無(wú)線(xiàn)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)中面向差異化業(yè)務(wù)共存場(chǎng)景的接入控制方法【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種無(wú)線(xiàn)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)中面向差異化業(yè)務(wù)共存場(chǎng)景的接入控制方法。無(wú)線(xiàn)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由一個(gè)中心基站和Nd個(gè)提供不同類(lèi)型服務(wù)的終端設(shè)備組成。實(shí)現(xiàn)步驟為：1)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中終端設(shè)備所提供服務(wù)類(lèi)型的不同將所有終端設(shè)備分為三類(lèi)；2)根據(jù)三類(lèi)終端設(shè)備的比例對(duì)總信道資源進(jìn)行劃分，用于不同類(lèi)型終端設(shè)備的接入；其中提供周期接入服務(wù)的終端設(shè)備采用基于“TDMA+FDMA”的方案進(jìn)行接入，傳輸信道與傳輸時(shí)隙由基站統(tǒng)一分配；提供隨機(jī)接入服務(wù)的終端設(shè)備采用ACB機(jī)制進(jìn)行接入；3)當(dāng)隨機(jī)接入組出現(xiàn)擁塞時(shí)，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整后續(xù)時(shí)隙的信道分配比例加速擁塞恢復(fù)。仿真結(jié)果表明，大規(guī)模接入條件下，該方法能提供更高的信道利用率和極低的掉包率?！緦?zhuān)利說(shuō)明】無(wú)線(xiàn)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)中面向差異化業(yè)務(wù)共存場(chǎng)景的接入控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：[0001]本發(fā)明屬于M2M通信
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種無(wú)線(xiàn)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)中面向差異化業(yè)務(wù)共存場(chǎng)景的接入控制方法?！?br>背景技術(shù)：
】：[0002]近年來(lái)，智能移動(dòng)設(shè)備領(lǐng)域取得了飛速發(fā)展，出現(xiàn)了大量兼具的體征檢測(cè)與無(wú)線(xiàn)通信功能的低成本移動(dòng)設(shè)備，極大地推動(dòng)了移動(dòng)醫(yī)療與電子醫(yī)療等相關(guān)領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展。在大型醫(yī)療場(chǎng)所，大量攜帶智能移動(dòng)設(shè)備的人群和廣泛分布的在醫(yī)療場(chǎng)所內(nèi)的傳感器設(shè)備將產(chǎn)生海量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)需要進(jìn)行無(wú)線(xiàn)傳輸。同時(shí)，大型醫(yī)療場(chǎng)所又往往具有以下特征:大量共存的無(wú)線(xiàn)傳輸鏈路、惡劣的多徑傳播環(huán)境、復(fù)雜的系統(tǒng)間同頻干擾等等。為保證在該場(chǎng)景大量無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的高效可靠傳輸，需要克服以下不同于以往的挑戰(zhàn)：1)無(wú)線(xiàn)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)下的終端設(shè)備的往往只需提供低速率小數(shù)據(jù)量的服務(wù)。同時(shí)，由于網(wǎng)絡(luò)中終端設(shè)備眾多，因此往往存在大量數(shù)據(jù)同時(shí)傳輸?shù)那闆r。然而，傳統(tǒng)的主流無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，如LTE-A、802.1Ix等則主要面向有限并發(fā)傳輸條件下的高速數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。這使得傳統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)難以被直接應(yīng)用到該場(chǎng)景之下。2)無(wú)線(xiàn)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)類(lèi)型的多樣化進(jìn)一步加大了MAC層接入控制機(jī)制的設(shè)計(jì)難度。