限所能取的最小值，CCA_(i)为第i种信息优先级的载波监听门限所能取的最大值；
[0081]竞争窗口在初始时取值为;
[0082] 当节点侦听到信道处于忙时，按二进制方式将其竞争窗口加倍：
[0083]
[0084] 其中，CW为节点侦听到信道处于忙时前的竞争窗口取值，当CW不断增加达到 后，维持其值不变，节点的退避计时器也将按公式T=CWXRandomOXSoltTime 计算。
[0085] 3)高信道利用率状态（U>Uhigh)
[0086] 在此状态下，网络中节点数目较多，节点竞争接入信道的程度加剧，若节点在成功 发送信息后将其竞争窗口直接恢复为该状态下的竞争窗口最小值，将会使网络的冲突加 剧，使分组的时延大大增加。故在此状态下，应给每个节点设置一个较大的竞争窗口最小 值，减小节点接入信道的几率，以减小竞争信道的节点数目，缓解竞争压力。而在成功传输 后，不是将节点的竞争窗口直接恢复为该状态下的竞争窗口最小值，而是以一个参数缓慢 的减少，例如每次将其竞争窗口减半。且为了减小节点间的碰撞率，应设置一个较小的载波 监听门限值，减小竞争信道的节点数目。其过程如下：
[0087] (1)载波监听门限取值为：
[0088] CCAt=CCAmin ⑴；
[0089]竞争窗口在初始时取值为(/);
[0090] (2)当节点侦听到信道处于忙时，按二进制方式将其竞争窗口加倍；
[0091]
[0092] (3)当CW不断增加达到(/_)后，维持其值不变，节点的退避计时器也将按公 式T=CWXRandomOXSoltTime计算。
[0093] 以下将结合仿真实验对本发明的性能作进一步的说明。
[0094] 本仿真实验应用最为广泛的NS-2仿真工具，采用的评估算法性能的指标主要包 括：分组平均传输延迟、分组投递率和网络吞吐量。我们仿真了不同车辆密度下这三个指标 的变化情况。仿真的参数设置如表2、表3、表4所示。
[0095]表2
[0096]
[0097]表3
[0098]
[0099]
[0100]表4
[0101]
[0102] 为了更好分析本发明提出的载波监听门限和竞争窗口联合控制的方法（以下简 称JCCA)的性能，我们将JCCA算法和IEEE802. 1lp协议相对比。在图2中，对比分析了JCCA 算法对分组投递率的影响。由图中可以看出，随着网络中节点数目的增加，无论是在JCCA 或者IEEE802.lip下，分组的投递率都开始下降。但是从图中可以看出，当节点数目超过 一定范围时，在IEEE802.lip下的分组投递率下降速度要明显大于JCCA。这是因为，在节 点数目较少时，竞争信道的节点数目较少，所以两者的分组投递率相差无几。而当节点数目 较多时，在IEEE802.lip协议下，当节点成功发送信息后，其竞争窗口直接恢复为初始值， 由于此时网络负荷较重，因而节点竞争信道加剧，导致分组的投递率下降，而在JCCA中，当 节点成功发送信息后，其竞争窗口不是直接恢复为初始值，而是缓慢的减小，直至达到初始 值，因此可以降低竞争信道的节点数目，从而提高分组的投递率。
[0103] 在图3和图4中，分析了新提出的JCCA对平均分组时延和网络吞吐量的影响。如 图3所示，在节点数从零开始增加时，JCCA下的平均传输时延要比IEEE802.lip协议下的 时延要小，因为此时节点数目较少，网络的利用率不高，在IEEE802.lip协议中，当节点侦 听到信道忙时，竞争窗口会以二进制加倍，而JCCA中，竞争窗口会以一个大于1小于2的倍 数加倍，也即增加了节点接入信道的机会，所以平均传输时延较低。图4中节点数目开始增 加时JCCA下的网络吞吐量比IEEE802.lip协议高，正是因为在节点数目较少时JCCA会根 据信道利用率使竞争窗口以小于2的倍数增加，增加了节点接入信道的几率，从而使网络 吞吐量较高。而当节点的数目增大的一定数目时，此时信道的利用率适中，JCCA中调整竞争 窗口的方式和802. 11协议相同，所以此时两种算法的平均传输时延和网络吞吐量相差无 几。而当节点数目过多时，JCCA的性能要超过IEEE802.lip协议。因为在IEEE802.lip 协议中，当节点成功发送消息后，其竞争窗口会直接变为最小值，会以更短的时间重新竞争 信道，而此时节点数目较多，这无疑会使网络的拥塞加剧。而在JCCA中，当节点成功传输 后，会缓慢的减小其竞争窗口值，减小其重新竞争信道的几率。
