CN102869114B - 基于ieee 802.11的公共跳多信道协议吞吐性能分析系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于IEEE802.11的公共跳多信道协议吞吐性能分析系统及方法。本发明方法步骤：①输入计算公共跳多信道协议吞吐量所需的原始参数；②判断可用信道数量v是否大于或等于2；如果小于2，则采用下式计算只有1个可用信道时即DCF机制的吞吐量：如果大于等于2，则进行步骤③；③根据输入的物理参数值，利用下式计算出E₀：利用下式计算出T_RTS/CTS值：④根据下式判断，跳回时信道1是否处于忙状态：若上式成立，则信道1处于忙状态，采用式计算吞吐量；若上式不成立，则信道1处于空闲状态，采用式计算吞吐量；⑤将计算出的吞吐量输出。与现有NS-2模拟方法相比，本发明基于IEEE802.11的公共跳多信道协议吞吐性能分析系统及方法具有分析精确、数据可信度高的优点。

Description

基于IEEE 802.11的公共跳多信道协议吞吐性能分析系统及方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，特别涉及一种基于IEEE 802.11的公共跳多信道协议吞吐性能分析系统及方法。 

背景技术

多信道协议是在MAC层单个冲突域内同时调度多个信道来提高网络吞吐量。多信道的研究最早开始于蜂窝网络。在移动Ad-hoc网络与无线mesh网络的研究中，进一步提出在MAC层采用多信道的方法进行网络设计。经过多年的研究积累，已形成Single Rendezvous和Parallel Rendezvous两大类多信道协议。其中，Single Rendezvous类多信道协议又可分为专用控制信道（Dedicated Control Channel）、公共跳（Common Hopping）、分裂阶段（Split Phase）等三大类。多信道协议的研究已经趋于成熟，这为无线mesh网络相关标准中采用多信道机制提供了强有力的理论支撑。但是，现有文献中绝大多数都是采用NS-2模拟软件对所提出的多信道协议进行吞吐性能评估，缺乏数学模型，难以进行精确性能分析。 

公共跳的原理如图1示意，所有节点都在同一个信道上竞争信道，成功RTS/CTS交互的两个节点留下使用该信道传输数据，其余节点则同时跳到下一个信道继续竞争信道，如此在信道（1/2/3/4）间循环跳转。公共跳多信道协议的特点是在所有的信道上都能传输数据，优点是每个节点仅需要一个射频接口并且能保证数据传输不受到干扰；缺点是节点频繁地切换信道。 

由于IEEE 802.11标准采用DCF作为基本的MAC接入机制，公共跳多信道协议的性能分析可以建立在DCF机制性能分析的基础之上。本发明在Giuseppe Bianchi提出的DCF机制二维Markov链模型的基础上，对公共跳多信道协议的吞吐性能展开数学分析，提出公共跳多信道机制的吞吐性能分析系统及方法。 

首先回顾802.11中传统DCF机制的吞吐性能分析。 

假设条件如下：稳定速率信道，不考虑传输错误，只考虑协议本身的性能，只要出现任意长度的帧重叠就是发生冲突；单一冲突域，域内每个站点始终有数据帧要发送（饱和状态）并且数据帧到达（包括新数据帧和重发数据帧）是泊松过程；数据帧的长度相同；帧的重传次数不受限制，直到成功发送为止；在竞争站点数量相等情况下，无论帧发送或重传多少次，其发生冲突的概率恒定且相互独立；不考虑隐藏站点问题和捕获效应；站点的移动是有限的，忽略站点发送和接收帧时的位置变化。 

传统IEEE 802.11的DCF机制，仅使用一个信道。 

定义τ为站点在任意时隙发送数据帧的概率。定义p_tr为一个时隙中至少有一个帧在发送的概率，则p_tr=1-(1-τ)ⁿ；定义p_s为一个时隙中有帧发送时有且仅有一个帧在发送的概率，则p_s=nτ(1-τ)^n-1/P_tr；p_tr·P_s表示一个时隙中仅有一个帧在发送的概率。 

