本發(fā)明屬于通信
技術領域：
，尤其涉及一種適用于多信道認知無線網絡的接入控制協議設計。
背景技術：
：隨著無線通信技術的飛速發(fā)展，有限的頻譜資源已經成為制約無線通信發(fā)展亟待解決的問題。作為解決頻譜資源日益緊張的一個重要技術手段，認知無線電技術可以使得認知用戶節(jié)點機會式地接入到已被授權給主用戶并且處于空閑狀態(tài)的通信頻段，在不影響主用戶通信的前提下傳輸認知用戶數據，從而可以有效地提高有限頻譜資源的利用率和促進異構網絡的融合。在由多個認知節(jié)點所組成的認知無線網絡中，任意兩個相鄰認知節(jié)點需要在進行數據傳輸之前交互包含頻譜感知結果、網絡拓撲、時鐘同步和信道預約在內的各類型控制信息，以增強認知節(jié)點對授權信道頻譜感知的準確性和避免對主用戶節(jié)點或者其它認知節(jié)點的通信造成干擾，從而最終在多個可能被主用戶所占用的數據信道中選出彼此皆可用的數據信道進行認知數據傳輸。為此，認知無線網絡可以利用一個獨立于所有數據信道、不受主用戶干擾、并且可以被所有認知節(jié)點隨時接入的專用控制信道，以分布式的方式實現各類型控制信息的實時可靠交互。根據認知節(jié)點對數據信道進行感知和執(zhí)行控制信息交互的先后順序，基于專用控制信道的認知無線網絡接入控制機制可以被劃分為如下兩類：感知-預約模式：在數據傳輸開始之前，認知收發(fā)節(jié)點首先對所有數據信道進行頻譜感知，然后再根據頻譜感知結果預約一組未被主用戶占用的空閑數據信道進行認知數據傳輸。預約-感知模式：在數據傳輸開始之前，認知收發(fā)節(jié)點首先為認知數據傳輸預約一組數據信道，然后再對已預約數據信道進行頻譜感知。如果感知到已預約數據信道正在被主用戶所占用，那么就視為之前的數據信道預約失敗。這兩種接入控制機制存在各自的優(yōu)缺點。其中，與預約-感知模式相比，感知-預約模式通常會導致認知收發(fā)節(jié)點對預約數據信道的頻譜感知和基于這些數據信道的認知數據傳輸之間出現更長的時延，從而無法更好地適應主用戶對數據信道的動態(tài)占用。另一方面，與感知-預約模式相比，預約-感知模式更容易使得認知收發(fā)節(jié)點預約到正在被主用戶占用的數據信道，從而更容易出現數據信道預約失敗的情況。此外，現有基于預約-感知模式的接入控制機制存在如下兩個缺點：第一，只要認知收發(fā)節(jié)點的本地頻譜感知檢測到已預約數據信道未被主用戶占用，那么它們就會在預約數據信道上傳輸認知數據。然而，由于現有本地頻譜感知方法，例如能量檢測、匹配濾波器、循環(huán)譜和小波檢測等，的局限性，因此可能會存在認知收發(fā)節(jié)點均未感知到的隱藏主用戶，而認知收發(fā)節(jié)點之間的數據傳輸則可能對隱藏主用戶的通信造成干擾。第二，當一對認知收發(fā)節(jié)點成功地預約了一組數據信道，那么它們需要在結束該數據信道上的數據傳輸過程之后才能重新開始交互控制信息，而這一等待機制限制了這對認知收發(fā)節(jié)點數據傳輸效率的提升。技術實現要素：本發(fā)明針對現有基于感知-預約模式和基于預約-感知模式的認知無線網絡接入控制機制所存在的各種缺陷，基于預約-感知模式設計一種新的基于專用控制信道的認知無線網絡接入控制機制。與現有技術相比，本發(fā)明所提接入控制機制需要能更好地避免對隱藏主用戶的通信造成干擾和更為充分地利用專用控制信道和其它未預約數據信道的時頻資源進行認知數據傳輸。同時，與現有技術相比，本發(fā)明所提接入控制機制需要能實現更優(yōu)的數據信道利用效率和網絡數據傳輸吞吐量。