專利名稱：確定及優(yōu)化短距離無線網(wǎng)絡(luò)吞吐率的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種確定及優(yōu)化短距離無線網(wǎng)絡(luò)吞吐率的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
目前，短距離無線網(wǎng)絡(luò)包括WPAN(無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò))和WSN(無線傳感器網(wǎng)絡(luò))等無線通信網(wǎng)絡(luò)，為給WPAN和WSN等短距離無線網(wǎng)絡(luò)提供通信解決方案，IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)制定了MAC(媒體接入控制)層協(xié)議，其規(guī)定的傳輸范圍在WPAN的典型距離10米左右。
WPAN的主要特點(diǎn)是低速率、低功耗、低復(fù)雜度和大量的無線節(jié)點(diǎn)。其潛在的應(yīng)用領(lǐng)域有傳感器、遙控玩具、智能徽章、遙控器和家庭自動(dòng)化裝置等。IEEE802.15.4提供的解決方案的能耗和復(fù)雜度都很低，使得電池壽命可以達(dá)到幾個(gè)月甚至幾年。
IEEE802.15.4在競(jìng)爭(zhēng)訪問時(shí)段采用CSMA(載波偵聽多點(diǎn)接入)/CA(沖突避免)媒介訪問機(jī)制。目前，在主要基于時(shí)隙CSMA/CA機(jī)制的網(wǎng)絡(luò)中，協(xié)調(diào)器會(huì)在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)出信標(biāo)給所有的感測(cè)設(shè)備，而對(duì)于需要傳送數(shù)據(jù)的設(shè)備來說，其會(huì)向協(xié)調(diào)器要求進(jìn)行傳送。由于在一個(gè)時(shí)間內(nèi)只能有一個(gè)設(shè)備進(jìn)行傳輸，因此，所有想要傳輸?shù)脑O(shè)備就會(huì)進(jìn)行時(shí)隙的CSMA/CA算法來競(jìng)爭(zhēng)傳輸媒體的使用權(quán)。
競(jìng)爭(zhēng)傳輸媒體使用權(quán)的處理過程包括所有需要傳輸數(shù)據(jù)的設(shè)備需要監(jiān)測(cè)目前的無線傳輸媒體是否有其他設(shè)備正在使用，如果是，則該設(shè)備會(huì)產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)退避時(shí)間，等待下一次感知信道，若目前的無線傳輸媒體空閑，則該設(shè)備便可以開始發(fā)送數(shù)據(jù)。這一處理過程稱為非堅(jiān)持CSMA機(jī)制。
協(xié)調(diào)器在接受到設(shè)備的數(shù)據(jù)幀之后需要發(fā)送應(yīng)答幀給設(shè)備，如果設(shè)備在數(shù)據(jù)幀發(fā)送完成后的timeout(設(shè)備等待應(yīng)答最大等待時(shí)間)內(nèi)沒有收到應(yīng)答幀則表示此次發(fā)送失敗。
為了衡量采用競(jìng)爭(zhēng)訪問機(jī)制的WPAN或WSN等網(wǎng)絡(luò)的CSMA/CA的性能，需要計(jì)算確定網(wǎng)絡(luò)的吞吐率。這樣，在網(wǎng)絡(luò)中，便可以根據(jù)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)性能需求對(duì)網(wǎng)絡(luò)的接入進(jìn)行優(yōu)化，以提高網(wǎng)絡(luò)接入成功率，使得網(wǎng)絡(luò)性能得到優(yōu)化改善，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)針對(duì)網(wǎng)絡(luò)吞吐率的優(yōu)化，獲得期望的網(wǎng)絡(luò)吞吐率。
目前，在WPAN或WSN等短距離無線網(wǎng)絡(luò)中，具體是按照IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)中的CSMA/CA機(jī)制進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)吞吐率的計(jì)算。具體可以借助相應(yīng)的Markov(馬爾可夫)模型求出設(shè)備在退避前提下發(fā)送數(shù)據(jù)的條件概率，進(jìn)而得到網(wǎng)絡(luò)吞吐率的求導(dǎo)公式。
但是，不難看出，WPAN或WSN等短距離無線網(wǎng)絡(luò)與IEEE802.11的CSMA/CA機(jī)制并不相同，具體的不同點(diǎn)如下 (1)在WPAN或WSN等短距離無線網(wǎng)絡(luò)中不使用虛載波偵聽機(jī)制，以節(jié)省網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的耗電量； (2)在短距離無線網(wǎng)絡(luò)中也沒有RTS(請(qǐng)求幀)/CTS(清除幀)，這是因?yàn)樵诙叹嚯x無線網(wǎng)絡(luò)中的單個(gè)節(jié)點(diǎn)的發(fā)送速率較小，發(fā)送的數(shù)據(jù)包不大，發(fā)生沖突造成的損失不像IEEE802.11發(fā)生沖突造成的損失那么大，故無需設(shè)置相應(yīng)的RTS/CTS； (3)IEEE802.11使用的是基于時(shí)隙的CSMA/CA，而WPAN或WSN等短距離無線網(wǎng)絡(luò)可以使用時(shí)隙和非時(shí)隙兩種機(jī)制，在基于時(shí)隙的CSMA/CA幀中設(shè)置有專用的競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙，而非時(shí)隙機(jī)制則無競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙的設(shè)置。
因此，若在WPAN或WSN等短距離無線網(wǎng)絡(luò)中采用IEEE802.11的CSMA/CA機(jī)制顯然沒有考慮WPAN或WSN等短距離無線網(wǎng)絡(luò)中CSMA/CA的本質(zhì)特點(diǎn)，因此，計(jì)算確定的網(wǎng)絡(luò)吞吐率也就存在較大的誤差，即無法真實(shí)反映WPAN或WSN等短距離無線網(wǎng)絡(luò)中CSMA/CA的性能，這將進(jìn)一步導(dǎo)致無法根據(jù)準(zhǔn)確的網(wǎng)絡(luò)吞吐率對(duì)網(wǎng)絡(luò)接入進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而使得網(wǎng)絡(luò)接入成功率降低，同時(shí)，還會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)設(shè)備功耗過大的問題。而且CCA成功概率和吞吐率計(jì)算過程也過于繁瑣。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種確定及優(yōu)化短距離無線網(wǎng)絡(luò)吞吐率的方法及系統(tǒng)，從而可以準(zhǔn)確獲得WPAN或WSN等短距離無線網(wǎng)絡(luò)的吞吐率參數(shù)，以便于針對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的優(yōu)化處理，進(jìn)而有效提高短距離無線網(wǎng)絡(luò)的接入性能，降低設(shè)備功耗。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 本發(fā)明提供了一種確定短距離無線網(wǎng)絡(luò)吞吐率的方法，包括 根據(jù)短距離無線網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸特征獲取競(jìng)爭(zhēng)訪問時(shí)段的各時(shí)間參數(shù)，所述參數(shù)為基于非堅(jiān)持載波偵聽多點(diǎn)接入CSMA機(jī)制確定； 根據(jù)所述競(jìng)爭(zhēng)訪問時(shí)段的各時(shí)間參數(shù)，計(jì)算確定所述的短距離無線網(wǎng)絡(luò)的吞吐率。
根據(jù)所述競(jìng)爭(zhēng)訪問時(shí)段的各時(shí)間參數(shù)，計(jì)算確定網(wǎng)絡(luò)中的研究周期時(shí)間值，并根據(jù)有效數(shù)據(jù)負(fù)載的長(zhǎng)度和所述研究周期時(shí)間值計(jì)算確定短距離無線網(wǎng)絡(luò)的吞吐率。
所述的研究周期時(shí)間具體為根據(jù)研究周期內(nèi)的平均沖突次數(shù)及所述各時(shí)間參數(shù)確定，且所述的平均沖突次數(shù)為根據(jù)上次成功通信后本次通信沖突的概率，以及上次沖突后本次通信沖突或成功的概率確定，相應(yīng)的概率均為根據(jù)設(shè)備退避時(shí)間的第一次信道空閑評(píng)估的條件概率確定。
所述的第一次信道空閑評(píng)估的條件概率為基于馬爾可夫模型和連續(xù)兩次信道空閑評(píng)估成功概率確定，且所述的連續(xù)兩次信道空閑評(píng)估成功概率為根據(jù)研究周期中的連續(xù)兩個(gè)空閑時(shí)隙的平均數(shù)目及連續(xù)兩個(gè)時(shí)隙的數(shù)目確定。
所述的上次沖突后本次通信沖突的概率為根據(jù)設(shè)備等待應(yīng)答最大等待時(shí)間存在沖突的概率與其他空閑時(shí)間存在沖突的概率確定，且所述的設(shè)備等待應(yīng)答最大等待時(shí)間存在沖突的概率與其他空閑時(shí)間存在沖突的概率分別為根據(jù)退避時(shí)間的第一次信道空閑評(píng)估的條件概率確定。