定义E[P]为数据帧有效载荷值，f是信道速率。将Giuseppe Bianchi推导的饱和吞吐量公式转换形式可得 

$S=\frac{E\left[P\right]\·f}{\frac{1-p_{\mathrm{tr}}}{p_s{p}_{\mathrm{tr}}}\·\mathrm{\σ}+\frac{1-p_s}{p_s}\·T_c+T_s}=\frac{E\left[P\right]\·f}{E_0}---\left(1\right)$

其中，σ是802.11规定的时隙长度，T_c是冲突的平均时间，T_s是数据帧成功发送的平均时间。冲突时间T_c和成功发送时间T_s分别为 

T_c=DIFS+RTS+δ                                              (2) 

T_s=T₀+SIFS+H+E[P]+δ+SIFS+ACK+δ                         (3) 

其中，T₀＝DIFS+RTS+δ+SIFS+CTS+δ，H＝物理层帧头+MAC层帧头。传播时延δ、DIFS和SIFS均以时间为单位。为方便表述，式中E[P]、ACK、H（以比特为单位）换算成在无线信道中发送需要的时间，其值与信道速率成反比。 

可以将（1）式分母E₀理解成DCF机制成功发送一次数据所需要的时间，包括退避(1-P_tr)/(p_sP_tr)个时 隙和经历(1-p_s)P_s次冲突。即 

$E_0=\frac{1-p_{\mathrm{tr}}}{p_s{p}_{\mathrm{tr}}}\·\mathrm{\σ}+\frac{1-p_s}{p_s}\·T_c+T_s---\left(4\right)$

发明内容

本发明在Giuseppe Bianchi推导的饱和吞吐量公式的基础上，对DCF机制成功发送一次数据所需要的时间重新理解，提出一种基于IEEE802.11的公共跳多信道协议吞吐性能分析系统及方法。 

对DCF机制成功发送一次数据所需要的时间重新理解，将E₀分为两个部分：n个站点竞争公共信道时出现一对站点成功RTS/CTS交互所需的平均时间T_RTS/CTS和公共信道发送数据所需要的时间T_TRSMIT，即 

E₀=T_RTS/CTS+T_TRSMIT                                                    (5) 

$T_{\mathrm{RTS}/\mathrm{CTS}}=\frac{1-p_{\mathrm{tr}}}{p_s{p}_{\mathrm{tr}}}\·\mathrm{\σ}+\frac{1-p_s}{p_s}\·T_c+T_0---\left(6\right)$

T_TRSMIT=SIFS+H+E[P]+δ+SIFS+ACK+δ                         (7) 

本发明采取以下技术方案：基于IEEE802.11的公共跳多信道协议吞吐性能分析系统，包括输入参数模块、状态识别模块、模型分析模块、吞吐量计算模块、输出结果模块，各模块详述如下： 

输入参数模块：用于输入计算公共跳多信道协议吞吐量所需的原始参数。原始参数包括与IEEE802.11标准中不同物理层技术（如DSSS、FHSS和OFDM）所对应的DIFS、RTS、CTS、ACK、数据帧长、时隙和信道切换所需时间TBD等参数，以及信道速率f、可用信道数量v和站点数n。 

状态识别模块：用于判断站点从其它信道跳回信道1时，信道1是否还在传输相应RTS/CTS交互后的数据，信道1处于何种状态即忙状态还是空闲状态，判断依据为下式即（8）式 

$\underset{i=1}{\overset{v}{\mathrm{\Σ}}}(T_{\mathrm{RTS}/\mathrm{CTSi}}+\mathrm{TBD})\≤E_0---\left(8\right)$

如果上式即（8）式成立，则信道1处于忙状态；如果上式即（8）式不成立，则信道1处于空闲状态。 

模型分析模块：根据信道1的状态和可供使用的信道数量的不同而采用相应的性能分析模型。 

为直观表示，本发明把不同信道数量时的分析模型都显示在图2上。当有2个可用信道（信道1至信道2）时，节点在信道1和信道2之间循环跳转。当有3个可用信道（信道1至信道3）时，节点在信道1、信道2和信道3之间循环跳转。当有v个可用信道（信道1至信道v）时，节点在信道1、信道2、…、信道v-1和信道v之间循环跳转，v大于3。 

