專利名稱：一種無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的媒體訪問控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，尤其涉及一種無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的媒體訪問控制方法。
背景技術(shù)：
無線Mesh網(wǎng)絡(luò)(WMN，Wireless Mesh Networks)是一種新型的無線寬帶接入網(wǎng)絡(luò)，它具有自組網(wǎng)、自修復(fù)、多跳級聯(lián)、節(jié)點自我管理等智能優(yōu)勢以及移動寬帶、無線定位、 hternet接入等特點，成為無線寬帶接入的一種有效手段，具有廣泛的應(yīng)用。依托Wi-Fi作為無線傳輸方式的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)也正成為越來越多發(fā)達(dá)國家建設(shè)無線城市的首選技術(shù)手段。有關(guān)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究取得了很大的進(jìn)展，已經(jīng)有一些相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)出臺，但是仍有許多需要改進(jìn)的地方。媒體訪問控制(MAC，Media Access Controls)協(xié)議、路由協(xié)議的合理設(shè)計仍是提高M(jìn)esh網(wǎng)絡(luò)總體性能的關(guān)鍵。無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，終端節(jié)點的移動性導(dǎo)致選擇性衰落信道，嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)總體性能。為了提高網(wǎng)絡(luò)的總體性能，必須有效克服衰落問題。在傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，為了克服多徑衰落問題，引入了空間分集協(xié)作。實踐證明利用空間分集協(xié)作可以有效克服衰落問題，提高系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃?。借鑒分集協(xié)作在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的優(yōu)良性能及無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的廣播特性、 每個節(jié)點豐富的鄰居終端，將分集協(xié)作引入無線Mesh網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議的設(shè)計中。當(dāng)前大多數(shù)的分集協(xié)作都是基于單跳協(xié)作的。然而在無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，有些報文必須經(jīng)過中間多跳中繼才能到達(dá)目的節(jié)點，單跳協(xié)作在無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中不能很好地發(fā)揮作用，因此也不能有效地改善網(wǎng)絡(luò)的總體性能。無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，除了由于時間選擇性衰落信道導(dǎo)致的性能下降外，還有傳統(tǒng)的隱藏、暴露終端等問題。隱藏終端問題是由于報文在接收端發(fā)生沖突，沖突后發(fā)送節(jié)點需重傳沖突報文，從而嚴(yán)重降低了信道的利用率。同樣地，暴露終端因聽到發(fā)送節(jié)點的發(fā)送而延遲發(fā)送，但因為它在接收節(jié)點的通信范圍之外，它的發(fā)送實際上并不會造成沖突，由此引入了不必要的延遲，造成網(wǎng)絡(luò)性能的急劇下降。由此可見，解決無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的隱藏終端、 暴露終端問題刻不容緩。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的媒體訪問控制方法，針對當(dāng)前協(xié)作分集的弊端，設(shè)計了一種適用于無線Mesh網(wǎng)絡(luò)、基于完整路徑信息、跨越多跳的分集協(xié)作方式，并結(jié)合雙忙音，有效解決傳統(tǒng)MAC協(xié)議未能克服的棘手問題。為了實現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案