本發(fā)明還提供了一種確定短距離無線網(wǎng)絡(luò)吞吐率的系統(tǒng)包括時(shí)間參數(shù)獲取單元和網(wǎng)絡(luò)吞吐率確定單元，其中 時(shí)間參數(shù)獲取單元，用于根據(jù)短距離無線網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸特征獲取競(jìng)爭(zhēng)訪問時(shí)段的各時(shí)間參數(shù)，且所述參數(shù)為基于非堅(jiān)持載波偵聽多點(diǎn)接入CSMA機(jī)制確定； 網(wǎng)絡(luò)吞吐率確定單元，用于利用所述競(jìng)爭(zhēng)訪問時(shí)段的各時(shí)間參數(shù)計(jì)算確定短距離無線網(wǎng)絡(luò)的吞吐率。
所述的網(wǎng)絡(luò)吞吐率確定單元包括研究周期時(shí)間確定單元和網(wǎng)絡(luò)吞吐率計(jì)算單元，其中 研究周期時(shí)間確定單元，用于根據(jù)研究周期內(nèi)的平均沖突次數(shù)及所述各時(shí)間參數(shù)確定研究周期時(shí)間； 網(wǎng)絡(luò)吞吐率計(jì)算單元，用于計(jì)算有效數(shù)據(jù)負(fù)載長(zhǎng)度與所述研究周期時(shí)間的比值，并作為網(wǎng)絡(luò)吞吐率值。
所述的系統(tǒng)還包括研究周期內(nèi)的平均沖突次數(shù)計(jì)算單元，用于為研究周期時(shí)間確定單元提供研究周期內(nèi)的平均沖突次數(shù)，且該單元具體為 根據(jù)設(shè)備退避時(shí)間的第一次信道空閑評(píng)估的條件概率，計(jì)算上次成功通信后本次通信沖突的概率和上次沖突后本次通信沖突的概率，利用計(jì)算獲得的兩概率值計(jì)算研究周期內(nèi)的平均沖突次數(shù)。
所述的系統(tǒng)還包括第一次信道空閑評(píng)估的條件概率計(jì)算單元，用于為所述的研究周期內(nèi)的平均沖突次數(shù)計(jì)算單元提供所述的設(shè)備退避時(shí)間的第一次信道空閑評(píng)估的條件概率值，且該單元具體為 根據(jù)研究周期中的連續(xù)兩個(gè)空閑時(shí)隙的平均數(shù)目及連續(xù)兩個(gè)時(shí)隙的數(shù)目確定所述的連續(xù)兩次信道空閑評(píng)估成功概率，并根據(jù)連續(xù)兩次信道空閑評(píng)估成功概率確定所述的第一次信道空閑評(píng)估的條件概率。
本發(fā)明還提供了一種優(yōu)化短距離無線網(wǎng)絡(luò)吞吐率的方法，包括 根據(jù)短距離無線網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸特征獲取競(jìng)爭(zhēng)訪問時(shí)段的各時(shí)間參數(shù)，所述參數(shù)為基于非堅(jiān)持CSMA機(jī)制確定； 利用所述競(jìng)爭(zhēng)訪問時(shí)段的各時(shí)間參數(shù)計(jì)算確定網(wǎng)絡(luò)的信道空閑評(píng)估成功概率，并根據(jù)所述信道空閑評(píng)估成功概率確定網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)； 根據(jù)所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)接入分布進(jìn)行優(yōu)化處理，實(shí)現(xiàn)針對(duì)網(wǎng)絡(luò)吞吐率的優(yōu)化。
所述的信道空閑評(píng)估成功概率根據(jù)研究周期內(nèi)的平均沖突次數(shù)及所述的各時(shí)間參數(shù)計(jì)算確定。
所述的研究周期內(nèi)的平均沖突次數(shù)為上次成功通信后本次通信沖突的概率與上次沖突后本次通信成功的概率的比值，且兩概率值均為根據(jù)設(shè)備退避時(shí)間的第一次信道空閑評(píng)估的條件概率確定。
所述的網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)為 利用平滑因子對(duì)當(dāng)前信道空閑評(píng)估成功周期內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)及當(dāng)前信道空閑評(píng)估成功周期結(jié)束后的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)進(jìn)行修正處理，獲得下發(fā)信道空閑評(píng)估成功周期內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)，且所述的當(dāng)前信道空閑評(píng)估成功周期結(jié)束后的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)為根據(jù)沖突傳輸時(shí)間、信道空閑評(píng)估成功概率及退避時(shí)刻的第一次信道空閑評(píng)估的條件概率計(jì)算確定。
所述的優(yōu)化處理包括 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)及網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間參數(shù)計(jì)算確定網(wǎng)絡(luò)中最優(yōu)吞吐率對(duì)應(yīng)的退避空口值，并利用所述退避窗口值對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化處理。
本發(fā)明還提供了一種優(yōu)化短距離無線網(wǎng)絡(luò)吞吐率的系統(tǒng)，包括時(shí)間參數(shù)獲取單元，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)確定單元和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化處理單元，其中 時(shí)間參數(shù)獲取單元，用于根據(jù)短距離無線網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸特征獲取競(jìng)爭(zhēng)訪問時(shí)段的各時(shí)間參數(shù)，所述參數(shù)為基于非堅(jiān)持CSMA機(jī)制確定； 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)確定單元，用于利用所述競(jìng)爭(zhēng)訪問時(shí)段的各時(shí)間參數(shù)計(jì)算確定網(wǎng)絡(luò)的信道空閑評(píng)估成功概率，并根據(jù)所述信道空閑評(píng)估成功概率確定網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)； 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化處理單元，用于根據(jù)所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化處理，實(shí)現(xiàn)針對(duì)網(wǎng)絡(luò)吞吐率的優(yōu)化。
所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)確定單元中包括信道空閑評(píng)估成功概率計(jì)算單元，用于根據(jù)研究周期內(nèi)的平均沖突次數(shù)及所述的各時(shí)間參數(shù)計(jì)算確定所述的信道空閑評(píng)估成功概率，且所述的研究周期內(nèi)的平均沖突次數(shù)為上次成功通信后本次通信沖突的概率與上次沖突后本次通信成功的概率的比值，且兩概率值均為根據(jù)設(shè)備退避時(shí)間的第一次信道空閑評(píng)估的條件概率確定。
所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)確定單元中包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)修正處理單元，具體為 利用平滑因子對(duì)當(dāng)前信道空閑評(píng)估成功周期內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)及當(dāng)前信道空閑評(píng)估成功周期結(jié)束后的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)進(jìn)行修正處理，獲得下一信道空閑評(píng)估成功周期內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)，且所述的當(dāng)前信道空閑評(píng)估成功周期結(jié)束后的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)為根據(jù)沖突傳輸時(shí)間、信道空閑評(píng)估成功概率及退避時(shí)刻的第一次信道空閑評(píng)估的條件概率計(jì)算確定。
所述的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化處理單元具體包括 退避窗口值確定單元，用于根據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)及網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間參數(shù)計(jì)算確定網(wǎng)絡(luò)中最優(yōu)吞吐率對(duì)應(yīng)的退避空口值； 優(yōu)化處理執(zhí)行單元，根據(jù)所述的退避窗口值對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化處理。
需要說明的是，在本發(fā)明提供的上述各種實(shí)現(xiàn)方案中，所述的各時(shí)間參數(shù)均可以包括 信道空閑評(píng)估時(shí)間、沖突傳輸時(shí)間、成功傳輸時(shí)間和空閑時(shí)間； 或者， 信道空閑評(píng)估時(shí)間、沖突傳輸時(shí)間、成功傳輸時(shí)間、沖突傳輸后的空閑時(shí)間和沖突傳輸后的空閑時(shí)間； 或者， 沖突傳輸時(shí)間、成功傳輸時(shí)間和包含信道空閑評(píng)估時(shí)間的空閑時(shí)間。
