CN104936303A - 一种载波监听门限与竞争窗口联合控制的方法 - Google Patents

Abstract

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。

Description

一种载波监听门限与竞争窗口联合控制的方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体涉及一种载波监听门限与竞争窗口联合控制的方法。

背景技术

无线局域网(Wireless Local Area Network，WLAN)是有线网络必要的延伸，随着个人数据通信的快速发展，WLAN也得到了广泛关注。无线局域网与有线网络相比接入更方便快捷，同时也更灵活和易于延伸部署，能够提高工作效率。这些优点使得现今无线局域网得到了广泛应用，而如何提供有效的无线接入机制则引起了学术界的重视。IEEE802.11中的CSMA/CA是无线局域网主要的MAC协议，IEEE802.11e是对CAMA/CA协议标准的增补，IEEE802.11e任务组在IEEE802.11的DCF机制基础上进行QoS支持扩展，提出了EDCA机制。MAC级QoS增强的引入使得无线局域网不仅可以用于一般的数据传输，也可用于语音、视频等有QoS需求的实时业务。但是，当网络中负载逐渐增多，数据流量不断增大，信道竞争加剧时，EDCA中的静态竞争参数设置会导致信道中的碰撞概率加大，使得高优先级、时延敏感业务数据的时延增大，不能很好的保证高优先级业务的QoS；而在网络中负载较少，信道较为空闲的情况下，固定的竞争参数设置又会导致空闲时隙的浪费，引起不必要的接入延迟。

对于EDCA机制中的相关竞争参数，802.11e提供了一组建议值，适合大部分情况下的网络应用。但当网络情况较为复杂，网络环境不断变化的情况下，协议标准中的静态参数设置往往不足以满足各类业务的服务质量需求，难以保证不同网络负载情况下的协议性能。在网络负载较大时，信道中的竞争加剧，多业务流碰撞概率增大，使得系统吞吐量下降；在网络负载较轻时，由于设置了固定的竞争参数，造成不必要的延迟接入信道，使得信道利用率下降。因此，我们可以根据不同的网络状况来自适应的调整协议参数以提高EDCA的性能。

通过以上分析可以看出，EDCA的相关协议参数对业务竞争信道至关重要，不同的参数设置不仅决定了业务优先级的选择，同时影响了当前网络的服务质量，但是由于网络状况的复杂性，EDCA中的静态参数设置并不能使系统性能实现最优，很多研究表明，在高负载状况下由于网络中有较高的冲突率，EDCA的性能表现并不如人意。因此，对协议参数的自适应调整以保证不同的网络负载情况下的协议性能成为当前研究的热点。其中载波监听门限和竞争窗口对协议的性能有着重要影响，许多学者都在研究关于载波监听门限和竞争窗口的自适应调整机制。如Lamia Romdhani提出的AEDCF机制，Younggo Kwon提出的FCR机制，以及Mohammad Malli提出的AFEDCF机制等。下面将做简单的分析比较。

Lamia Romdhani在Lamia Romdhani,Qiang Ni.Adaptive EDCF：Enhanced service differentiation for IEEE 802.11 wirelessad-hoc networks,Proc.of the IEEE WCNC 2003，2003，2956—2961中提出，在一次成功传输后，基本的EDCF机制只是简单的将CW设为其最小值而没有考虑网络状态，实际上，当一个冲突发生时，未来可能还会发生一个新的冲突，故而提出在成功传送后慢更新竞争窗口以避免爆发冲突。AEDCF通过计算一个平均冲突率因子来反应网络状况，根据该因子动态调整竞争窗口的大小。每次成功传输后用以调整竞争窗口的乘数因子是一个小于等于0.8的参数值，使竞争窗口缓慢的重置为最小竞争窗口值，以避免将来可能发生连续碰撞。

Younggo Kwon在Y.Kwon，Y-Fang.Design of MAC Protocols withFast Collision Resolution for Wireless Local Area Networks.IEEETransactions on Wireless Communications，2004，Vol.3：793-807提出了FCR机制，比较有效地解决了数据传输中的相互碰撞问题和在每个竞争周期中引起的空闲时隙浪费问题。在机制中，作者将站点分为三个状态：数据帧成功传输状态，碰撞状态和推迟传输状态。另外，与IEEE802.1le MAC相比，作者使用更小的初始最小竞争窗口CW_min和更大的最大竞争窗口CW_max，并且在冲突状态和推迟传输状态都增大节点的竞争窗口，当检测到一段连续的空闲时隙时快速减小退避计时器的值。但是，FCR对于成功传输了数据的节点重新设置的窗口仍然是最小窗口值CW_min，而实际上节点成功发送数据帧后，并不意味着网络中拥塞状态已经解除。如果此时信道中依然拥塞的话，那么该节点由于设置了过小的竞争窗口值反而会加剧拥塞程度且可能由于再次发生碰撞而再次增大自己的竞争窗口值，这样的“多余”重复过程就会给节点带来额外等待时间，从而影响整个无线网络的性能。并且由于成功发送数据后的节点拥有较小的竞争窗口，从而更容易竞争占有信道，这就加剧了节点间的不公平。