典型無(wú)線(xiàn)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)中往往同時(shí)存在周期性業(yè)務(wù)與隨機(jī)性業(yè)務(wù)。支持周期業(yè)務(wù)的終端設(shè)備往往按照固定的時(shí)間間隔產(chǎn)生待傳輸業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包;而支持隨機(jī)業(yè)務(wù)的終端設(shè)備的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包產(chǎn)生時(shí)間間隔往往服從特定的概率分布。這使得傳統(tǒng)針對(duì)單一業(yè)務(wù)模型的方案不再適用于當(dāng)前場(chǎng)景。鑒于上述問(wèn)題的存在，超窄帶調(diào)制技術(shù)被引入到無(wú)線(xiàn)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)中以滿(mǎn)足該場(chǎng)景所提出的全新需求。由于超窄帶調(diào)制技術(shù)所需傳輸信道帶寬極窄，因此在信道資源有限的條件下可以得到更多無(wú)線(xiàn)傳輸信道，這也為接入控制方案的設(shè)計(jì)提供了更多的可能性?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】：[0003]本發(fā)明的目的在于針對(duì)大規(guī)模無(wú)線(xiàn)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)這一全新應(yīng)用場(chǎng)景，提供了一種無(wú)線(xiàn)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)中面向差異化業(yè)務(wù)共存場(chǎng)景的接入控制方法。[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：[0005]無(wú)線(xiàn)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)中面向差異化業(yè)務(wù)共存場(chǎng)景的接入控制方法，無(wú)線(xiàn)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)在物理層采用UNB調(diào)制技術(shù)使得在有限頻譜資源條件下獲得更多的接入信道資源，包括以下步驟：[0006]1)根據(jù)無(wú)線(xiàn)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)中終端設(shè)備所提供的服務(wù)類(lèi)型將所有終端設(shè)備分為三類(lèi):提供短周期接入服務(wù)的終端設(shè)備、提供長(zhǎng)周期接入服務(wù)的終端設(shè)備和提供隨機(jī)接入服務(wù)的終端設(shè)備；[0007]2)根據(jù)無(wú)線(xiàn)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)中提供周期接入服務(wù)的終端設(shè)備和提供隨機(jī)接入服務(wù)的終端設(shè)備的比例將總信道資源劃分為兩部分，分別用于這兩類(lèi)終端設(shè)備的接入控制；[0008]對(duì)于提供周期接入服務(wù)的終端設(shè)備，基站采用基于"TDMA+FDMA"的方案進(jìn)行接入控制，同時(shí)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中各終端設(shè)備的數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)間與數(shù)據(jù)包到達(dá)周期統(tǒng)一地為所有終端設(shè)備分配傳輸信道與傳輸時(shí)隙；[0009]對(duì)于提供隨機(jī)接入服務(wù)的終端設(shè)備，基站采用ACB機(jī)制進(jìn)行接入控制；[0010]3)當(dāng)提供隨機(jī)接入服務(wù)的終端設(shè)備組的數(shù)據(jù)包碰撞率超過(guò)設(shè)定碰撞率門(mén)限r(nóng)gate時(shí)，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整后續(xù)時(shí)隙信道分配比例加速該終端設(shè)備組完成擁塞恢復(fù)。[0011]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟1)中提供短周期接入服務(wù)的終端設(shè)備被定義為數(shù)據(jù)包到達(dá)周期小于1分鐘的設(shè)備;提供長(zhǎng)周期接入服務(wù)的終端設(shè)備被定義為數(shù)據(jù)包到達(dá)周期在1分鐘至10分鐘之間的設(shè)備;提供隨機(jī)接入服務(wù)的終端設(shè)備被定義為數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)間間隔服從特定隨機(jī)分布的設(shè)備。