所述的計(jì)算確定短距離無線網(wǎng)絡(luò)的吞吐率的處理包括 由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明的有益效果包括 (1)本發(fā)明提供的確定網(wǎng)絡(luò)吞吐率的實(shí)現(xiàn)方案的有益效果如下 本發(fā)明采用非堅(jiān)持CSMA分析WPAN或WSN等短距離無線網(wǎng)絡(luò)CAP(競(jìng)爭(zhēng)接入時(shí)期)，簡(jiǎn)化了整個(gè)分析過程的復(fù)雜程度；而且，本發(fā)明還根據(jù)信道模型使得CCA的估計(jì)更加合理，且得到大大簡(jiǎn)化；另外，本發(fā)明中還考慮了timeout(設(shè)備等待應(yīng)答最大等待時(shí)間)對(duì)吞吐率性能的影響，給出了基于timeout時(shí)期的分析方式，修正了吞吐率的估計(jì)值，使得吞吐率的估計(jì)結(jié)果更加精確。因此，本發(fā)明提供了一種可以準(zhǔn)確估計(jì)WPAN或WSN等短距離無線網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)吞吐率的實(shí)現(xiàn)方案，為網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)估提供了可靠準(zhǔn)確的分析工具和方法，進(jìn)而提高網(wǎng)絡(luò)的整體性能，保證用戶的利益和業(yè)務(wù)服務(wù)的質(zhì)量。
(2)本發(fā)明提供的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)方案的有益效果如下 本發(fā)明采用非堅(jiān)持CSMA分析WPAN或WSN等短距離無線網(wǎng)絡(luò)CAP，簡(jiǎn)化了優(yōu)化分析過程；同樣，根據(jù)信道模型對(duì)設(shè)備的CCA成功概率進(jìn)行估計(jì)，使CCA的估計(jì)更加合理，且得到大大簡(jiǎn)化；而且，本發(fā)明還給出了較為簡(jiǎn)便的每個(gè)設(shè)備對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)的估計(jì)方法，其對(duì)硬件無需任何額外要求。另外，本發(fā)明可以使WPAN或WSN等短距離無線網(wǎng)絡(luò)CSMA/CA的網(wǎng)絡(luò)吞吐率接近理論極限，而且，在優(yōu)化吞吐率的同時(shí)有效改善網(wǎng)絡(luò)能量利用率。



圖1為本發(fā)明所述的確定網(wǎng)絡(luò)吞吐率的具體實(shí)現(xiàn)過程示意圖； 圖2為本發(fā)明提供的第一種信道模型示意圖； 圖3為本發(fā)明中采用的設(shè)備CCA馬爾可夫模型示意圖； 圖4為沖突后平均空閑時(shí)間馬爾可夫模型示意圖； 圖5為成功通信之間的平均沖突次數(shù)的馬爾可夫模型示意圖； 圖6為本發(fā)明提供的確定網(wǎng)絡(luò)吞吐率的系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7為本發(fā)明所述的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的具體實(shí)現(xiàn)過程示意圖； 圖8為本發(fā)明提供的第二種信道模型示意圖； 圖9為本發(fā)明提供的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖10本發(fā)明提供的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化后的仿真效果示意圖一； 圖11為本發(fā)明提供的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化后的仿真效果示意圖二。

具體實(shí)施例方式 本發(fā)明中具體是基于使用非堅(jiān)持CSMA機(jī)制的WPAN或WSN等短距離無線網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸特征建立對(duì)應(yīng)的CAP信道模型，以基于所述的信道模型確定相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)吞吐率，進(jìn)而便于對(duì)網(wǎng)絡(luò)吞吐率的優(yōu)化處理。具體可以借助基于信道模型確定的研究周期概念進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)吞吐率的計(jì)算。
根據(jù)WPAN或WSN等短距離無線網(wǎng)絡(luò)CSMA/CA的處理過程可知，設(shè)備在任意時(shí)刻感知信道，若信道空閑則發(fā)送數(shù)據(jù)，否則按照退避算法延時(shí)后，繼續(xù)感知信道。在第二次感知信道時(shí)繼續(xù)以上算法。因此，本發(fā)明可以利用非堅(jiān)持CSMA方法對(duì)WPAN或WSN等短距離無線網(wǎng)絡(luò)CSMA/CA進(jìn)行分析研究，以確定相應(yīng)吞吐率參數(shù)。
為了研究網(wǎng)絡(luò)某一時(shí)刻的狀態(tài)和性能，，還假設(shè)信道為理想信道且無隱藏終端，設(shè)備數(shù)為恒定值且每一個(gè)設(shè)備始終有同樣長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)向協(xié)調(diào)器發(fā)送，而且，在實(shí)際工作環(huán)境中，基本上是符合這種假設(shè)的，即數(shù)據(jù)量較小，也相對(duì)恒定，信道條件發(fā)生巨大變化的可能性較小，至于設(shè)備數(shù)量，如果發(fā)生變化，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和性能將經(jīng)過一個(gè)波動(dòng)期后進(jìn)入新的狀態(tài)，所以也可以假設(shè)在研究周期內(nèi)是恒定的。
基于上述假設(shè)，定義S為網(wǎng)絡(luò)吞吐率，即網(wǎng)絡(luò)用于成功傳輸有效數(shù)據(jù)負(fù)載的時(shí)間所占比例，且具體以每次成功傳輸?shù)拈g隔為研究周期。
本發(fā)明提供了準(zhǔn)確估計(jì)WPAN或WSN等短距離無線網(wǎng)絡(luò)吞吐率的實(shí)現(xiàn)方案。其主要包括首先，根據(jù)短距離無線網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸特征獲取競(jìng)爭(zhēng)訪問時(shí)段的各時(shí)間參數(shù)，且所述參數(shù)為基于非堅(jiān)持CSMA確定；之后，再根據(jù)所述競(jìng)爭(zhēng)訪問時(shí)段的各時(shí)間參數(shù)，計(jì)算確定所述的短距離無線網(wǎng)絡(luò)的吞吐率。其中，計(jì)算確定短距離無線網(wǎng)絡(luò)的吞吐率的實(shí)現(xiàn)具體可以根據(jù)所述競(jìng)爭(zhēng)訪問時(shí)段的各時(shí)間參數(shù)，計(jì)算確定網(wǎng)絡(luò)中的研究周期時(shí)間值，并將網(wǎng)絡(luò)的有效數(shù)據(jù)負(fù)載的長(zhǎng)度和所述研究周期時(shí)間值的比值作為短距離無線網(wǎng)絡(luò)的吞吐率。
本發(fā)明還提供了優(yōu)化短距離無線網(wǎng)絡(luò)吞吐率的實(shí)現(xiàn)方案。其主要包括首先，根據(jù)短距離無線網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸特征獲取競(jìng)爭(zhēng)訪問時(shí)段的各時(shí)間參數(shù)，所述參數(shù)為基于非堅(jiān)持CSMA機(jī)制確定；之后，利用所述各時(shí)間參數(shù)計(jì)算確定網(wǎng)絡(luò)的信道空閑評(píng)估成功概率，并根據(jù)所述信道空閑評(píng)估成功概率確定網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)；最后，根據(jù)所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)接入分布進(jìn)行優(yōu)化處理，實(shí)現(xiàn)針對(duì)網(wǎng)絡(luò)吞吐率的優(yōu)化。
在上述兩實(shí)現(xiàn)方案中，所述的信息傳輸特征包括但不限于a)單個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)速率較小，發(fā)送的數(shù)據(jù)包不大；b)網(wǎng)絡(luò)支持的設(shè)備數(shù)量較大；c)采用CSMA/CA機(jī)制，具有非堅(jiān)持CSMA機(jī)制的特點(diǎn)，支持時(shí)隙和非時(shí)隙兩種機(jī)制。
上述基于非堅(jiān)持CSMA機(jī)制確定的各時(shí)間參數(shù)可以為以下任一情況 (1)信道空閑評(píng)估時(shí)間，沖突傳輸時(shí)間，成功傳輸時(shí)間，以及空閑時(shí)間； (2)信道空閑評(píng)估時(shí)間，沖突傳輸時(shí)間，成功傳輸時(shí)間，沖突傳輸后的空閑時(shí)間，以及沖突傳輸后的空閑時(shí)間； (3)沖突傳輸時(shí)間，成功傳輸時(shí)間，以及包含信道空閑評(píng)估時(shí)間的空閑時(shí)間。
當(dāng)然，除上述三種情況外，還可能選擇其他時(shí)間參數(shù)的組合作為短距離無線網(wǎng)絡(luò)信道模型對(duì)應(yīng)的各時(shí)間參數(shù)。
