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MAC协议优化算法定量性能分析

发布时间:2008/11/28 0:00:00 访问次数:580

  本文根据马尔可夫链理论分析模型,在分析p_pba算法性能之前,我们必须作出如下两点假设:

  ①每次传输帧发生碰撞的概率夕恒定且相互独立;

  ②各个节点均工作在饱和状态,即各个节点发送完了始终有帧等待发送。

  1.马尔可夫链模型及吞吐性能定量计算

  令b(t)表示一个终端的退避时间计数器的取值的统计过程,t和t+1分别代表两个连续的时隙,该计数 器在每个时隙的开始时刻减1。令s(t)代表时刻彦终端的退避级数(0,1,…,m)的随机过程。p为条件 碰撞概率,p′是算法p_dcf中以概率将竞争窗口变为w0=wmin;w是退避窗口,wi=2icwmin,i∈(0,m) ,i为退避级数,m代表退避算法可退避的最大退避级数(max backoff stage),cwmax=2mcwmin。则根据 假设,p_ pba算法为一个二维的离散时间马尔可夫链{s(t),b(t)),如图1所示。


图1 p_pba算法的马尔夫链模型

  其一步转移概率可以表示为




  表1 不同p'下的归-化吞吐率数值计算值

  方程

 

  由于物理层和访问机制决定了tc*,根据网络大小,理论最大吞吐量可以通过选择适当的传输概率topt来获 得。由上文中式(3.9)和式(3.10)可知,topt只与网络大小,退避级数和窗口值有关。由于网络大小 不可预计,因此我们用时隙利用率来检测网络竞争程度,动态调节竞争窗口值,来提高网络吞吐量。

  2.时隙利用率及概率p′的最优值计算

  我们讨论时隙利用率,通过对csma协议分析可知,当网络吞吐量达到系统容量时,信道空闲的平均时间等 于信道因碰撞而被占用的平均时间,即满足

  其中,e[coll]为信道因数据帧碰撞而占用的平均时间,e[ldle_p]为信道连续空闲时隙的平均个数, tslot为协议时隙长度。在csma性能最优下的各节点的发送概率r的最优解topt,满足式(3.17)即当发送 概率为topt时上式成立,网络性能最优。

  令pcollision为给定传输发生碰撞的概率,式(3.17)可化简为

  其中,pcollision为数据帧发送碰撞的概率


  欢迎转载,信息来源维库电子市场网(www.dzsc.com)



  本文根据马尔可夫链理论分析模型,在分析p_pba算法性能之前,我们必须作出如下两点假设:

  ①每次传输帧发生碰撞的概率夕恒定且相互独立;

  ②各个节点均工作在饱和状态,即各个节点发送完了始终有帧等待发送。

  1.马尔可夫链模型及吞吐性能定量计算

  令b(t)表示一个终端的退避时间计数器的取值的统计过程,t和t+1分别代表两个连续的时隙,该计数 器在每个时隙的开始时刻减1。令s(t)代表时刻彦终端的退避级数(0,1,…,m)的随机过程。p为条件 碰撞概率,p′是算法p_dcf中以概率将竞争窗口变为w0=wmin;w是退避窗口,wi=2icwmin,i∈(0,m) ,i为退避级数,m代表退避算法可退避的最大退避级数(max backoff stage),cwmax=2mcwmin。则根据 假设,p_ pba算法为一个二维的离散时间马尔可夫链{s(t),b(t)),如图1所示。


图1 p_pba算法的马尔夫链模型

  其一步转移概率可以表示为




  表1 不同p'下的归-化吞吐率数值计算值

  方程

 

  由于物理层和访问机制决定了tc*,根据网络大小,理论最大吞吐量可以通过选择适当的传输概率topt来获 得。由上文中式(3.9)和式(3.10)可知,topt只与网络大小,退避级数和窗口值有关。由于网络大小 不可预计,因此我们用时隙利用率来检测网络竞争程度,动态调节竞争窗口值,来提高网络吞吐量。

  2.时隙利用率及概率p′的最优值计算

  我们讨论时隙利用率,通过对csma协议分析可知,当网络吞吐量达到系统容量时,信道空闲的平均时间等 于信道因碰撞而被占用的平均时间,即满足

  其中,e[coll]为信道因数据帧碰撞而占用的平均时间,e[ldle_p]为信道连续空闲时隙的平均个数, tslot为协议时隙长度。在csma性能最优下的各节点的发送概率r的最优解topt,满足式(3.17)即当发送 概率为topt时上式成立,网络性能最优。

  令pcollision为给定传输发生碰撞的概率,式(3.17)可化简为

  其中,pcollision为数据帧发送碰撞的概率


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