[0012]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟2)中，對(duì)提供周期接入服務(wù)的終端設(shè)備的傳輸信道與傳輸時(shí)隙分配的具體步驟為：[0013]記提供短周期接入服務(wù)的終端設(shè)備數(shù)為Nps，提供長(zhǎng)周期接入服務(wù)的終端設(shè)備數(shù)為Npl，假設(shè)這些終端設(shè)備的業(yè)務(wù)周期取值分別來(lái)自于離散數(shù)值的集合，且記提供短周期服務(wù)的終端設(shè)備的周期取值來(lái)自于集合Cs，提供長(zhǎng)周期接入服務(wù)的終端設(shè)備的周期取值來(lái)自于集合C1，其中，集合Cs中的元素個(gè)數(shù)記為Ms，集合C1中的元素個(gè)數(shù)記為M1，具體步驟如下：[0014]301)記集合Cs和集合C沖元素的總數(shù)為M，對(duì)每一個(gè)元素值Pl，i=l，2,...，M，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包到達(dá)周期等于該值的終端設(shè)備數(shù)，記為m;[0015]302)對(duì)每一個(gè)周期值?1，分配給具有相應(yīng)數(shù)據(jù)包到達(dá)周期的終端設(shè)備的信道數(shù)為「％:ZΛ"I，記為Ci;[0016]303)對(duì)每一個(gè)接入周期等于?1的終端設(shè)備，如果在所有分配的(^條信道上存在傳輸時(shí)隙使得該終端設(shè)備接入時(shí)延為〇,即設(shè)備數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)隙恰好為該設(shè)備所分配到的傳輸時(shí)隙，則將該時(shí)隙分配跟當(dāng)前設(shè)備，且此后該信道上每隔口:個(gè)時(shí)隙的傳輸時(shí)隙有用于該設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；[0017]304)如果在所分配到的(^條信道上不存在303)中所描述的時(shí)隙，在現(xiàn)存所有空閑時(shí)隙中通過(guò)遍歷搜索的方式找出使該設(shè)備傳輸時(shí)延最小的時(shí)隙分配給當(dāng)前設(shè)備；[0018]305)重復(fù)步驟302)至304)，直到網(wǎng)絡(luò)中所有提供周期接入服務(wù)的終端設(shè)備的傳輸時(shí)隙分配都結(jié)束為止。[0019]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟3)中當(dāng)數(shù)據(jù)包碰撞率超過(guò)設(shè)定門(mén)限時(shí)，動(dòng)態(tài)調(diào)整后續(xù)時(shí)隙信道分配比例的具體步驟為：[0020]401)若當(dāng)前時(shí)隙網(wǎng)絡(luò)中提供隨機(jī)接入服務(wù)的終端設(shè)備組的數(shù)據(jù)包碰撞概率大于設(shè)定門(mén)限r(nóng)gate，則從分配給提供短周期接入服務(wù)的終端設(shè)備的信道中隨機(jī)選擇Nrantral個(gè)信道在下一時(shí)隙用于隨機(jī)接入；[0021]402)設(shè)置時(shí)隙計(jì)時(shí)器用于對(duì)啟動(dòng)信道動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)制的時(shí)隙進(jìn)行計(jì)數(shù)；[0022]403)若在下一時(shí)隙，網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)包碰撞率已連續(xù)NstabIe個(gè)時(shí)隙維持在正常碰撞率數(shù)值r_mal附近或計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)達(dá)到最大值，則結(jié)束信道動(dòng)態(tài)調(diào)整；[0023]否則，在下一時(shí)隙再?gòu)姆峙浣o提供短周期接入服務(wù)的終端設(shè)備的信道中隨機(jī)選擇額外的Nrantrcil個(gè)信道用于隨機(jī)接入以加速無(wú)線(xiàn)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)從網(wǎng)絡(luò)擁塞中恢復(fù)。[0024]與傳統(tǒng)接入控制方法相比，本發(fā)明具有以下有益效果：[0025]1、相比于傳統(tǒng)接入控制方法只考慮單一類(lèi)型業(yè)務(wù)模型的做法，本發(fā)明考慮了差異化業(yè)務(wù)模型，即周期接入業(yè)務(wù)模型與隨機(jī)接入業(yè)務(wù)模型，共存條件下的接入控制方案設(shè)計(jì)，并且可通過(guò)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中不同類(lèi)型終端設(shè)備比例的不同調(diào)整信道分配比例，更加符合實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景需求。[0026]2、對(duì)于提供周期接入服務(wù)的終端設(shè)備，采用基于"TDMA+FDMA"的接入控制方案。