一種適用于認知無線網絡的分布式接入控制方法，具體步驟如下：s1、認知發(fā)送節(jié)點crt采用ieee802.11dcf協議的指數退避機制在專用控制信道上以競爭的方式向其目的接收節(jié)點crr發(fā)送rts幀，若rts幀發(fā)送成功，則跳轉至s2，若rts幀發(fā)送不成功，則重新執(zhí)行s1；s2、在成功收到crt發(fā)送的rts幀之后，crr會通過比較本地記錄的未預約數據信道列表和rts控制幀中的未預約數據信道列表選擇一個需要預約的數據信道dci，同時確定對預約數據信道執(zhí)行基于能量檢測的協作感知過程的起始時間點，并且向crt反饋一個cts控制幀以說明擬預約的數據信道編號和執(zhí)行基于能量檢測的協作感知過程的起始時間點，如果所預約的數據信道dci目前是空閑的，那么crr會將該起始時間點設為當前cts控制幀傳輸的結束時刻，并跳轉到s3，否則，crr會將該起始時間點設為數據信道dci前一成功預約的結束時刻，并跳轉s4；s3、全網所有認知節(jié)點立即凍結其在專用控制信道上基于指數退避的回退計數值，將它們設置在專用控制信道上的負責接收和發(fā)送控制幀的收發(fā)信機切換到數據信道dci上執(zhí)行能量檢測，并在完成能量檢測后將同一收發(fā)信機再次切換到專用控制信道上，最后跳轉到s5；s4、在crt和crr設定的數據信道dci的預約起始時刻，全網所有認知節(jié)點凍結其在專用控制信道上基于指數退避的回退計數值，將它們設置在專用控制信道上的負責接收和發(fā)送控制幀的收發(fā)信機切換到數據信道dci上執(zhí)行能量檢測，并在完成能量檢測后將同一收發(fā)信機再次切換到專用控制信道上；s5、認知發(fā)送節(jié)點crt在專用控制信道上廣播srp幀給所有認知節(jié)點進行時鐘同步，并且通知所有認知節(jié)點開始執(zhí)行基于忙音信號發(fā)送的感知信息融合；s6、所有認知節(jié)點均根據其在數據信道dci的能量檢測結果決定是否發(fā)送忙音信號，如果一個認知節(jié)點通過能量檢測發(fā)現dci正在被主用戶所占用，那么它就會在專用控制信道上以足夠大的發(fā)射功率發(fā)送一個忙音信號，而所有監(jiān)聽到該忙音信號的認知節(jié)點就會認為數據信道dci已被主用戶所占用，否則，該認知節(jié)點就會保持沉默，在忙音信號發(fā)送時隙結束后跳轉到s7；s7、認知發(fā)送節(jié)點crt根據其本地的能量檢測結果和它在忙音信號發(fā)送時隙監(jiān)聽到的結果，決定是否在數據信道dci上傳輸認知數據，并且在專用控制信道上通過廣播dcs幀將其決定通知所有的認知節(jié)點，如果crt的本地能量檢測發(fā)現dci被占用或者監(jiān)聽到了忙音信號，那么它就會放棄在數據信道dci上的認知數據傳輸；否則，crt會選擇在數據信道dci上向crr傳輸認知數據，如果crt決定在數據信道dci上傳輸認知數據，那么就跳轉到s8，否則，就返回到s1；s8、認知收發(fā)節(jié)點crt和crr將負責發(fā)送和接收數據的收發(fā)信機切換到預約的數據信道dci上，采用data和ack交互的停等方式傳輸認知數據，直到本次數據信道預約結束為止，并最后返回到s1。本發(fā)明的有益效果是：與現有基于預約-感知模式的認知無線網絡接入控制機制相比，本發(fā)明所提出的接入控制機制能夠利用所有認知節(jié)點對預約數據信道的協作感知有效提高認知無線網絡對主用戶通信的檢測準確性，更好地避免認知收發(fā)節(jié)點之間的數據傳輸對隱藏主用戶的通信造成干擾。另一方面，當一對認知發(fā)送和接收節(jié)點基于本發(fā)明所提出的接入控制機制成功預約數據信道之后，它們無需等待在預約數據信道上的數據傳輸結束，而是可以在數據傳輸的同時立即重新開始在專用控制信道上執(zhí)行基于ieee802.11dcf協議的rts/cts控制幀交互。