【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及通信，具體涉及一種基于時延的wi-sun速率自適應(yīng)方法、系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、wi-sun已廣泛應(yīng)用于環(huán)境檢測、智能交通、健康醫(yī)療等應(yīng)用領(lǐng)域。wi-sun中傳感節(jié)點負(fù)責(zé)感測數(shù)據(jù)，并將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)。wi-sun是基于ieee?802.15.4g、ieee?802和ietf?ipv6標(biāo)準(zhǔn)的開放規(guī)范，其中物理層(physical?layer，phy)基于ieee?802.15.4g標(biāo)準(zhǔn)，支持24跳大規(guī)模自組織網(wǎng)絡(luò)，具有長距離、低功耗的通信性能，很好地契合wi-sun的通信需求。
2、wi-sun協(xié)議提供多種phy操作模式并支持多級傳輸速率，以滿足不同的數(shù)據(jù)傳輸速率需求，phy模式主要包括調(diào)制方法，傳輸速率和調(diào)制指數(shù)。wi-sun協(xié)議對模式切換的過程做了規(guī)定，具體的切換條件和場景則可根據(jù)需求自行設(shè)計。
3、現(xiàn)有速率自適應(yīng)算法主要根據(jù)信道質(zhì)量進行phy模式的選擇，對于同一種調(diào)制方法，在信道質(zhì)量好的時候提高發(fā)送速率，信道質(zhì)量差的時候降低發(fā)送速率。
4、獲得信道質(zhì)量信息的方法主要分為直接測量和基于統(tǒng)計信息兩類，直接測量的方法通常通過接收端測量信號的信噪比(signal-to-noise?ratio，snr)或接收信號強度(received?signal?strength?indicator，rssi)來衡量信道質(zhì)量，并通過報文將信道質(zhì)量反饋給發(fā)射端。發(fā)射端根據(jù)信道質(zhì)量和phy模式可以估計信道丟包率(packet?loss?rate，plr)，在限制信道plr的條件下選擇最大的允許速率作
5、基于統(tǒng)計信息的方法通常通過統(tǒng)計發(fā)射端一段時間內(nèi)的plr來衡量信道質(zhì)量，例如基于mraa(minstrel?rate?adaptation?algorithm)算法或ha-rraa(history-awarerobust?rate?adaptation?algorithm)算法的衡量信道質(zhì)量方法，通過分別統(tǒng)計速率對應(yīng)的傳輸吞吐率和丟包率，從而進行速率自適應(yīng)；或使用dr-ca(data?rate?adaptivechannel?assignment)算法，考慮傳輸速率對無線信道競爭的影響，將具有相同或相當(dāng)傳輸速率的鏈路分配在同一信道，并調(diào)整傳輸速率使每個信道上的所有鏈路的ett總和大致相等，從而獲得更好的性能。
6、而上述的算法中，mraa算法/ha-rraa算法主要以plr作為速率調(diào)整的指標(biāo)，未考慮信道競爭對wi-sun的性能影響；而dr-ca算法在跳頻場景下無法進行固定信道分配設(shè)計，因此，對于最終的信道速率自適應(yīng)時的phy模式選擇存在無法使wi-sun的性能達到最高的問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺點，提供了一種基于時延的wi-sun速率自適應(yīng)方法、系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有wi-sun速率自適應(yīng)算法未能評估phy模式選擇對傳輸時延與信道競爭影響的問題。
2、為了解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)通過下述技術(shù)方案得以解決：
3、一種基于時延的wi-sun速率自適應(yīng)方法，包括以下步驟：
4、基于wi-sun協(xié)議模式切換流程，計算每個phy模式成功發(fā)送一個數(shù)據(jù)幀所需要的時延，得到最小時延的phy模式作為phy初始選擇模式；
5、判斷當(dāng)前信道是否存在丟包率下降標(biāo)記或碰撞概率下降標(biāo)記，若存在，則進行模式更新，并判斷模式更新次數(shù)是否達到上限，反之則選擇phy初始選擇模式；
6、當(dāng)模式更新次數(shù)達到上限時，取消丟包率下降標(biāo)記或碰撞概率下降標(biāo)記，并選擇phy初始選擇模式；當(dāng)模式更新次數(shù)未達上限時，切換模式更新后的phy更新模式。
7、可選的，所述wi-sun協(xié)議模式切換流程，包括以下步驟：
8、啟動模式切換，對空閑信道進行評估，若空閑信道評估成功，則發(fā)送模式切換幀，并判斷新模式下帶寬是否變化，若空閑信道評估失敗，則退回基礎(chǔ)模式進行載波偵聽多路訪問，成功后發(fā)送數(shù)據(jù)幀；
9、若新模式下帶寬發(fā)生變化，則再次對空閑信道進行評估，若未發(fā)生變化，則直接發(fā)送數(shù)據(jù)幀；
10、若再次對空閑信道進行評估成功，則直接發(fā)送數(shù)據(jù)幀，反之則退回基礎(chǔ)模式。
11、可選的，計算每個phy模式成功發(fā)送一個數(shù)據(jù)幀所需要的時延的公式為：
12、delayk＝αbase*(ettbase+acdbase+wtbase)+(1-αbase)
