實現(xiàn)多跳無線自組織網(wǎng)絡中的跨層協(xié)作傳輸協(xié)議的方法及其應用技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種實現(xiàn)多跳無線自組織網(wǎng)絡中的跨層協(xié)作傳輸協(xié)議的方法及其應用，在該協(xié)議中，某一跳中的信息接收者與協(xié)作中繼會被同時確定，并且能夠讓接收者更接近目的節(jié)點，協(xié)作中繼具有更好的信道條件，再者，考慮到網(wǎng)絡中存在多個信息流傳輸所帶來的流間信號干擾問題，該協(xié)議在選擇協(xié)作中繼時引入了干擾因子，使得所選擇的協(xié)作中繼在傳輸信息時對其他信息流的干擾較小。本發(fā)明專利技術(shù)的基本原理和方法可以應用到瑞利衰落環(huán)境下多跳多流無線自組織網(wǎng)絡的中去。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及無線自組織網(wǎng)絡技術(shù)、協(xié)作通信技術(shù)以及無線路由與媒體接入控制技術(shù)。
技術(shù)介紹
無線自組織(Ad Hoc)網(wǎng)絡是由一組無線終端設備組成的臨時性自治系統(tǒng)，具有分布式、多跳轉(zhuǎn)發(fā)等特點，使得它具有無需網(wǎng)絡基礎設施、組網(wǎng)方便迅速、系統(tǒng)抗毀性強等顯著優(yōu)點，可以應用于戰(zhàn)時通信、緊急救援、臨時會議等多種環(huán)境，應用前景廣闊。然而，Ad Hoc網(wǎng)絡目前并沒有得到大規(guī)模的應用，一個重要原因是由于Ad Hoc網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)接收的不可靠性。值得慶幸的是，協(xié)作通信的出現(xiàn)給這些難題的解決帶來了曙光，從而可以促使Ad Hoc網(wǎng)絡得到廣泛的應用。在協(xié)作通信環(huán)境中，每個無線終端只需安裝一個天線，并且可以通過一定規(guī)則共享其他終端的天線，以形成一個虛擬多輸入多輸出陣列，從而達到空間分集的效果。這樣，就無需在終端上配備多個天線，同時又可以獲得協(xié)作分集增益。為了充分地將協(xié)作分集增益轉(zhuǎn)化成上層協(xié)議的性能提升，需要解決一跳中的協(xié)作中繼和接收者的聯(lián)合選擇問題，而不是先選擇接收者，再選擇協(xié)作中繼。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提供一種多跳無線自組織網(wǎng)絡中的跨層協(xié)作傳輸協(xié)議及其應用，以期能充分利用物理層的協(xié)作分集所帶來的增益，聯(lián)合媒體接入控制層和路由層，使得在多跳多信息流的無線自組織網(wǎng)絡中，以解決在多跳多信息流的無線自組織網(wǎng)絡中，如何在一跳中同時選擇協(xié)作中繼和接收者的問題，從而能使系統(tǒng)吞吐量和端到端時延得到明顯的提高和減少。本專利技術(shù)為達到上述專利技術(shù)目的，采用如下技術(shù)方案：本專利技術(shù)一種多跳無線自組織網(wǎng)絡中的跨層協(xié)作傳輸協(xié)議的特點包括五種控制幀：CL-RTS幀、CL-CTS幀、CL-RTH幀、CL-ATR幀以及CL-ACK幀；所述CL-RTS幀占27個字節(jié)，是在RTS幀格式的基礎上增加Packet Length字段、Sender Location字段、Destination Location字段和Numbe字段；所述Packet Length字段占2個字節(jié)，用于指明發(fā)送包的長度；所述Sender Location字段占2個字節(jié)，用于指明發(fā)送者的地理位置；所述Destination Location字段占2個字節(jié)，用于指明目的節(jié)點的地理位置；所述Number字占1個字節(jié)，用于指明潛在接收者的數(shù)量；所述CL-CTS幀占22個字節(jié)，是在CTS幀格式的基礎上增加SNRSR字段和Counter字段；所述SNRSR字段占1個字節(jié)，用于指明發(fā)送者到接收者之間的信噪比；所述Counter字段占1個字節(jié)，用于作為計數(shù)器且初始值等于潛在接收者的數(shù)量；所述CL-RTH幀占29個字節(jié)，是在RTS幀格式的基礎上增加Receiver