這一數據和控制信息的并發(fā)傳輸可以有效提升認知無線網絡的整體傳輸性能。最后，與現有基于感知-預約模式的認知無線網絡接入控制機制相比，本發(fā)明所提出的接入控制機制能夠有效地減少認知發(fā)送和接收節(jié)點基于預約數據信道的頻譜感知和數據傳輸之間的時間間隔，從而更好地適應主用戶對數據信道占用的動態(tài)編號，提高授權數據信道的利用效率，提升認知無線網絡的整體數據傳輸吞吐量和遞交率。附圖說明圖1為基于預約-感知模式的認知無線網絡接入控制機制的時序圖示例，圖中的rts和cts下標代表這兩個控制幀的發(fā)送節(jié)點編號。圖2表示在基于預約-感知模式的認知無線網絡接入控制機制中，認知收發(fā)節(jié)點預約了空閑數據信道的控制幀交互過程和基于能量檢測的協作感知過程。圖3表示在基于預約-感知模式的認知無線網絡接入控制機制中，認知收發(fā)節(jié)點預約了非空閑數據信道的控制幀交互過程和基于能量檢測的協作感知過程。圖4為認知發(fā)送節(jié)點的工作流程圖。圖5為認知接收節(jié)點的工作流程圖。圖6為基于感知-預約模式的認知無線網絡接入控制機制的時序圖示例，圖中的rts和cts下標分別代表這兩個控制幀的發(fā)送節(jié)點編號。圖7為基于時間劃分的認知無線網絡接入控制機制的時序圖示例，圖中的rts和cts下標分別代表這兩個控制幀的發(fā)送節(jié)點編號。圖8為基于預約-感知模式、感知-預約模式和時間劃分的認知無線網絡接入控制機制的網絡時延性能隨仿真時間的對比曲線。圖9為基于預約-感知模式、感知-預約模式和時間劃分的認知無線網絡接入控制機制的網絡遞交率性能隨仿真時間的對比曲線。圖10為基于預約-感知模式、感知-預約模式和時間劃分的認知無線網絡接入控制機制的網絡吞吐量性能隨仿真時間的對比曲線。圖11為基于預約-感知模式、感知-預約模式和時間劃分的認知無線網絡接入控制機制的網絡時延性能隨認知節(jié)點數據產生速率的對比曲線。圖12為基于預約-感知模式、感知-預約模式和時間劃分的認知無線網絡接入控制機制的網絡遞交率性能隨認知節(jié)點數據產生速率的對比曲線。圖13為基于預約-感知模式、感知-預約模式和時間劃分的認知無線網絡接入控制機制的網絡吞吐量性能隨認知節(jié)點數據產生速率的對比曲線。圖14為基于預約-感知模式、感知-預約模式和時間劃分的認知無線網絡接入控制機制的網絡時延性能隨認知節(jié)點個數變化的對比曲線。圖15為基于預約-感知模式、感知-預約模式和時間劃分的認知無線網絡接入控制機制的網絡遞交率性能隨認知節(jié)點個數變化的對比曲線。圖16為基于預約-感知模式、感知-預約模式和時間劃分的認知無線網絡接入控制機制的網絡吞吐量性能隨認知節(jié)點個數變化的對比曲線。圖17為基于預約-感知模式、感知-預約模式和時間劃分的認知無線網絡接入控制機制的網絡吞吐量性能隨認知網絡中數據信道個數變化的對比曲線圖。具體實施方式下面結合附圖對本發(fā)明進行說明。如圖1所示，在本發(fā)明專利設計的基于預約-感知模式的認知無線網絡接入控制機制中，每個認知收發(fā)節(jié)點對均需要通過控制幀交互、基于能量檢測的協作感知、以及數據傳輸等三個階段才能完成一次的數據信道接入和認知數據傳輸?？刂茙换ルA段在控制幀交互階段中，每個認知發(fā)送節(jié)點對需要采用ieee802.11dcf協議的指數退避機制在專用控制信道上通過競爭的方式向其目的接收節(jié)點發(fā)送rts控制幀。在指數退避過程中，每個認知節(jié)點對均需要持續(xù)監(jiān)聽并且記錄其它鄰居認知節(jié)點在專用控制信道上的數據信道預約情況。