一種無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的媒體訪問控制方法，MAC層為最佳路徑中的每一跳節(jié)點選取一個協(xié)作節(jié)點，協(xié)作節(jié)點在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中進(jìn)行兩跳協(xié)作傳輸，數(shù)據(jù)傳輸過程如下
節(jié)點a通過節(jié)點c發(fā)送數(shù)據(jù)報文給節(jié)點d，協(xié)作節(jié)點b偵聽數(shù)據(jù)報文以進(jìn)行協(xié)作傳輸， 根據(jù)節(jié)點c是否能夠正確解析分為兩種情況
Sl若節(jié)點c能夠解析節(jié)點a發(fā)送的數(shù)據(jù)報文，節(jié)點d能夠解析節(jié)點c發(fā)送的數(shù)據(jù)報文，則完成數(shù)據(jù)傳輸；
S2若節(jié)點c不能解析節(jié)點a發(fā)送的數(shù)據(jù)報文，則節(jié)點c對數(shù)據(jù)報文進(jìn)行緩沖，節(jié)點b將偵聽到的數(shù)據(jù)報文發(fā)送給節(jié)點c和d，節(jié)點d對數(shù)據(jù)報文進(jìn)行解析，根據(jù)節(jié)點d是否能正確解析分為兩種情況
S2. 1若節(jié)點d能夠解析節(jié)點b發(fā)送的數(shù)據(jù)報文，則完成數(shù)據(jù)傳輸； S2. 2若節(jié)點d不能解析節(jié)點b發(fā)送的數(shù)據(jù)報文，則節(jié)點d對數(shù)據(jù)報文進(jìn)行緩沖，此時節(jié)點c對接收到的所有數(shù)據(jù)報文進(jìn)行組合解碼，根據(jù)節(jié)點c是否能正確解析分為兩種情況
S2. 2. 1若節(jié)點c能夠解析接收到的所有數(shù)據(jù)報文，則發(fā)送數(shù)據(jù)報文給節(jié)點d，節(jié)點d對接收到的所有數(shù)據(jù)報文進(jìn)行解析，若解析成功則完成數(shù)據(jù)傳輸；
S2. 2. 2若節(jié)點c不能解析接收到的所有數(shù)據(jù)報文，則節(jié)點a重新進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
上述方案中，所述協(xié)作節(jié)點的選取包括以下步驟
節(jié)點a廣播RTS報文，所述RTS報文包括節(jié)點c和d的地址； 候選節(jié)點對RTS報文進(jìn)行解析，若解析成功則進(jìn)行下一步，否則丟棄RTS報文，所述候選節(jié)點為節(jié)點a載波偵聽域內(nèi)的節(jié)點；
候選節(jié)點查找其鄰居列表，若節(jié)點c和d是其一跳鄰居則進(jìn)行下一步，否則丟棄RTS報
文；
候選節(jié)點查看其剩余能量，若剩余能量不小于初始能量的0. 2倍則進(jìn)行下一步，否則丟棄RTS報文；
候選節(jié)點回復(fù)WTR報文給節(jié)點a，所述WTR報文包括該候選節(jié)點的剩余能量與負(fù)載大
節(jié)點a從回復(fù)WTR報文的候選節(jié)點中選取出依據(jù)函數(shù)值最大的節(jié)點b，向其發(fā)送RWTR 報文，確定節(jié)點b作為節(jié)點c的協(xié)作節(jié)點。所述剩余能量由下式計算取得
權(quán)利要求
1.一種無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的媒體訪問控制方法，其特征在于MAC層為最佳路徑中的每一跳節(jié)點選取一個協(xié)作節(jié)點，協(xié)作節(jié)點在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中進(jìn)行兩跳協(xié)作傳輸，數(shù)據(jù)傳輸過程如下節(jié)點a通過節(jié)點c發(fā)送數(shù)據(jù)報文給節(jié)點d，協(xié)作節(jié)點b偵聽數(shù)據(jù)報文以進(jìn)行協(xié)作傳輸， 根據(jù)節(jié)點c是否能夠正確解析分為兩種情況Sl若節(jié)點c能夠解析節(jié)點a發(fā)送的數(shù)據(jù)報文，節(jié)點d能夠解析節(jié)點c發(fā)送的數(shù)據(jù)報文， 則完成數(shù)據(jù)傳輸；S2若節(jié)點c不能解析節(jié)點a發(fā)送的數(shù)據(jù)報文，則節(jié)點c對數(shù)據(jù)報文進(jìn)行緩沖，節(jié)點b將偵聽到的數(shù)據(jù)報文發(fā)送給節(jié)點c和d，節(jié)點d對數(shù)據(jù)報文進(jìn)行解析，根據(jù)節(jié)點d是否能正確解析分為兩種情況S2. 