本發(fā)明提供的網(wǎng)絡(luò)吞吐率估計(jì)算法在具體實(shí)施過程中還提出設(shè)備感知信道概率的markov(馬爾可夫)模型，并基于該模型確定感知信道概率(如CCA成功概率、退避時(shí)刻第一次CCA條件的概率等)和連續(xù)兩次CCA成功概率的估計(jì)結(jié)果。同時(shí)，還考慮timeout(設(shè)備等待應(yīng)答最大等待時(shí)間)對(duì)吞吐率性能的影響，確定通信間平均空閑時(shí)間和成功通信間平均沖突次數(shù)的分析方法。從而可以根據(jù)確定的相應(yīng)參數(shù)，為基于非堅(jiān)持CSMA提出WPAN或WSN等短距離無線網(wǎng)絡(luò)的CAP(競(jìng)爭(zhēng)訪問時(shí)段)的信道模型進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)吞吐率的計(jì)算，以便于對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能進(jìn)行量化衡量，并可以根據(jù)量化結(jié)果作為判斷網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化處理是否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)的依據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)吞吐率的優(yōu)化操作。
為便于對(duì)本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行詳細(xì)的說明。
本發(fā)明首先提供了一種短距離無線網(wǎng)絡(luò)中確定網(wǎng)絡(luò)吞吐率的實(shí)現(xiàn)方法，具體的實(shí)現(xiàn)過程如圖1所示，包括如下步驟 步驟11確定所述研究周期包括的各時(shí)間參數(shù)； 如圖2所示，每個(gè)研究周期具體可以包括沖突傳輸時(shí)間coll、成功傳輸時(shí)間Succ、成功后的空閑時(shí)間Idle_succ、沖突后的空閑時(shí)間Idle_coll以及CCA時(shí)間，其中，CCA時(shí)間不計(jì)算在空閑時(shí)期內(nèi)； 或者，每個(gè)研究周期的具體時(shí)間參數(shù)還可以如圖8所示，包括沖突傳輸時(shí)間coll、成功傳輸時(shí)間Succ、空閑時(shí)間Idle以及CCA時(shí)間；此時(shí)，不將空閑時(shí)間區(qū)分為成功后的空閑時(shí)間Idle_succ和沖突后的空閑時(shí)間Idle_coll； 在后續(xù)的網(wǎng)絡(luò)吞吐率計(jì)算過程中具體以圖2所示的信道模型為例進(jìn)行描述，其中具體的實(shí)現(xiàn)過程涉及的原理同樣適用于圖8所示的信道模型。
步驟12計(jì)算研究周期內(nèi)的平均沖突次數(shù)； 由于在計(jì)算吞吐率S時(shí)需要利用步驟11中的時(shí)間參數(shù)以及研究周期內(nèi)的平均沖突次數(shù)，所以該步驟中需要計(jì)算所述的研究周期內(nèi)的平均沖突次數(shù)Nc； 步驟13根據(jù)所述的時(shí)間參數(shù)及所述的研究周期內(nèi)的平均沖突次數(shù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的吞吐率； 網(wǎng)絡(luò)吞吐率S與研究周期包含的各個(gè)時(shí)間的關(guān)系為 S＝tp/tv 式(1) tv＝Nc·Tidle_coll+Tidle_succ+(Nc+1)·2·TCCA+NcTcoll+Ts 式(2) 其中， tp為有效數(shù)據(jù)負(fù)載的長(zhǎng)度； tv為研究周期的平均時(shí)間長(zhǎng)度； Tidle_coll和Tidle_succ分別是沖突傳輸后的平均空閑時(shí)間和成功傳輸后的平均空閑時(shí)間； Nc為一個(gè)研究周期內(nèi)的平均沖突次數(shù)； Tcoll和Ts分別為沖突通信所占據(jù)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間(即沖突傳輸時(shí)間)和成功通信所占據(jù)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間(即成功傳輸時(shí)間)； TCCA為CCA所占據(jù)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間(即CCA時(shí)間)。
下面首先對(duì)上述除Tidle_coll(該參數(shù)將在后面描述中)外的其他各參數(shù)的計(jì)算獲得方式進(jìn)行說明 Nc＝Pcoll/Psucc式(3) Tidlc_succ＝(1-τ)n/1-(1-τ)n 式(4) Ts＝Tpacket+Tack+Twait＝L+3Tcoll＝L TCCA＝1 式(5) 其中，Pcoll和Psucc分別為網(wǎng)絡(luò)中存在通信的前提下，此通信為沖突和成功的條件概率，n為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)，即某個(gè)星型網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備數(shù)，τ為某個(gè)設(shè)備在退避的前提下處于第一次CCA的條件概率，Tpacket為打包處理時(shí)間，Tack為響應(yīng)確認(rèn)時(shí)間，Twait為等待時(shí)間。
為便于計(jì)算獲得所述的網(wǎng)絡(luò)吞吐率S，便需要獲知上述各式中的各參數(shù)，下面將分別描述各參數(shù)的計(jì)算獲得方式 (1)具體計(jì)算退避時(shí)刻第一次CCA的條件概率τ的方法如下 借助如圖3所示二維markov模型研究某個(gè)設(shè)備在任意退避時(shí)刻第一次CCA的條件概率τ，在該模型中省略了第二次CCA的狀態(tài)，所述的τ為 式(6) 在式(6)及圖3中，Wi為當(dāng)前退避計(jì)數(shù)最大值，m為當(dāng)前退避次數(shù)，1-v為連續(xù)兩次CCA成功概率，(i，j)為退避狀態(tài)。當(dāng)退避計(jì)數(shù)值j為0時(shí)，設(shè)備進(jìn)行第一次CCA； 基于圖2所示的信道模型，連續(xù)兩次CCA成功概率1-v為 式(7) 在式(7)中，Tvi2為一個(gè)研究周期中連續(xù)兩個(gè)空閑時(shí)隙的平均數(shù)目，Tv2為一個(gè)研究周期中連續(xù)兩個(gè)時(shí)隙的數(shù)目。
(2)計(jì)算研究周期內(nèi)的平均沖突次數(shù) 由于上次通信的成功與否直接影響本次通信的成功概率，所以一個(gè)研究周期內(nèi)的平均沖突次數(shù)Nc可以利用圖4所示的markov模型進(jìn)行求解。
當(dāng)前通信沖突和成功的概率Pcoll和Psucc分別為 Psucc＝1-Pc_c/1-Pc_c+Pc_s Pcoll＝1-Psucc式(8) 式(8)中，Pc_s＝1-(1-τ)n-nτ(1-τ)n-1/-(1-τ)n，Ps_s＝1-Pc_s，Ps_c＝1-Pc_c，在圖4及式(8)中，Pc_s和Ps_s分別為上次成功通信后本次通信沖突個(gè)成功的概率，Ps_c為上次沖突后本次次通信成功的概率，Pc_c為上次通信沖突后本次通信沖突的概率，后面將對(duì)該概率的計(jì)算獲得方式進(jìn)行說明。
因此，平均沖突次數(shù)Nc的計(jì)算方式為 Nc＝Pc_s/1-Pc_c 式(9) 根據(jù)上述公式便可以計(jì)算所述的研究周期內(nèi)的平均沖突次數(shù)。
(3)為計(jì)算出研究周期內(nèi)的平均沖突次數(shù)及網(wǎng)絡(luò)吞吐率，還需要計(jì)算確定沖突傳輸后的空閑時(shí)間Tidle_coll及Pc_c，具體的計(jì)算方法如下 目前，在IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)中，timeout時(shí)間為2.7個(gè)時(shí)隙，即大于CCA所需時(shí)間(2個(gè)時(shí)隙)，所以沒有參與上次沖突通信的設(shè)備可能會(huì)在timeout時(shí)期競(jìng)爭(zhēng)以獲得感知和接入信道的機(jī)會(huì)，相反在這個(gè)時(shí)期里參與上次沖突通信的設(shè)備則必須處于等待應(yīng)答的狀態(tài)。基于以上原因，沖突后的空閑時(shí)期可以分為兩個(gè)競(jìng)爭(zhēng)時(shí)期timeout時(shí)間(即timeout對(duì)應(yīng)的時(shí)期)和其他空閑時(shí)間(即空閑時(shí)間中除timeout之外的時(shí)期)。
借助markov模型來研究沖突后的空閑時(shí)期模型，如圖5所示，slot i代表沖突后在設(shè)備開始第一次CCA之前網(wǎng)絡(luò)的空閑時(shí)隙數(shù)，Pt1為在timeout時(shí)期內(nèi)存在設(shè)備進(jìn)行第一次CCA的概率，Pt2為在其他空閑時(shí)期存在設(shè)備進(jìn)行第一次CCA的概率。因?yàn)閰⑴c沖突的設(shè)備在timeout時(shí)期后最多退避7個(gè)時(shí)隙感知信道，所以i最大等于10。Xi為slot i的概率，具體為 Xt＝X0·(1-Pt1)t1≤i≤3 Xt＝X0·(1-Pt1)3·(1-Pt2)t-34≤i≤10式(10) 式(10)中Pt1和Pt2可由下式得到 Pt2＝1-(1-τ)n 式(11) 式(11)中n0為參與沖突的平均設(shè)備數(shù)。借助上述模型，推導(dǎo)得出Tidle_coll和上次沖突后當(dāng)前通信為沖突的概率Pc_c 式(12) 式(13) 式(13)中Pc_timeout和Pc_untimeout分別為timeout時(shí)期和其他空閑時(shí)期存在沖突的概率 式(14) Pc_untimeout＝1-(1-τ)n-nτ(1-τ)n-1/1-(1-τ)n式(15) (4)參與沖突的平均設(shè)備數(shù)的計(jì)算確定。盡管由于timeout時(shí)期的原因，參與競(jìng)爭(zhēng)以獲得CCA機(jī)會(huì)的設(shè)備數(shù)不是常數(shù)，但在此仍假設(shè)所有設(shè)備在任意空閑時(shí)期都在參與競(jìng)爭(zhēng)。所以參與沖突的平均設(shè)備數(shù)由下式得到 式(16) 式(16)中Colli為存在i個(gè)設(shè)備參與沖突的概率。