Mohammad Malli在M.Malli，Q.Ni，T.Turletti.Adaptive FairChannel Allocmion for QoS Enhancement in IEEE802.11 WirelessLANs.Proceedings of IEEE ICC.Paris：June 2004，645-652中提出了一种自适应公平EDCF机制，机制主要通过自适应快速减少退避计时器的值，来减少网络系统中对空闲时隙的浪费。其中退避阈值由不同优先级队列的CW参数计算进行动态调整，其值可以更好的反映网络负载状况并且更好的支持区分服务。但是，此机制比较适用于网络负载较轻，在信道争用过程中存在一些连续的空闲时隙的情况下，此时，AFEDCF机制能较好的避免时隙的浪费，并提供相同优先级业务间的公平性保证。但在网络负载较重，信道争用较为激烈的情况下，该机制并不能较好的维护网络性能。

Schmidt R K,Brakemeier A,Leinmüller T,et al.Advancedcarrier sens ing to resolve local channelcongestion[C]//Proceedings of the Eighth ACM internationalworkshop on Vehicular inter-networking.ACM,2011:11-20提出了一种动态调整载波监听门限的方法，其中载波监听门限的调整仅仅取决于当前的等待时间，一旦一个信息被发送出去，则载波监听门限值将被设为一个默认值。

在T.Taleb,M.Ochi,A.Jamalipour,etal.An efficientvehicle-heading based routing protocol for VANET networks[J].in Proceedings IEEE WCNC,Las Vegas,NV,Apr.2006,pp.2199–2204中，对比了在载波监听门限值可变、不同静态载波监听门限值和虚拟载波监听机制下的网络性能，仿真表明，通过自适应的改变载波监听门限值可以在很大程度上改变网络的性能，但这带来的代价是节点接入信道的时延增加。而且，没有一个固定的载波监听门限值同时适用于低信道负载和高信道负载两种情况，应该是在可靠性和时延的一个折中。

因此，载波监听门限的调整应遵循以下几个基本原则：

(1)过高的载波监听门限(CCA)会因为隐藏节点增多而导致发送范围变小，但其信道接入时延较低；

(2)过低的CCA会导致空间复用率较低，带宽利用率不高，信道接入时延较高，但其碰撞率较低；

(3)由于节点数目变化迅速，网络拓扑和环境也随机变化，所以在网络中的CCA应该不是固定的，而是随着网络的状态而自适应的改变以提高网络性能；

(4)调整载波监听门限时应考虑信息的优先级，使高优先级信息比低优先级信息具有较高接入信道的几率。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种载波监听门限与竞争窗口联合控制的方法，结合考虑信息优先级和网络实时状态来调整载波监听门限和竞争窗口，以提高网络的性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种载波监听门限与竞争窗口联合控制的方法包括如下步骤：

S1计算网络的当前信道利用率U，并根据门限值U_low、U_high将网络状态划分为三种网络状态，当U＜U_low时为低信道利用率，U_low＜U＜U_high时为中信道利用率，U_high＜U时为高信道利用率；

S2根据步骤S1划分的三种网络状态以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竞争窗口最大值分别为同一信息优先级i下的 依次增大；

S3根据不同的信息优先级，为节点设置载波监听门限值，其中不同优先级消息的最低载波监听门限为CCA_min(i)，最高载波监听门限为CCA_max(i)；

S4根据不同的网络状态调整载波监听门限和竞争窗口：

1)在低信道利用率状态下，载波监听门限取值CCA_t＝CCA_max(i)；竞争窗口值在初始时取值为

当节点侦听到信道处于忙时，以参数α调整竞争窗口，即：

${\mathrm{CW}}_{\mathrm{new}}^{\mathrm{low}}=\min ({\mathrm{CW}}_{\max }^{\mathrm{low}}\left(i\right),\mathrm{\α}\×\mathrm{CW});$

其中，α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门限取值为:

