保证服务质量的协作多址接入方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种保证服务质量的协作多址接入方法及系统，其中，该方法包括：根据各候选节点获取的最大直接传输速率、第一跳最大传输速率、第二跳最大传输速率，确定各候选协作节点；候选协作节点侦听到信道上存在忙音，则确定侦听到信道上存在忙音的候选协作节点不具有最高优先级，退出选择协作节点的竞争；确定优先级最高的各候选协作节点中，发送忙音最早且持续时间最长的节点为唯一协作节点，使发送方节点将数据分组发送给唯一协作节点；确定唯一协作节点接收发送方节点发送的数据分组的过程未被打断，则确定唯一协作节点可以参与协作传输，执行协作传输过程。本发明专利技术能够提高网络吞吐量，适应网络拓扑和链路质量的变化，降低数据分组传输时延。

【技术实现步骤摘要】
保证服务质量的协作多址接入方法及系统
本专利技术涉及网络
，尤其涉及一种保证服务质量的协作多址接入方法及系统。
技术介绍
随着无线网络的广泛应用，用户对网络中的多媒体业务的服务质量(QualityofService，简称QoS)提出了越来越高的要求。上层协议保证服务质量的各种机制，都必须建立在媒质接入控制协议(MediumAccessControl，简称MAC)能够有效利用信道、且为不同的业务设定不同的信道使用优先级的基础上。现有技术中，多数MAC协议通过引入协作节点实现空间分集增益。根据选择协作节点的时机，选择协作节点的方式可以分为预摄式协作MAC(proactiveCMAC)协议、反应式协作MAC(reactiveCMAC)协议以及混合式协作MAC(HybridCMAC)协议。预摄式协作MAC协议中，每个节点通常维护一张邻节点协作质量的信息列表，该列表中包含着可以帮助本节点转发数据分组的邻节点的信息和协作质量信息，由发送方或者接收方节点从其协作表中选择最佳的协作节点进行协作传输，并在握手过程中的相关控制分组中指定该节点。反应式协作MAC协议只有当直接传输失败之后，才会触发协作传输过程，发送方首先将数据分组直接发送给接收方，在此过程中成功接收到该数据分组的邻节点成为候选协作节点。如果直接传输失败，则由邻接点竞争称为协作节点且转发该数据分组给接收方节点。混合式协作MAC协议中，邻节点通过发送方节点和接收方节点的握手过程获取自身到发送方节点和接收方节点的信道质量信息，只有在该节点能够提高传输速率或传输可靠性的情况下成为协作节点，参与协作传输。然而，现有技术中，预摄式协作MAC协议使用历史信息作为协作节点选择的依据，不能适应网络拓扑和链路质量的动态变化；反应式协作MAC协议中，只有直接传输失败，才会触发协作传输过程，这增加了数据分组传输的时延，不适用于对时延要求较为严格的实时业务中；混合式协作MAC协议中，虽然在选择协作节点的时候会带来一定的竞争开销，但是能够适应网络拓扑的动态变化，按需触发协作传输过程。因此，混合式协作MAC技术称为应用最广泛的协作传输技术。
技术实现思路
本专利技术提供一种保证服务质量的协作多址接入方法及系统，用以解决现有技术中选择协作节点时不能适应网络拓扑和链路质量的动态变化，从而降低网络的服务质量的问题。本专利技术的一方面是提供一种保证服务质量的协作多址接入方法，包括：在发送方节点和接收方节点完成请求发送/清除发送RTS/CTS握手之后，针对每一个候选节点，通过候选节点获取发送方节点与接收方节点之间能够使用的最大直接传输速率、候选节点到发送方节点之间能够使用的第一跳最大传输速率、候选节点到接收方节点之间能够使用的第二跳最大传输速率；根据各候选节点获取的最大直接传输速率、第一跳最大传输速率、第二跳最大传输速率，确定各候选协作节点；判断各候选协作节点是否侦听到信道上存在忙音，若候选协作节点侦听到信道上存在忙音，则确定侦听到信道上存在忙音的候选协作节点不具有最高优先级，退出选择协作节点的竞争；确定优先级最高的各候选协作节点中，发送忙音最早且持续时间最长的节点为唯一协作节点，以使发送方节点将数据分组发送给所述唯一协作节点；判断所述唯一协作节点接收发送方节点发送的数据分组的过程，是否被打断；若确定没有被打断，则确定所述唯一协作节点可以参与协作传输，并执行协作传输过程，以使所述唯一协作节点将数据分组发送给接收方节点；若确定被打断，则确定发送方节点没有成功将数据分组发送给所述唯一协作节点，并执行发送方节点将数据分组直接发送给接收方节点。