至此，用于計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的吞吐率S所需要的各參數(shù)均可以獲得，因此，相應(yīng)的吞吐率S可以計(jì)算獲得，而且，上述計(jì)算處理過程中由于充分考慮了短距離通信網(wǎng)絡(luò)的特有特征，使得計(jì)算獲得的吞吐率S可以更為準(zhǔn)確地反映網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際性能，而且，整個(gè)吞吐率S的計(jì)算遠(yuǎn)程更為簡(jiǎn)便。
在上述具體實(shí)現(xiàn)方案中，在進(jìn)行各參數(shù)的計(jì)算過程中，分別采用了上述式(1)至式(16)，在實(shí)際應(yīng)用本發(fā)明過程中，并不局限于采用上述公式進(jìn)行各參數(shù)的計(jì)算，對(duì)于任何非實(shí)質(zhì)的變換，但仍采用上述實(shí)現(xiàn)思想完成的網(wǎng)絡(luò)吞吐率計(jì)算確定處理過程均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。
本發(fā)明還提供了一種確定短距離無線網(wǎng)絡(luò)吞吐率的系統(tǒng)，其具體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)如圖6所示，包括時(shí)間參數(shù)獲取單元和網(wǎng)絡(luò)吞吐率確定單元，其中 (1)時(shí)間參數(shù)獲取單元，用于根據(jù)短距離無線網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸特征獲取競(jìng)爭(zhēng)訪問時(shí)段的各時(shí)間參數(shù)，所述參數(shù)為基于非堅(jiān)持載波偵聽多點(diǎn)接入CSMA機(jī)制確定； 其中，所述的各時(shí)間參數(shù)可以為信道空閑評(píng)估時(shí)間，沖突傳輸時(shí)間，成功傳輸時(shí)間，以及空閑時(shí)間；或者，可以為信道空閑評(píng)估時(shí)間，沖突傳輸時(shí)間，成功傳輸時(shí)間，沖突傳輸后的空閑時(shí)間，以及沖突傳輸后的空閑時(shí)間；或者，也可以為沖突傳輸時(shí)間，成功傳輸時(shí)間，以及包含信道空閑評(píng)估時(shí)間的空閑時(shí)間。當(dāng)然，除此之外，還可以選擇其他時(shí)間參數(shù)的組合作為短距離無線網(wǎng)絡(luò)信道模型對(duì)應(yīng)的各時(shí)間參數(shù)。
(2)網(wǎng)絡(luò)吞吐率確定單元，用于利用所述競(jìng)爭(zhēng)訪問時(shí)段的各時(shí)間參數(shù)計(jì)算確定網(wǎng)絡(luò)中的研究周期時(shí)間值，并根據(jù)有效數(shù)據(jù)負(fù)載的長(zhǎng)度和所述研究周期時(shí)間值計(jì)算確定短距離無線網(wǎng)絡(luò)的吞吐率；所述的網(wǎng)絡(luò)吞吐率確定單元具體包括研究周期時(shí)間確定單元和網(wǎng)絡(luò)吞吐率計(jì)算單元，其中 研究周期時(shí)間確定單元，用于根據(jù)研究周期內(nèi)的平均沖突次數(shù)及所述各時(shí)間參數(shù)確定研究周期時(shí)間； 網(wǎng)絡(luò)吞吐率計(jì)算單元，用于計(jì)算有效數(shù)據(jù)負(fù)載長(zhǎng)度與所述研究周期時(shí)間的比值，并作為網(wǎng)絡(luò)吞吐率值； (3)研究周期內(nèi)的平均沖突次數(shù)計(jì)算單元，用于為研究周期時(shí)間確定單元提供研究周期內(nèi)的平均沖突次數(shù)，且該單元具體為 根據(jù)設(shè)備退避時(shí)間的第一次信道空閑評(píng)估的條件概率，計(jì)算上次成功通信后本次通信沖突的概率和上次沖突后本次通信沖突的概率，利用計(jì)算獲得的兩概率值計(jì)算研究周期內(nèi)的平均沖突次數(shù)；其中， 所述的第一次信道空閑評(píng)估的條件概率具體是由第一次信道空閑評(píng)估的條件概率計(jì)算單元提供，該單元具體為根據(jù)研究周期中的連續(xù)兩個(gè)空閑時(shí)隙的平均數(shù)目及連續(xù)兩個(gè)時(shí)隙的數(shù)目確定所述的連續(xù)兩次信道空閑評(píng)估成功概率，并根據(jù)連續(xù)兩次信道空閑評(píng)估成功概率確定所述的第一次信道空閑評(píng)估的條件概率。
在該系統(tǒng)中，具體的各參數(shù)的計(jì)算方式在前面的計(jì)算網(wǎng)絡(luò)吞吐率的方法描述過程中已經(jīng)描述，故在此不再詳細(xì)描述。
綜上所述，本發(fā)明提出用非堅(jiān)持CSMA分析WPAN或WSN等短距離無線網(wǎng)絡(luò)CAP，簡(jiǎn)化了分析過程；同時(shí)，本發(fā)明根據(jù)信道模型提出設(shè)備CCA概率和CCA成功概率的估計(jì)方法，使CCA的估計(jì)方法更加合理，且得到大大簡(jiǎn)化；另外，本發(fā)明還考慮了timeout時(shí)期對(duì)吞吐率性能的影響，提出了基于timeout時(shí)期的分析方法，修正了吞吐率的估計(jì)值，使得估計(jì)結(jié)果更加精確。
本發(fā)明中，基于上述網(wǎng)絡(luò)吞吐率的計(jì)算方式，還提供了一種網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化處理的實(shí)現(xiàn)方案。
在該方案中，主要包括首先，基于建立的CAP信道模型計(jì)算獲得當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中包含的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)，進(jìn)而計(jì)算確定可以令當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)獲得最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)吞吐率的退避窗口值，之后，利用所述退避窗口值對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的接入競(jìng)爭(zhēng)過程進(jìn)行優(yōu)化。
本發(fā)明提供的競(jìng)爭(zhēng)接入的完全分布式方法，即相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法的具體實(shí)現(xiàn)過程如圖7所示，具體包括以下步驟 步驟71確定研究周期的時(shí)間參數(shù)； 基于圖8所示的本發(fā)明提供的競(jìng)爭(zhēng)接入時(shí)期信道模型，每個(gè)研究周期包括沖突傳輸時(shí)間、成功傳輸時(shí)間、空閑時(shí)間(包括成功后空閑時(shí)間和沖突后的空閑時(shí)間)以及CCA時(shí)間。特別地，CCA時(shí)期不計(jì)算在空閑時(shí)期內(nèi)。
步驟72確定網(wǎng)絡(luò)的吞吐率S和研究周期的平均時(shí)間長(zhǎng)度工； S＝tp/tv 式(17) tv＝(Nc+1)·(2·TCCA+Tidle)+NcTcoll+Ts 式(18) 其中，tp為有效數(shù)據(jù)負(fù)載的長(zhǎng)度，tv為研究周期的平均時(shí)間長(zhǎng)度，Tidle是空閑時(shí)間，即傳輸之間的平均空閑時(shí)間，Nc為一個(gè)研究周期內(nèi)的平均沖突次數(shù)，Tcoll和Ts分別為沖突和成功通信所占據(jù)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間，TCCACCA時(shí)間，即為CCA所占據(jù)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間。
上述式(17)和式(18)中的各參數(shù)的具體計(jì)算方式如下 Nc＝Pcoll/Psucc 式(19) Tidle＝(1-τ)n/1-(1-τ)n式(20) Ts＝Tpacket+Tack+Twait＝L+3T coll＝L TCCA＝1 式(21) 各式中，Pcoll和Psucc分別為網(wǎng)絡(luò)中存在通信的前提下，此通信為沖突和成功的條件概率，n為某個(gè)星型網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備數(shù)，τ為某個(gè)設(shè)備在退避的前提下處于第一次CCA的條件概率。
步驟73基于信道模型提出使網(wǎng)絡(luò)吞吐率接近理論極限時(shí)的條件； 參考堅(jiān)持CSMA的優(yōu)化方法和非堅(jiān)持CSMA的特點(diǎn)，以及網(wǎng)絡(luò)吞吐率的計(jì)算方法，可以獲知，若滿足下式則網(wǎng)絡(luò)吞吐率可接近理論極限； (1+Nc)Tidle＝Nc·Tcoll式(22) 對(duì)式(22)進(jìn)行數(shù)學(xué)變換和簡(jiǎn)化，可得到最優(yōu)感知信道概率，即退避時(shí)刻第一次CCA的條件概率τ的計(jì)算公式 式(23) 基于式(23)，相應(yīng)的最優(yōu)退避窗口值BW為 式(24) 這樣，在確定網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)后，便可以計(jì)算獲知當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)退避窗口值，若采用該最優(yōu)退避窗口值便可以有效提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的接入成功率，從而獲得最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)吞吐率，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)吞吐率的優(yōu)化。
下面將對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)的計(jì)算確定過程進(jìn)行說明 步驟74計(jì)算CCA成功概率； 借助圖8的信道模型獲得平均CCA成功概率 式(25) 式(25)中，分子為一個(gè)研究周期中連續(xù)兩個(gè)空閑時(shí)隙的平均數(shù)目，分母為一個(gè)研究周期中連續(xù)兩個(gè)時(shí)隙的數(shù)目。
