CN107733733A - 一种确定传输时限下无线网络重传广播机制吞吐率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种确定传输时限下无线网络重传广播机制吞吐率的方法，包括确定不使用应答机制的广播数据在传输时限内广播成功的概率，确定在传输时限内广播数据的平均服务时间的概率分布，进而确定在传输时限内无线网络重传广播机制的吞吐率。本发明可以根据网络参数对重传广播的吞吐率进行准确预测，因此能够为无线网络重传广播机制的有效实施提供帮助。
Description
技术领域
本发明涉及无线网络广播通信等技术领域，特别涉及传输时限下无线网络重传广播机制。
背景技术
在无线网络广播通信领域，无线广播机制因其经过一次传输过程即可将广播信息传输给成千上万的网络设备的特性被广泛应用于对时间敏感的应用，卫星通信，灾害监测和车载网安全应用等领域。无线广播机制中一个非常重要的性能指标为网络吞吐率，即每个时隙成功传输的数据包的数量。重传广播机制可以提高广播的成功率，但由于同一个广播数据需要重复传送n次将会降低网络中的吞吐率。
以往研究对传输时限下无线网络重传广播机制的吞吐率提出了估计方法，基于递归函数的方法无法便捷准确地在各种网络参数下估计吞吐率。本发明旨在提供一种基于闭合表达式的确定传输时限下重传广播机制吞吐率方法，从而克服以往方法的缺陷。
发明内容
本发明旨在提供一种确定传输时限下无线网络重传广播机制吞吐率的方法，根据网络参数对重传广播的吞吐率进行准确预测，为无线网络重传广播机制的有效实施提供帮助。
本发明提供一种确定传输时限下无线网络重传广播机制吞吐率的方法，包括M个网络设备共享的时隙化广播信道，所述设备在每个时隙开始时刻以概率a发送长度为1个时隙的广播数据，否则作为接收者侦听信道，不使用应答机制。所述广播数据在传输时限超时或已被重复传输n次时结束传输。根据广播传输条件确定广播数据在传输时限内广播成功的概率分布，确定在传输时限内不同传输次数下广播数据的平均服务时间概率分布，进而确定传输时限下无线网络重传广播机制的吞吐率。
进一步地，根据权利要求1所述的一种确定传输时限下无线网络重传广播机制吞吐率的方法，其特征在于：所述重传广播机制的广播成功概率计算过程包括：
S11.确定不使用应答机制的广播数据在传输时限内传输次数的概率分布。令Αi表示同一个广播数据在传输时限(D个时隙)被重复传输了i次的事件，此事件的概率分布可以计算为：
S12.确定不同传输次数下广播数据被网络中其他设备成功接收的概率。令Bi表示广播数据被重复i次传输时能够被其他网络设备成功接收的事件。此事件的概率可以计算为：
P(Bi)＝1-(1-(1-a)M-1)i
S13.确定在传输时限内无线网络重传广播机制成功传输的概率。分别考虑广播数据在传输时限内的不同传输次数以及不同传输次数下广播数据被网络中其他设备成功接收的概率，广播成功概率可以计算为：
进一步地，根据权利要求1所述的一种确定传输时限下无线网络重传广播机制吞吐率的方法，其特征在于：所述重传广播机制的平均服务时间计算过程包括：
S21.确定在传输时限内不同传输次数下广播数据服务时间的概率分布。令T(a,n,D)表示同一个广播数据在传输时限(D个时隙)内服务时间为k个时隙的事件，此事件的概率分布可以计算为：
S22.确定在传输时限内广播数据平均服务时间的概率分布。
进一步地，根据权利要求1所述的一种确定传输时限下无线网络重传广播机制吞吐率的方法，其特征在于：所述重传广播机制的吞吐率计算过程包括：
进一步地，根据权利要求1所述的一种确定传输时限下无线网络重传广播机制吞吐率的方法，其特征在于：每个设备在每个时隙开始时刻以概率a发送长度为1个时隙的广播数据，否则作为接收者侦听信道，不使用应答机制。
进一步地，根据权利要求1所述的一种确定传输时限下无线网络重传广播机制吞吐率的方法，其特征在于：每个广播数据当传输时限超时或已被重复传输n次时结束传输。
进一步地，根据权利要求1所述的一种确定传输时限下无线网络重传广播机制吞吐率的方法，其特征在于：每个广播数据在其重复传输中一次或一次以上成功即可被其他网络设备成功接收。
进一步地，根据权利要求1所述的一种确定传输时限下无线网络重传广播机制吞吐率的方法，其特征在于：当一个时隙中有且仅有一个数据包传输时，此数据包视为被成功传输；当数据包发生碰撞时，碰撞的所有数据包均无法被成功接收。
通过本发明提出的分析方法，可以根据网络参数对重传广播的吞吐率进行准确预测，为无线网络重传广播机制的有效实施提供帮助。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1示出了本发明方法设计流程图。
图2示出了本发明方法广播数据在传输时限内不同传输次数下平均服务时间分布的理论预测与仿真值的比较。
图3出了本发明方法广播数据在传输时限内不同传输次数下吞吐率分布的理论预测与仿真值的比较。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
本发明提供一种确定传输时限下无线网络重传广播机制吞吐率的方法，包括M个网络设备共享的时隙化广播信道，所述设备在每个时隙开始时刻以概率a发送长度为1个时隙的广播数据，否则作为接收者侦听信道，不使用应答机制。所述广播数据在传输时限超时或已被重复传输n次时结束传输。根据广播传输条件确定广播数据在传输时限内广播成功的概率分布，确定在传输时限内不同传输次数下广播数据的平均服务时间概率分布，进而确定传输时限下无线网络重传广播机制的吞吐率。
作为优选方案，所述重传广播机制的可靠性计算过程包括：S11.确定不使用应答机制的广播数据在传输时限内传输次数的概率分布。S12.确定不同传输次数下广播数据被网络中其他设备成功接收的概率。S13.确定传输时限下无线网络重传广播机制的成功传输概率。
作为优选方案，所述重传广播机制的平均服务时间计算过程包括：S21.确定在传输时限内不同传输次数下广播数据服务时间的概率分布。S22.确定在传输时限内广播数据平均服务时间的概率分布。