本专利技术的另一方面是提供一种保证服务质量的协作多址接入系统，包括：获取模块，用于在发送方节点和接收方节点完成请求发送/清除发送RTS/CTS握手之后，针对每一个候选节点，通过候选节点获取发送方节点与接收方节点之间能够使用的最大直接传输速率、候选节点到发送方节点之间能够使用的第一跳最大传输速率、候选节点到接收方节点之间能够使用的第二跳最大传输速率；确定模块，用于根据各候选节点获取的最大直接传输速率、第一跳最大传输速率、第二跳最大传输速率，确定各候选协作节点；第一判断模块，用于判断各候选协作节点是否侦听到信道上存在忙音，若候选协作节点侦听到信道上存在忙音，则确定侦听到信道上存在忙音的候选协作节点不具有最高优先级，退出选择协作节点的竞争；选择模块，用于确定优先级最高的各候选协作节点中，发送忙音最早且持续时间最长的节点为唯一协作节点，以使发送方节点将数据分组发送给所述唯一协作节点；第二判断模块，用于判断所述唯一协作节点接收发送方节点发送的数据分组的过程，是否被打断；第一发送模块，用于若确定没有被打断，则确定所述唯一协作节点可以参与协作传输，并执行协作传输过程，以使所述唯一协作节点将数据分组发送给接收方节点；第二发送模块，用于若确定被打断，则确定发送方节点没有成功将数据分组发送给所述唯一协作节点，并执行发送方节点将数据分组直接发送给接收方节点。本专利技术的技术效果是：通过在发送方节点和接收方节点完成请求发送/清除发送RTS/CTS握手之后，针对每一个候选节点，通过候选节点获取发送方节点与接收方节点之间能够使用的最大直接传输速率、候选节点到发送方节点之间能够使用的第一跳最大传输速率、候选节点到接收方节点之间能够使用的第二跳最大传输速率；根据各候选节点获取的最大直接传输速率、第一跳最大传输速率、第二跳最大传输速率，确定各候选协作节点；判断各候选协作节点是否侦听到信道上存在忙音，若候选协作节点侦听到信道上存在忙音，则确定侦听到信道上存在忙音的候选协作节点不具有最高优先级，退出选择协作节点的竞争；确定优先级最高的各候选协作节点中，发送忙音最早且持续时间最长的节点为唯一协作节点，以使发送方节点将数据分组发送给所述唯一协作节点；判断所述唯一协作节点接收发送方节点发送的数据分组的过程，是否被打断；若确定没有被打断，则确定所述唯一协作节点可以参与协作传输，并执行协作传输过程，以使所述唯一协作节点将数据分组发送给接收方节点；若确定被打断，则确定发送方节点没有成功将数据分组发送给所述唯一协作节点，并执行发送方节点将数据分组直接发送给接收方节点。采用优先级区分策略选择协作传输速率最高的唯一协作节点，优先级越高的协作节点发送忙音的时隙越靠前，且仅在1个时隙内发送完忙音，从而可以在减少协作节点的干扰范围，允许网络中更多并发传输的存在，提高网络的吞吐量；并且能够适应网络拓扑和链路质量的动态变化，降低了数据分组传输的时延。附图说明图1为本专利技术实施例一提供的保证服务质量的协作多址接入方法的流程图；图2为本专利技术实施例一提供的保证服务质量的协作多址接入方法中的候选协作节点竞争时序图；图3为本专利技术实施例一提供的保证服务质量的协作多址接入方法中的不存在候选协作节点时序图；图4为本专利技术实施例二提供的保证服务质量的协作多址接入方法的流程图；图5为本专利技术实施例二提供的保证服务质量的协作多址接入方法中DCR时序图；图6为本专利技术实施例二提供的保证服务质量的协作多址接入方法中直接传输成功示意图；图7为本专利技术实施例二提供的保证服务质量的协作多址接入方法中直接传输失败示意图；图8为本专利技术实施例二提供的保证服务质量的协作多址接入方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种保证服务质量的协作多址接入方法，其特征在于，包括：在发送方节点和接收方节点完成请求发送/清除发送RTS/CTS握手之后，针对每一个候选节点，通过候选节点获取发送方节点与接收方节点之间能够使用的最大直接传输速率、候选节点到发送方节点之间能够使用的第一跳最大传输速率、候选节点到接收方节点之间能够使用的第二跳最大传输速率；根据各候选节点获取的最大直接传输速率、第一跳最大传输速率、第二跳最大传输速率，确定各候选协作节点；判断各候选协作节点是否侦听到信道上存在忙音，若候选协作节点侦听到信道上存在忙音，则确定侦听到信道上存在忙音的候选协作节点不具有最高优先级，退出选择协作节点的竞争；确定优先级最高的各候选协作节点中，发送忙音最早且持续时间最长的节点为唯一协作节点，以使发送方节点将数据分组发送给所述唯一协作节点；判断所述唯一协作节点接收发送方节点发送的数据分组的过程，是否被打断；若确定没有被打断，则确定所述唯一协作节点可以参与协作传输，并执行协作传输过程，以使所述唯一协作节点将数据分组发送给接收方节点；若确定被打断，则确定发送方节点没有成功将数据分组发送给所述唯一协作节点，并执行发送方节点将数据分组直接发送给接收方节点。...