吞吐量计算模块：根据信道1的状态和可供使用的信道数量进行吞吐量计算。 

假设站点从其它信道跳回信道1时，信道1处于忙状态还是处于空闲状态的临界信道数量为s。此时，当信道数量为s时，处于忙状态；当信道数量为s+1时，处于空闲状态。 

当信道1处于忙状态（可用信道数v≤s）。此时信道1还在传输RTS/CTS1交互后的数据，n-2v个站点需要等待至信道1重新回到空闲状态才能进行RTS/CTS1交互。之后，有n-2(v-1)个站点（返回2个站点）在信道1竞争信道，如此不断循环，有n-2(v-1)个站点在信道1至信道v中循环RTS/CTS交互并传输数据。由于在切换回信道1时，需要等待信道1发送完数据。此时可用v信道时的周期Fv长度与F1相同。由此采用下式即（9）式计算吞吐量 

$S=\frac{f\·\underset{i=1}{\overset{v}{\mathrm{\Σ}}}E\left[P_i\right]}{E_0}---\left(9\right)$

当信道1处于空闲状态（可用信道数v＞s），采用下式即（10）式计算吞吐量 

$S=\frac{f\·\underset{i=1}{\overset{v}{\mathrm{\Σ}}}E\left[P_i\right]}{\underset{i=1}{\overset{v}{\mathrm{\Σ}}}(T_{\mathrm{RTS}/\mathrm{CTSi}}+\mathrm{TBD})}---\left(10\right)$

输出结果模块：用于输出计算结果。 

本发明基于IEEE802.11的公共跳多信道协议吞吐性能分析方法，其按如下步骤： 

①输入计算公共跳多信道协议吞吐量所需的原始参数；原始参数包括与IEEE802.11标准中不同物理层技术（如DSSS、FHSS和OFDM）所对应的DIFS、RTS、CTS、ACK、数据帧长、时隙和信道切换所需时间TBD等参数，以及信道速率f、可用信道数量v和站点数n。 

②判断可用信道数量v是否大于或等于2，如果小于2，则采用下式即（1）式计算只有1个可用信道时即DCF机制的吞吐量： 

$S=\frac{E\left[P\right]\·f}{\frac{1-p_{\mathrm{tr}}}{p_s{p}_{\mathrm{tr}}}\·\mathrm{\σ}+\frac{1-p_s}{p_s}\·T_c+T_s}=\frac{E\left[P\right]\·f}{E_0}$

如果大于等于2，则进行步骤③； 

③根据输入的物理参数值，利用下式即（4）式计算出E₀： 

$E_0=\frac{1-p_{\mathrm{tr}}}{p_s{p}_{\mathrm{tr}}}\·\mathrm{\σ}+\frac{1-p_s}{p_s}\·T_c+T_s$

利用下式即（6）式计算出T_RTS/CTS值： 

$T_{\mathrm{RTS}/\mathrm{CTS}}=\frac{1-p_{\mathrm{tr}}}{p_s{p}_{\mathrm{tr}}}\·\mathrm{\σ}+\frac{1-p_s}{p_s}\·T_c+T_0$

④根据下式即（8）式判断，跳回时信道1是否处于忙状态： 

$\underset{i=1}{\overset{v}{\mathrm{\Σ}}}(T_{\mathrm{RTS}/\mathrm{CTSi}}+\mathrm{TBD})\≤E_0$

如果上式即（8）式成立，则信道1处于忙状态，采用下式即（9）式计算吞吐量： 

$S=\frac{f\·\underset{i=1}{\overset{v}{\mathrm{\Σ}}}E\left[P_i\right]}{E_0}$

如果上式即（8）式不成立，则信道1处于空闲状态，采用下式即（10）式计算吞吐量： 

$S=\frac{f\·\underset{i=1}{\overset{v}{\mathrm{\Σ}}}E\left[P_i\right]}{\underset{i=1}{\overset{v}{\mathrm{\Σ}}}(T_{\mathrm{RTS}/\mathrm{CTSi}}+\mathrm{TBD})}$

