一種基于流控技術(shù)的Ad hoc多路訪問協(xié)議的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種Ad hoc多路訪問協(xié)議，特別是涉及一種Ad hoc網(wǎng)中基于流控技術(shù)(M頂0)的Ad hoc多路訪問協(xié)議(MAPSC-CA協(xié)議)。
【背景技術(shù)】
[0002]Μπω鏈路Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)協(xié)議在早先時候已被提出，其典型協(xié)議如下:一、NULLH0C是一種適用于節(jié)點有天線陣列的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)媒體訪問控制(Media Access Control, MAC)協(xié)議，該協(xié)議利用波束成形技術(shù)，通過將某節(jié)點領(lǐng)域內(nèi)處于活動狀態(tài)的發(fā)送者和接收者直接賦值為0，來提高空間復(fù)用度；二、SPACEMAC采用不同方法提高空間復(fù)用度，每個節(jié)點以一種完全分布式方法根據(jù)信道狀態(tài)信息調(diào)整天線權(quán)重，使得干擾信號無效，從而保護要傳輸?shù)男盘?，提高了網(wǎng)絡(luò)容量；三、MHTOMAN是一種在多天線環(huán)境下考慮分流傳輸?shù)膮f(xié)議，但需要控制信道獨立于數(shù)據(jù)信道。
[0003]相對以上3種典型協(xié)議而言，MIMA-MAC和PRP-MAC協(xié)議是目前較為成功的MAC協(xié)議，MIMA-MAC利用多天線接收和分離來自2個獨立發(fā)送方同時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流，不僅提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐量，實現(xiàn)起來也較為簡單，但其天線資源利用率低。PRP-MAC協(xié)議是對MIMA-MAC的一種改進，根據(jù)接收節(jié)點收到的準備發(fā)送(Ready to Send, RTS)分組決定本次傳輸最大允許發(fā)送數(shù)據(jù)流數(shù)目，雖然設(shè)計復(fù)雜，效率卻有所提高，但該協(xié)議隨著同時發(fā)送節(jié)點數(shù)增多，單個節(jié)點可以發(fā)送的數(shù)據(jù)流數(shù)目會因沖突增加而減少。為解決該問題，本文在PRP-MAC協(xié)議基礎(chǔ)上提出一種帶有沖突避免機制的流控多址接入(Multiple Access Protocol Basedon Stream Control with Collis1n Avoidance, MAPSC-CA)協(xié)議，該協(xié)議適用于ΜΙΜ0鏈路Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)，采用ΜΜ0技術(shù)的流控能力，并引入新的確認發(fā)送(Clear to Send, CTS)分組類型，實現(xiàn)沖突避免和最大化數(shù)據(jù)流數(shù)目。
[0004]Μπω技術(shù)在物理層已經(jīng)得到了廣泛研究，但只有通過合理設(shè)計高層協(xié)議，才能充分發(fā)揮其靈活性從而達到期望的性能。Μ頂0技術(shù)利用發(fā)送端和接收端的多天線，形成多個獨立信道，實現(xiàn)多個獨立數(shù)據(jù)流同時發(fā)送，不僅提高了 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)通信能力，而且由于一定程度上避免由于兩個互不可見的(即無線信號互不能達)的站點同時向一個雙方都可達的第三站點(一般位于兩個發(fā)送站點中間位置處)發(fā)送信號時發(fā)生的隱藏終端問題而獲得了更高的可靠性。ΜΠΚ)技術(shù)在通信鏈路的兩端采用數(shù)字自適應(yīng)陣列，這種通信鏈路在物理層提供3種類型的增益:陣列增益、分集增益和空間復(fù)用增益。陣列和分集增益主要通過降低錯誤比特率提高系統(tǒng)可靠性和魯棒性，擴大傳輸范圍；而空間復(fù)用增益主要提供更高的數(shù)據(jù)速率來增強通信鏈路的能力。