同時(shí)，根據(jù)無(wú)線(xiàn)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)中所有提供周期接入服務(wù)的終端設(shè)備的數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)間與數(shù)據(jù)包到達(dá)周期由基站統(tǒng)一進(jìn)行傳輸信道與傳輸時(shí)隙的分配。這使得在大規(guī)模設(shè)備接入條件下，所提方法具有更高的信道利用效率和更低的數(shù)據(jù)包掉包率。[0027]3、對(duì)于提供隨機(jī)接入服務(wù)的終端設(shè)備，當(dāng)在某一時(shí)隙由于出現(xiàn)大量突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸請(qǐng)求時(shí)導(dǎo)致嚴(yán)重網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)，通過(guò)在接下來(lái)的時(shí)隙中動(dòng)態(tài)調(diào)整信道分配比例，提供一定的網(wǎng)絡(luò)擁塞恢復(fù)能力。[0028]綜上所述，相對(duì)于傳統(tǒng)針對(duì)單一業(yè)務(wù)模型的接入控制方法，本發(fā)明可以有效提高大規(guī)模設(shè)備接入場(chǎng)景下的信道利用率，降低數(shù)據(jù)包掉包率；同時(shí)提供一定的網(wǎng)絡(luò)擁塞恢復(fù)能力?！靖綀D說(shuō)明】：[0029]圖1為系統(tǒng)模型示意圖；[0030]圖2為信道利用率與網(wǎng)絡(luò)中總終端設(shè)備數(shù)關(guān)系的曲線(xiàn)圖；[0031]圖3為平均傳輸延遲與網(wǎng)絡(luò)中總終端設(shè)備數(shù)關(guān)系的曲線(xiàn)圖；[0032]圖4為不同設(shè)備平均傳輸延遲與網(wǎng)絡(luò)中總設(shè)備數(shù)關(guān)系的曲線(xiàn)圖；[0033]圖5為平均掉包率與網(wǎng)絡(luò)中總終端設(shè)備數(shù)關(guān)系的曲線(xiàn)圖；[0034]圖6為擁塞恢復(fù)過(guò)程中數(shù)據(jù)包碰撞率變化曲線(xiàn)圖；[0035]圖7為不同數(shù)據(jù)包碰撞率條件下提供短周期接入服務(wù)的終端設(shè)備由于擁塞恢復(fù)機(jī)制所造成的平均掉包率示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】：[0036]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：[0037]本發(fā)明所采用系統(tǒng)模型如圖1所示。在本發(fā)明中，考慮應(yīng)用于大型醫(yī)療場(chǎng)所的無(wú)線(xiàn)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由一個(gè)中心基站和Nd個(gè)提供不同服務(wù)類(lèi)型的終端設(shè)備組成，這些設(shè)備包括醫(yī)療傳感器、測(cè)量傳感器、可穿戴設(shè)備等等。在這Nd個(gè)無(wú)線(xiàn)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備中，有Nps個(gè)終端設(shè)備提供短周期接入服務(wù);Npl個(gè)終端設(shè)備提供長(zhǎng)周期接入服務(wù);Nr個(gè)終端設(shè)備提供隨機(jī)接入服務(wù)。[0038]對(duì)于Nps個(gè)終端設(shè)備，它們主要用于為需要進(jìn)行密集監(jiān)護(hù)的住院病人提供健康體征監(jiān)測(cè)服務(wù)，包括血糖水平監(jiān)測(cè)、血壓水平檢測(cè)、血氧濃度檢測(cè)等等。規(guī)定這類(lèi)設(shè)備的數(shù)據(jù)包到達(dá)周期小于1分鐘。對(duì)于Nps個(gè)終端設(shè)備，它們主要用于為一般住院病人提供體征檢測(cè)服務(wù)。同時(shí)，一部分該類(lèi)設(shè)備還將用于對(duì)醫(yī)院病房環(huán)境特征進(jìn)行監(jiān)測(cè)，包括溫度、濕度等等。考慮到這兩類(lèi)數(shù)據(jù)在短時(shí)間內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生較大的變化，規(guī)定該類(lèi)型設(shè)備的數(shù)據(jù)包到達(dá)周期在1分鐘至10分鐘之內(nèi)。對(duì)于最后的Nr個(gè)終端設(shè)備，它們主要用于提供預(yù)警和呼叫服務(wù)，從而該類(lèi)型終端設(shè)備的數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)間間隔為隨機(jī)值。方案中假設(shè)其服從貝塔分布：[0039](I)[0040]其中，Tr為數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)間的最大間隔，Beta(α，β)為貝塔函數(shù)且取α=3，β=4。