⑤将计算出的吞吐量输出。 

与现有NS-2模拟方法相比，本发明基于IEEE802.11的公共跳多信道协议吞吐性能分析系统及方法具有分析精确、数据可信度高的优点。 

附图说明

图1是公共跳多信道协议的原理示意图。 

图2是公共跳多信道协议性能分析模型。 

图3是公共跳多信道协议的吞吐性能分析流程图。 

图4是公共跳多信道协议的吞吐性能分析系统框图。 

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的实施例作进一步描述。 

公共跳的原理如图1示意，所有节点都在同一个信道上竞争信道，成功RTS/CTS交互的两个节点留下使用该信道传输数据，其余节点则同时跳到下一个信道继续竞争信道，如此在信道（1/2/3/4）间循环跳转。公共跳多信道协议的特点是在所有的信道上都能传输数据，优点是每个节点仅需要一个射频接口并且能保证数据传输不受到干扰；缺点是节点频繁地切换信道。 

参见图3，基于IEEE802.11的公共跳多信道协议吞吐性能分析方法，具体执行步骤如下： 

①输入计算公共跳多信道协议吞吐量所需的原始参数。原始参数包括与IEEE802.11标准中不同物理层技术（如DSSS、FHSS和OFDM）所对应的DIFS、RTS、CTS、ACK、数据帧长、时隙和信道切换所需时间TBD等参数，以及信道速率f、可用信道数量v和站点数n。 

②判断可用信道数量v是否大于或等于2。 

如果小于2，则采用前述的（1）式即 $S=\frac{E\left[P\right]\·f}{\frac{1-p_{\mathrm{tr}}}{p_s{p}_{\mathrm{tr}}}\·\mathrm{\σ}+\frac{1-p_s}{p_s}\·T_c+T_s}=\frac{E\left[P\right]\·f}{E_0}$ 计算只有1个可用信道时即DCF机制的吞吐量；如果大于等于2，则进行第③步。 

③根据输入的物理参数值，利用前述的（4）式即 计算出E₀和前述的（6）式即 $T_{\mathrm{RTS}/\mathrm{CTS}}=\frac{1-p_{\mathrm{tr}}}{p_s{p}_{\mathrm{tr}}}\·\mathrm{\σ}+\frac{1-p_s}{p_s}\·T_c+T_0$ 计算出T_RTS/CTS值。 

④根据前述的（8）式即 判断跳回时信道1是否处于忙状态： 

如果（8）式成立，则信道1处于忙状态，采用前述的（9）式即 计算吞吐量；如果（8）式不成立，则信道1处于空闲状态，采用前述的（10）式即 计算吞吐量。 

⑤将计算出的吞吐量输出。 

参见图4，本发明还公开了一种基于IEEE802.11的公共跳多信道协议吞吐性能分析系统，包括输入参数模块、状态识别模块、模型分析模块、吞吐量计算模块、输出结果模块，各模块详述如下： 

输入参数模块：用于输入计算公共跳多信道协议吞吐量所需的原始参数。原始参数包括与IEEE802.11标准中不同物理层技术（如DSSS、FHSS和OFDM）所对应的DIFS、RTS、CTS、ACK、数据帧长、时隙和信道切换所需时间TBD等参数，以及信道速率f、可用信道数量v和站点数n。 

状态识别模块：用于判断站点从其它信道跳回信道1时，信道1是否还在传输相应RTS/CTS交互后的数据，信道1处于忙状态还是处于空闲状态。判断依据为下式即（8）式 

$\underset{i=1}{\overset{v}{\mathrm{\Σ}}}(T_{\mathrm{RTS}/\mathrm{CTSi}}+\mathrm{TBD})\≤E_0---\left(8\right)$

如果（8）式成立，则信道1处于忙状态；如果（8）式不成立，则信道1处于空闲状态。 

模型分析模块：根据信道1的状态和可供使用的信道数量的不同而采用相应的性能分析模型。 

为直观表示，本发明把不同信道数量时的分析模型都画在同一张图上即图2。当有2个可用信道（信道1至信道2）时，节点在信道1和信道2之间循环跳转。当有3个可用信道（信道1至信道3）时，节点在信道1、信道2和信道3之间循环跳转。当有v个可用信道（信道1至信道v）时，节点在信道1、信道2、…、信道v-1和信道v之间循环跳转，v大于3。 