步驟75基于所述的平均CCA成功概率估計(jì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)； 每個(gè)設(shè)備可以通過NCCA(本設(shè)備的平均成功CCA之間CCA次數(shù))對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確估計(jì)，具體為 式(26) 至此網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)可由式(26)推導(dǎo)得出 式(27) 步驟76在每個(gè)設(shè)備的每個(gè)成功CCA周期對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)進(jìn)行估計(jì)和修正，具體采用的處理公式如下 estimated_ni+1＝w·estimated_ni+(1-w)·ni式(28) 式(28)中，estimated_ni為第i個(gè)成功CCA周期的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)估計(jì)值，ni為第i個(gè)成功CCA周期結(jié)束時(shí)利用式(27)計(jì)算結(jié)果，w為平滑因子。由于NCCA方差比較大，我們推薦w＝0.99。
步驟77利用式(28)估計(jì)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)及式(24)計(jì)算的退避窗口值進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化處理； 具體為在每個(gè)成功CCA周期，利用NCCA作為網(wǎng)絡(luò)競(jìng)爭(zhēng)層次的回饋信號(hào)采用式(27-28)估計(jì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)，利用所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)基于式(24)計(jì)算確定相應(yīng)的退避窗口值，并利用該退避窗口值對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的接入競(jìng)爭(zhēng)方式作出近似最優(yōu)化的修正，以實(shí)現(xiàn)針對(duì)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化處理，提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的接入成功率，進(jìn)而令網(wǎng)絡(luò)的吞吐率達(dá)到最優(yōu)值。
在上述各參數(shù)的計(jì)算過程中，分別采用了上述式(17)至式(28)，在實(shí)際應(yīng)用本發(fā)明過程中，并不局限于采用式(17)至式(28)進(jìn)行各參數(shù)的計(jì)算，對(duì)于任何非實(shí)質(zhì)的變換，但仍采用上述實(shí)現(xiàn)思想完成的網(wǎng)絡(luò)吞吐率優(yōu)化計(jì)算處理過程均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。
本發(fā)明還提供了一種優(yōu)化短距離無線網(wǎng)絡(luò)吞吐率的系統(tǒng)，其具體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)如圖9所示，包括時(shí)間參數(shù)獲取單元，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)確定單元和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化處理單元，其中 (1)時(shí)間參數(shù)獲取單元，用于根據(jù)短距離無線網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸特征獲取競(jìng)爭(zhēng)訪問時(shí)段的各時(shí)間參數(shù)，所述參數(shù)為基于非堅(jiān)持CSMA確定； 其中，所述的各時(shí)間參數(shù)可以為信道空閑評(píng)估時(shí)間，沖突傳輸時(shí)間，成功傳輸時(shí)間，以及空閑時(shí)間；或者，可以為信道空閑評(píng)估時(shí)間，沖突傳輸時(shí)間，成功傳輸時(shí)間，沖突傳輸后的空閑時(shí)間，以及沖突傳輸后的空閑時(shí)間；或者，也可以為沖突傳輸時(shí)間，成功傳輸時(shí)間，以及包含信道空閑評(píng)估時(shí)間的空閑時(shí)間。當(dāng)然，除此之外，還可以選擇其他時(shí)間參數(shù)的組合作為短距離無線網(wǎng)絡(luò)信道模型對(duì)應(yīng)的各時(shí)間參數(shù)。
例如，基于圖8所示的信道模型，相應(yīng)的時(shí)間參數(shù)包括信道空閑評(píng)估時(shí)間、沖突傳輸時(shí)間、成功傳輸時(shí)間和空閑時(shí)間。
(2)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)確定單元，用于利用所述競(jìng)爭(zhēng)訪問時(shí)段的各時(shí)間參數(shù)計(jì)算確定網(wǎng)絡(luò)的信道空閑評(píng)估成功概率，并根據(jù)所述信道空閑評(píng)估成功概率及所述時(shí)間參數(shù)計(jì)算確定短距離無線網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)； 所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)確定單元中還包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)修正處理單元，該單元的具體執(zhí)行的處理為利用平滑因子對(duì)當(dāng)前信道空閑評(píng)估成功周期內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)及當(dāng)前信道空閑評(píng)估成功周期結(jié)束后的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)進(jìn)行修正處理，獲得下一信道空閑評(píng)估成功周期內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)； 其中，所述的當(dāng)前信道空閑評(píng)估成功周期結(jié)束后的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)為根據(jù)沖突傳輸時(shí)間、信道空閑評(píng)估成功概率及退避時(shí)刻的第一次信道空閑評(píng)估的條件概率計(jì)算確定。
所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)確定單元中還可以包括信道空閑評(píng)估成功概率計(jì)算單元，該單元用于為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)確定單元提供信道空閑評(píng)估成功概率參數(shù)，且該單元具體根據(jù)研究周期內(nèi)的平均沖突次數(shù)及所述的各時(shí)間參數(shù)計(jì)算確定所述的信道空閑評(píng)估成功概率； 其中，所述的研究周期內(nèi)的平均沖突次數(shù)可以為上次成功通信后本次通信沖突的概率與上次沖突后本次通信成功的概率的比值，且兩概率值均為根據(jù)設(shè)備退避時(shí)間的第一次信道空閑評(píng)估的條件概率確定。
(3)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化處理單元，用于根據(jù)所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)短距離無線網(wǎng)絡(luò)的吞吐率的優(yōu)化，該單元具體可以包括 退避窗口值確定單元，用于根據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)及網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間參數(shù)計(jì)算確定網(wǎng)絡(luò)中吞吐率對(duì)應(yīng)的退避窗口值； 優(yōu)化處理執(zhí)行單元，根據(jù)所述的退避窗口值對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化處理，即重新對(duì)各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的接入競(jìng)爭(zhēng)方式(退避機(jī)制)進(jìn)行調(diào)整，以使各設(shè)備可以獲得較高的接入成功率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)優(yōu)化提高網(wǎng)絡(luò)吞吐率的目的。
在該系統(tǒng)中，具體的各參數(shù)的計(jì)算方式在前面的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法描述過程中已經(jīng)描述，故在此不再詳細(xì)描述。
經(jīng)仿真測(cè)試表明，本發(fā)明提供的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)中后，可以令網(wǎng)絡(luò)吞吐率在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)發(fā)生變化后的較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到最優(yōu)。下面將結(jié)合兩個(gè)仿真實(shí)例進(jìn)行說明。