【技术特征摘要】
1.一种保证服务质量的协作多址接入方法，其特征在于，包括：在发送方节点和接收方节点完成请求发送/清除发送RTS/CTS握手之后，针对每一个候选节点，通过候选节点获取发送方节点与接收方节点之间能够使用的最大直接传输速率、候选节点到发送方节点之间能够使用的第一跳最大传输速率、候选节点到接收方节点之间能够使用的第二跳最大传输速率；根据各候选节点获取的最大直接传输速率、第一跳最大传输速率、第二跳最大传输速率，确定各候选协作节点；判断各候选协作节点是否侦听到信道上存在忙音，若候选协作节点侦听到信道上存在忙音，则确定侦听到信道上存在忙音的候选协作节点不具有最高优先级，退出选择协作节点的竞争；确定优先级最高的各候选协作节点中，发送忙音最早且持续时间最长的节点为唯一协作节点，以使发送方节点将数据分组发送给所述唯一协作节点；判断所述唯一协作节点接收发送方节点发送的数据分组的过程，是否被打断；若确定没有被打断，则确定所述唯一协作节点可以参与协作传输，并执行协作传输过程，以使所述唯一协作节点将数据分组发送给接收方节点；若确定被打断，则确定发送方节点没有成功将数据分组发送给所述唯一协作节点，并执行发送方节点将数据分组直接发送给接收方节点。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各候选节点获取的最大直接传输速率、第一跳最大传输速率、第二跳最大传输速率，确定各候选协作节点，包括：判断各候选节点是否满足第一预设条件TCR-MAX+THTS+THEADER+LPKT/RC+3SIFS＜LPKT/RSD，其中，RSD为候选节点获取到的发送方节点与接收方节点之间能够使用的最大直接传输速率，RSH为候选节点获取到的候选节点到发送方节点之间能够使用的第一跳最大传输速率，RHD为候选节点获取到的候选节点到接收方节点之间能够使用的第二跳最大传输速率，RC为协作传输速率，RC＝RSHRHD/(RSH+RHD)，TCR-MAX为候选节点竞争过程的最大允许时长，THTS为竞争获胜的候选节点以基本速率发送协助发送HTS控制分组所需的时间，THEADER为以基本速率传输物理层包头所需的时长，LPKT为数据分组的长度，SIFS为短帧间隔；确定满足所述第一预设条件的候选节点，为候选协作节点。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述判断各候选协作节点是否侦听到信道上存在忙音，若候选协作节点侦听到信道上存在忙音，则确定侦听到信道上存在忙音的候选协作节点不具有最高优先级，退出选择协作节点的竞争，包括：根据预设的映射表，确定各候选协作节点发送忙音的时隙，其中，所述映射表中包括协作传输速率组合、节点优先级、发送忙音的时隙的三者对应关系，协作速率组合为候选协作节点到发送方节点之间能够使用的第一跳最大传输速率RSH、候选协作节点到接收方节点之间能够使用的第二跳最大传输速率RHD的二者组合；根据各候选协作节点所支持的协作传输速率组合，确定各候选协作节点开始发送忙音的时隙；在各候选协作节点根据开始发送忙音的时隙发送忙音的过程中，确定各候选协作节点是否侦听到信道上存在忙音，若候选协作节点侦听到信道上存在忙音，则确定侦听到信道上存在忙音的候选协作节点不具有最高优先级，退出选择协作节点的竞争。