无人机自组网中基于优先级和发送概率的低时延MAC协议设计

来源：信号处理杂志 2024年第4期北京时间：

作者：王洁, 王海军, 张晓瀛, 赵海涛, 张姣, 刘潇然

摘要：媒体接入控制（MAC）协议是满足数据传输质量服务需求的一项关键技术，其性能的优劣直接决定了网络的整体运行效率。相较于其他经典MAC协议，基于统计优先级的多址接入（SPMA）协议采用了多优先级接入、信道检测和流量控制等机制，因此它能更好地满足无人机自组网的低时延、区分服务、大规模组网等重要需求。其中，不同优先级阈值是影响该协议性能的关键指标之一，而现有研究中的阈值设置策略会导致无人机自组网吞吐量波动较大的问题。除此之外，在大规模节点组网的情况下，由于特殊的发送机制，该协议面临数据包冲突加剧的问题。针对以上问题，本文提出了一种新的阈值设置方法和低优先级数据概率性接入信道的方法。在大规模节点网络高业务量的情况下，该改进策略根据新的阈值和周期性负载统计的比较结果决定是否延迟或者拒绝相关数据的接入。与此同时，将SPMA协议的多优先级接入机制和排队论基本原理相结合，通过计算设定发送概率对不同低优先级数据进行接入控制。仿真结果表明，所提方法能够使得无人机自组网的吞吐量保持稳定，并为不同类型业务的差异性服务质量（QoS）需求提供良好支持，提高不同优先级数据的首发传输成功率的同时不会带来较大的额外时延损耗，性能优于现有的SPMA协议。

关键词：‍‍无人机自组网, 差异性QoS, SPMA协议, 阈值设置, 低优先级数据接入控制