基于ieee802.11的分裂階段多信道協(xié)議吞吐性能分析系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了基于IEEE802.11的分裂階段多信道協(xié)議吞吐性能分析系統(tǒng)及方法。本發(fā)明方法：①輸入計(jì)算分裂階段多信道協(xié)議吞吐量所需的原始參數(shù)；②判斷可用信道數(shù)量是否大于等于2，若小于2，采用計(jì)算只有1個(gè)可用信道時(shí)的吞吐量；若大于等于2，進(jìn)行步驟③；③根據(jù)輸入的物理參數(shù)，利用計(jì)算E0、計(jì)算TRTS/CTS、F0=SIFS+H+E[P]+δ+SIFS+ACK+δ計(jì)算F0；④若是同步分裂階段多信道協(xié)議，采用計(jì)算吞吐量；若是異步分裂階段多信道協(xié)議，則進(jìn)行步驟⑤；⑤利用判斷異步分裂階段多信道協(xié)議處于分配控制信道傳輸數(shù)據(jù)狀態(tài)，還是處于不分配控制信道傳輸數(shù)據(jù)狀態(tài)；處于分配控制信道傳輸數(shù)據(jù)狀態(tài)采用計(jì)算吞吐量，處于不分配控制信道傳輸數(shù)據(jù)狀態(tài)采用計(jì)算吞吐量；⑥將計(jì)算出的吞吐量輸出。
【專利說明】基于IEEE802.11的分裂階段多信道協(xié)議吞吐性能分析系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于通信【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于IEEE802.11的分裂階段多信道協(xié)議吞吐性能分析系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]多信道協(xié)議是在MAC層單個(gè)沖突域內(nèi)同時(shí)調(diào)度多個(gè)信道來提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量。多信道的研究最早開始于蜂窩網(wǎng)絡(luò)。在移動(dòng)Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)與無線mesh網(wǎng)絡(luò)的研究中，進(jìn)一步提出在MAC層采用多信道的方法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。經(jīng)過多年的研究積累，已形成SingleRendezvous 和 Parallel Rendezvous 兩大類多信道協(xié)議。其中 Single Rendezvous 類多信道協(xié)議又可分為專用控制信道(Dedicated Control Channel)、公共跳(Common Hopping)、分裂階段(SP，Split Phase)等三類。分裂階段多信道協(xié)議又分成同步(Synchronous)和異步(Asynchronous)兩類。多信道協(xié)議的研究已經(jīng)開始成熟,這為無線mesh網(wǎng)絡(luò)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中采用多信道機(jī)制提供了強(qiáng)有力的理論支撐。但是，相關(guān)文獻(xiàn)中絕大多數(shù)都是采用NS-2模擬軟件對(duì)所提出的多信道協(xié)議進(jìn)行吞吐性能評(píng)估，缺乏數(shù)學(xué)模型，從而難以進(jìn)行精確性能分析。
[0003]分裂階段多信道協(xié)議將DCF機(jī)制發(fā)送一次數(shù)據(jù)幀所需要的時(shí)間分裂成控制和傳輸兩個(gè)時(shí)間段。同步分裂階段多信道協(xié)議的原理如圖1示意。在控制時(shí)間段中所有節(jié)點(diǎn)在控制信道(4)上競(jìng)爭(zhēng)，分配所有的信道(如1/2/3/4)，然后在傳輸時(shí)間段各節(jié)點(diǎn)在相應(yīng)信道完成數(shù)據(jù)傳輸。異步分裂階段多信道協(xié)議的原理如圖2示意。所有節(jié)點(diǎn)在控制信道(4)上競(jìng)爭(zhēng)，分配信道的每對(duì)節(jié)點(diǎn)可以切換到相應(yīng)的信道傳輸數(shù)據(jù)，而不需要集中等待至同步的傳輸時(shí)間段。
[0004]由于IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)采用DCF作為基本的MAC接入機(jī)制，分裂階段多信道協(xié)議的性能分析可以建立在DCF機(jī)制性能分析的基礎(chǔ)之上。本發(fā)明在Giuseppe Bianchi提出的DCF機(jī)制二維Markov鏈模型的基礎(chǔ)上，對(duì)分裂階段多信道協(xié)議的吞吐性能展開數(shù)學(xué)分析，提出分裂階段多信道機(jī)制的吞吐性能分析系統(tǒng)及方法。