在每個認知發(fā)送節(jié)點crt的回退計數變?yōu)?時，它均會向其目的認知接收節(jié)點crr發(fā)送一個rts控制幀，并且在該幀中說明其監(jiān)聽到的未被其它鄰居節(jié)點所預約的數據信道列表。如果crr能夠成功接收到這一rts控制幀，那么它就會選擇一個需要預約的數據信道，確定對預約數據信道執(zhí)行基于能量檢測的協作感知過程的起始時間點，并且向crt反饋一個cts控制幀以說明擬預約的數據信道編號和執(zhí)行基于能量檢測的協作感知過程的起始時間點。如果crr通過比較本地記錄的未預約數據信道列表和rts控制幀中的未預約數據信道列表發(fā)現認知無線網絡可接入的n個數據信道存在至少一個未被其它鄰居認知節(jié)點占用或者預約的空閑數據信道，那么它就會隨機選擇一個空閑的數據信道作為預約的數據信道，并如圖2所示將執(zhí)行基于能量檢測的協作感知的起始時間點設為cts控制幀傳輸結束時刻；否則，crr會選擇n個數據信道中在未來最先執(zhí)行能量檢測的數據信道作為本次預約的數據信道，并且如圖3所示將它們在本次預約數據信道上執(zhí)行基于能量檢測的協作感知的起始時間點設為數據信道dci前一成功預約的結束時刻t+tcs，其中t是前一個成功預約dci的認知接收節(jié)點在該數據信道上執(zhí)行基于能量檢測的協作感知過程的起始時間點，而tcs代表每個成功預約了數據信道的認知收發(fā)節(jié)點對在基于能量檢測的協作感知過程中所需要耗費的總時間長度。基于能量檢測的協作感知階段如圖2和圖3所示，在每對認知發(fā)送和接收節(jié)點，即crt和crr，發(fā)起的針對其預約數據信道dci執(zhí)行的基于能量檢測的協作感知過程中，全網所有認知節(jié)點均會暫時凍結其在專用控制信道上基于指數退避的回退計數值，并將它們設置在專用控制信道上的收發(fā)信機切換到crt和crr所預約的數據信道dci上執(zhí)行能量檢測。在確保所有認知節(jié)點均完成該能量檢測之后，它們會將其收發(fā)信機重新切換回專用控制信道上。在信道切換完成之后，crt會在專用控制信道上廣播一個srp幀(即sensingreportpacket)，在對全網所有認知節(jié)點進行時鐘同步的同時，通知這些認知節(jié)點開始執(zhí)行基于忙音信號發(fā)送的感知信息融合。如果一個認知節(jié)點通過能量檢測發(fā)現dci正在被主用戶所占用，那么它就會在專用控制信道上以足夠大的發(fā)射功率發(fā)送一個忙音信號，而所有監(jiān)聽到該忙音信號的認知節(jié)點就會認為數據信道dci已被主用戶所占用；否則，該認知節(jié)點就會保持沉默。這一忙音發(fā)送過程實際上是實現了全網認知節(jié)點基于or法則的感知信息融合。在忙音發(fā)送時隙結束之后，crt會根據感知信息融合的結果會在專用控制信道上廣播一個dcs(即datachannelstatus)幀，以通知所有的認知節(jié)點本次的數據信道預約是否成功以及本次數據信道預約的時間長度。由于數據信道dci上隨時有可能有主用戶占用，為確保crt和crr的認知數據傳輸不會對主用戶通信造成過長時間的干擾，它們每次對數據信道預約的時間長度不能超過主用戶所能容忍的干擾時長上限值。如果本次數據信道預約是成功的，那么crt就會在所預約的數據信道dci上開始向crr傳輸認知數據。此外，無論本次數據信道預約是否成功，crt和crr均可以在廣播dcs幀之后立即開始下一輪的控制信息交互。認知數據傳輸階段在每對認知發(fā)送和接收節(jié)點，即crt和crr，的數據傳輸階段內，它們會在其預約數據信道上采用data和ack交互的停等方式傳輸認知數據，直到本次數據信道預約結束。