假設(shè)在WPAN中，有若干個(gè)設(shè)備同時(shí)向一個(gè)協(xié)調(diào)器發(fā)送固定包長(zhǎng)的數(shù)據(jù)。每個(gè)設(shè)備可以使用上述完全分布式方法從而達(dá)到網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化目的。
第一仿真實(shí)例的仿真結(jié)果如圖10所示，具體為網(wǎng)絡(luò)起始設(shè)備數(shù)為5，在8網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行80秒后有15個(gè)設(shè)備加入此網(wǎng)絡(luò)，圖10中為該網(wǎng)絡(luò)4分鐘內(nèi)的吞吐率仿真曲線圖，可以看出，網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過了短暫的吞吐率波動(dòng)后，很快趨于穩(wěn)定，并達(dá)到新的最優(yōu)值 第二仿真實(shí)例的仿真結(jié)果如圖11所示，網(wǎng)絡(luò)起始設(shè)備數(shù)為5，在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行80秒后有35個(gè)設(shè)備加入此網(wǎng)絡(luò)，圖11為該網(wǎng)絡(luò)4分鐘內(nèi)的吞吐率仿真曲線圖，從該實(shí)例中同樣可以看出，網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過了短暫的較大的吞吐率波動(dòng)后，很快趨于穩(wěn)定，并達(dá)到新的最優(yōu)值。
因此，在網(wǎng)絡(luò)中采用本發(fā)明提供的完全分布式優(yōu)化方法后，盡管網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)在某時(shí)刻出現(xiàn)急劇變化，但是在一段短暫時(shí)間(這段時(shí)間由平滑因子決定)后，網(wǎng)絡(luò)吞吐率仍然保持接近理論極限的水平。同樣，可以預(yù)測(cè)到網(wǎng)絡(luò)能量利用率也不會(huì)隨網(wǎng)絡(luò)競(jìng)爭(zhēng)層次的改變而急劇惡化。
綜上所述，該網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法采用非堅(jiān)持CSMA分析WPAN或WSN等短距離無線網(wǎng)絡(luò)CAP，簡(jiǎn)化了優(yōu)化分析過程；同時(shí)，本發(fā)明根據(jù)信道模型對(duì)設(shè)備的CCA成功概率進(jìn)行估計(jì)，使CCA的估計(jì)更加合理，且得到大大簡(jiǎn)化；而且，本發(fā)明還給出了較為簡(jiǎn)便的每個(gè)設(shè)備對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)的估計(jì)方法，其對(duì)硬件無需任何額外要求。另外，本發(fā)明所述方法，可以使WPAN或WSN等短距離無線網(wǎng)絡(luò)CSMA/CA的網(wǎng)絡(luò)吞吐率接近理論極限，且在優(yōu)化吞吐率的同時(shí)有效改善網(wǎng)絡(luò)能量利用率。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種確定短距離無線網(wǎng)絡(luò)吞吐率的方法，其特征在于，包括
根據(jù)短距離無線網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸特征獲取競(jìng)爭(zhēng)訪問時(shí)段的各時(shí)間參數(shù)，所述參數(shù)為基于非堅(jiān)持載波偵聽多點(diǎn)接入CSMA機(jī)制確定；
根據(jù)所述競(jìng)爭(zhēng)訪問時(shí)段的各時(shí)間參數(shù)，計(jì)算確定所述的短距離無線網(wǎng)絡(luò)的吞吐率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的各時(shí)間參數(shù)包括
信道空閑評(píng)估時(shí)間、沖突傳輸時(shí)間、成功傳輸時(shí)間和空閑時(shí)間；
或者，
信道空閑評(píng)估時(shí)間、沖突傳輸時(shí)間、成功傳輸時(shí)間、沖突傳輸后的空閑時(shí)間和沖突傳輸后的空閑時(shí)間；
或者，
沖突傳輸時(shí)間、成功傳輸時(shí)間和包含信道空閑評(píng)估時(shí)間的空閑時(shí)間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的計(jì)算確定短距離無線網(wǎng)絡(luò)的吞吐率的處理包括
根據(jù)所述競(jìng)爭(zhēng)訪問時(shí)段的各時(shí)間參數(shù)，計(jì)算確定網(wǎng)絡(luò)中的研究周期時(shí)間值，并根據(jù)有效數(shù)據(jù)負(fù)載的長(zhǎng)度和所述研究周期時(shí)間值計(jì)算確定短距離無線網(wǎng)絡(luò)的吞吐率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述的研究周期時(shí)間具體為根據(jù)研究周期內(nèi)的平均沖突次數(shù)及所述各時(shí)間參數(shù)確定，且所述的平均沖突次數(shù)為根據(jù)上次成功通信后本次通信沖突的概率，以及上次沖突后本次通信沖突或成功的概率確定，相應(yīng)的概率均為根據(jù)設(shè)備退避時(shí)間的第一次信道空閑評(píng)估的條件概率確定。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述的第一次信道空閑評(píng)估的條件概率為基于馬爾可夫模型和連續(xù)兩次信道空閑評(píng)估成功概率確定，且所述的連續(xù)兩次信道空閑評(píng)估成功概率為根據(jù)研究周期中的連續(xù)兩個(gè)空閑時(shí)隙的平均數(shù)目及連續(xù)兩個(gè)時(shí)隙的數(shù)目確定。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述的上次沖突后本次通信沖突的概率為根據(jù)設(shè)備等待應(yīng)答最大等待時(shí)間存在沖突的概率與其他空閑時(shí)間存在沖突的概率確定，且所述的設(shè)備等待應(yīng)答最大等待時(shí)間存在沖突的概率與所述的其他空閑時(shí)間存在沖突的概率分別為根據(jù)退避時(shí)間的第一次信道空閑評(píng)估的條件概率確定。
7.一種確定短距離無線網(wǎng)絡(luò)吞吐率的系統(tǒng)，其特征在于，包括時(shí)間參數(shù)獲取單元和網(wǎng)絡(luò)吞吐率確定單元，其中
時(shí)間參數(shù)獲取單元，用于根據(jù)短距離無線網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸特征獲取競(jìng)爭(zhēng)訪問時(shí)段的各時(shí)間參數(shù)，且所述參數(shù)為基于非堅(jiān)持載波偵聽多點(diǎn)接入CSMA機(jī)制確定；
網(wǎng)絡(luò)吞吐率確定單元，用于利用所述競(jìng)爭(zhēng)訪問時(shí)段的各時(shí)間參數(shù)計(jì)算確定短距離無線網(wǎng)絡(luò)的吞吐率。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的各時(shí)間參數(shù)包括
信道空閑評(píng)估時(shí)間、沖突傳輸時(shí)間、成功傳輸時(shí)間和空閑時(shí)間；
或者，
信道空閑評(píng)估時(shí)間、沖突傳輸時(shí)間、成功傳輸時(shí)間、沖突傳輸后的空閑時(shí)間和沖突傳輸后的空閑時(shí)間；
或者，
沖突傳輸時(shí)間、成功傳輸時(shí)間和包含信道空閑評(píng)估時(shí)間的空閑時(shí)間。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的網(wǎng)絡(luò)吞吐率確定單元包括研究周期時(shí)間確定單元和網(wǎng)絡(luò)吞吐率計(jì)算單元，其中
研究周期時(shí)間確定單元，用于根據(jù)研究周期內(nèi)的平均沖突次數(shù)及所述各時(shí)間參數(shù)確定研究周期時(shí)間；
網(wǎng)絡(luò)吞吐率計(jì)算單元，用于計(jì)算有效數(shù)據(jù)負(fù)載長(zhǎng)度與所述研究周期時(shí)間的比值，并作為網(wǎng)絡(luò)吞吐率值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的系統(tǒng)還包括研究周期內(nèi)的平均沖突次數(shù)計(jì)算單元，用于為研究周期時(shí)間確定單元提供研究周期內(nèi)的平均沖突次數(shù)，且該單元具體為
根據(jù)設(shè)備退避時(shí)間的第一次信道空閑評(píng)估的條件概率，計(jì)算上次成功通信后本次通信沖突的概率和上次沖突后本次通信沖突的概率，利用計(jì)算獲得的兩概率值計(jì)算研究周期內(nèi)的平均沖突次數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的系統(tǒng)還包括第一次信道空閑評(píng)估的條件概率計(jì)算單元，用于根據(jù)研究周期中的連續(xù)兩個(gè)空閑時(shí)隙的平均數(shù)目及連續(xù)兩個(gè)時(shí)隙的數(shù)目確定所述的連續(xù)兩次信道空閑評(píng)估成功概率，并根據(jù)連續(xù)兩次信道空閑評(píng)估成功概率確定所述的第一次信道空閑評(píng)估的條件概率。
12.一種優(yōu)化短距離無線網(wǎng)絡(luò)吞吐率的方法，其特征在于，包括
根據(jù)短距離無線網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸特征獲取競(jìng)爭(zhēng)訪問時(shí)段的各時(shí)間參數(shù)，所述參數(shù)為基于非堅(jiān)持CSMA機(jī)制確定；
