CN113630901A - 一种异构无线网络中动态多优先级自适应退避算法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种异构无线网络中动态多优先级自适应退避算法，包括：步骤1、根据任务执行代价、任务的执行紧迫性和任务间的通信代价，对业务设定初始优先级；步骤2、设置竞争窗口cw初始取值范围；步骤3、以时延和信道吞吐量为参数，动态调整退避窗口大小，对不同业务的优先级进行排队计算。本发明以任务完成最多为目标，计算任务的优先级，建立竞争窗口自适应调整机制，提出动态多优先级自适应退避算法。该算法综合了就近原则、最短等待时间原则；最大程度利用网络容量，使得异构网络节点业务需求与网络容量动态匹配。

Description

一种异构无线网络中动态多优先级自适应退避算法

技术领域

本发明属于网络通信技术领域，具体涉及一种异构无线网络中动态多优先级自适应退避算法。

背景技术

多接入网共存的异构无线网络，由于采用了不同的接入技术，或者是采用相同的无线接入技术但属于不同的无线运营商，不同接入网络之间存在非常大的差异，因此需要考虑的因素很多，如从用户的角度考虑接收信号的强度、数据传输速率、价格、覆盖范围、实时性和用户的移动性等。如果从网络端考虑，就会涉及到提高系统的吞吐量，降低阻塞率以及均衡负载等问题。

在无线异构网络中，某瞬间可能存在多节点发送或者接收信号，容易发生碰撞，目前使用随机退避机制来解决信道竞争问题，导致信道资源不能充分利用，特别是在高负载的网络系统中，信道带宽在碰撞状态下浪费严重。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种异构无线网络中动态多优先级自适应退避算法，以时延、终端的能耗和信道吞吐量为参数，自适应调整竞争窗口的大小，对不同业务的优先级进行计算并排队，采用动态调整的方式建立多优先级的自适应退避算法。解决现有技术中存在的上述问题。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种异构无线网络中动态多优先级自适应退避算法，包括：

步骤1、根据任务执行代价、任务的执行紧迫性和任务间的通信代价，对业务设定初始优先级；

步骤2、设置竞争窗口cw初始取值范围；

步骤3、以时延和信道吞吐量为参数，动态调整退避窗口大小，对不同业务的优先级进行排队计算。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的步骤1中，根据任务执行代价、任务的执行紧迫性和任务间的通信代价对业务设定初始优先级j＝1,…n，构建j个优先级的分组。

上述的步骤2中，设置竞争窗口cw取值范围为[cw_min,cw_max]，优先级j分组的竞争窗口长度表示为：

其中l表示信道忙闲程度。

上述的l和数据包到达数量和占空比有关。

上述的步骤3中，第i次冲突或者成功发送数据时，竞争窗口大小调整为：

上述的步骤3中，第i次冲突或者成功发射数据后，首先判断退避次数是否超过门限次数：

如果没有超过门限次数，计算时延变化率f_i'和吞吐量变化率g_i'，以概率p将cw_min,j调整为max{[cw_i-1,j(1+αf′_i)^p(1+βg′_i)^1-p cw_min]}；

若(1+αf′_i)(1+βg′_i)＜cw_min，将cw_min,j调整为cw_min，以概率p将cw_max,j调整min{[cw_i-1,j(1+αf′_i)^p(1+βg′_i)^1-p cw_max]}；

若(1+αf′_i)(1+βg′_i)＞cw_max，将cw_max,j调整为cw_max,j；

其中

是一个跟时延有关的变化率，

t_i为发生冲突周期，吞吐量

T_i为成功发射周期，a,b为平滑系数。

本发明具有以下有益效果：

本发明以任务完成最多为目标，计算任务的优先级，建立竞争窗口自适应调整机制，提出动态多优先级自适应退避算法。该算法综合了就近原则、最短等待时间原则；最大程度利用网络容量，使得异构网络节点业务需求与网络容量动态匹配。

附图说明

图1为本发明一种异构无线网络中动态多优先级自适应退避算法流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

参见图1，本发明一种异构无线网络中动态多优先级自适应退避算法，包括：

步骤1、根据任务执行代价、任务的执行紧迫性和任务间的通信代价，对业务设定初始优先级；

步骤2、设置竞争窗口cw初始取值范围；

步骤3、以时延和信道吞吐量为参数，动态调整退避窗口大小，对不同业务的优先级进行排队计算。

实施例中，步骤1，根据任务执行代价、任务的执行紧迫性和任务间的通信代价对业务设定初始优先级j＝1,…n，构建j个优先级的分组；例如对于任意业务j的不同任务k，用以上三个指标的加权和作为其优先级分组判断函数，即