[0104] 对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，作出各种相应的 改变和变形，而所有的这些改变和变形都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种载波监听口限与竞争窗口联合控制的方法，其特征在于，包括如下步骤： S1计算网络的当前信道利用率U，并根据口限值Ui"、Uhigh将网络状态划分为S种网络 状态，当U<Ui。府为低信道利用率，U1"<U<Uhigh时为中信道利用率，Uhigh<U时为高 信道利用率； S2根据步骤S1划分的=种网络状态W及不同的信息优先级，为节点分别设置竞争窗 口最小值和竞争窗口最大值，其中记低信道利用率状态、中信道利用率状态和高信道利用 率状态在信息优先级i下的竞争窗口最小值分别为C巧思'仍、C巧立^(/)、C巧:f(/),竞 争窗口最大值分别为C咕:'〇')、〇cf(/)、C巧您'(/)，同一信息优先级i下的C巧忠〇')、 CC!f(〇、C巧忠'(〇依次增大； S3根据不同的信息优先级，为节点设置载波监听口限值，其中不同优先级消息的最低 载波监听口限为CCAmh(i)，最高载波监听口限为CCAm"(i); S4根据不同的网络状态调整载波监听口限和竞争窗口： 1) 在低信道利用率状态下，载波监听口限取值CCAt=CCAm"(i);竞争窗口值在初始时 取值为C巧进'(〇; 当节点侦听到信道处于忙时，W参数a调整竞争窗口，即；其中，a为平滑因子，CW为该节点进行侦听信道前的竞争窗口值，当CW不断增加达到C朽r(〇后，维持其值不变； 2) 在中信道利用率状态下，竞争窗口在初始时取值为，而载波监听口限取值 为：当节点侦听到信道处于忙时，按二进制方式将其竞争窗口加倍：其中，CW为节点侦听到信道处于忙时前的竞争窗口取值，当CW不断增加达到C巧晋(/) 后，维持其值不变； 3) 在高信道利用率状态下，竞争窗口在初始时取值为C巧苗6(0,而载波监听口限取值 为： CCAt=CCAm化(i); 当节点侦听到信道处于忙时，按二进制方式将其竞争窗口加倍；其中，CW为节点侦听到信道处于忙时前的竞争窗口取值，当CW不断增加达到cwilf(/) 后，维持其值不变。2. 根据权利要求1所述的载波监听口限与竞争窗口联合控制的方法，其特征在于，网 络当前的信道利用率按照下式进行计算：其中，U表示信道利用率，D胃表示信道繁忙时间，Daips为仲裁帖间距（AIF巧大小，DeaciDff表示节点退避时间，DCCH为每个控制信道间隔，n为一个DecH内的信息发送次数。3. 根据权利要求1所述的载波监听口限与竞争窗口联合控制的方法，其特征在于，不 同网络状态下的信息优先级分为四种，记为i，从低到高分别表示为〇、1、2、3。4. 根据权利要求1所述的载波监听口限与竞争窗口联合控制的方法，其特征在于，步 骤S4中，在节点侦听到信道忙时，低信道利用率下的竞争窗口调整时所使用的平滑因子a 取值范围为1 <a< 2。5. 根据权利要求1所述的载波监听口限与竞争窗口联合控制的方法，其特征在于，步 骤S4中，在低信道利用率、中信道利用率和高信道利用率状态下，每次竞争窗口调整后，还 需要按照下式进行节点时间退避器的更新： T=CWXRandom0XSoltTime； 其中CW表示该节点再次退避时的竞争窗口值，RandomO表示在（0，CW)之间按均匀分 布取一个随机整数，SoltTime表不一个时隙长度。6. 根据权利要求1所述的载波监听口限与竞争窗口联合控制的方法，其特征在于， 高信道利用率下，当节点发送信息成功后，竞争窗口W设定的参数线性减小，直至减小到 忠'W后，维持其值不变。7. 根据权利要求6所述的载波监听口限与竞争窗口联合控制的方法，其特征在于，所 述设定的参数为0. 5,节点发送信息成功后竞争窗口的减小具体如下式：其中，CW为节点发送信息成功时的竞争窗口值。
【专利摘要】本发明公开了一种载波监听门限与竞争窗口联合控制的方法，首先根据信道利用率将网络分为三种不同的网络状态，根据不同的网络状态对不同的信息优先级信息分配不同的载波监听门限初始值和竞争窗口值，然后按照不同的网络状态采取不同的参数调整方法来自适应的调整载波监听门限和竞争窗口，以确保网络的吞吐量、分组时延和分组投递率。
【IPC分类】H04W74/08
【公开号】CN104936303
【申请号】CN201510337929
【发明人】陈晨, 胡明成, 孙灿顶, 李娜, 赵力强, 任智源, 杨鲲
【申请人】西安电子科技大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年6月17日