专利名称：一种无线Mesh网络的媒体访问控制方法
技术领域：
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种无线Mesh网络的媒体访问控制方法。
背景技术：
无线Mesh网络(WMN，Wireless Mesh Networks)是一种新型的无线宽带接入网络，它具有自组网、自修复、多跳级联、节点自我管理等智能优势以及移动宽带、无线定位、 hternet接入等特点，成为无线宽带接入的一种有效手段，具有广泛的应用。依托Wi-Fi作为无线传输方式的无线Mesh网络也正成为越来越多发达国家建设无线城市的首选技术手段。有关无线网络技术的研究取得了很大的进展，已经有一些相关的标准出台，但是仍有许多需要改进的地方。媒体访问控制(MAC，Media Access Controls)协议、路由协议的合理设计仍是提高Mesh网络总体性能的关键。无线Mesh网络中，终端节点的移动性导致选择性衰落信道，严重影响网络总体性能。为了提高网络的总体性能，必须有效克服衰落问题。在传统蜂窝网络中，为了克服多径衰落问题，引入了空间分集协作。实践证明利用空间分集协作可以有效克服衰落问题，提高系统传输的可靠性。借鉴分集协作在蜂窝网络中的优良性能及无线Mesh网络的广播特性、 每个节点丰富的邻居终端，将分集协作引入无线Mesh网络MAC协议的设计中。当前大多数的分集协作都是基于单跳协作的。然而在无线Mesh网络中，有些报文必须经过中间多跳中继才能到达目的节点，单跳协作在无线Mesh网络中不能很好地发挥作用，因此也不能有效地改善网络的总体性能。无线Mesh网络中，除了由于时间选择性衰落信道导致的性能下降外，还有传统的隐藏、暴露终端等问题。隐藏终端问题是由于报文在接收端发生冲突，冲突后发送节点需重传冲突报文，从而严重降低了信道的利用率。同样地，暴露终端因听到发送节点的发送而延迟发送，但因为它在接收节点的通信范围之外，它的发送实际上并不会造成冲突，由此引入了不必要的延迟，造成网络性能的急剧下降。由此可见，解决无线Mesh网络的隐藏终端、 暴露终端问题刻不容缓。
发明内容
本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种无线Mesh网络的媒体访问控制方法，针对当前协作分集的弊端，设计了一种适用于无线Mesh网络、基于完整路径信息、跨越多跳的分集协作方式，并结合双忙音，有效解决传统MAC协议未能克服的棘手问题。为了实现上述目的，采用如下技术方案
一种无线Mesh网络的媒体访问控制方法，MAC层为最佳路径中的每一跳节点选取一个协作节点，协作节点在数据传输的过程中进行两跳协作传输，数据传输过程如下
节点a通过节点c发送数据报文给节点d，协作节点b侦听数据报文以进行协作传输， 根据节点c是否能够正确解析分为两种情况
Sl若节点c能够解析节点a发送的数据报文，节点d能够解析节点c发送的数据报文，则完成数据传输；
S2若节点c不能解析节点a发送的数据报文，则节点c对数据报文进行缓冲，节点b将侦听到的数据报文发送给节点c和d，节点d对数据报文进行解析，根据节点d是否能正确解析分为两种情况
S2. 1若节点d能够解析节点b发送的数据报文，则完成数据传输； S2. 2若节点d不能解析节点b发送的数据报文，则节点d对数据报文进行缓冲，此时节点c对接收到的所有数据报文进行组合解码，根据节点c是否能正确解析分为两种情况
S2. 2. 1若节点c能够解析接收到的所有数据报文，则发送数据报文给节点d，节点d对接收到的所有数据报文进行解析，若解析成功则完成数据传输；
S2. 2. 2若节点c不能解析接收到的所有数据报文，则节点a重新进行数据传输。
上述方案中，所述协作节点的选取包括以下步骤
节点a广播RTS报文，所述RTS报文包括节点c和d的地址； 候选节点对RTS报文进行解析，若解析成功则进行下一步，否则丢弃RTS报文，所述候选节点为节点a载波侦听域内的节点；
候选节点查找其邻居列表，若节点c和d是其一跳邻居则进行下一步，否则丢弃RTS报