吞吐量计算模块：根据信道1的状态和可供使用的信道数量进行吞吐量计算。 

假设站点从其它信道跳回信道1时，信道1处于忙状态还是处于空闲状态的临界信道数量为s。此时，当信道数量为s时，处于忙状态；当信道数量为s+1时，处于空闲状态。 

当信道1处于忙状态（可用信道数v≤s）。此时信道1还在传输RTS/CTS1交互后的数据，此时n-2v个站点需要等待至信道1重新回到空闲状态才能进行RTS/CTS1交互。之后，有n-2(v-1)个站点（返回2个站点）在信道1竞争信道，如此不断循环，有n-2(v-1)个站点在信道1至信道v中循环RTS/CTS交互并传输数据。由于在切换回信道1时，需要等待信道1发送完数据。此时可用v信道时的周期Fv长度与F1相同。由此采用下式即（9）式计算吞吐量 

$S=\frac{f\·\underset{i=1}{\overset{v}{\mathrm{\Σ}}}E\left[P_i\right]}{E_0}---\left(9\right)$

当信道1处于空闲状态（可用信道数v＞s）时，采用下式即（10）式计算吞吐量 

$S=\frac{f\·\underset{i=1}{\overset{v}{\mathrm{\Σ}}}E\left[P_i\right]}{\underset{i=1}{\overset{v}{\mathrm{\Σ}}}(T_{\mathrm{RTS}/\mathrm{CTSi}}+\mathrm{TBD})}---\left(10\right)$

输出结果模块：用于输出计算结果。 

附（9）式和（10）式的推导过程： 

根据公共跳多信道协议原理，可画出图2所示的性能分析模型。 

当只有一个可用信道（信道1）时，公共跳多信道协议就还原成传统802.11的DCF机制。图中RTS/CTS1在信道1中成功交互后即在信道1中传输数据，此时周期为F1。采用前述的（1）式计算吞吐量。 

假设有v（v≥2）个可用信道（信道1至信道v），此时系统在信道1至信道v之间循环进行RTS/CTS交互并传输数据。如图2所示，初始时，系统中所有站点（假设有n个）在信道1竞争信道，成功RTS/CTS1交互的一对站点则使用该信道传输数据，其余站点（n-2个）则在信道切换时间（TBD）内切换到信道2；然后n-2个站点在信道2竞争信道，成功RTS/CTS2交互的一对站点则使用该信道传输数据，其余站点（n-4个）则在信道切换时间（TBD）内切换到信道3。依次类推，有n-2(v-1)个站点在信道切换时间（TBD）内切换到信道v，成功RTS/CTSv交互的一对站点则使用该信道传输数据，其余站点（n-2v个）则在信道切换时间（TBD）内切换回信道1。此时，信道1可能处于忙状态，也可能处于空闲状态。 

下面分别讨论信道1处于忙和空闲两种状态的情形，然后讨论公共跳的最优吞吐量。 

1、信道1处于忙状态 

信道1处于忙状态，即信道1还在传输RTS/CTS1交互后的数据，此时n-2v个站点需要等待至信道1重新回到空闲状态才能进行RTS/CTS1交互。之后，有n-2(v-1)个站点（返回2个站点）在信道1竞争信道，如此不断循环，有n-2(v-1)个站点在信道1至信道v中循环RTS/CTS交互并传输数据。由于在切换回信道1时，需要等待信道1发送完数据。此时可用v信道时的周期Fv长度与F1相同。由此可推导出吞吐量计算公式 

$S=\frac{f\·\underset{i=1}{\overset{v}{\mathrm{\Σ}}}E\left[P_i\right]}{E_0}$

上式对应于信道1处于忙状态，随着信道数量的增加，公共跳的吞吐量呈相应倍数增加。 

2、信道1处于空闲状态 

信道1处于空闲状态，即信道1已经传输完RTS/CTS1交互后的数据。假设v=s时从信道s切换回信道1时相应站点仍然需要等待信道1重新回到空闲状态，而v=s+1时从信道s+1切换回信道1时则信道1已经发送完数据，如图2所示。此时s的值可由下式确定 

