1.一种基于频率分组的多信道CSMA协议中最优信道数确定方法,其特征为:基站通过检测小区中节点随机接入的频率确定当前基站的节点接入负载情况,各节点使用基于频率分组的多信道非持续载波侦听多址接入方式与基站进行通信,为了保证节点与基站之间的低时延通信,基站根据负载变化情况预测下一段时间的平均负载,并确定最优的信道数,保证通信的低时延,包括如下步骤:(1)基站根据小区中节点数量及每个节点的数据包发送频率确定初始最优信道数,并通过下行广播信道广播最优信道数nopt;
(2)需要发送数据的节点侦听下行广播信道,获得最优信道数的值,计算出自己所处的信道及所许可的频带,并利用非持续载波侦听多址接入协议进行数据传输;
(3)基站根据一段时间内的瞬时负载估计出下一时段的平均负载,并利用该平均负载计算下一时段的最优信道数,重复第(2)、(3)步骤直至收敛。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:在步骤(1)中,计算最优信道数的具体方法为:
其中, 表示当函数取得最小值时自变量n的取值,n表示信道数,D表示数据包大小,单位为kbit,ωm和SNR分别表示总带宽和当n=1时的接收端信噪比;psucc表示数据包成功传输的概率,数据包成功传输需要有两个条件,分别是在数据包发送时信道状态要为空闲并且在数据开始发送后的一段时间内整个小区不能有其他节点发送数据,若另一个节点没能侦听到信道繁忙开始发送数据,则会与当前发送的数据包产生冲突导致接入失败;令pi和ps分别表示发送时信道空闲和发送一段时间内没有其他节点发送数据的概率,和 psucc=pi*ps,gn表示每个信道中的负载,计算方法为M表示小区中节点个数,r表示各个节点申请接入的频率,n表示信道数;T=τp+δd+δ,τp表示数据包传输时间,δd表示其他节点能侦听到信道忙的侦听时延,δ表示数据包从节点到基站的传播时延。θb和θf分别表示因为信道忙和在发送后一段时间内有其他节点发送数据而导致失败时浪费的时间。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:在步骤(2)中,节点根据以下方法确定所在信道:各节点则在内部随机生成一个0到1范围内的随机数,若生成的随机数在[0,1/n)范围内时,则处于第一个信道,若生成的随机数在[1/n,2/n)范围内时,则处于第二个信道,依次类推;许可频带的计算方法为:fi表示第i个信道中节点的许可传输频率范围,f1和f2分别表示整个频带的起止频率。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:在步骤(3)中,基站估计下一段时间负载所用的公式为: 其中g(t)表示基站端成功接入请求的次数随时间变化的函数,t1和t2分别表示基站统计数据包接入数的起止时间点,(t2-t1)为统计的时间长度,在基站初始化时,将t1设为0,t2设为统计时间段的长度,则 为统计时间段内基站每秒钟成功接收到的接入请求,psucc表示接入成功概率,两者的比值即为在统计时间段内每秒钟所有节点尝试接入的次数。