${\mathrm{CCA}}_t={\mathrm{CCA}}_{\min }\left(i\right)+\frac{U-U_{\mathrm{low}}}{U_{\mathrm{high}}-U_{\mathrm{low}}}({\mathrm{CCA}}_{\max }\left(i\right)-{\mathrm{CCA}}_{\min }\left(i\right));$

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：

${\mathrm{CW}}_{\mathrm{new}}^{\mathrm{mid}}=\min ({\mathrm{CW}}_{\max }^{\mathrm{mid}}\left(i\right),2\×\mathrm{CW});$

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；

3)在高信道利用率状态下，竞争窗口在初始时取值为而载波监听门限取值为：

CCA_t＝CCA_min(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；

${\mathrm{CW}}_{\mathrm{new}}^{\mathrm{high}}=\min ({\mathrm{CW}}_{\max }^{\mathrm{high}}\left(i\right),2\×\mathrm{CW});$

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。

需要说明的是，网络当前的信道利用率按照下式进行计算：

$U=\frac{\underset{n}{\mathrm{\Σ}}(D_{\mathrm{BUSY}}+D_{\mathrm{AIFS}}+D_{\mathrm{Backoff}})}{D_{\mathrm{CCH}}}\×100\%;$

其中，U表示信道利用率，D_BUSY表示信道繁忙时间,D_AIFS为仲裁帧间距(AIFS)大小，D_Backoff表示节点退避时间，D_CCH为每个控制信道间隔,n为一个D_CCH内的信息发送次数。

需要说明的是，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0、1、2、3。

需要说明的是，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α取值范围为1＜α＜2。

需要说明的是，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＝CW×Random()×SoltTime；

其中CW表示该节点再次退避时的竞争窗口值，Random()表示在(0，CW)之间按均匀分布取一个随机整数，SoltTime表示一个时隙长度。

需要说明的是，高信道利用率下，当节点发送信息成功后，竞争窗口以设定的参数线性减小，直至减小到后，维持其值不变。

进一步需要说明的是，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：

${\mathrm{CW}}_{\mathrm{new}}^{\mathrm{high}}=\max ({\mathrm{CW}}_{\max }^{\mathrm{high}}\left(i\right),0.5\×\mathrm{CW});$

其中，CW为节点发送信息成功时的竞争窗口值。

本发明的有益效果在于：载波监听门限和竞争窗口是VANETs网络中两个很重要的参数，本发明采用信道利用率这一参数将网络状态划分为低信道利用率状态、中信道利用率状态和高信道利用率状态，针对不同的信息优先级设置不同的载波监听门限和不同的竞争窗口取值，并且根据网络所处于的状态来自适应地调整竞争窗口以提高系统性能，克服了现有的载波监听门限和竞争窗口的设置没有考虑到信息的优先级和网络的实时状态来动态地调整参数值，从而导致在一些特殊情况时网络性能急剧下降的问题。

附图说明

图1为本发明的流程框图；

图2为仿真实验中本发明方法对分组投递率的影响示意图；

图3为仿真实验中本发明方法对平均分组时延的影响示意图；

图4为仿真实验中本发明方法对网络吞吐量的影响示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案的前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。

如图1所示，本发明主要包括三个部分：一、计算信道利用率划分网络状态；二、根据不同的网络状态和不同信息优先级设置不同的载波监听门限和竞争窗口初始值；三、根据不同的网络状态按照不同的策略来调整载波监听门限和竞争窗口。具体如下：

一、计算信道利用率并划分网络状态

信道利用率可以反映网络带宽的使用情况，因此在本发明中，采用信道利用率这一参数来划分网络的不同状态，具体利用下式：

$U=\frac{\underset{n}{\mathrm{\Σ}}(D_{\mathrm{BUSY}}+D_{\mathrm{AIFS}}+D_{\mathrm{Backoff}})}{D_{\mathrm{CCH}}}\×100\%;$

其中U表示信道利用率，D_BUSY表示信道繁忙时间,D_AIFS为AIFS大小，D_Backoff表示节点退避时间，D_CCH为每个控制信道间隔,n为一个D_CCH内的信息发送次数。通过该公式，可以计算出在每个控制信道时隙间隔的信道利用率，并据此估计整个网络的拥塞情况。在计算出网络的信道利用率后，根据两个信道利用率门限值U_low、U_high将网络状态分为低信道利用率、中信道利用率和高信道利用率。在本实施例中，将U_low设为30％，U_high设为70％。当U＜U_low时为低信道利用率，U_low＜U＜U_high时为中信道利用率，U_high＜U时为高信道利用率。