同時(shí)，假設(shè)所有終端設(shè)備具有相同的數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度，且該數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度與系統(tǒng)時(shí)隙長(zhǎng)度相同。[0041]在該系統(tǒng)模型下，本發(fā)明所提出的無(wú)線(xiàn)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)中面向差異化業(yè)務(wù)共存場(chǎng)景的接入控制方法的具體步驟如下：[0042]1)根據(jù)無(wú)線(xiàn)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)中終端設(shè)備所提供的服務(wù)類(lèi)型將所有終端設(shè)備分為三類(lèi):提供短周期接入服務(wù)的終端設(shè)備、提供長(zhǎng)周期接入服務(wù)的終端設(shè)備和提供隨機(jī)接入服務(wù)的終端設(shè)備；[0043]2)根據(jù)無(wú)線(xiàn)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)中提供周期接入服務(wù)的終端設(shè)備和提供隨機(jī)接入服務(wù)的終端設(shè)備的比例將總信道資源劃分為兩部分，分別用于這兩類(lèi)終端設(shè)備的接入控制；[0044]對(duì)于提供周期接入服務(wù)的終端設(shè)備，基站采用基于"TDMA+FDMA"的方案進(jìn)行接入控制。同時(shí)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中各終端設(shè)備的數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)間與數(shù)據(jù)包到達(dá)周期統(tǒng)一地為所有終端設(shè)備分配傳輸信道與傳輸時(shí)隙；[0045]對(duì)于提供隨機(jī)接入服務(wù)的終端設(shè)備，基站采用ACB機(jī)制進(jìn)行接入控制；[0046]3)當(dāng)提供隨機(jī)接入服務(wù)的終端設(shè)備組的數(shù)據(jù)包碰撞率超過(guò)設(shè)定碰撞率門(mén)限r(nóng)gat(3時(shí)，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整各時(shí)隙信道分配比例輔助該終端設(shè)備組完成擁塞恢復(fù)。[0047]步驟1)中提供短周期接入服務(wù)的終端設(shè)備被定義為數(shù)據(jù)包到達(dá)周期小于1分鐘的設(shè)備;提供長(zhǎng)周期接入服務(wù)的終端設(shè)備被定義為數(shù)據(jù)包到達(dá)周期在1分鐘至10分鐘之間的設(shè)備;提供隨機(jī)接入服務(wù)的終端設(shè)備被定義為數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)間間隔服從特定隨機(jī)分布的設(shè)備；[0048]步驟2)中，對(duì)提供周期接入服務(wù)的終端設(shè)備的傳輸信道與傳輸時(shí)隙分配的具體步驟為：[0049]假設(shè)無(wú)線(xiàn)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)中終端設(shè)備的業(yè)務(wù)周期取值分別來(lái)自于離散數(shù)值的集合，且記提供短周期服務(wù)的終端設(shè)備的周期取值來(lái)自于集合^，提供長(zhǎng)周期接入服務(wù)的終端設(shè)備的周期取值來(lái)自于集合C1，其中，集合Cs中的元素個(gè)數(shù)記為Ms，集合C1中的元素個(gè)數(shù)記為M1。[0050]201)記集合Cs和集合&中元素的總數(shù)為M。對(duì)每一個(gè)元素值Pl，i=l，2,...，M，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包到達(dá)周期等于該值的終端設(shè)備數(shù)，記為m，i=l，2,...，M;[0051]202)對(duì)每一個(gè)周期值?1，分配給具有相應(yīng)數(shù)據(jù)包到達(dá)周期的終端設(shè)備的信道數(shù)為'A.]，記為Ci，i=l，2,···Μ;[0052]203)對(duì)每一個(gè)接入周期等于?1的終端設(shè)備。如果在所有分配的(^條信道上存在傳輸時(shí)隙使得該終端設(shè)備接入時(shí)延為〇,即設(shè)備數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)隙恰好為該設(shè)備所分配到的傳輸時(shí)隙，則將該時(shí)隙分配跟當(dāng)前設(shè)備，且此后該信道上每隔口:個(gè)時(shí)隙的傳輸時(shí)隙有用于該設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；[0053]204)如果在所分配到的(^條信道上不存在203)中所描述的時(shí)隙，在現(xiàn)存所有空閑時(shí)隙中通過(guò)搜索的方式找出使該設(shè)備傳輸時(shí)延最小的時(shí)隙分配給當(dāng)前設(shè)備；[0054]205)重復(fù)步驟202)至204)，直到網(wǎng)絡(luò)中所有提供周期接入服務(wù)的終端設(shè)備的傳輸時(shí)隙分配都結(jié)束為止。