到达时，维护1跳拓扑链路信息，包括链路对应节点的发射功率和所 能达到的最大传输速率；
[0046] 针对源节点i
[0047] 1、源节点i根据1跳邻居拓扑的链路信息，选择到达目的节点j的能效满足Eikj> Eij，Ei功源节点i直接向目的节点j传输的能效，Eik功源节点i通过中继节点k向目的节点j 传输的能效，且具有最大EiW值的中继节点k作为中继节点，发送RRTS帖，并设置RCTS超时接 收计时器;如果EiW>Eu条件无法满足，则采用标准802.11方式，将数据发送到目的节点j; 2、源节点i的RCTS计时器超时，则进行退避然后重新启动信道竞争过程；3、源节点i收到 RCTS，根据1跳范围链路质量信息设定源节点i到中继节点k的传输速率，将DATA帖的接收地 址RA字段设定为中继节点k的MAC地址，将DATA帖发送到中继节点k，设置ACK接收超时计时 器;4、源节点i的ACK计时器超时，则进行重传;5、源节点i收到ACK，则按照802.11协议开始 退避，准备下一轮数据的传输；
[004引针对目的节点j
[00例 1、目的节点j收到RTS消息，按照标准802.11方式回复CTS，然后目的节点j进入数 据接收状态;2、目的节点j不论收到来至源节点i还是中继节点k发送的DATA后，需回复ACK; [(K)加]针对中继节点k
[0051] 1、中继节点k一旦收到来至源节点i的RRTS消息，则发送一个RCTS至源节点i，通知 源节点i可W通过中继进行转发数据，同时保存RRTS中的目的MAC地址;2、中继节点k对收到 的DATA帖进行检测，如果发现接收地址RA字段为自己的MAC地址，则向源节点i回复ACK，根 据存储的目的MAC地址，将DATA帖按照标准802.11的方式发送至目的节点j，并设置ACK接收 超时计时器;3、中继节点k的ACK计时器超时，则进行重传;4、中继节点k收到ACK，完成本次 数据传输。
[0052] 下面通过具体实例对本发明方法进行验证，从而说明本发明方法的有益效果。网 络拓扑如图1所示。MAC层周期广播化110报文，He 110报文格式如图2所示。各链路的传输速 率W及各节点的发射功率如图3所示。
[0053] 当源节点1需要将数据发送至目的节点4时。根据公式分别计算选择节点2、节点3 作为中继节点传输数据到节点4的能效（能效计算采用简化后的公式计算），其值分别为 马W。 27〇0巧每4 9ISOO，节点1所有去往节点4的可选中继中，最大能效为Sw(2700)。根据公式 可计算出节点1与节点4直接传输的能效马4。1100。满足条件马W >写4，因此选择节点2为中 继节点。
[0054] 如图4所示，节点IW基本速率IMbps发送RRTS帖给节点2，RRTS帖格式如图8所示。 RRTS帖的源地址SA和发送地址TA字段都设置为节点1的MAC地址，接收地址RA字段和目的地 址DA字段设定为中继节点2的MC地址，并设置RCTS超时接收计时器；
[00对如图4所示，节点2收到来至节点1的RRTS帖，发现RRTS帖的RA地址为本节点的MAC 地址，向节点1回复RCTS帖，RCTS帖格式如图8所示。设置RCTS帖的源地址SA和发送地址TA字 段为节点2的MAC地址，接收地址RA字段和目的地址DA字段设定为节点1的MAC地址，W基本 速率IMbps发送RCTS至节点1，通知节点1发送DATA帖。
[0056] 如图5所示，节点1收到RCTS帖，根据1跳范围链路质量信息设定到节点2的传输速 率为54Mbps，设置DATA帖的源地址SA和发送地址TA字段为节点1的MAC地址，接收地址RA字 段设定为节点2的MAC地址，目的地址DA字段设定为节点4的MAC地址，将DATA帖发送到节点 2,并设置ACK帖的接收超时计时器。
[0057] 如图5所示，节点2收到DATA帖后进行检测，发现DATA帖的接收地址RA字段为自己 的MAC地址，设置ACK帖的源地址SA和发送地址TA字段为节点2的MAC地址，接收地址RA字段 和目的地址DA字段设定为节点1的MAC地址，W基本速率IMbps向源节点1回复ACK;源节点1 成功收到ACK帖，准备下一轮数据的传输。
[005引如图6所示，节点2与节点4进行标准的RTS-CTS握手。
