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申请/专利权人：南京大学

摘要：一种控制面与数据面分离的CSMACA自适应选择退避的方法，将MAC层分离为管理控制面的High‑MAC和管理数据面的Low‑MAC，High‑MAC在系统内核中实现，Low‑MAC在硬件层面实现；High‑MAC和Low‑MAC之间通过AXI总线传输数据，而Low‑MAC和物理层之间直接通过电路相连；控制面与数据面分离的CSMACA自适应选择退避的无线设备即为High‑MAC，High‑MAC包括节点信息管理模块、管理帧收发模块和数据帧收发模块，Low‑MAC包括发送控制模块、CSMACA执行模块和CW自适应算法模块；管理帧收发模块操控管理帧的收发，帧包括时间同步帧和Beacon帧；管理帧收发模块判断控制时隙的接入优先级，如果成功发送了管理帧，节点优先级下降，否则维持原优先级；根据优先级接入，向外广播Beacon帧。

主权项：1.一种控制面与数据面分离的CSMACA自适应选择退避的方法，其特征是，将MAC层分离为管理控制面的High-MAC和管理数据面的Low-MAC，High-MAC在系统内核中实现，Low-MAC在硬件层面实现；High-MAC和Low-MAC之间通过AXI总线传输数据，而Low-MAC和物理层之间直接通过电路相连；控制面与数据面分离的CSMACA自适应选择退避的无线设备即为High-MAC，High-MAC包括节点信息管理模块、管理帧收发模块和数据帧收发模块，Low-MAC包括发送控制模块、CSMACA执行模块和CW自适应算法模块；管理帧收发模块操控管理帧的收发，帧包括时间同步帧和Beacon帧；管理帧收发模块判断控制时隙的接入优先级，如果成功发送了管理帧，节点优先级下降，否则维持原优先级；根据优先级接入，当满足接入条件并且信道空闲时，向外广播Beacon帧，Beacon帧包含与邻居节点的连通情况以及发送队列的长度信息；接收到Beacon帧时，管理帧收发模块将对Beacon帧进行解析，将新信息提供给节点信息管理模块；节点信息管理模块用于维护一个邻居节点信息表，以及一个当前信道中的碰撞概率值Pobs；所述碰撞概率Pobs值为： 其中，cw为当前竞争窗口大小，m为由邻居节点信息表得到的发送队列深度大于等于1的节点数量；管理帧收发模块控制时间同步帧和Beacon帧进的发送和接收，并将接收到的Beacon帧信息传输到节点信息管理模块，从而实现对邻居节点信息表的更新；数据帧收发模块用于在发送时，将数据帧传输到下层，在接收时，将下层解析出的数据传输到上层；发送控制模块将根据发送的帧类型进行发送通道的选择，发送数据帧时使用CSMACA竞争接入信道，发送管理帧时则以广播形式；发送控制模块还负责将上层维护的碰撞概率值传输到CW自适应选择模块中用于策略选择，并且收集该次传输成功与否的信息；CSMACA执行模块根据当前的策略执行冲突避免，具体步骤为：1确定竞争窗口：根据CW自适应选择模块得到的CW索引值，确定竞争窗口Contentionwindow，CW大小；2设定回退计时器：在竞争窗口内随机选取一个整数值n，设定n个时隙为退避时间，设置一个计时器的时间值为退避时间；3模块等待回退：在每个时隙进行信道侦听，如果信道空闲，则在等待一个分布式帧间间隔DistributedInter-frameSpacing，DIFS后开始回退，即计时器开始倒计时；4执行回退：在回退的每个时隙中保持信道的侦听，如果信道空闲，则计时器在该时隙中进行倒计时；如果信道忙，则挂起回退进程，计时器暂停；如果计时器时间为0，则执行发送；5如果发送冲突，即规定时间内未收到接收端确认，传输失败，则重复步骤1至步骤5；CW自适应算法模块根据实时的碰撞概率，自适应地选择CW值，用于CSMACA执行模块确定竞争窗口大小；其执行的CW调整策略为： 其中CWpre为上一次传输选择的竞争窗口大小，Pobs为碰撞概率，R为上一次传输结果，发生碰撞则置0，否则置1，CWQ为根据训练的Q值表选择的最优竞争窗口大小；所述Q值表的回报函数rs,a为：rs,a＝ω×1-Pobs+1-ω×R其中，ω和1-ω是对奖励中不同项的相应加权值，Pobs为碰撞概率，R为传输结果，发生碰撞则置0，否则置1；Q值更新策略如下： 其中，s为当前信道状态；a为由当前CW窗口索引值切换到下一个CW窗口索引值的行为；α为学习效率；r为通过回报函数计算出的奖励值；β为未来奖励的衰减系数。

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百度查询： 南京大学 基于控制面与数据面分离的CSMA/CA自适应选择退避方法及设备