二、设置载波监听门限和竞争窗口初始值

现有的机制中，载波监听门限值是固定的，没有考虑到信息优先级的因素，而竞争窗口的设置只考虑了信息优先级的因素，而忽略了在不同网络状态下应该具有不同的竞争窗口值以提高网络的性能。在本发明中，对不同优先级的信息设置不同的载波监听门限值，并结合信息优先级和网络状态设置不同竞争窗口门限值，在低信道利用率状态下，信道资源没有被合理利用，应给节点选取较小竞争窗口最小值，以增加节点接入信道的几率。而在高信道利用率状态下，此时如果节点再增多网络会变得拥塞，因此，在此状态下给不同的信息优先级均设置较大的竞争窗口最小值，以减小节点发生碰撞的几率。竞争窗口的设置如表1所示：

表1

其中i取值为0～3，表示四种信息优先级，U为信道利用率。分别表示在低信道利用率、中信道利用率和高信道利用率的网络状态下，第i种信息优先级的竞争窗口最小值；分别表示在低信道利用率、中信道利用率和高信道利用率的网络状态下，第i种信息优先级的竞争窗口最大值。

三、调整载波监听门限与竞争窗口

在网络中节点数目较少时，信道利用率较低，信道资源没有被合理利用，应给节点选取较大的载波监听门限和较小的竞争窗口最小值，以增加节点接入信道的几率，而在侦听到信道忙时，竞争窗口不是增加为原来的2倍，而是以一个大于1小于2的参数来增加竞争窗口。而在高信道利用率状态下，为了减小节点间的碰撞率，应设置较小的载波监听门限和较大的竞争窗口最小值，且为了避免节点成功发送后重置较小的竞争窗口最小值，导致信道中节点碰撞加剧，在发送成功后竞争窗口并不是直接重置为竞争窗口最小值，而是选取一个参数逐渐减小其竞争窗口值，直至达到竞争窗口最小值。载波监听门限和竞争窗口的调整方法如下所述：

1)低信道利用率状态(U＜U_low)

在此状态下，网络中节点数目较少，网络负载较轻，为了充分的利用网络带宽，应考虑使用较大的载波监听门限和较小的初始竞争窗口，使节点以较大的几率接入信道，同时，在节点侦听到信道处于忙时，并不以二进制方式增加其竞争窗口值，而是以一个大于1小于2的参数来增加其竞争窗口值，直到达到竞争窗口最大值以提高信道利用率。其过程如下：

(1)为了使节点以更大的几率接入信道，载波监听门限取为：

CCA_t＝CCA_max(i)；

竞争窗口在初始时取值为

(2)当节点侦听到信道处于忙时，并不是以二进制增加其竞争窗口，而是以参数α调整竞争窗口，即：

${\mathrm{CW}}_{\mathrm{new}}^{\mathrm{low}}=\min ({\mathrm{CW}}_{\max }^{\mathrm{low}}\left(i\right),\mathrm{\α}\×\mathrm{CW});$

其中，α为平滑因子，取值范围为1＜α＜2。CW为该节点进行侦听信道前的竞争窗口值，当竞争窗口值不断增加达到后，维持其值不变。

在每次竞争窗口值更新后，节点的退避计时器也将按如下公式重新计算。即：

T＝CW×Random()×SoltTime；

其中CW表示该节点再次退避时的竞争窗口值，Random()表示在(0，CW)之间按均匀分布取一个随机整数，SoltTime表示一个时隙长度。

2)中信道利用率状态(U_low＜U＜U_high)

在此状态下，网络的信道利用率较为合理，所以仍采用原有退避机制进行信道争用。即载波监听门限取值为：

${\mathrm{CCA}}_t={\mathrm{CCA}}_{\min }\left(i\right)+\frac{U-U_{\mathrm{low}}}{U_{\mathrm{high}}-U_{\mathrm{low}}}({\mathrm{CCA}}_{\max }\left(i\right)-{\mathrm{CCA}}_{\min }\left(i\right));$

CCA_min(i)为第i种信息优先级的载波监听门限所能取的最小值，CCA_max(i)为第i种信息优先级的载波监听门限所能取的最大值；

竞争窗口在初始时取值为

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：

${\mathrm{CW}}_{\mathrm{new}}^{\mathrm{mid}}=\min ({\mathrm{CW}}_{\max }^{\mathrm{mid}}\left(i\right),2\×\mathrm{CW});$

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＝CW×Random()×SoltTime计算。

3)高信道利用率状态(U＞U_high)

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：

(1)载波监听门限取值为：

CCA_t＝CCA_min(i)；

竞争窗口在初始时取值为

(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；

${\mathrm{CW}}_{\mathrm{new}}^{\mathrm{high}}=\max ({\mathrm{CW}}_{\max }^{\mathrm{high}}\left(i\right),2\×\mathrm{CW});$