1若節(jié)點d能夠解析節(jié)點b發(fā)送的數(shù)據(jù)報文，則完成數(shù)據(jù)傳輸； S2. 2若節(jié)點d不能解析節(jié)點b發(fā)送的數(shù)據(jù)報文，則節(jié)點d對數(shù)據(jù)報文進(jìn)行緩沖，此時節(jié)點c對接收到的所有數(shù)據(jù)報文進(jìn)行組合解碼，根據(jù)節(jié)點c是否能正確解析分為兩種情況S2. 2. 1若節(jié)點c能夠解析接收到的所有數(shù)據(jù)報文，則發(fā)送數(shù)據(jù)報文給節(jié)點d，節(jié)點d對接收到的所有數(shù)據(jù)報文進(jìn)行解析，若解析成功則完成數(shù)據(jù)傳輸；S2. 2. 2若節(jié)點c不能解析接收到的所有數(shù)據(jù)報文，則節(jié)點a重新進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的媒體訪問控制方法，其特征在于所述協(xié)作節(jié)點的b選取包括以下步驟節(jié)點a廣播RTS報文，所述RTS報文包括節(jié)點c和d的地址； 候選節(jié)點對RTS報文進(jìn)行解析，若解析成功則進(jìn)行下一步，否則丟棄RTS報文，所述候選節(jié)點為節(jié)點a載波偵聽域內(nèi)的節(jié)點；候選節(jié)點查找其鄰居列表，若節(jié)點c和d是其一跳鄰居則進(jìn)行下一步，否則丟棄RTS報文；候選節(jié)點查看其剩余能量，若剩余能量不小于初始能量的0. 2倍則進(jìn)行下一步，否則丟棄RTS報文；候選節(jié)點回復(fù)WTR報文給節(jié)點a，所述WTR報文包括該候選節(jié)點的剩余能量與負(fù)載大節(jié)點a從回復(fù)WTR報文的候選節(jié)點中選取出依據(jù)函數(shù)值最大的節(jié)點b，向其發(fā)送RWTR 報文，確定節(jié)點b作為節(jié)點c的協(xié)作節(jié)點。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的媒體訪問控制方法，其特征在于所述剩余能量由下式計算取得Bh(Ie) = Ei-IeBi-LE,,式中4仍為候選節(jié)點在傳輸完第/個分組后的剩余能量，Si為每個節(jié)點的初始能量， 力節(jié)點用于傳輸自身數(shù)據(jù)分組時使用的能量，Ec為節(jié)點處于協(xié)作狀態(tài)時傳輸協(xié)作分組消耗的平均能量，上式表示候選節(jié)點在傳輸了 A個自身數(shù)據(jù)分組之后，再傳輸完第4個協(xié)作分組后的剩余能量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的媒體訪問控制方法，其特征在于所述依據(jù)函數(shù)值由下式計算取得
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的媒體訪問控制方法，其特征在于所述候選節(jié)點計算剩余能量不小于初始能量的0. 2倍后，延遲時間ζ ,然后再進(jìn)行下一步；所述時間乃由下式計算取得
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的媒體訪問控制方法，其特征在于所述協(xié)作節(jié)點定期更新，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況設(shè)置更新時間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的媒體訪問控制方法，其特征在于引入雙忙音，所述雙忙音用于控制信道的占有權(quán)，包括發(fā)送忙音和接收忙音。
全文摘要
本發(fā)明提供一種無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的媒體訪問控制方法，MAC層為最佳路徑中的每一跳節(jié)點選取一個協(xié)作節(jié)點，協(xié)作節(jié)點在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中進(jìn)行協(xié)作傳輸，并引入雙忙音調(diào)節(jié)信道的使用權(quán)。本發(fā)明采用選取協(xié)作節(jié)點進(jìn)行兩跳協(xié)作傳輸?shù)姆绞剑@得一定的協(xié)作增益，又采用雙忙音進(jìn)行信道占有權(quán)的控制，更好地解決隱藏終端與暴露終端的問題，極大地提高了網(wǎng)絡(luò)的總體性能。
文檔編號H04L12/56GK102164093SQ20111013506
公開日2011年8月24日 申請日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月24日
發(fā)明者周杰英, 張康, 蔡冬者, 陳子凡, 黃安泓 申請人:中山大學(xué)