利用所述競(jìng)爭(zhēng)訪問時(shí)段的各時(shí)間參數(shù)計(jì)算確定網(wǎng)絡(luò)的信道空閑評(píng)估成功概率，并根據(jù)所述信道空閑評(píng)估成功概率確定網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)；
根據(jù)所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)接入分布進(jìn)行優(yōu)化處理，實(shí)現(xiàn)針對(duì)網(wǎng)絡(luò)吞吐率的優(yōu)化。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述各時(shí)間參數(shù)包括
信道空閑評(píng)估時(shí)間、沖突傳輸時(shí)間、成功傳輸時(shí)間和空閑時(shí)間；
或者，
信道空閑評(píng)估時(shí)間、沖突傳輸時(shí)間、成功傳輸時(shí)間、沖突傳輸后的空閑時(shí)間和沖突傳輸后的空閑時(shí)間；
或者，
沖突傳輸時(shí)間、成功傳輸時(shí)間和包含信道空閑評(píng)估時(shí)間的空閑時(shí)間。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述的信道空閑評(píng)估成功概率根據(jù)研究周期內(nèi)的平均沖突次數(shù)及所述的各時(shí)間參數(shù)計(jì)算確定。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述的研究周期內(nèi)的平均沖突次數(shù)為上次成功通信后本次通信沖突的概率與上次沖突后本次通信成功的概率的比值，且兩概率值均為根據(jù)設(shè)備退避時(shí)間的第一次信道空閑評(píng)估的條件概率確定。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述的網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)為
利用平滑因子對(duì)當(dāng)前信道空閑評(píng)估成功周期內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)及當(dāng)前信道空閑評(píng)估成功周期結(jié)束后的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)進(jìn)行修正處理，獲得下發(fā)信道空閑評(píng)估成功周期內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)，且所述的當(dāng)前信道空閑評(píng)估成功周期結(jié)束后的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)為根據(jù)沖突傳輸時(shí)間、信道空閑評(píng)估成功概率及退避時(shí)刻的第一次信道空閑評(píng)估的條件概率計(jì)算確定。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述的優(yōu)化處理包括
根據(jù)所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)及所述的時(shí)間參數(shù)計(jì)算確定網(wǎng)絡(luò)中最優(yōu)吞吐率對(duì)應(yīng)的退避空口值，并利用所述退避窗口值對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化處理。
18.一種優(yōu)化短距離無線網(wǎng)絡(luò)吞吐率的系統(tǒng)，其特征在于，包括時(shí)間參數(shù)獲取單元，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)確定單元和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化處理單元，其中
時(shí)間參數(shù)獲取單元，用于根據(jù)短距離無線網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸特征獲取競(jìng)爭(zhēng)訪問時(shí)段的各時(shí)間參數(shù)，所述參數(shù)為基于非堅(jiān)持CSMA機(jī)制確定；
網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)確定單元，用于利用所述競(jìng)爭(zhēng)訪問時(shí)段的各時(shí)間參數(shù)計(jì)算確定網(wǎng)絡(luò)的信道空閑評(píng)估成功概率，并根據(jù)所述信道空閑評(píng)估成功概率確定網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)；
網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化處理單元，用于根據(jù)所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化處理，實(shí)現(xiàn)針對(duì)網(wǎng)絡(luò)吞吐率的優(yōu)化。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述各時(shí)間參數(shù)包括
信道空閑評(píng)估時(shí)間、沖突傳輸時(shí)間、成功傳輸時(shí)間和空閑時(shí)間；
或者，
信道空閑評(píng)估時(shí)間、沖突傳輸時(shí)間、成功傳輸時(shí)間、沖突傳輸后的空閑時(shí)間和沖突傳輸后的空閑時(shí)間；
或者，
沖突傳輸時(shí)間、成功傳輸時(shí)間和包含信道空閑評(píng)估時(shí)間的空閑時(shí)間。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)確定單元中包括信道空閑評(píng)估成功概率計(jì)算單元，用于根據(jù)研究周期內(nèi)的平均沖突次數(shù)及所述的各時(shí)間參數(shù)計(jì)算確定所述的信道空閑評(píng)估成功概率，且所述的研究周期內(nèi)的平均沖突次數(shù)為上次成功通信后本次通信沖突的概率與上次沖突后本次通信成功的概率的比值，且兩概率值均為根據(jù)設(shè)備退避時(shí)間的第一次信道空閑評(píng)估的條件概率確定。
21.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)確定單元中還包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)修正處理單元，用于
利用平滑因子對(duì)當(dāng)前信道空閑評(píng)估成功周期內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)及當(dāng)前信道空閑評(píng)估成功周期結(jié)束后的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)進(jìn)行修正處理，獲得下一信道空閑評(píng)估成功周期內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)，且所述的當(dāng)前信道空閑評(píng)估成功周期結(jié)束后的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)為根據(jù)沖突傳輸時(shí)間、信道空閑評(píng)估成功概率及退避時(shí)刻的第一次信道空閑評(píng)估的條件概率計(jì)算確定。
22.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化處理單元具體包括
退避窗口值確定單元，用于根據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)及網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間參數(shù)計(jì)算確定網(wǎng)絡(luò)中最優(yōu)吞吐率對(duì)應(yīng)的退避空口值；
優(yōu)化處理執(zhí)行單元，根據(jù)所述的退避窗口值對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種確定及優(yōu)化短距離無線網(wǎng)絡(luò)吞吐率的方法及系統(tǒng)，本發(fā)明主要是根據(jù)短距離無線網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸特征獲取競(jìng)爭(zhēng)訪問時(shí)段的各時(shí)間參數(shù)，并利用所述的各時(shí)間參數(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)吞吐率的計(jì)算及優(yōu)化處理，其中，所述時(shí)間參數(shù)為基于非堅(jiān)持載波偵聽多點(diǎn)接入CSMA確定。因此，本發(fā)明采用非堅(jiān)持CSMA分析短距離無線網(wǎng)絡(luò)CAP(競(jìng)爭(zhēng)接入時(shí)期)，簡(jiǎn)化了整個(gè)確定網(wǎng)絡(luò)吞吐率及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化分析過程的復(fù)雜程度，從而可以準(zhǔn)確獲得短距離無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)的吞吐率參數(shù)，以便于針對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的優(yōu)化處理，有效提高短距離無線網(wǎng)絡(luò)的性能。
文檔編號(hào)H04L12/413GK101163076SQ20061014022
公開日2008年4月16日 申請(qǐng)日期2006年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月9日
發(fā)明者張一晉, 徐平平, 培 劉 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司, 東南大學(xué)