作为优选方案，所述重传广播机制的吞吐率计算过程包括：
作为优选方案，所述设备在每个时隙开始时刻以概率a发送长度为1个时隙的广播数据，否则作为接收者侦听信道，不使用应答机制。
作为优选方案，所述广播数据当传输时限超时或已被重复传输n次时结束传输。
作为优选方案，所述广播数据在其重复传输中一次或一次以上成功即可被其他网络设备成功接收。
作为优选方案，当一个时隙中有且仅有一个数据包传输时，此数据包视为被成功传输；当数据包发生碰撞时，碰撞的所有数据包均无法被成功接收。
图1示出本发明设计流程图。本发明确定广播数据在传输时限内广播成功的概率分布，确定在传输时限内不同传输次数下广播数据的平均服务时间概率分布，进而确定传输时限内无线网络重传广播机制的吞吐率。
本发明采用Matlab软件对所述算法进行实施。网络设备数M为20，采用0.01,0.02,…,0.07作为信道接入概率。假设各网络设备在互相在干扰范围内，数据到达处处于饱和状态，数据分组长度为1个时隙。
图2反映了广播数据在传输时限内不同传输次数下无线网络重传广播机制的吞吐率的理论预测与仿真值的比较。其中，传输时限D为200，最大传输次数n分别为3，5，8。从图中可以看出，本发明方法分析得到可靠性与实际仿真的时延曲线相吻合。
图3反映了广播数据在固定最多传输次数不同传输时限下无线网络重传广播机制的吞吐率的理论预测与仿真值的比较。其中，最大传输次数n为8，传输时限D分别为50，100，200。从图中可以看出，本发明方法得到可靠性与实际仿真的曲线一致。
从图2及图3的结果可知，本发明提供了一种基于闭合表达式的确定传输时限内无线网络重传广播机制的吞吐率方法，可根据网络参数对重传广播的吞吐率进行准确的预测，为无线网络重传广播机制的有效实施提供帮助。
Claims (8)
1.一种确定传输时限下无线网络重传广播机制吞吐率的方法，包括M个网络设备共享的时隙化广播信道，每个设备在每个时隙开始时刻以概率a发送长度为1个时隙的广播数据，否则作为接收者侦听信道，不使用应答机制，每个广播数据当传输时限(D个时隙)超时或已被重复传输n次时结束传输。其特征在于：确定不使用应答机制的广播数据在传输时限内广播成功的概率分布，确定在传输时限内不同传输次数下广播数据平均服务时间的概率分布，进而确定传输时限内无线网络重传广播机制的吞吐率。
2.根据权利要求1所述的一种确定传输时限下无线网络重传广播机制吞吐率的方法，其特征在于：所述重传广播机制的广播成功概率计算过程包括：
S11.确定不使用应答机制的广播数据在传输时限内传输次数的概率分布。令Αi表示同一个广播数据在传输时限(D个时隙)被重复传输了i次的事件，此事件的概率分布可以计算为：
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S12.确定不同传输次数下广播数据被网络中其他设备成功接收的概率。令Bi表示广播数据被重复i次传输时能够被其他网络设备成功接收的事件。此事件的概率可以计算为：
P(Bi)＝1-(1-(1-a)M-1)i
S13.确定在传输时限内无线网络重传广播机制成功传输的概率。分别考虑广播数据在传输时限内的不同传输次数以及不同传输次数下广播数据被网络中其他设备成功接收的概率，广播成功概率可以计算为：
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3.根据权利要求1所述的一种确定传输时限下无线网络重传广播机制吞吐率的方法，所述重传广播机制的平均服务时间计算过程包括：
S21.确定在传输时限内不同传输次数下广播数据服务时间的概率分布。令T(a,n,D)表示同一个广播数据在传输时限(D个时隙)内服务时间为k个时隙的事件，此事件的概率分布可以计算为：
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<mi>k</mi>
<mo>-</mo>
<mi>n</mi>
</mrow>
</msup>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
4.根据权利要求1所述的一种确定传输时限下无线网络重传广播机制吞吐率的方法，其特征在于：所述重传广播机制的吞吐率计算过程包括：
<mrow>
<mi>S</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>a</mi>
<mo>,</mo>
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<mi>D</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>&rsqb;</mo>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
5.根据权利要求1所述的一种确定传输时限下无线网络重传广播机制吞吐率的方法，其特征在于：每个设备以概率a在每个时隙开始时刻发送长度为1个时隙的广播数据，否则作为接收者侦听信道，不使用应答机制。
6.根据权利要求1所述的一种确定传输时限下无线网络重传广播机制吞吐率的方法，其特征在于：每个广播数据当传输时限超时或已被重复传输n次时结束传输。
7.根据权利要求1所述的一种确定传输时限下无线网络重传广播机制吞吐率的方法，其特征在于：每个广播数据在其重复传输中一次或一次以上成功即可被其他网络设备成功接收。
8.根据权利要求1所述的一种确定传输时限下无线网络重传广播机制吞吐率的方法，其特征在于：当一个时隙中有且仅有一个数据包传输时，此数据包视为被成功传输；当数据包发生碰撞时，碰撞的所有数据包均无法被成功接收。
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