其中，ω₁,ω₂,ω₃分别表示不同任务的执行代价、任务间的通信代价、以及任务的执行紧迫性对应的权重因子。特别地，可以为不同任务设计不同的权重参数组合，从而满足具体场景不同业务的特定需求。当用户需要执行实时响应的业务时，加大ω₃比例因子。定义τ_j,k表示完成业务j的不同任务k需要的执行代价，τh_j,k表示完成业务j的不同任务k，用户最大能容忍的执行代价，定义E_j,k表示完成业务j的不同任务k需要的通信代价，Eh_j,k表示完成业务m的不同任务k，用户最大能容忍的通信代价，定义Δξ_j,k表示完成业务j的不同任务k执行紧迫性，Δξh_j,k表示完成业务j的不同任务k用户最大能容忍的执行紧迫性。

实施例中，步骤2，设置竞争窗口cw取值范围为[cw_min,cw_max]，优先级j分组的竞争窗口长度表示为：

其中l＝ΞγN表示信道忙闲程度，和数据包到达数量N和占空比γ成比例。Ξ表示比例因子。

实施例中，步骤3，以时延和信道吞吐量为参数，动态调整退避窗口大小，具体的：

第i次冲突或者成功发送数据时，竞争窗口大小调整为：

第i次冲突或者成功发射数据后，首先判断退避次数是否超过门限次数：

如果没有超过门限次数，计算时延变化率f′_i和吞吐量变化率g′_i，以概率p将cw_min,j调整为max{[cw_i-1,j(1+αf′_i)^p(1+βg′_i)^1-p cw_min]}；

若(1+αf′_i)(1+βg′_i)＜cw_min，将cw_min,j调整为cw_min，以概率p将cw_max,j调整min{[cw_i-1,j(1+αf′_i)^p(1+βg′_i)^1-p cw_max]}；

若(1+αf′_i)(1+βg′_i)＞cw_max，将cw_max,j调整为cw_max,j；

其中

是一个跟时延有关的变化率，

t_i为发生冲突周期，吞吐量

T_i为成功发射周期，a,b为平滑系数。

本发明以任务完成最多为目标，计算任务的优先级，建立竞争窗口自适应调整机制，提出动态多优先级自适应退避算法。该算法综合了就近原则、最短等待时间原则；最大程度利用网络容量，使得异构网络节点业务需求与网络容量动态匹配。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种异构无线网络中动态多优先级自适应退避算法，其特征在于，包括：

步骤1、根据任务执行代价、任务的执行紧迫性和任务间的通信代价，对业务设定初始优先级；

步骤2、设置竞争窗口cw初始取值范围；

步骤3、以时延和信道吞吐量为参数，动态调整退避窗口大小，对不同业务的优先级进行排队计算。

2.根据权利要求1所述的一种异构无线网络中动态多优先级自适应退避算法，其特征在于，所述步骤1中，根据任务执行代价、任务的执行紧迫性和任务间的通信代价对业务设定初始优先级j＝1,…n，构建j个优先级的分组。

3.根据权利要求2所述的一种异构无线网络中动态多优先级自适应退避算法，其特征在于，所述步骤2中，设置竞争窗口cw取值范围为[cw_min,cw_max]，优先级j分组的竞争窗口长度表示为：

其中l表示信道忙闲程度。

4.根据权利要求3所述的一种异构无线网络中动态多优先级自适应退避算法，其特征在于，所述l和数据包到达数量和占空比有关。

5.根据权利要求3所述的一种异构无线网络中动态多优先级自适应退避算法，其特征在于，所述步骤3中，第i次冲突或者成功发送数据时，竞争窗口大小调整为：

6.根据权利要求5所述的一种异构无线网络中动态多优先级自适应退避算法，其特征在于，所述步骤3中，第i次冲突或者成功发射数据后，首先判断退避次数是否超过门限次数：

如果没有超过门限次数，计算时延变化率f′_i和吞吐量变化率g′_i，以概率p将cw_min,j调整为max{[cw_i-1,j(1+αf′_i)^p(1+βg′_i)^1-pcw_min]}；

若(1+αf′_i)(1+βg′_i)＜cw_min，将cw_min,j调整为cw_min，以概率p将cw_max,j调整min{[cw_i-1,j(1+αf′_i)^p(1+βg′_i)^1-pcw_max]}；

若(1+αf′_i)(1+βg′_i)＞cw_max，将cw_max,j调整为cw_max,j；

其中

是一个跟时延有关的变化率，

t_i为发生冲突周期，吞吐量

T_i为成功发射周期，a,b为平滑系数。

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