实现多跳无线自组织网络中的跨层协作传输协议的方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种实现多跳无线自组织网络中的跨层协作传输协议的方法及其应用，在该协议中，某一跳中的信息接收者与协作中继会被同时确定，并且能够让接收者更接近目的节点，协作中继具有更好的信道条件，再者，考虑到网络中存在多个信息流传输所带来的流间信号干扰问题，该协议在选择协作中继时引入了干扰因子，使得所选择的协作中继在传输信息时对其他信息流的干扰较小。本发明专利技术的基本原理和方法可以应用到瑞利衰落环境下多跳多流无线自组织网络的中去。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线自组织网络技术、协作通信技术以及无线路由与媒体接入控制技术。
技术介绍
无线自组织(Ad Hoc)网络是由一组无线终端设备组成的临时性自治系统，具有分布式、多跳转发等特点，使得它具有无需网络基础设施、组网方便迅速、系统抗毁性强等显著优点，可以应用于战时通信、紧急救援、临时会议等多种环境，应用前景广阔。然而，Ad Hoc网络目前并没有得到大规模的应用，一个重要原因是由于Ad Hoc网络中数据接收的不可靠性。值得庆幸的是，协作通信的出现给这些难题的解决带来了曙光，从而可以促使Ad Hoc网络得到广泛的应用。在协作通信环境中，每个无线终端只需安装一个天线，并且可以通过一定规则共享其他终端的天线，以形成一个虚拟多输入多输出阵列，从而达到空间分集的效果。这样，就无需在终端上配备多个天线，同时又可以获得协作分集增益。为了充分地将协作分集增益转化成上层协议的性能提升，需要解决一跳中的协作中继和接收者的联合选择问题，而不是先选择接收者，再选择协作中继。
技术实现思路
本专利技术为克服现有技术存在的不足之处，提供一种多跳无线自组织网络中的跨层协作传输协议及其应用，以期能充分利用物理层的协作分集所带来的增益，联合媒体接入控制层和路由层，使得在多跳多信息流的无线自组织网络中，以解决在多跳多信息流的无线自组织网络中，如何在一跳中同时选择协作中继和接收者的问题，从而能使系统吞吐量和端到端时延得到明显的提高和减少。本专利技术为达到上述专利技术目的，采用如下技术方案：本专利技术一种多跳无线自组织网络中的跨层协作传输协议的特点包括五种控制帧：CL-RTS帧、CL-CTS帧、CL-RTH帧、CL-ATR帧以及CL-ACK帧；所述CL-RTS帧占27个字节，是在RTS帧格式的基础上增加Packet Length字段、Sender Location字段、Destination Location字段和Numbe字段；所述Packet Length字段占2个字节，用于指明发送包的长度；所述Sender Location字段占2个字节，用于指明发送者的地理位置；所述Destination Location字段占2个字节，用于指明目的节点的地理位置；所述Number字占1个字节，用于指明潜在接收者的数量；所述CL-CTS帧占22个字节，是在CTS帧格式的基础上增加SNRSR字段和Counter字段；所述SNRSR字段占1个字节，用于指明发送者到接收者之间的信噪比；所述Counter字段占1个字节，用于作为计数器且初始值等于潜在接收者的数量；所述CL-RTH帧占29个字节，是在RTS帧格式的基础上增加Receiver ID字段、Transmission Type字段、RDATA,1字段和RDATA,2字段；所述Receiver ID字段占6个字节，用于指明接收者的地址；所述Transmission Type字段占1个字节，用于指明传输类型；所述RDATA,1字段占1个字节，用于指明协作传输第一阶段的传输速率；所述RDATA,2字段占1个字节，用于指明协作传输第二阶段的传输速率；所述CL-ATR帧和CL-ACK帧占20个字节，是在ACK帧格式的基础上增加Receiver ID字段，所述Receiver ID字段占6个字节，用于指明接收者的地址。本专利技术一种多跳无线自组织网络中的跨层协作传输协议的协作中继选择与竞争策略的特点是按如下步骤进行：步骤1、利用式(1)获得度量协作传输时链路性能的判据MCT： M C T = L D A T A T C T ( 1 - p e r r c ) ( 1 - p int r ) - - - ( 1 ) ]]>式(1)中，LDATA表示数据包中有效负载的长度，即字节数；TCT表示协作传输总的传输时间；表示协作传输时的帧错误概率；指示中继节点处的干扰概率；步骤2、利用式(2)获得度量直接传输时链路性能的判据MDT： M D T = L D A T A T D T ( 1 - p e r r d ) - - - ( 2 ) ]]>式(2)中，TDT表示直接传输总的传输时间，表示直接传输时的帧错误概率。步骤3、利用式(3)获得每个潜在的协作中继的忙音信号长度LBT：式(3)中，表示任意个中继节点的第i个协作链路，表示任意个发送者的第i个直接链路，Sref表示参考的吞吐量，符号表示向下取整；步骤4、，经过SIFS时间之后，所有潜在的中继同时发送忙音信号，并且让忙音信号的长度等于LBT；如果任意个中继在结束自己的忙音信号时，仍然能够监听到其他忙音信号，则表明该中继所在的协作链路的性能没有其他中继的好，该中继不是最佳中继；如果任意个中继在结束自己的忙音信号时，不能够监听到其他的忙音信号，则表明该中继所在的协作链路的性能最好，并作为最佳中继。