[0059] 如图7所示，节点2从DATA帖中获得DA字段中的目的为节点4的MAC地址，根据1跳范 围链路质量表中节点2与节点4的链路信息设定DATA帖的传输速率为54Mbps;设置DATA帖的 源地址SA为节点1的MAC地址，发送地址TA字段为节点2的MAC地址，接收地址RA字段和目的 地址DA字段设定为节点4的MC地址，将DATA帖发送至节点4,并设置ACK帖接收超时计时器。
[0060] 如图7所示，目的节点4成功接收来至节点2的DATA帖，W基本速率IMbps向节点2回 复ACK帖;节点2收到来至节点4的ACK帖，标志本次中继传输完成。如果节点2没有正确收到 来至节点4的ACK帖，节点2启动重传，重复RTS-CTS-DATA-ACK过程。
【主权项】
1. 一种基于协作MAC协议的802.11自组织网络能效优先方法，其特征在于，包括针对源 节点i、目的节点j和中继节点k进行处理： 针对所有节点 S0、当Hello报文到达时，维护1跳拓扑链路信息，包括链路对应节点的发射功率和所能 达到的最大传输速率； 针对源节点i 51.1、 源节点i根据1跳邻居拓扑的链路信息，选择到达目的节点j的能效满足EuAEu， Eij为源节点i直接向目的节点j传输的能效，Eikj为源节点i通过中继节点k向目的节点j传输 的能效，且具有最大Eikj值的中继节点k作为中继节点，发送RRTS帧，并设置RCTS超时接收计 时器;如果E lkj>E^条件无法满足，则采用标准802.11方式，将数据发送到目的节点j ; 51.2、 源节点i的RCTS计时器超时，则进行退避然后重新启动信道竞争过程； 51.3、 源节点i收到RCTS，根据1跳范围链路质量信息设定源节点i到中继节点k的传输 速率，将DATA帧的接收地址RA字段设定为中继节点k的MAC地址，将DATA帧发送到中继节点 k，设置ACK接收超时计时器； 51.4、 源节点i的ACK计时器超时，则进行重传； 51.5、 源节点i收到ACK，则按照802.11协议开始退避，准备下一轮数据的传输； 针对目的节点j 52.1、 目的节点j收到RTS消息，按照标准802.11方式回复CTS，然后目的节点j进入数据 接收状态； 52.2、 目的节点j不论收到来至源节点i还是中继节点k发送的DATA后，需回复ACK; 针对中继节点k 53.1、 中继节点k一旦收到来至源节点i的RRTS消息，则发送一个RCTS至源节点i，通知 源节点i可以通过中继进行转发数据，同时保存RRTS中的目的MAC地址； 53.2、 中继节点k对收到的DATA帧进行检测，如果发现接收地址RA字段为自己的MAC地 址，则向源节点i回复ACK，根据存储的目的MAC地址，将DATA帧按照标准802.11的方式发送 至目的节点j，并设置ACK接收超时计时器； 53.3、 中继节点k的ACK计时器超时，则进行重传； 53.4、 中继节点k收到ACK，完成本次数据传输。
【专利摘要】本发明公开了一种基于协作MAC协议的802.11自组织网络能效优先方法，主要步骤有源节点i根据1跳邻居拓扑的链路信息，选择到达目的节点j的能效满足Eikj＞Eij，Eij为源节点i直接向目的节点j传输的能效，Eikj为源节点i通过中继节点k向目的节点j传输的能效，且具有最大Eikj值的中继节点k作为中继节点，发送RRTS帧，并设置RCTS超时接收计时器；目的节点j收到RTS消息，按照标准802.11方式回复CTS，然后目的节点j进入数据接收状态；中继节点k一旦收到来至源节点i的RRTS消息，则发送一个RCTS至源节点i，通知源节点i可以通过中继进行转发数据，同时保存RRTS中的目的MAC地址。本发明通过中继协作技术对无线传输速率和传输能耗同时进行优化，提高单位能量传输的比特数。
【IPC分类】H04W84/18, H04W28/04, H04B7/02
【公开号】CN105578523
【申请号】CN201510923353
【发明人】邓创, 王圣伟
【申请人】国网四川省电力公司电力应急中心, 国家电网公司
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月11日