ID字段、Transmission Type字段、RDATA,1字段和RDATA,2字段；所述Receiver ID字段占6個字節(jié)，用于指明接收者的地址；所述Transmission Type字段占1個字節(jié)，用于指明傳輸類型；所述RDATA,1字段占1個字節(jié)，用于指明協(xié)作傳輸?shù)谝浑A段的傳輸速率；所述RDATA,2字段占1個字節(jié)，用于指明協(xié)作傳輸?shù)诙A段的傳輸速率；所述CL-ATR幀和CL-ACK幀占20個字節(jié)，是在ACK幀格式的基礎上增加Receiver ID字段，所述Receiver ID字段占6個字節(jié)，用于指明接收者的地址。本專利技術(shù)一種多跳無線自組織網(wǎng)絡中的跨層協(xié)作傳輸協(xié)議的協(xié)作中繼選擇與競爭策略的特點是按如下步驟進行：步驟1、利用式(1)獲得度量協(xié)作傳輸時鏈路性能的判據(jù)MCT： M C T = L D A T A T C T ( 1 - p e r r c ) ( 1 - p int r ) - - - ( 1 ) ]]>式(1)中，LDATA表示數(shù)據(jù)包中有效負載的長度，即字節(jié)數(shù)；TCT表示協(xié)作傳輸總的傳輸時間；表示協(xié)作傳輸時的幀錯誤概率；指示中繼節(jié)點處的干擾概率；步驟2、利用式(2)獲得度量直接傳輸時鏈路性能的判據(jù)MDT： M D T = L D A T A T D T ( 1 - p e r r d ) - - - ( 2 ) ]]>式(2)中，TDT表示直接傳輸總的傳輸時間，表示直接傳輸時的幀錯誤概率。步驟3、利用式(3)獲得每個潛在的協(xié)作中繼的忙音信號長度LBT：式(3)中，表示任意個中繼節(jié)點的第i個協(xié)作鏈路，表示任意個發(fā)送者的第i個直接鏈路，Sref表示參考的吞吐量，符號表示向下取整；步驟4、，經(jīng)過SIFS時間之后，所有潛在的中繼同時發(fā)送忙音信號，并且讓忙音信號的長度等于LBT；如果任意個中繼在結(jié)束自己的忙音信號時，仍然能夠監(jiān)聽到其他忙音信號，則表明該中繼所在的協(xié)作鏈路的性能沒有其他中繼的好，該中繼不是最佳中繼；如果任意個中繼在結(jié)束自己的忙音信號時，不能夠監(jiān)聽到其他的忙音信號，則表明該中繼所在的協(xié)作鏈路的性能最好，并作為最佳中繼。本專利技術(shù)一種多跳無線自組織網(wǎng)絡中的跨層協(xié)作傳輸協(xié)議的數(shù)據(jù)交換方法的特點是按如下步驟進行：步驟1、當發(fā)送者有數(shù)據(jù)包需要發(fā)送到目的節(jié)點時，在監(jiān)聽到信道空閑DIFS幀間隔時間后廣播CL-RTS幀；步驟2、當任意個鄰居i收到CL-RTS幀時，判斷是否為潛在的接收者，并設置一個計時器Ti；當Ti＝0時，鄰居i傳輸CL-CTS幀，直到所有離目的節(jié)點最近的前α個鄰居發(fā)送完α個CL-CTS幀為止；α為CL-RTS幀中Number字段的值步驟3、當發(fā)送者的任意個鄰居同時收到CL-RTS幀和CL-CTS幀后，判斷自己是否是潛在的協(xié)作中繼；每個潛在的協(xié)作中繼將攜自己的最佳協(xié)作路徑去參與信道的競爭，獲勝的協(xié)作中繼作為最佳協(xié)作中繼；所述最佳協(xié)作中繼在經(jīng)過SIFS幀間隔時間和退避時間后，廣播CL-RTH本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種多跳無線自組織網(wǎng)絡中的跨層協(xié)作傳輸協(xié)議，其特征包括五種控制幀：CL?RTS幀、CL?CTS幀、CL?RTH幀、CL?ATR幀以及CL?ACK幀；所述CL?RTS幀占27個字節(jié)，是在RTS幀格式的基礎上增加Packet?Length字段、Sender?Location字段、Destination?Location字段和Numbe字段；所述Packet?Length