本专利技术一种多跳无线自组织网络中的跨层协作传输协议的数据交换方法的特点是按如下步骤进行：步骤1、当发送者有数据包需要发送到目的节点时，在监听到信道空闲DIFS帧间隔时间后广播CL-RTS帧；步骤2、当任意个邻居i收到CL-RTS帧时，判断是否为潜在的接收者，并设置一个计时器Ti；当Ti＝0时，邻居i传输CL-CTS帧，直到所有离目的节点最近的前α个邻居发送完α个CL-CTS帧为止；α为CL-RTS帧中Number字段的值步骤3、当发送者的任意个邻居同时收到CL-RTS帧和CL-CTS帧后，判断自己是否是潜在的协作中继；每个潜在的协作中继将携自己的最佳协作路径去参与信道的竞争，获胜的协作中继作为最佳协作中继；所述最佳协作中继在经过SIFS帧间隔时间和退避时间后，广播CL-RTH本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多跳无线自组织网络中的跨层协作传输协议，其特征包括五种控制帧：CL‑RTS帧、CL‑CTS帧、CL‑RTH帧、CL‑ATR帧以及CL‑ACK帧；所述CL‑RTS帧占27个字节，是在RTS帧格式的基础上增加Packet Length字段、Sender Location字段、Destination Location字段和Numbe字段；所述Packet Length字段占2个字节，用于指明发送包的长度；所述Sender Location字段占2个字节，用于指明发送者的地理位置；所述Destination Location字段占2个字节，用于指明目的节点的地理位置；所述Number字占1个字节，用于指明潜在接收者的数量；所述CL‑CTS帧占22个字节，是在CTS帧格式的基础上增加SNRSR字段和Counter字段；所述SNRSR字段占1个字节，用于指明发送者到接收者之间的信噪比；所述Counter字段占1个字节，用于作为计数器且初始值等于潜在接收者的数量；所述CL‑RTH帧占29个字节，是在RTS帧格式的基础上增加Receiver ID字段、Transmission Type字段、RDATA,1字段和RDATA,2字段；所述Receiver ID字段占6个字节，用于指明接收者的地址；所述Transmission Type字段占1个字节，用于指明传输类型；所述RDATA,1字段占1个字节，用于指明协作传输第一阶段的传输速率；所述RDATA,2字段占1个字节，用于指明协作传输第二阶段的传输速率；所述CL‑ATR帧和CL‑ACK帧占20个字节，是在ACK帧格式的基础上增加Receiver ID字段，所述Receiver ID字段占6个字节，用于指明接收者的地址。...

【技术特征摘要】
1.一种多跳无线自组织网络中的跨层协作传输协议，其特征包括五种控制帧：CL-RTS帧、CL-CTS帧、CL-RTH帧、CL-ATR帧以及CL-ACK帧；所述CL-RTS帧占27个字节，是在RTS帧格式的基础上增加Packet Length字段、Sender Location字段、Destination Location字段和Numbe字段；所述Packet Length字段占2个字节，用于指明发送包的长度；所述Sender Location字段占2个字节，用于指明发送者的地理位置；所述Destination Location字段占2个字节，用于指明目的节点的地理位置；所述Number字占1个字节，用于指明潜在接收者的数量；所述CL-CTS帧占22个字节，是在CTS帧格式的基础上增加SNRSR字段和Counter字段；所述SNRSR字段占1个字节，用于指明发送者到接收者之间的信噪比；所述Counter字段占1个字节，用于作为计数器且初始值等于潜在接收者的数量；所述CL-RTH帧占29个字节，是在RTS帧格式的基础上增加Receiver ID字段、Transmission Type字段、RDATA,1字段和RDATA,2字段；所述Receiver ID字段占6个字节，用于指明接收者的地址；所述Transmission Type字段占1个字节，用于指明传输类型；所述RDATA,1字段占1个字节，用于指明协作传输第一阶段的传输速率；所述RDATA,2字段占1个字节，用于指明协作传输第二阶段的传输速率；所述CL-ATR帧和CL-ACK帧占20个字节，是在ACK帧格式的基础上增加Receiver ID字段，所述Receiver ID字段占6个字节，用于指明接收者的地址。2.一种多跳无线自组织网络中的跨层协作传输协议的协作中继选择与竞争策略，其特征是按如下步骤进行：步骤1、利用式(1)获得度量协作传输时链路性能的判据MCT： M C T = L D A T A T C T ( 1 - p e r r c ) ...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴其林，曹骞，程军，张正金，
申请(专利权)人：巢湖学院，
类型：发明
国别省市：安徽;34