下面給出了在基于預約-感知模式的認知無線網絡接入控制機制中一對認知收發(fā)節(jié)點交互控制信息和傳輸認知數據的具體步驟：步驟1.認知發(fā)送節(jié)點crt采用ieee802.11dcf協議的指數退避機制在專用控制信道上以競爭的方式向其目的接收節(jié)點crr發(fā)送rts幀，以說明其監(jiān)聽到的未被其它鄰居節(jié)點所預約的數據信道列表。如果rts幀發(fā)送成功，那么就跳轉到步驟2，否則重新執(zhí)行步驟1的隨機回退計數。步驟2.在成功收到crt發(fā)送的rts幀之后，crr會通過比較本地記錄的未預約數據信道列表和rts控制幀中的未預約數據信道列表選擇一個需要預約的數據信道dci，確定對預約數據信道執(zhí)行基于能量檢測的協作感知過程的起始時間點，并且向crt反饋一個cts控制幀以說明擬預約的數據信道編號和執(zhí)行基于能量檢測的協作感知過程的起始時間點。如果所預約的數據信道dci目前是空閑的，那么crr會將該起始時間點設為當前cts控制幀傳輸的結束時刻，并跳轉到步驟3；否則，crr會將該起始時間點設為數據信道dci前一成功預約的結束時刻，并跳轉步驟4。步驟3.全網所有認知節(jié)點立即凍結其在專用控制信道上基于指數退避的回退計數值，將它們設置在專用控制信道上的負責接收和發(fā)送控制幀的收發(fā)信機切換到數據信道dci上執(zhí)行能量檢測，并在完成能量檢測后將同一收發(fā)信機再次切換到專用控制信道上，最后跳轉到步驟5。步驟4.在crt和crr設定的數據信道dci的預約起始時刻，全網所有認知節(jié)點凍結其在專用控制信道上基于指數退避的回退計數值，將它們設置在專用控制信道上的負責接收和發(fā)送控制幀的收發(fā)信機切換到數據信道dci上執(zhí)行能量檢測，并在完成能量檢測后將同一收發(fā)信機再次切換到專用控制信道上，最后跳轉到步驟5。步驟5.認知發(fā)送節(jié)點crt在專用控制信道上廣播srp幀給所有認知節(jié)點進行時鐘同步，并且通知所有認知節(jié)點開始執(zhí)行基于忙音信號發(fā)送的感知信息融合，最后跳轉步驟6。步驟6.所有認知節(jié)點均根據其在數據信道dci的能量檢測結果決定是否發(fā)送忙音信號。如果一個認知節(jié)點通過能量檢測發(fā)現dci正在被主用戶所占用，那么它就會在專用控制信道上以足夠大的發(fā)射功率發(fā)送一個忙音信號，而所有監(jiān)聽到該忙音信號的認知節(jié)點就會認為數據信道dci已被主用戶所占用；否則，該認知節(jié)點就會保持沉默。在忙音信號發(fā)送時隙結束后跳轉到步驟7。步驟7.認知發(fā)送節(jié)點crt根據其本地的能量檢測結果和它在忙音信號發(fā)送時隙監(jiān)聽到的結果，決定是否在數據信道dci上傳輸認知數據，并且在專用控制信道上通過廣播dcs幀將其決定通知所有的認知節(jié)點。如果crt的本地能量檢測發(fā)現dci被占用或者監(jiān)聽到了忙音信號，那么它就會放棄在數據信道dci上的認知數據傳輸；否則，crt會選擇在數據信道dci上向crr傳輸認知數據。如果crt決定在數據信道dci上傳輸認知數據，那么就跳轉到步驟8；否則，就返回到步驟1。步驟8.認知收發(fā)節(jié)點crt和crr將負責發(fā)送和接收數據的收發(fā)信機切換到預約的數據信道dci上，采用data和ack交互的停等方式傳輸認知數據，直到本次數據信道預約結束為止，并最后返回到步驟1。圖4和圖5則分別給出了在基于預約-感知模式的認知無線網絡接入控制機制中認知發(fā)送和接收節(jié)點的工作流程圖。