$\underset{i=1}{\overset{s}{\mathrm{\&Sigma;}}}(T_{\mathrm{RTS}/\mathrm{CTSi}}+\mathrm{TBD})\&le;E_0<\underset{i=1}{\overset{s+1}{\mathrm{\&Sigma;}}}(T_{\mathrm{RTS}/\mathrm{CTSi}}+\mathrm{TBD})$

观察图2，可推导出v=s+1时吞吐量计算公式 

$S=\frac{f\&CenterDot;\underset{i=1}{\overset{s+1}{\mathrm{\&Sigma;}}}E\left[P_i\right]}{\underset{i=1}{\overset{s+1}{\mathrm{\&Sigma;}}}(T_{\mathrm{RTS}/\mathrm{CTSi}}+\mathrm{TBD})}$

上式对应于信道1处于空闲状态，随着信道数量的增加，公共跳的吞吐量不再呈相应倍数增加。对比信道1处于忙状态和空闲状态的吞吐量计算公式，把s称作最大倍数信道数量。 

既然v=s+1时，从信道s+1切换回信道1时信道1已经发送完数据。那么，v=s+2时，从信道s+2切换回信道1时信道1肯定已经发送完数据。此时可推导出计算吞吐量计算公式 

$S=\frac{f\&CenterDot;\underset{i=1}{\overset{s+2}{\mathrm{\&Sigma;}}}E\left[P_i\right]}{\underset{i=1}{\overset{s+2}{\mathrm{\&Sigma;}}}(T_{\mathrm{RTS}/\mathrm{CTSi}}+\mathrm{TBD})}$

公共跳循环状态下v=s+1的RTS/CTS i和v=s+2的RTS/CTS i相差不大，在数据帧等长时，  $S=\frac{f\&CenterDot;\underset{i=1}{\overset{s+1}{\mathrm{\&Sigma;}}}E\left[P_i\right]}{\underset{i=1}{\overset{s+1}{\mathrm{\&Sigma;}}}(T_{\mathrm{RTS}/\mathrm{CTSi}}+\mathrm{TBD})}$ 式和 $S=\frac{f\&CenterDot;\underset{i=1}{\overset{s+2}{\mathrm{\&Sigma;}}}E\left[P_i\right]}{\underset{i=1}{\overset{s+2}{\mathrm{\&Sigma;}}}(T_{\mathrm{RTS}/\mathrm{CTSi}}+\mathrm{TBD})}$ 式的计算结果很接近，即公共跳在v=s+1和v=s+2时吞吐量大致相同。 

当然，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上实施例仅是用来说明本发明，而并非作为对本发明的限定，只要在本发明的范围内，对以上实施例的变化、变型都将落在本发明的保护范围。 

Claims (5)

1.基于IEEE802.11的公共跳多信道协议吞吐性能分析方法，其特征是按如下步骤：

①输入计算公共跳多信道协议吞吐量所需的原始参数；

②判断可用信道数量v是否大于或等于2；

如果小于2，则采用下式计算只有1个可用信道时即DCF机制的吞吐量：

$S=\frac{E\left[P\right]\&CenterDot;f}{\frac{1-p_{\mathrm{tr}}}{p_s{p}_{\mathrm{tr}}}\&CenterDot;\mathrm{\&sigma;}+\frac{1-p_s}{p_s}\&CenterDot;T_c+T_s}=\frac{E\left[P\right]\&CenterDot;f}{E_0}$

如果大于等于2，则进行步骤③；

③根据输入的物理参数值，利用下式计算出E₀：

$E_0=\frac{1-p_{\mathrm{tr}}}{p_s{p}_{\mathrm{tr}}}\&CenterDot;\mathrm{\&sigma;}+\frac{1-p_s}{p_s}\&CenterDot;T_c+T_s$

利用下式计算出T_RTS/CTS值：

$T_{\mathrm{RTS}/\mathrm{CTS}}=\frac{1-p_{\mathrm{tr}}}{p_s{p}_{\mathrm{tr}}}\&CenterDot;\mathrm{\&sigma;}+\frac{1-p_s}{p_s}\&CenterDot;T_c+T_0$