[0005]首先回顧802.11中傳統(tǒng)DCF機(jī)制的吞吐性能分析。
[0006]假設(shè)條件如下:穩(wěn)定速率信道，不考慮傳輸錯(cuò)誤，只考慮協(xié)議本身的性能，只要出現(xiàn)任意長(zhǎng)度的幀重疊就是發(fā)生沖突；單一沖突域，域內(nèi)每個(gè)站點(diǎn)始終有數(shù)據(jù)幀要發(fā)送(飽和狀態(tài))并且數(shù)據(jù)幀到達(dá)(包括新數(shù)據(jù)幀和重發(fā)數(shù)據(jù)幀)是泊松過程；數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度相同；幀的重傳次數(shù)不受限制，直到成功發(fā)送為止；在競(jìng)爭(zhēng)站點(diǎn)數(shù)量相等情況下，無論幀發(fā)送或重傳多少次，其發(fā)生沖突的概率恒定且相互獨(dú)立；不考慮隱藏站點(diǎn)問題和捕獲效應(yīng)；站點(diǎn)的移動(dòng)是有限的，忽略站點(diǎn)發(fā)送和接收幀時(shí)的位置變化。
[0007]傳統(tǒng)IEEE 802.11的DCF機(jī)制，僅使用一個(gè)信道。
[0008]定義T為站點(diǎn)在任意時(shí)隙發(fā)送數(shù)據(jù)幀的概率。定義Pfe為一個(gè)時(shí)隙中至少有一個(gè)中貞在發(fā)送的概率，則Ptl = l-(1_ T )n ;定義Ps為一個(gè)時(shí)隙中有巾貞發(fā)送時(shí)有且僅有一個(gè)巾貞在發(fā)送的概率，則
【權(quán)利要求】
1.基于IEEE802.11的分裂階段多信道協(xié)議吞吐性能分析系統(tǒng)，其特征是包括: 輸入?yún)?shù)模塊:用于輸入計(jì)算分裂階段多信道協(xié)議吞吐量所需的原始參數(shù)； 同步和異步SP識(shí)別模塊:用于識(shí)別是同步分裂階段多信道協(xié)議還是異步分裂階段多信道協(xié)議，識(shí)別依據(jù)是否在統(tǒng)一的傳輸時(shí)間段內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)，在統(tǒng)一的傳輸時(shí)間段內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)的是同步分裂階段多信道協(xié)議，否則是異步分裂階段多信道協(xié)議； 異步SP狀態(tài)判斷模塊:用于判斷異步分裂階段多信道協(xié)議處于分配控制信道傳輸數(shù)據(jù)狀態(tài)，還是處于不分配控制信道傳輸數(shù)據(jù)狀態(tài)，判斷依據(jù)為下式
2.如權(quán)利要求1所述的基于IEEE802.11的分裂階段多信道協(xié)議吞吐性能分析系統(tǒng)，其特征是:原始參數(shù)包括與IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)中不同物理層技術(shù)所對(duì)應(yīng)的DIFS、RTS、CTS、ACK、數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)、時(shí)隙和信道切換所需時(shí)間TBD參數(shù)，以及信道速率f、可用信道數(shù)量V和站點(diǎn)數(shù)n。
3.基于IEEE802.11的分裂階段多信道協(xié)議吞吐性能分析方法，其特征是按如下步驟: ①輸入計(jì)算分裂階段多信道協(xié)議吞吐量所需的原始參數(shù)； ②判斷可用信道數(shù)量是否大于等于2，
4.如權(quán)利要求3所述的基于IEEE 802.11的分裂階段多信道協(xié)議吞吐性能分析方法，其特征是:步驟①中，原始參數(shù)包括與IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)中不同物理層技術(shù)所對(duì)應(yīng)的DIFS、RTS、CTS、ACK、數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)、時(shí)隙和信道切換所需時(shí)間TBD參數(shù)，以及信道速率f、可用信道數(shù)量V和站點(diǎn)數(shù)n。
【文檔編號(hào)】H04L29/06GK103532771SQ201210308814
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月28日
【發(fā)明者】嚴(yán)軍榮 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)