导航传感器网络中基于协作MAC协议的中继通信方法技术

技术编号:13569240 阅读:47 留言:0更新日期:2016-08-21 11:05
本发明专利技术公开了导航传感器网络中一种基于协作MAC协议的中继通信方法。主要解决导航传感器网络中通信距离远、节点机动性强、三维动态网络拓扑下的可靠通信问题。所述中继通信方法的实现过程是:源节点广播RTS&CTC数据包;在候选最优中继集合中选择最优中继;目标节点通过最优中继向源节点发送CTC&CTS数据包;若源节点成功接收CTC&CTS数据包,通信节点对转入数据传输阶段;若协作传输失败,候选中继节点开始新一轮的最优中继的竞争;若全部候选中继节点均没有成功完成信道协商,源节点将在下一轮中重启协作传输流程。本发明专利技术能够有效避免冲突,降低通信系统的复杂度,且兼顾公平性,可用于导航传感器网络中的远距通信。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术隶属于导航载体通信
,尤其是涉及一种适用于导航载体无线通信的中继选取方法以及协作MAC协议设计方法。
技术介绍
导航传感器网络(NC-NET),即为一种以导航/定位为核心任务需求的无线通信网络,旨在通过导航平台的组网完成导航/定位、目标跟踪、多媒体信息传输等多种任务需求。具有组网平台复杂、运动范围大、实时性要求高的特点。NC-NET的MAC协议在设计上面临如下共性难题:通信距离远、节点机动性强、三维动态网络拓扑等,不仅涵盖了VANET、FANET等MANET的诸多设计难题,还提出了诸多独有的技术要求。近年来,协作分集作为一种新的空间分集技术,在无线Ad-hoc网络中具有巨大应用空间,从网络的体系结构上来讲,协作分集归属于物理层的关键技术之一,在工作机制相对独立,往往不考虑网络的应用。由于多个中继节点的存在,协作分集过程中,多个节点同时参与协作,那么,节点之间的交互信息以及网络开销急剧增加,因此,如何在多个节点中选择一个最佳的中继节点进行协作成为了一个重要的研究方向。中继选择策略可以在多个候选中继节点中选择一个最佳节点,然后利用该最佳节点来协作源节点通信,选择最佳节点时不需要拓扑信息而是基于本地测得的瞬时信道状态信息。理论分析表明,这种策略可以实现与利用分布式空时编码的方法相同的分集增益。显然,对于无线多跳网络来说,在通信过程中,随着信道状态和网络环境的改变,在多个候选中继节点中实时的选择最佳中继节点协作转发不仅可以获得分集增益,而且可以降低通信系统的复杂度。从中继选择策略与数据链路层的结合来看,首先,由于无线信道的广播特性,节点发送的信息将由其通信范围内的所有邻居节点接收到,为多节点协作分集的实现提供了必要条件。同时,多跳通信模式的存在,使得多跳转发比单跳传输节省能量真正实现。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的高速移动的组网导航载体的长距通信难题,提供了一种基于协作MAC协议的中继通信方法。根据本专利技术的一个方面,提供了一种适用于导航传感器网络的基于协作MAC协议的中继通信方法,所述网络包括源节点S、目标节点D和n个候选中继节点Ri,i∈{1,...,n本文档来自技高网
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【技术保护点】
导航传感器网络中基于协作MAC协议的中继通信方法,其特征在于,所述网络包括源节点S、目标节点D和n个候选中继节点Ri,i∈{1,...,n},该中继通信方法包括如下步骤:(1)源节点S通过无线信道广播发送RTC&CTC数据包至单跳通信范围内的邻居节点,RTC&CTC数据包中包含请求协作信令RTC和协作结束信令CTC;(2)源节点S的邻居节点接收来自源节点S的RTC&CTC数据包,其中,满足最优中继约束条件的邻居节点当选为候选中继节点Ri;候选中继节点Ri分别执行RTC&CTC数据包的解码,计算出自身相对于源节点S的接收信噪比SNR并将请求协作信令RTC在一个SIFS时隙之后发往目标节点D;(3)目标节点D从候选中继节点Ri转发的请求协作信令RTC中解码出源节点S的位置和方位,并通过定向天线向源节点S回复允许发送信令CTS;此后,满足最优中继约束条件的单跳邻节点Ri通过最优链路公式解算出源节点S与目标节点D之间通信链路的信噪比SNR分别设置各自的回退计时器;最先计时结束的候选中继将当选为最优中继Rop,并将CTC&CTS数据包回传至源节点S;(4)其他候选中继节点Ri串听到最优中继Rop的CTC&CTS数据包后,分别中止各自的回退计时器,并保持侦听信道;(5)若源节点S成功接收到最优中继Rop转发的CTC&CTS数据包,将从中解码出目标节点D的相对方位、相对位置和信道占用信息;此后,通信对(S,D)转入数据传输阶段,源节点S借助最优中继Rop的转发向目标节点D发送DATA数据包,其他候选中继节点Ri保持对DATA数据包的串听,并继续侦听信道;(6)若其他候选中继节点Ri在一个SIFS时隙后未能串听到DATA数据包,则认定为本次协作传输失败,此后,除最优中继Rop之外的其他候选中继节点Ri将同时重启各自的回退计时器,最先结束计时的候选中继节点Ri将当选为新一轮的最优中继节点,并执行步骤(3)~步骤(5);(7)若所有候选中继节点Ri均没有成功完成信道的协商,或者中继重传的次数超出上限,则源节点S将在下一轮中重启协作传输的流程,并执行步骤(1)~步骤(6)。...

【技术特征摘要】
1.导航传感器网络中基于协作MAC协议的中继通信方法,其特征在于,所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:高超赵国荣卢建华曾宾万兵王希彬
申请(专利权)人:中国人民解放军海军航空工程学院
类型:发明
国别省市:山东;37

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