本發(fā)明涉及無線傳感網(wǎng)和移動自組織網(wǎng)絡(luò)無線介質(zhì)訪問控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種支持非固定長度數(shù)據(jù)分組傳輸?shù)?，基于載波偵聽的協(xié)議序列信道接入算法。

背景技術(shù)：

Massey和Mathys于1985年定義了無反饋沖突信道模型，并且提出了一種新的無線信道接入機制，稱為協(xié)議序列。協(xié)議序列是一種確定的周期性二進制序列，允許每個節(jié)點根據(jù)所分配的協(xié)議序列決定數(shù)據(jù)的傳輸時刻。在協(xié)議序列信道接入機制中，節(jié)點依次讀取序列值，如果該值為1，發(fā)送數(shù)據(jù)，否則保持安靜。與TDMA相比，協(xié)議序列不要求嚴格的時間同步；與ALOHA等隨機接入?yún)f(xié)議相比，協(xié)議序列能提供短期性能穩(wěn)定性和公平性，并且能在網(wǎng)絡(luò)異步狀態(tài)下100％地確保數(shù)據(jù)在固定時延內(nèi)被成功發(fā)送。基于以上優(yōu)點，協(xié)議序列在近年來成為國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點，并被廣泛應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、移動自組織網(wǎng)絡(luò)及車載自組織網(wǎng)絡(luò)。

盡管如此，傳統(tǒng)協(xié)議序列信道接入要求各序列值對應(yīng)的信道時間保持一致，因此相比于CSMA機制信道利用率較低，并且平均吞吐率及平均時延性能均處于明顯劣勢。為了解決這一問題，本發(fā)明提出種基于載波偵聽的協(xié)議序列信道接入算法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種基于載波偵聽的協(xié)議序列信道接入算法，以解決傳統(tǒng)協(xié)議序列要求各序列值對應(yīng)的信道時間保持一致，因此相比于CSMA機制信道利用率較低的問題。

本發(fā)明旨在提供一種基于載波偵聽的協(xié)議序列信道接入算法，保留了協(xié)議序列信道接入機制原有的確定性發(fā)送特征，即所在時隙的序列值為1時，節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包；所在時隙的序列值為0時，節(jié)點保持安靜。所述確定性發(fā)送方案保證了用戶的最大傳輸時延不會超過一個序列周期，即在一個序列周期內(nèi)至少有一個數(shù)據(jù)成功發(fā)送。所述算法允許節(jié)點發(fā)送非固定長度的數(shù)據(jù)分組，并通過載波偵聽機制動態(tài)調(diào)整序列值對應(yīng)的信道時間，并使得各用戶同步讀取新的序列值，同時仍然滿足協(xié)議序列確定性信道接入的特點。

進一步地，所述算法實現(xiàn)過程包括：S11.如果首次通信接入，則持續(xù)偵聽信道直到信道狀態(tài)為空閑，并在下一個時隙開始時刻讀取序列值。S12.在時隙開始時刻，如果序列值為1，節(jié)點立即發(fā)送非固定長度的數(shù)據(jù)分組。S13.如果序列值為0且節(jié)點在一個預(yù)設(shè)的幀間隔內(nèi)偵聽到信道狀態(tài)為空閑，則保持安靜一個時隙，并在下一個時隙開始時刻讀取一個新的序列值。S14.如果序列值為0且節(jié)點在一個預(yù)設(shè)的幀間隔內(nèi)偵聽到信道狀態(tài)為忙碌，則對信道進行持續(xù)載波偵聽，直到信道狀態(tài)為空閑，隨后在下一個時隙開始時刻讀取一個新的序列值。

進一步地，所述算法繼承了協(xié)議序列的確定性發(fā)送方案，保證了數(shù)據(jù)傳輸時延的有界性。

進一步地，所述算法要求網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點具備載波偵聽功能。

進一步地，所述算法工作在時隙同步狀態(tài)，但不能保持完全的時鐘同步。

進一步地，所述算法允許網(wǎng)絡(luò)節(jié)點發(fā)送非固定長度的數(shù)據(jù)分組。

進一步地，所述算法系統(tǒng)吞吐率接近最優(yōu)p堅持CSMA的同時，時延性能優(yōu)于最優(yōu)p堅持CSMA。

通過本發(fā)明提出的算法，使得協(xié)議序列借助載波偵聽支持非固定長度數(shù)據(jù)分組的傳輸，并同時保證各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點讀取序列值的同步性，從而提高了信道利用率，改善了系統(tǒng)吞吐率及傳輸時延。

本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

圖1示出了基于載波偵聽的協(xié)議序列信道接入算法。

圖2分別示出了基于載波偵聽的協(xié)議序列信道接入算法和最優(yōu)p堅持CSMA的平均系統(tǒng)吞吐率隨網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)變化的曲線。

