1.一种QoS感知和负载均衡的无线Mesh智能电网路由方法NQA-LB,其特征在于包括以下步骤:步骤1 计算不同优先级数据流的误帧率
根据智能电网不同业务流的QoS需求,用IEEE 802.11e的EDCA机制区分不同业务流,通过三维马尔科夫状态转移图分析EDCA机制中不同优先级i的状态,其中i=0,1,2,3,计算优先级为i的数据包发生碰撞的概率pi:其中τi为一个节点在时隙空闲下传输优先级为i的数据包的概率,ni表示发送优先级为i的数据流的站点数,数据包在丢失前将尝试传输最大重传次数Lretry(i),得到优先级为i的数据帧丢失率ploss(i),也就是优先级为i的数据流的误帧率ef(i):步骤2 计算不同优先级数据包的排队延迟
根据数据包发生碰撞的概率pi计算优先级为i的数据包成功传输的概率psucc(i):优先级为i的数据包排队时延DQ(i)等于当前的数据包被服务之前四个队列中被服务的所有数据包的传输时延之和;当队列i中的数据包个数qi小于队列j中的数据包个数qj,即qi
其中qi和qj为经过指数加权平均移动算法EWMA进行平滑处理过的不同队列中缓存的队列大小,Ca(i)为优先级为i的数据包预期传输时延;
步骤3 设计QoS感知和负载均衡的路由判据CCa
根据步骤1所得的误帧率ef(i)和步骤2所得的数据包排队延迟DQ(i),综合考虑链路质量和链路负载,设计QoS感知和负载均衡的路由判据CCa:CCa表示优先级为i的预期数据包端到端总时延,即传输时延Ca(i)与排队时延DQ(i)之和;
步骤4 基于EDCA机制的动态数据包优先级调整算法AP-EDCA
综合考虑网络总负载NC和各优先级业务流负载TC[i],在NQA-LB路由机制的MAC层动态的调整数据包的优先级,提高NQA-LB在高负载下的可靠性和在低负载下的资源利用率;当网络丢包率低于预设门限值时,说明网络负载较轻,网络状况良好,此时如果高优先级业务的队列长度小于门限值,则说明网络资源有剩余,将低优先级数据包的的优先级调高再加入队列,从而避免了过多信道时隙的浪费;而网络丢包率较高时,说明网络比较拥塞,此时如果低优先级队列较小而高优先队列高于门限值,则降低高优先级队列的优先级缓解连续拥塞,提高网络性能;如果网络丢包率在低门限值和高门限值之间,则保持数据包的优先级不变。
2.如权利要求1所述的一种QoS感知和负载均衡的无线Mesh智能电网路由方法NQA-LB,其特征在于:所述的优先级为i的数据包预期传输时延Ca(i)为通过综合考虑智能电网业务流实际数据包的大小B(i)和不同业务流的误帧率ef(i),优化IEEE 802.11默认路由协议HWMP的路由判据Ca所得:其中 Oca和Op为信道接入开销和协议开销,Bt为测试帧的长
度,r为传输速率,ef为测试帧误帧率。
3.如权利要求1所述的一种QoS感知和负载均衡的无线Mesh智能电网路由方法NQA-LB,其特征在于:所述的动态数据包优先级调整算法AP-EDCA包括以下步骤:A 初始化EDCA机制的默认接入参数,初始化网络总负载上下门限值NClow和NChigh,各优先级负载门限值TC[i]min和TC[i]max,各门限值的取值大于0小于1;
B 计算网络总负载NC和不同优先级业务流的流量负载TC[i]:
NC和TC[i]分别为经过EWMA进行平滑处理过的平均数据包丢失率和不同优先级业务流的流量负载, 为最大队列长度;
C 节点根据步骤B中的计算公式周期的计算数据包丢失率感知网络总负载,跟踪各优先级流量负载,并与步骤A中相应的预设门限值相比较;
D 当检测到网络丢包率NC低于预设门限值NClow时,说明网络状况良好,此时如果高优先级业务的队列长度小于门限值,即TC[i+2]
E 如果网络丢包率在低门限值和高门限值之间,即NClow
F 当检测到网络丢包率NC高于门限值NChigh时,说明网络比较拥塞,此时如果低优先级队列长度较小并且高优先队列长度大于门限值,即TC[i-1]