實施例、為了與現有基于感知-預約模式和基于非專用控制信道模式的認知無線網絡接入控制機制進行性能對比，下面會首先針對兩種現有的認知無線網絡接入控制機制進行簡要介紹，然后基于ns3網絡仿真軟件進行仿真性能對比與分析?；诟兄?預約模式的認知無線網絡接入控制機制如圖6所示，基于感知-預約模式的接入控制機制將認知無線網絡的專用控制信道和所有數據信道在時間域上同步地劃分為多個時間長度相等的超幀(即superframe)。在每個超幀的開始，所有認知節(jié)點會首先對所有數據信道執(zhí)行本地能量檢測和基于忙音信號發(fā)送的協作感知，從而將被主用戶占用的數據信道從可用數據信道列表里剔除。在當前超幀的剩余時段內，每對認知發(fā)送和接收節(jié)點會在專用控制信道上反復地基于ieee802.11dcf協議的指數退避機制競爭交互rts/cts控制幀，并且通過每次控制幀的成功交互從可用數據信道列表里選擇適當的數據信道進行認知數據傳輸，直到當前超幀結束為止?；跁r間劃分的認知無線網絡接入控制機制如圖7所示，基于時間劃分的認知無線網絡接入控制機制不會區(qū)分專門的控制信道和數據信道，而是將認知無線網絡所有的可接入信道在時間域上同步地劃分為多個時間長度相等的超幀，并且將每個超幀進一步劃分為一個控制期(controlperiod)和一個數據期(dataperiod)。在控制期內，所有認知節(jié)點會首先對所有數據信道執(zhí)行本地能量檢測和基于忙音信號發(fā)送的協作感知，從而將被主用戶占用的數據信道從可用數據信道列表里剔除。然后，在當前控制期的剩余時段內，每對認知發(fā)送和接收節(jié)點會在某個特定的信道上反復地基于ieee802.11dcf協議的指數退避機制競爭交互rts/cts控制幀，從而在可用數據信道列表里為它們在數據期內的認知數據傳輸預約必要的時間和信道資源。最后，在數據期內，每個認知收發(fā)節(jié)點對會根據它們在控制期內預約到的時間和信道資源，將其收發(fā)信機在相應的預約時間切換到相應的預約信道上完成認知數據傳輸。特別地，在控制期內執(zhí)行rts/cts控制幀競爭交互的特定信道也可以被認知收發(fā)節(jié)點對預約和利用在數據期內傳輸認知數據。仿真性能對比在仿真中，我們考慮了由2-100個認知用戶組成的認知無線網絡通信場景。在這一通信場景中，所有認知用戶隨機分布在150m×250m的矩形區(qū)域當中。每個主用戶在一個數據信道上以指數分布的方式出現，而該主用戶占用和不占用該數據信道進行通信的平均時間均為1秒。該仿真中的其它參數設置如表1所示。表1.仿真參數設置仿真參數參數值仿真參數參數值網絡區(qū)域(m2)150*250數據信道數目6-14仿真時間(s)0-100認知節(jié)點數目2-100應用層數據包長度(byte)1000數據產生速率(packet/second)10-300mac層數據包緩存大小400mac層數據包最大時延(s)5.0信道速率(mbps)1.0信道帶寬(mhz)22數據幀最大重傳次數7控制幀最大重傳次數7數據信道感知時間(us)20協作感知時間(us)20rts分組長度(byte)21cts分組長度(byte)23srp分組長度(byte)14預約感知模式dcs分組長度(byte)17感知預約模式dcs分組長度(byte)10時間劃分模式(dbyctse)分組長度(byte)10超幀間隔(s)1.0控制期時長(s)0.1數據期時長(s)0.9每次預約數據信道時間長度(s)0.1在上述參數設定下，圖8、圖9和圖10分別表示在數據信道個數固定為6個、認知節(jié)點個數設置為60個、認知節(jié)點應用層數據包長度為1000byte、應用層數據產生速率設置為單位時間產生80個數據包，采用不同隨機數種子進行了5次獨立實驗并且求取平均值的前提條件下，基于預約-感知模式、基于感知-預約模式和基于時間劃分的認知無線網絡接入控制機制的平均數據傳輸時延、平均數據傳輸遞交率和平均數據傳輸吞吐量等性能參數隨仿真時間變化的仿真對比圖。