字段占2個字節(jié)，用于指明發(fā)送包的長度；所述Sender?Location字段占2個字節(jié)，用于指明發(fā)送者的地理位置；所述Destination?Location字段占2個字節(jié)，用于指明目的節(jié)點的地理位置；所述Number字占1個字節(jié)，用于指明潛在接收者的數(shù)量；所述CL?CTS幀占22個字節(jié)，是在CTS幀格式的基礎上增加SNRSR字段和Counter字段；所述SNRSR字段占1個字節(jié)，用于指明發(fā)送者到接收者之間的信噪比；所述Counter字段占1個字節(jié)，用于作為計數(shù)器且初始值等于潛在接收者的數(shù)量；所述CL?RTH幀占29個字節(jié)，是在RTS幀格式的基礎上增加Receiver?ID字段、Transmission?Type字段、RDATA,1字段和RDATA,2字段；所述Receiver?ID字段占6個字節(jié)，用于指明接收者的地址；所述Transmission?Type字段占1個字節(jié)，用于指明傳輸類型；所述RDATA,1字段占1個字節(jié)，用于指明協(xié)作傳輸?shù)谝浑A段的傳輸速率；所述RDATA,2字段占1個字節(jié)，用于指明協(xié)作傳輸?shù)诙A段的傳輸速率；所述CL?ATR幀和CL?ACK幀占20個字節(jié)，是在ACK幀格式的基礎上增加Receiver?ID字段，所述Receiver?ID字段占6個字節(jié)，用于指明接收者的地址。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種多跳無線自組織網(wǎng)絡中的跨層協(xié)作傳輸協(xié)議，其特征包括五種控制幀：CL-RTS幀、CL-CTS幀、CL-RTH幀、CL-ATR幀以及CL-ACK幀；所述CL-RTS幀占27個字節(jié)，是在RTS幀格式的基礎上增加Packet Length字段、Sender Location字段、Destination Location字段和Numbe字段；所述Packet Length字段占2個字節(jié)，用于指明發(fā)送包的長度；所述Sender Location字段占2個字節(jié)，用于指明發(fā)送者的地理位置；所述Destination Location字段占2個字節(jié)，用于指明目的節(jié)點的地理位置；所述Number字占1個字節(jié)，用于指明潛在接收者的數(shù)量；所述CL-CTS幀占22個字節(jié)，是在CTS幀格式的基礎上增加SNRSR字段和Counter字段；所述SNRSR字段占1個字節(jié)，用于指明發(fā)送者到接收者之間的信噪比；所述Counter字段占1個字節(jié)，用于作為計數(shù)器且初始值等于潛在接收者的數(shù)量；所述CL-RTH幀占29個字節(jié)，是在RTS幀格式的基礎上增加Receiver ID字段、Transmission Type字段、RDATA,1字段和RDATA,2字段；所述Receiver ID字段占6個字節(jié)，用于指明接收者的地址；所述Transmission Type字段占1個字節(jié)，用于指明傳輸類型；所述RDATA,1字段占1個字節(jié)，用于指明協(xié)作傳輸?shù)谝浑A段的傳輸速率；所述RDATA,2字段占1個字節(jié)，用于指明協(xié)作傳輸?shù)诙A段的傳輸速率；所述CL-ATR幀和CL-ACK幀占20個字節(jié)，是在ACK幀格式的基礎上增加Receiver ID字段，所述Receiver ID字段占6個字節(jié)，用于指明接收者的地址。2.一種多跳無線自組織網(wǎng)絡中的跨層協(xié)作傳輸協(xié)議的協(xié)作中繼選擇與競爭策略，其特征是按如下步驟進行：步驟1、利用式(1)獲得度量協(xié)作傳輸時鏈路性能的判據(jù)MCT： M C T = L D A T A T C T ( 1 - p e r r c ) ...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳其林，曹騫，程軍，張正金，
申請(專利權(quán))人：巢湖學院，
類型：發(fā)明
國別省市：安徽;34