[0005]PRP-MAC協(xié)議中，RTS (Request to send，請求發(fā)送)分組用來通知傳輸請求和最大允許發(fā)送數(shù)據(jù)流數(shù)，當節(jié)點發(fā)送了 RTS分組之后，會在其第一、第二 CTS控制時隙中收到一個CTS分組，根據(jù)收到的CTS(Clear to send)分組類型，決定在后續(xù)的哪個時隙開始發(fā)送數(shù)據(jù)以及發(fā)送幾個數(shù)據(jù)流，從而可以最大化節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)流數(shù)，提高了網(wǎng)絡(luò)通過量。當網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小時，PRP-MAC協(xié)議可以工作得較為理想，但當同時發(fā)送的節(jié)點數(shù)增多時，數(shù)據(jù)分組與控制分組的沖突會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)吞吐量下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明之目的在于提供一種基于流控技術(shù)的Adhoc多路訪問協(xié)議，其在具備PRP-MAC協(xié)議最大化節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)流數(shù)，提高網(wǎng)絡(luò)通過量的同時，在沒有明顯增加資源負荷的基礎(chǔ)上，采用ΜΠΚ)的流控技術(shù)來實現(xiàn)沖突避免和最大化數(shù)據(jù)流數(shù)目，進一步改善因網(wǎng)絡(luò)通信時分組沖突而降低的數(shù)據(jù)吞吐量。
[0007]為達上述及其它目的，本發(fā)明提出一種基于流控技術(shù)的Ad hoc多路訪問協(xié)議，其實現(xiàn)步驟包括:
[0008]步驟一，基于IEEE 802.11中的RTS/CTS機制，采用新的基本時隙結(jié)構(gòu)進行數(shù)據(jù)傳輸；
[0009]步驟二，增加CTS-C分組，用于當一個節(jié)點不僅收到鄰節(jié)點發(fā)給來的一個RTS分組，也偵聽到本節(jié)點的兩跳鄰節(jié)點范圍內(nèi)有其他控制分組在傳輸，則回復(fù)發(fā)送節(jié)點CTS-C分組，通知發(fā)送節(jié)點在下一時隙以最大允許發(fā)送數(shù)據(jù)流發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0010]進一步地，每個時隙由若干個微時隙組成，用于實現(xiàn)基于帶有避免沖突的載波偵聽多址接入的隨機媒質(zhì)接入，從一個時隙中的第一個微時隙開始，第一個微時隙用于傳輸CTS分組、DATA分組和ACK分組，而其余微時隙可用于RTS分組的隨機接入。
[0011]進一步地，一個數(shù)據(jù)分組的傳輸可能占用多個時隙。
[0012]進一步地，其實現(xiàn)步驟還包括計算最大允許發(fā)送數(shù)據(jù)流數(shù)目，該最大允許數(shù)據(jù)流數(shù)目由儲存在RTS分組中的參數(shù)Nmax和接收節(jié)點的天線數(shù)目共同決定。
[0013]進一步地，計算最大允許發(fā)送數(shù)據(jù)流數(shù)目的步驟包括:
[0014]首先根據(jù)發(fā)送節(jié)點信息設(shè)置最大發(fā)送數(shù)據(jù)流上限N_—a/N_—b/Nmax ;
[0015]判斷發(fā)送節(jié)點的數(shù)目，若只有一個發(fā)送節(jié)點，接收節(jié)點回復(fù)給發(fā)送節(jié)點的可允許最大數(shù)據(jù)流數(shù)cts_num沒有達到Nmaxx，且cts_num小于接收天線數(shù)，則增加cts_num，直到達到N_;若有2個發(fā)送節(jié)點則判斷接收節(jié)點回復(fù)給2個發(fā)送節(jié)點的可允許最大數(shù)據(jù)流數(shù)目cts_num_a和cts_num_b是否達到各發(fā)送節(jié)點的Nmax，若接收節(jié)點回復(fù)給2個發(fā)送節(jié)點的可允許最大數(shù)據(jù)流數(shù)目cts_num_a和cts_num_b沒有達到各發(fā)送節(jié)點的Nmax，且cts_num_a和cts_num_b的和沒有超過接收天線數(shù)，則分別增加cts_num_a和cts_num_b，直到累加和達到接收天線數(shù)。
