公式为：

F_i(z)＝T_tr+AIFS_i

其中：AIFS_i是仲裁帧间间隔，它表示必须等待以获得传输机会的信道空闲时间；

基于802.11p协议规定：

AIFS_i＝AIFSN_i×σ+SIFS

其中：AIFSN_i是ACi的仲裁帧间间隔数，SIFS表示短帧间间隔；

S5：根据梅森公式计算退避计数器减一的平均时间H_i(z)：

其中：表示ACi的退避计数器被冻结的概率；

梅森公式计算退避计数器减一的平均时间H_i(z)，H_i(z)中梅森公式各项参数表示如下：

S6：根据退避冻结的定义，可表示为：

其中：N_cs表示目标车辆的通信范围内的车辆数，τ_i表示ACi的传输概率；

根据马尔科夫退避过程，ACi的传输概率τ_i的表达公式为：

假设ACi的退避冻结概率设置为的初始值为p_b；

将计算出的ACi的传输概率τ_i带入公式，得出ACi的退避冻结概率

预先设置误差界限ε；

如果则将的值赋值给p_b，通过迭代的方法计算直至

S7：所述MAC层服务时间可以计算为：

S8：假设ACi的利用率设置为ρ_i的初始值为ρ₀；

将计算出的MAC层服务时间带入公式，得出ACi的利用率设置为ρ_i：

S9：预先设置误差界限ε；

如果|ρ_i-ρ₀|≥ε，则将ρ_i的值赋值给ρ₀，通过迭代的方法计算ρ_i，直至|ρ_i-ρ₀|ε；

S10：基于ACi的利用率设置为ρ_i的计算方法计算得出AC0、AC1的利用率ρ₀、ρ₁；

S11：基于AC0、AC1的利用率ρ₀、ρ₁计算出AC0、AC1队列中的平均数据包数对于M/G/1队列AC0的平均数据包数计算，根据Pollaczek-Khintchine(P-K)公式得出AC0队列中的平均数据包数如下：

其中：

对于D/G/1队列AC1的平均数据包数计算，采用Kramer和Lagbenbach-Belz(KLB)公式来求的近似解：

其中：

S12：计算数据包的时延PD_i：

其中，表示ACi队列中平均数据包的数量。