文；
候选节点查看其剩余能量，若剩余能量不小于初始能量的0. 2倍则进行下一步，否则丢弃RTS报文；
候选节点回复WTR报文给节点a，所述WTR报文包括该候选节点的剩余能量与负载大
节点a从回复WTR报文的候选节点中选取出依据函数值最大的节点b，向其发送RWTR 报文，确定节点b作为节点c的协作节点。所述剩余能量由下式计算取得
权利要求
1.一种无线Mesh网络的媒体访问控制方法，其特征在于MAC层为最佳路径中的每一跳节点选取一个协作节点，协作节点在数据传输的过程中进行两跳协作传输，数据传输过程如下节点a通过节点c发送数据报文给节点d，协作节点b侦听数据报文以进行协作传输， 根据节点c是否能够正确解析分为两种情况Sl若节点c能够解析节点a发送的数据报文，节点d能够解析节点c发送的数据报文， 则完成数据传输；S2若节点c不能解析节点a发送的数据报文，则节点c对数据报文进行缓冲，节点b将侦听到的数据报文发送给节点c和d，节点d对数据报文进行解析，根据节点d是否能正确解析分为两种情况S2. 1若节点d能够解析节点b发送的数据报文，则完成数据传输； S2. 2若节点d不能解析节点b发送的数据报文，则节点d对数据报文进行缓冲，此时节点c对接收到的所有数据报文进行组合解码，根据节点c是否能正确解析分为两种情况S2. 2. 1若节点c能够解析接收到的所有数据报文，则发送数据报文给节点d，节点d对接收到的所有数据报文进行解析，若解析成功则完成数据传输；S2. 2. 2若节点c不能解析接收到的所有数据报文，则节点a重新进行数据传输。
2.根据权利要求1所述的媒体访问控制方法，其特征在于所述协作节点的b选取包括以下步骤节点a广播RTS报文，所述RTS报文包括节点c和d的地址； 候选节点对RTS报文进行解析，若解析成功则进行下一步，否则丢弃RTS报文，所述候选节点为节点a载波侦听域内的节点；候选节点查找其邻居列表，若节点c和d是其一跳邻居则进行下一步，否则丢弃RTS报文；候选节点查看其剩余能量，若剩余能量不小于初始能量的0. 2倍则进行下一步，否则丢弃RTS报文；候选节点回复WTR报文给节点a，所述WTR报文包括该候选节点的剩余能量与负载大节点a从回复WTR报文的候选节点中选取出依据函数值最大的节点b，向其发送RWTR 报文，确定节点b作为节点c的协作节点。
3.根据权利要求2所述的媒体访问控制方法，其特征在于所述剩余能量由下式计算取得Bh(Ie) = Ei-IeBi-LE,,式中4仍为候选节点在传输完第/个分组后的剩余能量，Si为每个节点的初始能量， 力节点用于传输自身数据分组时使用的能量，Ec为节点处于协作状态时传输协作分组消耗的平均能量，上式表示候选节点在传输了 A个自身数据分组之后，再传输完第4个协作分组后的剩余能量。
4.根据权利要求3所述的媒体访问控制方法，其特征在于所述依据函数值由下式计算取得
5.根据权利要求2所述的媒体访问控制方法，其特征在于所述候选节点计算剩余能量不小于初始能量的0. 2倍后，延迟时间ζ ,然后再进行下一步；所述时间乃由下式计算取得
6.根据权利要求1所述的媒体访问控制方法，其特征在于所述协作节点定期更新，根据网络状况设置更新时间。
7.根据权利要求1所述的媒体访问控制方法，其特征在于引入双忙音，所述双忙音用于控制信道的占有权，包括发送忙音和接收忙音。
全文摘要
本发明提供一种无线Mesh网络的媒体访问控制方法，MAC层为最佳路径中的每一跳节点选取一个协作节点，协作节点在数据传输的过程中进行协作传输，并引入双忙音调节信道的使用权。本发明采用选取协作节点进行两跳协作传输的方式，获得一定的协作增益，又采用双忙音进行信道占有权的控制，更好地解决隐藏终端与暴露终端的问题，极大地提高了网络的总体性能。
文档编号H04L12/56GK102164093SQ20111013506
公开日2011年8月24日 申请日期2011年5月24日 优先权日2011年5月24日
发明者周杰英, 张康, 蔡冬者, 陈子凡, 黄安泓 申请人:中山大学