13、*αk*(mstk+acdbase+ettbase+wtbase)
14、+(1-αbase)*(1-αk)*(mstk+ettk+wtk)，其中，αk是選擇第k種phy模式的碰撞概率；αbase是選擇基礎(chǔ)phy模式的碰撞概率；ettk表示鏈路選擇第k種phy模式需要的傳輸時延；acdbase表示選擇基礎(chǔ)phy模式需要的競爭信道時延；ettbase表示鏈路選擇基礎(chǔ)phy模式需要的傳輸時延；wtbase表示鏈路選擇基礎(chǔ)phy模式成功傳輸一個幀需要的等待ack的時間；wtk表示選擇第k種phy模式成功傳輸一個幀需要的等待ack的時間；mstk表示選擇第k種phy模式需要的模式切換的時間。
15、可選的，選擇phy初始選擇模式后，還包括以下步驟：
16、選擇phy初始選擇模式后，更新信道的丟包累計更新參數(shù)和碰撞概率累計更新參數(shù)；
17、設(shè)定丟包閾值和碰撞閾值，判斷丟包累計更新參數(shù)是否超過丟包閾值，且丟包累計更新參數(shù)是否減小，若是，則標(biāo)記上丟包率下降標(biāo)記，反之不標(biāo)記；
18、判斷碰撞概率累計更新參數(shù)是否超過碰撞閾值，且碰撞概率累計更新參數(shù)是否減小，若是，則標(biāo)記上碰撞概率下降標(biāo)記，反之不標(biāo)記。
19、可選的，切換phy更新模式后，還包括以下步驟：
20、更新模式更新次數(shù)。
21、一種基于時延的wi-sun速率自適應(yīng)系統(tǒng)，包括時延計算單元、第一模式切換分析單元和第二模式切換分析單元；
22、所述時延計算單元用于，基于wi-sun協(xié)議模式切換流程，計算每個phy模式成功發(fā)送一個數(shù)據(jù)幀所需要的時延，得到最小時延的phy模式作為phy初始選擇模式；
23、所述第一模式切換分析單元，用于判斷當(dāng)前信道是否存在丟包率下降標(biāo)記或碰撞概率下降標(biāo)記，若存在，則進行模式更新，并判斷模式更新次數(shù)是否達到上限，反之則選擇phy初始選擇模式；
24、所述第二模式切換分析單元，用于當(dāng)模式更新次數(shù)達到上限時，取消丟包率下降標(biāo)記或碰撞概率下降標(biāo)記，并選擇phy初始選擇模式；當(dāng)模式更新次數(shù)未達上限時，切換模式更新后的phy更新模式。
25、可選的，所述時延計算單元計算每個phy模式成功發(fā)送一個數(shù)據(jù)幀所需要的時延的公式為：
26、delayk＝αbase*(ettbase+acdbase+wtbase)+(1-αbase)<本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種基于時延的Wi-SUN速率自適應(yīng)方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時延的Wi-SUN速率自適應(yīng)方法，其特征在于，所述Wi-SUN協(xié)議模式切換流程，包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于時延的Wi-SUN速率自適應(yīng)方法，其特征在于，計算每個PHY模式成功發(fā)送一個數(shù)據(jù)幀所需要的時延的公式為：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時延的Wi-SUN速率自適應(yīng)方法，其特征在于，選擇PHY初始選擇模式后，還包括以下步驟：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時延的Wi-SUN速率自適應(yīng)方法，其特征在于，切換PHY更新模式后，還包括以下步驟：
6.一種基于時延的Wi-SUN速率自適應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，包括時延計算單元、第一模式切換分析單元和第二模式切換分析單元；
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于時延的Wi-SUN速率自適應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述時延計算單元計算每個PHY模式成功發(fā)送一個數(shù)據(jù)幀所需要的時延的公式為：
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于時延的wi-sun速率自適應(yīng)方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時延的wi-sun速率自適應(yīng)方法，其特征在于，所述wi-sun協(xié)議模式切換流程，包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于時延的wi-sun速率自適應(yīng)方法，其特征在于，計算每個phy模式成功發(fā)送一個數(shù)據(jù)幀所需要的時延的公式為：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時延的wi-sun速率自適應(yīng)方法，其特征在于，選擇phy...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王天琦，王剛，戴翚，康克華，李材輝，
申請(專利權(quán))人：杭州粒合信息科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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