CN108174355A - 一种确定传输时限下无线网络重传广播机制可靠性的方法 - Google Patents

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关凤瑜
汪云
李佳慧
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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可靠性的方法，包括确定不使用应答机制的广播数据在传输时限内传输次数的概率分布，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，进而确定传输时限下无线网络重传广播机制的可靠性。本发明可以根据网络参数对重传广播的可靠性进行准确预测，并简化了可靠性分析的复杂度，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

一种确定传输时限下无线网络重传广播机制可靠性的方法
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。由于广播机制的特性应答机制无法使用，基于时隙ALOHA协议的重传广播机制被用于提高广播机制的可靠性。此外，针对灾害监测等特定的对时间敏感的应用，传输时限下的可靠性成为众多实际通信系统的重要性能指标，对其性能的准确估计能够为无线网络重传广播机制的有效实施提供帮助。
以往研究对传输时限下无线网络重传广播机制的可靠性提出了估计方法，基于递归函数的方法无法便捷准确地在各种网络参数下计算可靠性。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可靠性方法，从而克服以往方法的缺陷，并简化可靠性分析的复杂度。
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可靠性的方法，根据网络参数对重传广播的可靠性进行准确预测，简化可靠性分析的复杂度，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可靠性的方法，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。根据广播数据传输条件推导出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，以及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，进而确定传输时限下无线网络重传广播机制的可靠性。
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可靠性的方法，其特征在于：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。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.确定传输时限下无线网络重传广播机制的可靠性。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，广播可靠性可以计算为：
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可靠性的方法，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可靠性的方法，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可靠性的方法，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可靠性的方法，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可靠性进行准确预测，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下可靠性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固定最多传输次数不同传输时限下可靠性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可靠性的方法，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。根据广播数据传输条件推导出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，以及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，进而确定传输时限下无线网络重传广播机制的可靠性。
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可靠性。
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。本发明确定了传输时限下无线网络广播机制可靠性的方法，包括确定不使用应答机制的广播数据在传输时限内传输次数的概率分布，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，进而确定传输时限下无线网络重传广播机制的可靠性。本发明使用闭合表达式推导出传输时限下无线网络重传广播机制的可靠性可以便捷准确地在各种网络参数下计算可靠性。
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下可靠性分布的理论预测与仿真值的比较。其中，传输时限D为100，最大传输次数n分别为2，5，8。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可靠性分布的理论预测与仿真值的比较。其中，最大传输次数n为5，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下重传广播机制可靠性的分析方法，可根据网络参数对重传广播的可靠性进行准确预测，简化可靠性分析的复杂度，为无线网络重传广播机制的有效实施提供帮助。

Claims (6)

1.一种确定传输时限下无线网络重传广播机制可靠性的方法，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传输次数的概率分布，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，进而确定传输时限下无线网络重传广播机制的可靠性。
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可靠性的方法，其特征在于：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。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.确定传输时限下无线网络重传广播机制的可靠性。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，广播可靠性可以计算为：
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可靠性的方法，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。
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可靠性的方法，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。
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可靠性的方法，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。
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可靠性的方法，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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