④根据下式判断，跳回时信道1是否处于忙状态：

$\underset{i=1}{\overset{v}{\mathrm{\&Sigma;}}}(T_{\mathrm{RTS}/\mathrm{CTSi}}+\mathrm{TBD})\&le;E_0$

如果上式成立，则信道1处于忙状态，采用式计算吞吐量；

如果上式不成立，则信道1处于空闲状态，采用式计算吞吐量；

⑤将计算出的吞吐量输出；

T₀＝DIFS+RTS+δ+SIFS+CTS+δ，δ是传播时延；p_tr为一个时隙中至少有一个帧在发送的概率；p_s为一个时隙中有帧发送时有且仅有一个帧在发送的概率；p_sp_tr表示一个时隙中仅有一个帧在发送的概率；E[P]为数据帧有效载荷值，f是信道速率；σ是802.11规定的时隙长度，T_c是冲突的平均时间，T_s是数据帧成功发送的平均时间；T_RTS/CTS是RTS/CTS交互所需的平均时间；TBD是信道切换所需时间。

2.如权利要求1所述的基于IEEE802.11的公共跳多信道协议吞吐性能分析方法，其特征是：步骤①中，原始参数包括与IEEE 802.11标准中不同物理层技术所对应的DIFS、RTS、CTS、ACK、数据帧长、时隙和信道切换所需时间TBD参数，以及信道速率f、可用信道数量v和站点数n。

3.基于IEEE802.11的公共跳多信道协议吞吐性能分析系统，其特征是包括：

输入参数模块：用于输入计算公共跳多信道协议吞吐量所需的原始参数；

状态识别模块：用于判断站点从其它信道跳回信道1时，信道1是否还在传输相应RTS/CTS交互后的数据，信道1处于何种状态即忙状态还是空闲状态，判断依据为下式

$\underset{i=1}{\overset{v}{\mathrm{\&Sigma;}}}(T_{\mathrm{RTS}/\mathrm{CTSi}}+\mathrm{TBD})\&le;E_0$

如果上式成立，则信道1处于忙状态；如果上式不成立，则信道1处于空闲状态；

模型分析模块：根据信道1的状态和可供使用的信道数量的不同而采用相应的性能分析模型；

吞吐量计算模块：根据信道1的状态和可供使用的信道数量计算吞吐量：

假设站点从其它信道跳回信道1时，信道1处于忙状态还是处于空闲状态的临界信道数量为s；当信道数量为s时，处于忙状态；当信道数量为s+1时，处于空闲状态；

当信道1处于忙状态，可用信道数v≤s，采用下式计算吞吐量

$S=\frac{f\&CenterDot;\underset{i=1}{\overset{v}{\mathrm{\&Sigma;}}}E\left[P_i\right]}{E_0}$

当信道1处于空闲状态，可用信道数v＞s，采用下式计算吞吐量

$S=\frac{f\&CenterDot;\underset{i=1}{\overset{v}{\mathrm{\&Sigma;}}}E\left[P_i\right]}{\underset{i=1}{\overset{v}{\mathrm{\&Sigma;}}}(T_{\mathrm{RTS}/\mathrm{CTSi}}+\mathrm{TBD})}$

输出结果模块：用于输出计算结果；

E₀是DCF机制成功发送一次数据所需要的时间；E[P]为数据帧有效载荷值；f是信道速率；T_RTS/CTS是RTS/CTS交互所需的平均时间；TBD是信道切换所需时间。

4.如权利要求3所述的基于IEEE802.11的公共跳多信道协议吞吐性能分析系统，其特征是：原始参数包括与IEEE802.11标准中不同物理层技术所对应的DIFS、RTS、CTS、ACK、数据帧长、时隙和信道切换所需时间TBD参数，以及信道速率f、可用信道数量v和站点数n。

5.如权利要求3所述的基于IEEE802.11的公共跳多信道协议吞吐性能分析系统，其特征是：模型分析模块中，当有2个可用信道即信道1至信道2时，节点在信道1和信道2之间循环跳转；当有3个可用信道即信道1至信道3时，节点在信道1、信道2和信道3之间循环跳转；当有v个可用信道即信道1至信道v时，节点在信道1、信道2、…、信道v-1和信道v之间循环跳转，v大于3。