圖11、圖12和圖13分別表示在數據信道個數固定為6個、認知節(jié)點個數設置為60個、認知節(jié)點應用層發(fā)送的數據包長度設置為1000byte，以認知節(jié)點應用層單位時間內產生數據包的個數為線索，采用不同隨機數種子進行了5次獨立實驗并且求取平均值的前提條件下，基于預約-感知模式、基于感知-預約模式和基于時間劃分的認知無線網絡接入控制機制的平均數據傳輸時延、平均數據傳輸遞交率和平均數據傳輸吞吐量等性能參數隨認知節(jié)點數據產生速率變化的仿真對比圖。圖14、圖15和圖16分別表示數據信道個數固定為6個、認知節(jié)點應用層數據包長度固定為1000byte、認知節(jié)點單位時間發(fā)送50個數據包，以網絡中的認知節(jié)點個數為線索，采用不同隨機數種子進行了5次獨立實驗并且求取平均值的前提條件下，基于預約-感知模式、基于感知-預約模式和基于時間劃分的認知無線網絡接入控制機制的平均數據傳輸時延、平均數據傳輸遞交率和平均數據傳輸吞吐量等性能參數隨認知節(jié)點個數變化的仿真對比曲線圖。圖17表示認知節(jié)點個數設置為90個、認知節(jié)點應用層數據包長度為1000bytes、認知節(jié)點單位時間產生280個數據包的前提條件下，以認知網絡中數據信道個數為線索，采用不同隨機數種子進行了5次獨立實驗并且求取平均值的前提條件下，基于預約-感知模式、基于感知-預約模式和基于時間劃分的認知無線網絡接入控制機制的平均數據傳輸吞吐量隨數據信道個數變化的仿真對比曲線圖。從圖10、圖13、圖16和圖17中我們可以發(fā)現，本發(fā)明提出的基于預約-感知模式的接入控制機制在相同的仿真參數設置下能獲得高于基于感知-預約模式和基于時間劃分的接入控制機制的平均數據傳輸吞吐量。與基于預約-感知模式的接入控制機制相比，感知-預約模式和基于時間劃分的接入控制機制都是先對數據信道進行基于能量檢測的協作感知，從而將正在被主用戶占用的數據信道從可用的數據信道列表中剔除掉。但是這種機制通常會導致認知收發(fā)節(jié)點對預約數據信道的頻譜感知和基于預約信道的認知數據傳輸之間出現比較長的時延，從而無法更好地適應主用戶對數據信道占用的動態(tài)變化和更容易導致認知節(jié)點出現數據信道預約失敗的情況。從圖9、圖12和圖15中我們可以發(fā)現，本發(fā)明提出的基于預約-感知模式的接入控制機制在相同的仿真參數設置下能獲得高于基于感知-預約模式和基于時間劃分的接入控制機制的平均數據傳輸遞交率。由于本發(fā)明所提出的基于預約-感知模式的接入控制機制能更好地適應主用戶對數據信道的動態(tài)占用，因此它能更加有效地利用頻譜空穴進行認知數據傳輸，從而獲得優(yōu)于基于感知-預約模式和基于時間劃分的接入控制機制的數據傳輸丟包率和遞交率。從圖8、圖11和圖14中我們可以發(fā)現，本發(fā)明提出的基于預約-感知模式的接入控制機制在相同的仿真參數設置下，在網絡負載較輕的情況下能獲得低于基于感知-預約模式和基于時間劃分模式的接入控制機制的平均數據傳輸時延。這一現象出現的原因是，由于基于預約-感知模式的接入控制機制在相同的仿真參數設置下，能獲得高于基于感知-預約模式和基于時間劃分的接入控制機制的平均網絡吞吐量，從而具有更強的數據傳輸能力，因此前者通常能夠獲得更小的網絡端到端的時延，從而導致預約-感知模式的網絡時延低于感知預約模式和基于時間劃分模式的網絡時延。當前第1頁12