面向实时业务的认知无线网络MAC层频谱接入方案.pdf

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1、第35卷第4期通信学报、，01．35No．42014年4月JournalonCommunicationsApril2014doi：10．3969／j．issn．1000—436x．2014．04．005面向实时业务的认知无线网络MAC层频谱接入方案李瑞芳，一，刘泉，一，李仁发(1．武汉理工大学信息工程学院，湖北武汉430070；2．武汉理工大学光纤传感技术与信息处理教育部重点实验室，湖北武汉4300703．湖南大学嵌入式系统与网络实验室，湖南长沙410082)摘要：为满足认知无线网络中宽带业务实时传输的需求，提出低延迟的MAC层频谱接入方案，包括频谱感知调度与信道接入竞争两部分。在频

2、谱感知阶段，认知用户选取最佳可用信道数实现感知与传输的延迟最小化；在信道接入竞争阶段，协议考虑频谱资源动态变化的特点，通过设计数据帧格式以及邻居节点协同侦听机制，减小信道冲突与“聋终端”的影响。理论与实验结果表明，与传统的认知无线网络MAC层协议相比，提出的接入方案数据传输延迟更短，同时在授权信道空闲率较大时吞吐量性能略优。关键词：认知无线网络；频谱接入方案；媒体访问控制层；实时；低延迟中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1000．436X(2014)04-0035-09SpectrumaccessschemeofMAClayerforreal--timetraficinc

3、ognitiveradionetworkLIRuifang，L1UQuan’。，LIRen—fa3(1．SchoolofInformationEngineering，WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430070，China；2．KeyLaboratoryofFiberOpticSensingTechnologyandInformationProcessing，MinistryofEducation，WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430070，China；3．EmbeddedSystem&NetworkingLabo

4、ratory,HunanUniversity,Changsha410082，China)Abstract：Theseprotocolshavenotsatisfiedtheemergentneedsoftheincreasingreal-timebusinessesandhigh·levelser-vicequality．Inordertosatisfytherequirementforreal—timetransmissionofhilghbroadbandserviceincognitiveradionetworks，alow—delayspectrumaccessschemeo

5、fMAClayer,LD-SAS，wasproposed．Inspectrumsensingphase，thetransmissiondelayCanbeminimizedbychoosingtheoptimumavailablechannelnumberofsensingchannels．Inchannelaccesscontentionphase，theefectofchannelconflictproblemanddeafterminalprobleminmultichannelcoordinationCanbereducedbydesigningchannelaccessfr

6、ame．Thetheoreticalandexperimentalresultswerepresentedtodemonstratetheefectivenessofourproposedprotoco1．ComparedwiththetraditionalMACprotocolsforcognitivenetworks，LD-SAShasshorterdelaytimeandslightlybetterthroughputperformancewhentheprobabilityofchannelbeingidleisbigger．Keywords：cognitiveradione

7、twork；spectrumaccessscheme；MAClayer；real—time；lowdelay方式，在不影响授权用户(PU，primaryuser)传输引言的情况下，共享授权频谱资源，从而提高频谱利用认知无线网络(CRN，cognitiveradionetwork)率，缓解网络中频谱资源短缺问题¨。近年来，包中，认知用户(SU，secondaryuser)利用认知无线括多媒体业务在内的宽带业务逐渐成为无线网络‘电技术感知频谱空洞，采用机会式动