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定优先级最高的各候选协作节点中，发送忙音最早且持续时间最长的节点为唯一协作节点，包括：针对各候选协作节点，执行以下竞争过程直至执行了k轮次的竞争过程：每一轮中从前M个时隙中随机选择第m个时隙，以使各候选协作节点开始发送长度为n个时隙的忙音，其中，1≤m≤M，1≤n≤N；在各候选协作节点发送忙音之前，确定侦听到信道上存在忙音的候选协作节点退出当前以及以后轮次的竞争过程；在当前轮次的竞争过程中最早开始发送忙音的候选协作节点发送忙音之后，判断当前轮次的竞争过程中是否具有剩余的时隙，若确定具有剩余的时隙，则判断最早开始发送忙音的候选协作节点是否侦听到信道上依然存在忙音，若确定最早开始发送忙音的候选协作节点侦听到信道上依然存在忙音，则确定最早开始发送忙音的候选协作节点退出当前以及以后轮次的竞争过程，若确定最早开始发送忙音的候选协作节点侦听到信道上不存在忙音，则确定最早开始发送忙音的候选协作节点进入下一轮次的竞争过程；在当前轮次的竞争过程中各候选协作节点发送忙音之后，判断当前轮次的竞争过程中是否具有剩余的时隙，若确定不具有剩余的时隙，则各候选协作节点进入下一轮次的竞争过程。5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述判断所述唯一协作节点接收发送方节点发送的数据分组的过程，是否被打断，包括：在所述唯一协作节点接收所述发送方节点发送的数据分组的过程中，判断所述唯一协作节点是否接收到其他发送方节点发送的高优先级数据分组的发送请求；若确定接收到其他发送方节点发送的高优先级数据分组的发送请求，则确定被打断；若确定没有接收到其他发送方节点发送的高优先级数据分组的发送请求，则确定没有被打断。6.根据权利要求2-4任一项所述的方法，其特征在于，所述若确定没有被打断，则确定所述唯一协作节点可以参与协作传输，并执行协作传输过程，以使唯一协作节点将数据分组发送给接收方节点，包括：若确定没有被打断，则确定所述唯一协作节点可以参与协作传输，并执行协作传输过程，以使唯一协作节点将数据分组发送给接收方节点，判断所述发送方节点将所述数据分组发送给所述唯一协作节点之后的预设时间内，是否侦听到信道波动；若确定侦听到信道波动，则判断所述唯一协作节点是否发送了RNACK；若确定所述唯一协作节点没有发送RNACK，则确定所述唯一协作节点成功接收到所述数据分组、且已经将所述数据分组发送给所述接收方节点。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：若确定所述唯一协作节点发送了RNACK，则将所述发送方节点到所述唯一协作节点的第一跳最大传输速率RSH降低到第一调整传输速率R′SH，并判断第一调整传输速率R′SH是否满足第二预设条件LPKT/R′SH+LPKT/RHD+THEADER＜LPKT/RSD；若确定满足所述第二预设条件，则确定发送方节点以所述第一调整传输速率R′SH将所述数据分组重新发送给所述唯一协作节点，以使所述唯一协作节点将所述数据分组发送给所述接收方节点；若确定不满足所述第二预设条件，则确定发送方节点将所述数据分组直接发送给所述接收方节点。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述确定发送方节点成功将数据分组发送给所述唯一协作节点，并执行所述唯一协作节点将数据分组发送给接收方节点之后，还包括：判断所述接收方节点是否成功接收到所述唯一协作节点发送的所述数据分组；若确定所述接收方节点没有成功接收到所述唯一协作节点发送的所述数据分组，则将所述唯一协作节点到所述收方节点的第二跳最大传输速率RHD降低到第二调整传输速率R′SD；判断所述第二调整传输速率R′HD是否满足第三预设条件R′HD＞RSD；若确定满足所述第三预设条件，则确定所述唯一协作节点以所述第二调整速率R′HD将所述数据分...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘凯，刘锋，岳彩昭，徐桢，张涛，罗喜伶，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11