(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＝CW×Random()×SoltTime计算。

以下将结合仿真实验对本发明的性能作进一步的说明。

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。

表2

参数	参数值
		仿真区域大小(m*m)	1000*1000
车辆速度(km/h)	6.66-24.44
		仿真时间(s)	300
仿真次数	20
		车辆数目	80
交通灯数目	2
		移动模型	IDM_LC
车道数目	双向两车道

表3

参数	参数值
		Beacon消息大小(Bytes)	20
Beacon间隔(s)	5

传播模型	Two-Ray Ground
		数组分组模型	CBR
数组分组大小(Bytes)	512
		最大传输范围(m)	250
接口队列	PriQueue
		Ulow	30％
Uhigh	70％
		数据分组产生速度(packets/s)	1-10

表4

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IEEE 802.11p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IEEE 802.11p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IEEE802.11p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IEEE 802.11p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。

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IEEE 802.11p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IEEE 802.11p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IEEE 802.11p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IEEE 802.11p协议。因为在IEEE 802.11p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。

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。

Claims (7)

1.一种载波监听门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，并根据门限值U_low、U_high将网络状态划分为三种网络状态，当U＜U_low时为低信道利用率，U_low＜U＜U_high时为中信道利用率，U_high＜U时为高信道利用率；

S2根据步骤S1划分的三种网络状态以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竞争窗口最大值分别为同一信息优先级i下的 依次增大；

S3根据不同的信息优先级，为节点设置载波监听门限值，其中不同优先级消息的最低载波监听门限为CCA_min(i)，最高载波监听门限为CCA_max(i)；

S4根据不同的网络状态调整载波监听门限和竞争窗口：

1)在低信道利用率状态下，载波监听门限取值CCA_t＝CCA_max(i)；竞争窗口值在初始时取值为

当节点侦听到信道处于忙时，以参数α调整竞争窗口，即：

${\mathrm{CW}}_{\mathrm{new}}^{\mathrm{low}}=\min ({\mathrm{CW}}_{\max }^{\mathrm{low}}\left(i\right),\mathrm{\α}\×\mathrm{CW});$

其中，α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门限取值为:

${\mathrm{CCA}}_t={\mathrm{CCA}}_{\min }\left(i\right)+\frac{U-U_{\mathrm{low}}}{U_{\mathrm{high}}-U_{\mathrm{low}}}({\mathrm{CCA}}_{\max }\left(i\right)-{\mathrm{CCA}}_{\min }\left(i\right));$

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：

${\mathrm{CW}}_{\mathrm{new}}^{\mathrm{mid}}=\min ({\mathrm{CW}}_{\max }^{\mathrm{mid}}\left(i\right),2\×\mathrm{CW});$

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；

3)在高信道利用率状态下，竞争窗口在初始时取值为而载波监听门限取值为：

CCA_t＝CCA_min(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；

${\mathrm{CW}}_{\mathrm{new}}^{\mathrm{high}}=\min ({\mathrm{CW}}_{\max }^{\mathrm{high}}\left(i\right),2\×\mathrm{CW});$

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。

2.根据权利要求1所述的载波监听门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：

$U=\frac{\underset{n}{\mathrm{\Σ}}(D_{\mathrm{BUSY}}+D_{\mathrm{AIFS}}+D_{\mathrm{Backoff}})}{D_{\mathrm{CCH}}}\×100\%;$

其中，U表示信道利用率，D_BUSY表示信道繁忙时间,D_AIFS为仲裁帧间距(AIFS)大小，D_Backoff表示节点退避时间，D_CCH为每个控制信道间隔,n为一个D_CCH内的信息发送次数。

3.根据权利要求1所述的载波监听门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0、1、2、3。

4.根据权利要求1所述的载波监听门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α取值范围为1＜α＜2。

5.根据权利要求1所述的载波监听门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＝CW×Random()×SoltTime；

其中CW表示该节点再次退避时的竞争窗口值，Random()表示在(0，CW)之间按均匀分布取一个随机整数，SoltTime表示一个时隙长度。

6.根据权利要求1所述的载波监听门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，竞争窗口以设定的参数线性减小，直至减小到后，维持其值不变。

7.根据权利要求6所述的载波监听门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：

${\mathrm{CW}}_{\mathrm{new}}^{\mathrm{high}}=\max ({\mathrm{CW}}_{\min }^{\mathrm{high}}\left(i\right),0.5\×\mathrm{CW});$

其中，CW为节点发送信息成功时的竞争窗口值。