圖3分別示出了基于載波偵聽的協(xié)議序列信道接入算法和最優(yōu)p堅持CSMA的平均傳輸時延隨網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)變化的曲線。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例，進一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。

一種基于載波偵聽的協(xié)議序列信道接入算法，保留了協(xié)議序列信道接入機制原有的確定性發(fā)送特征，即所在時隙的序列值為1時，節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包；所在時隙的序列值為0時，節(jié)點保持安靜。所述確定性發(fā)送方案保證了用戶的最大傳輸時延不會超過一個序列周期，即在一個序列周期內(nèi)至少有一個數(shù)據(jù)成功發(fā)送。所述算法允許節(jié)點發(fā)送非固定長度的數(shù)據(jù)分組，并通過載波偵聽機制動態(tài)調(diào)整序列值對應(yīng)的信道時間，并使得各用戶同步讀取新的序列值，同時仍然滿足協(xié)議序列確定性信道接入的特點。

作為優(yōu)選方案，所述算法實現(xiàn)過程包括：S11.如果首次通信接入，則持續(xù)偵聽信道直到信道狀態(tài)為空閑，并在下一個時隙開始時刻讀取序列值。S12.在時隙開始時刻，如果序列值為1，節(jié)點立即發(fā)送非固定長度的數(shù)據(jù)分組。S13.如果序列值為0且節(jié)點在一個預(yù)設(shè)的幀間隔內(nèi)偵聽到信道狀態(tài)為空閑，則保持安靜一個時隙，并在下一個時隙開始時刻讀取一個新的序列值。S14.如果序列值為0且節(jié)點在一個預(yù)設(shè)的幀間隔內(nèi)偵聽到信道狀態(tài)為忙碌，則對信道進行持續(xù)載波偵聽，直到信道狀態(tài)為空閑，隨后在下一個時隙開始時刻讀取一個新的序列值。

作為優(yōu)選方案，所述算法繼承了協(xié)議序列的確定性發(fā)送方案，保證了數(shù)據(jù)傳輸時延的有界性。

作為優(yōu)選方案，所述算法要求網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點均具備載波偵聽功能。

作為優(yōu)選方案，所述算法工作在時隙同步狀態(tài)，但不能保持完全的時鐘同步。

作為優(yōu)選方案，所述算法允許網(wǎng)絡(luò)節(jié)點發(fā)送非固定長度的數(shù)據(jù)分組。

作為優(yōu)選方案，所述算法系統(tǒng)吞吐率接近最優(yōu)p堅持CSMA的同時，時延性能優(yōu)于最優(yōu)p堅持CSMA。

圖1示出了基于載波偵聽的協(xié)議序列信道接入算法流程圖。與傳統(tǒng)協(xié)議序列算法相比，在繼承序列值讀取同步性以及確定性發(fā)送的基礎(chǔ)上，所述算法借助載波偵聽機制允許節(jié)點發(fā)送非固定長度的數(shù)據(jù)分組，從而解決傳統(tǒng)協(xié)議序列信道利用率較低的問題。

本發(fā)明采用Matlab軟件對最優(yōu)p堅持CSMA算法和本發(fā)明所述算法進行實施比較?；谳d波偵聽的協(xié)議序列信道接入算法采用CRT序列進行序列構(gòu)造和分配，選取了1-35中的素數(shù)作為系統(tǒng)用戶節(jié)點數(shù)(M)，序列長度L＝M(2M-1)。實施比較假設(shè)各節(jié)點互相在偵聽范圍內(nèi)，數(shù)據(jù)分組長度服從均值為l＝10(時隙)的幾何分布，并且假設(shè)網(wǎng)絡(luò)處于異步狀態(tài)即各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點具有隨機接入時間偏移量。圖2及圖3的實施比較顯示了本發(fā)明提出的算法的系統(tǒng)吞吐率接近最優(yōu)p堅持CSMA，并且時延性能明顯優(yōu)于最優(yōu)p堅持CSMA。

圖2反映了基于載波偵聽的協(xié)議序列信道接入算法和最優(yōu)p堅持CSMA的平均系統(tǒng)吞吐率變化曲線。從圖中可以看出，本發(fā)明所述算法的吞吐率和最優(yōu)p堅持CSMA算法吞吐率在各種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)情況下均基本重合。

圖3反映了基于載波偵聽的協(xié)議序列信道接入算法和最優(yōu)p堅持CSMA的傳輸時延變化曲線。從圖中可以看出，本發(fā)明所述算法的時延性能明顯優(yōu)于p堅持CSMA算法，并且性能優(yōu)勢隨著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)的增加而增加。