[0055]步驟3)中當(dāng)數(shù)據(jù)包碰撞率超過(guò)設(shè)定門(mén)限時(shí)，動(dòng)態(tài)調(diào)整各時(shí)隙信道分配比例的具體步驟為：[0056]301)若當(dāng)前時(shí)隙網(wǎng)絡(luò)中提供隨機(jī)接入服務(wù)的終端設(shè)備組的數(shù)據(jù)包碰撞概率大于設(shè)定門(mén)限r(nóng)gate，則從分配給提供短周期接入服務(wù)的終端設(shè)備的信道中隨機(jī)選擇Nrantral個(gè)信道在下一時(shí)隙用于隨機(jī)接入；[0057]302)設(shè)置時(shí)隙計(jì)時(shí)器用于對(duì)啟動(dòng)信道動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)制的時(shí)隙進(jìn)行計(jì)數(shù)；[0058]303)若在下一時(shí)隙，網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)包碰撞率已連續(xù)NstabIe個(gè)時(shí)隙維持在正常碰撞率數(shù)值r_mal附近或計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)達(dá)到最大值，則結(jié)束信道動(dòng)態(tài)調(diào)整；[0059]否則，在下一時(shí)隙再?gòu)姆峙浣o提供短周期接入服務(wù)的終端設(shè)備的信道中隨機(jī)選擇額外的仏^^個(gè)信道用于隨機(jī)接入以加速無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)從網(wǎng)絡(luò)擁塞中恢復(fù)。[0060]為驗(yàn)證本發(fā)明所提方法的性能，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真模擬對(duì)所提方法進(jìn)行了評(píng)估。在仿真中，假設(shè)無(wú)線(xiàn)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)所占用的總頻譜寬度為200kHz，上行傳輸所需信道帶寬為250Hz，系統(tǒng)時(shí)隙長(zhǎng)度為1秒。同時(shí)，假設(shè)預(yù)定義集合Cs中含有6個(gè)元素，對(duì)應(yīng)周期值分別為1〇8、2〇8、3〇8、4〇8、5〇8和6〇8;集合(：1中包含有9個(gè)元素，對(duì)應(yīng)周期值分別為2111丨11、311^11、4111；[11、5111；[11、6111；[11、7111；[11、8111；[11、9111；[11和10111；[11。對(duì)于提供隨機(jī)接入服務(wù)的隊(duì)個(gè)終端設(shè)備，其數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)間間隔服從公式（1)中所提貝塔分布，其中Tr取值為600秒。仿真中采用傳統(tǒng)的TDMA方案和3GPP所提出的應(yīng)用于LTE-A的ACB的接入方案作為對(duì)比方案，就信道利用率、平均傳輸延遲和掉包率三項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行仿真評(píng)估：[0061]圖2給出了信道利用率與網(wǎng)絡(luò)中總終端設(shè)備數(shù)關(guān)系的曲線(xiàn)?？梢钥闯觯诰W(wǎng)絡(luò)中總終端設(shè)備數(shù)目較低時(shí)，三種方案的信道利用率接近。但隨網(wǎng)絡(luò)中總終端設(shè)備數(shù)的增加，TDMA方案的信道利用率雖然始終在增加但增速在逐漸放緩;ACB方案的信道利用率在網(wǎng)絡(luò)中總設(shè)備數(shù)到達(dá)20000時(shí)達(dá)到最高，隨后逐漸降低;所提方案的信道利用率幾乎保持線(xiàn)性增長(zhǎng)，明顯優(yōu)于兩種基準(zhǔn)方案。[0062]圖3給出了平均傳輸延遲與網(wǎng)絡(luò)中總終端設(shè)備數(shù)關(guān)系的曲線(xiàn)?？梢钥闯觯S網(wǎng)絡(luò)中總設(shè)備數(shù)目增加，TDMA方案和ACB方案的平均傳輸時(shí)延逐漸增加;所提方案的平均傳輸時(shí)延逐漸減小。