[0016]存儲計算結(jié)果。
[0017]進一步地，將計算出來的cts_num_a和cts_num_b均儲存在新的CTS-S或CTS-D分組中。
[0018]進一步地，為了避免數(shù)據(jù)分組與CTS-S分組的沖突，將計算出來的數(shù)據(jù)流數(shù)目減1后儲存在新增的CTS-C分組中。
[0019]進一步地，其實現(xiàn)步驟還包括改進ACK分組。
[0020]進一步地，當成功接收到數(shù)據(jù)后，發(fā)送了 CTS-S分組或CTS-C分組的接收節(jié)點在緊接著的時隙回復(fù)發(fā)送節(jié)點一個ACK分組；發(fā)送了 CTS-D分組的接收節(jié)點等待一個時隙后回復(fù)給發(fā)送節(jié)點一個ACK分組。
[0021]進一步地，為提高控制分組成功接收的概率，規(guī)定控制分組采用單天線進行傳輸，而數(shù)據(jù)分組可采用多天線傳輸。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種基于流控技術(shù)的Ad hoc多路訪問協(xié)議在PRP-MAC定義的控制分組基礎(chǔ)上引入了一種新類型的CTS分組，用于通知發(fā)送節(jié)點其鄰節(jié)點傳輸情況，并利用ΜΠΚ)技術(shù)的流控能力來避免沖突和最大化數(shù)據(jù)流數(shù)目，仿真結(jié)果表明，相較于PRP-MAC協(xié)議，本發(fā)明不僅改善了網(wǎng)絡(luò)性能，提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐量，減少了控制開銷，而且適應(yīng)于天線多樣化環(huán)境，網(wǎng)絡(luò)能力因此得到了很大改善。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明一種基于流控技術(shù)的Ad hoc多路訪問協(xié)議的實現(xiàn)步驟流程圖；
[0024]圖2為本發(fā)明的基本時隙結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3為PRP-MAC協(xié)議的工作示例圖；
[0026]圖4為本發(fā)明較佳實施例中步驟103的細部流程圖；
[0027]圖5為本發(fā)明之MAPSC-CA協(xié)議的工作示例圖。
【具體實施方式】
[0028]以下通過特定的具體實例并結(jié)合【附圖說明】本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點與功效。本發(fā)明亦可通過其它不同的具體實例加以施行或應(yīng)用，本說明書中的各項細節(jié)亦可基于不同觀點與應(yīng)用，在不背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾與變更。
[0029]圖1為本發(fā)明一種基于流控技術(shù)的Ad hoc多路訪問協(xié)議的實現(xiàn)步驟流程圖。如圖1所示，本發(fā)明一種基于流控技術(shù)的Ad hoc多路訪問協(xié)議，其實現(xiàn)步驟如下:
[0030]步驟101，基于IEEE 802.11中的RTS/CTS機制，采用新的基本時隙結(jié)構(gòu)進行數(shù)據(jù)傳輸。
[0031]本發(fā)明的基本時隙結(jié)構(gòu)的定義(如圖2所示)是基于IEEE 802.11中的RTS/CTS機制，該機制包括4個階段，也稱4次握手。在圖2中，時隙長度比任何控制分組的傳輸時延都要長。
[0032]圖2中的數(shù)據(jù)分組的傳輸時延可能遠大于一個控制分組的傳輸時延，因此一個數(shù)據(jù)分組的傳輸可能占用多個時隙。每個時隙由若干個微時隙組成，用于實現(xiàn)基于帶有避免沖突的載波偵聽多址接入(CSMA/CA)的隨機媒質(zhì)接入。為了避免RTS分組與其他分組沖突及充分利用時隙資源，從一個時隙中的第一個微時隙開始，第一個微時隙用于傳輸CTS (清除發(fā)送)分組、DATA(數(shù)據(jù))分組和ACK(確認)分組，而其余微時隙可用于RTS分組的隨機接入。
[0033]步驟102，增加CTS_C(CTS packet for Collis1n，清除發(fā)送沖突)分組，用于當一個節(jié)