同時(shí)，在所給參數(shù)條件下，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中總設(shè)備數(shù)目小于26000時(shí)，所提方案平均傳輸時(shí)延性能明顯差于兩種基準(zhǔn)方案；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中總設(shè)備數(shù)目大于26000時(shí)，ACB方案的平均傳輸時(shí)延快速增加，所提方案的平均傳輸時(shí)延區(qū)域平穩(wěn)且由于ACB方案，但依然差于TDMA方案。這是由于在該方案下提供長(zhǎng)周期接入服務(wù)的終端設(shè)備的時(shí)延性能較差所造成的，如圖4所示。由于在所提方案中，具有相同數(shù)據(jù)包到達(dá)周期的終端設(shè)備會(huì)分配到同一信道組中。同時(shí)，終端設(shè)備數(shù)據(jù)包到達(dá)周期越長(zhǎng)，信道組中的信道數(shù)越少。這使得提供長(zhǎng)周期接入服務(wù)的終端設(shè)備有較大可能無(wú)法被分配到最優(yōu)時(shí)隙，因而造成性能惡化。[0063]圖5給出了平均掉包率與網(wǎng)絡(luò)中總終端設(shè)備數(shù)關(guān)系的曲線(xiàn)。由圖可以看出隨著網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備數(shù)目的不斷增加，TDM方案和ACB方案的平均掉包率均有所增加大。但所提方案在網(wǎng)絡(luò)中總設(shè)備數(shù)目不斷增大的條件下依然保持著極低的平均掉包率，性能明顯優(yōu)于兩種基準(zhǔn)方案。[0064]圖6為擁塞恢復(fù)過(guò)程中數(shù)據(jù)包碰撞率變化曲線(xiàn)。圖中為網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備數(shù)為40000時(shí)，數(shù)據(jù)包碰撞率突然升至80%后的擁塞恢復(fù)過(guò)程?？梢钥吹皆诖蠹s70秒后，網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)包碰撞率即恢復(fù)到了正常水平。由圖7可以看出，在該條件下，提供短周期接入服務(wù)的終端【主權(quán)項(xiàng)】1.無(wú)線(xiàn)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)中面向差異化業(yè)務(wù)共存場(chǎng)景的接入控制方法，其特征在于，無(wú)線(xiàn)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)在物理層采用UNB調(diào)制技術(shù)使得在有限頻譜資源條件下獲得更多的接入信道資源，包括W下步驟：1)根據(jù)無(wú)線(xiàn)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)中終端設(shè)備所提供的服務(wù)類(lèi)型將所有終端設(shè)備分為=類(lèi):提供短周期接入服務(wù)的終端設(shè)備、提供長(zhǎng)周期接入服務(wù)的終端設(shè)備和提供隨機(jī)接入服務(wù)的終端設(shè)備；2)根據(jù)無(wú)線(xiàn)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)中提供周期接入服務(wù)的終端設(shè)備和提供隨機(jī)接入服務(wù)的終端設(shè)備的比例將總信道資源劃分為兩部分，分別用于運(yùn)兩類(lèi)終端設(shè)備的接入控制；對(duì)于提供周期接入服務(wù)的終端設(shè)備，基站采用基于"TDMA+FDMA"的方案進(jìn)行接入控制，同時(shí)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中各終端設(shè)備的數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)間與數(shù)據(jù)包到達(dá)周期統(tǒng)一地為所有終端設(shè)備分配傳輸信道與傳輸時(shí)隙；對(duì)于提供隨機(jī)接入服務(wù)的終端設(shè)備，基站采用ACB機(jī)制進(jìn)行接入控制；3)當(dāng)提供隨機(jī)接入服務(wù)的終端設(shè)備組的數(shù)據(jù)包碰撞率超過(guò)設(shè)定碰撞率口限r(nóng)gate時(shí)，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整后續(xù)時(shí)隙信道分配比例加速該終端設(shè)備組完成擁塞恢復(fù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線(xiàn)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)中面向差異化業(yè)務(wù)共存場(chǎng)景的接入控制方法，其特征在于，步驟1)中提供短周期接入服務(wù)的終端設(shè)備被定義為數(shù)據(jù)包到達(dá)周期小于1分鐘的設(shè)備;提供長(zhǎng)周期接入服務(wù)的終端設(shè)備被定義為數(shù)據(jù)包到達(dá)周期在1分鐘至10分鐘之間的設(shè)備;提供隨機(jī)接入服務(wù)的終端設(shè)備被定義為數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)間間隔服從特定隨機(jī)分布的設(shè)備。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)線(xiàn)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)中面向差異化業(yè)務(wù)共存場(chǎng)景的接入控制方法，其特征在于，步驟2)中，對(duì)提供周期接入服務(wù)的終端設(shè)備的傳輸信道與傳輸時(shí)隙分配的具體步驟為：記提供短周期接入服務(wù)的終端設(shè)備數(shù)為Nps，提供長(zhǎng)周期接入服務(wù)的終端設(shè)備數(shù)為Npi，假設(shè)運(yùn)些終端設(shè)備的業(yè)務(wù)周期取值分別來(lái)自于離散數(shù)值的集合，且記提供短周期服務(wù)的終端設(shè)備的周期取值來(lái)自于集合Cs,提供長(zhǎng)周期接入服務(wù)的終端設(shè)備的周期取值來(lái)自于集合Cl，其中，集合Cs中的元素個(gè)數(shù)記為Ms，集合Cl中的元素個(gè)數(shù)記為化，具體步驟如下：301)記集合Cs和集合Cl中元素的總數(shù)為M，對(duì)每一個(gè)元素值Pi,i=l，2,...，M，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包到達(dá)周期等于該值的終端設(shè)備數(shù)，記為m;302)對(duì)每一個(gè)周期值Pi,分配給具有相應(yīng)數(shù)據(jù)包到達(dá)周期的終端設(shè)備的信道數(shù)為巧/巧]，記為Ci;303)對(duì)每一個(gè)接入周期等于Pi的終端設(shè)備，如果在所有分配的Cl條信道上存在傳輸時(shí)隙使得該終端設(shè)備接入時(shí)延為0,即設(shè)備數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)隙恰好為該設(shè)備所分配到的傳輸時(shí)隙，則將該時(shí)隙分配跟當(dāng)前設(shè)備，且此后該信道上每隔Pi個(gè)時(shí)隙的傳輸時(shí)隙有用于該設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；304)如果在所分配到的Cl條信道上不存在303)中所描述的時(shí)隙，在現(xiàn)存所有空閑時(shí)隙中通過(guò)遍歷捜索的方式找出使該設(shè)備傳輸時(shí)延最小的時(shí)隙分配給當(dāng)前設(shè)備；305)重復(fù)步驟302)至304)，直到網(wǎng)絡(luò)中所有提供周期接入服務(wù)的終端設(shè)備的傳輸時(shí)隙分配都結(jié)束為止。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線(xiàn)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)中面向差異化業(yè)務(wù)共存場(chǎng)景的接入控制方法，其特征在于，步驟3)中當(dāng)數(shù)據(jù)包碰撞率超過(guò)設(shè)定口限時(shí)，動(dòng)態(tài)調(diào)整后續(xù)時(shí)隙信道分配比例的具體步驟為：401)若當(dāng)前時(shí)隙網(wǎng)絡(luò)中提供隨機(jī)接入服務(wù)的終端設(shè)備組的數(shù)據(jù)包碰撞概率大于設(shè)定口限r(nóng)gate，則從分配給提供短周期接入服務(wù)的終端設(shè)備的信道中隨機(jī)選擇NEDntral個(gè)信道在下一時(shí)隙用于隨機(jī)接入；402)設(shè)置時(shí)隙計(jì)時(shí)器用于對(duì)啟動(dòng)信道動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)制的時(shí)隙進(jìn)行計(jì)數(shù)；403)若在下一時(shí)隙，網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)包碰撞率已連續(xù)Nstable個(gè)時(shí)隙維持在正常碰撞率數(shù)值rnormal附近或計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)達(dá)到最大值，則結(jié)束信道動(dòng)態(tài)調(diào)整；否則，在下一時(shí)隙再?gòu)姆峙浣o提供短周期接入服務(wù)的終端設(shè)備的信道中隨機(jī)選擇額外的NwntrDl個(gè)信道用于隨機(jī)接入W加速無(wú)線(xiàn)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)從網(wǎng)絡(luò)擁塞中恢復(fù)?！疚臋n編號(hào)】H04W74/02GK106034328SQ201610311722【公開(kāi)日】2016年10月19日【申請(qǐng)日】2016年5月11日【發(fā)明人】杜清河,趙衛(wèi)東,任品毅,孫黎,王熠晨【申請(qǐng)人】西安交通大學(xué)