一种适用于多跳ａｄ　ｈｏｃ网络的ＤＣＦ协议公平性保证方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于多跳ａｄ?ｈｏｃ网络的ＤＣＦ协议公平性保证方法。ＤＣＦ协议的公平性问题是指在多跳无线ａｄ?ｈｏｃ网络中，该协议无法有效保证地位相同的多个数据流公平地共享网络信道带宽。本发明专利技术结合节点物理载波检测范围大于传输范围的实际网络条件，提出了一种适用于多跳ａｄ?ｈｏｃ网络的ＤＣＦ协议公平性保证方法。该方法通过基于自适应功率控制的ＲＴＳ／ＣＴＳ握手过程传递反映数据流当前对信道带宽占用情况的数据流占用信道指数，然后要求发送节点根据自身及邻居数据流的占用信道指数，综合判断当前数据流是否占用了过多的信道资源，最后采用发送节点合作调整退避竞争窗口的方法实现多个数据流公平共享信道带宽。无线网络仿真环境ＧｌｏＭｏＳｉｍ中的仿真实验数据证明了该方法的有效性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线网络领域，特别涉及适用于多跳ad hoc网络的DCF协议公平性保 证方法。
技术介绍
Ad hoc网络是一种新型的无线网络。它由一系列地位完全平等的移动节点组成， 无需任何固定或预设的网络设施。网络中的每个节点既是终端又是路由器，它们在信道访 问控制(Medium Access Control, MAC)协议的控制下，以多跳共享的方式接入无线信道。 由于具有组网快速灵活、可靠性高的特点，Ad Hoc网络被广泛应用于无法提供固定通信基 础设施的环境中，比如野战通信、抢随救灾、野外科考、临时会议等。IEEE 802.11 DCF(Distributed Coordination Function)是无线局域网中的标 准协议，它通过物理载波检测机制和虚拟载波检测机制避免发送节点之间的冲突，并提供 了两种传输模式，即收/发节点两次握手的基本传输模式和收/发节点四次握手的RTS/CTS 模式。由于RTS/CTS控制帧握手机制可以部分的解决多跳无线网络中的隐终端问题，因而 DCF协议的RTS/CTS模式已被广泛应用于ad hoc网络的各种仿真和测试床，成为了事实上 的ad hoc网络MAC协议规范。但由于这个协议本身是针对单跳无线局域网环境设计的， 因而在应用于多跳ad hoc网络中时会出现很多新问题，DCF协议的公平性问题就是其中之οDCF协议的公平性问题是指在多跳无线ad hoc网络中，该协议无法有效保证地位 相同的多个数据流公平性地共享网络信道带宽。为了便于说明，本说明书将节点发送信号 时，对网络中除接收节点以外的其余节点产生的干扰划分为传输干扰和载波干扰两大类。 其中，传输干扰指发送节点对其传输范围之内的节点产生的干扰，而载波干扰是指发送节 点对其传输范围之外，噪声范围之内的其余节点产生的干扰。下面结合GloMoSim网络仿真 环境中的仿真实验，对DCF协议公平性问题产生的原因进行详细说明。首先采用附附图说明图1所示的四点链状网络拓扑进行仿真。在该拓扑中，所有节点分布 在同一条直线上，如箭头方向所示，4个节点组成两对收/发节点。收/发节点之间的距离 为屯，两对收/发节点之间的距离为d2。物理层采用DSSS模型，信道比特率为2Mbps。网络 层采用静态路由协议，传输层采用UDP协议，仿真的业务类型为恒定比特率(CBR)业务，其 余仿真参数如表1所示。仿真时间为300秒，每对收/发节点之间的CBR流在仿真开始后 第10秒建立并传输数据，直到仿真结束为止。数据包的大小为1024字节，发送间隔为2ms， 使得信道处于饱和状态。表1仿真参数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于多跳ａｄ　ｈｏｃ网络的ＤＣＦ协议公平性保证方法，所采用的步骤是：步骤１：将当前时刻数据流接收节点所获得的数据流平均吞吐量与数据流发送节点的传输速率的比值定义为数据流占用信道指数；步骤２：在ＲＴＳ／ＣＴＳ控制帧中添加数据流结束时间字段和数据流当前占用信道指数值字段，从而通过ＲＴＳ／ＣＴＳ控制帧的传输，捎带向邻居节点广播数据流结束时间信息和数据流当前占用信道指数信息，并根据ＲＴＳ／ＣＴＳ控制帧发送成功的概率对ＲＴＳ／ＣＴＳ控制帧的发送功率进行自适应调整；步骤３：通过自适应调整发送节点发送前侦听信道的时间，增大发送节点成功侦听邻居节点发送的ＲＴＳ／ＣＴＳ控制帧的概率，并要求发送节点根据当前数据流占用信道指数的值，以及侦听到的邻居数据流结束时间和邻居数据流当前占用信道指数的值，判断当前数据流是否占用了过多的信道带宽，从而决定发送节点是否进入延长退避状态；步骤４：发送节点合作性地调整退避竞争窗口大小，处于普通退避状态的发送节点按照二进制指数退避的方法设置退避竞争窗口的值；而处于延长退避状态的发送节点则在开始预约发送之前增大退避竞争窗口的值，从而实现多个数据流公平地共享信道带宽。

【技术特征摘要】
一种适用于多跳ad hoc网络的DCF协议公平性保证方法，所采用的步骤是步骤1将当前时刻数据流接收节点所获得的数据流平均吞吐量与数据流发送节点的传输速率的比值定义为数据流占用信道指数；步骤2在RTS/CTS控制帧中添加数据流结束时间字段和数据流当前占用信道指数值字段，从而通过RTS/CTS控制帧的传输，捎带向邻居节点广播数据流结束时间信息和数据流当前占用信道指数信息，并根据RTS/CTS控制帧发送成功的概率对RTS/CTS控制帧的发送功率进行自适应调整；步骤3通过自适应调整发送节点发送前侦听信道的时间，增大发送节点成功侦听邻居节点发送的RTS/CTS控制帧的概率，并要求发送节点根据当前数据流占用信道指数的值，以及侦听到的邻居数据流结束时间和邻居数据流当前占用信道指数的值，判断当前数据流是否占用了过多的信道带宽，从而决定发送节点是否进入延长退避状态；步骤4发送节点合作性地调整退避竞争窗口大小，处于普通退避状态的发送节点按照二进制指数退避的方法设置退避竞争窗口的值；而处于延长退避状态的发送节点则在开始预约发送之前增大退避竞争窗口的值，从而实现多个数据流公平地共享信道带宽。2.根据权利要求1所述的一种适用于多跳adhoc网络的DCF协议公平性保证方法，其 特征是RTS/CTS帧发送功率自适应调整方法的具体方法为(1)在当前数据流没有占用过多信道带宽的情况下，如果发送节点向接收节点连续发 送RTS帧的次数超过10次，却没有收到接收节点应答的CTS帧，则本发明按照以下法则增 大RTS帧的发送功率Pkts，Pets的最大值为IOOmW Prts = Prts + 30mW, (Prts + 30mW) < IOOmW Prts = 1 OOmW,(Prts + 30mW) > 1 OOmW(1)如果当前数据流占用了过多信道带宽，或者发送节点向接收节点连续发送RTS帧的次 数低于10次，则本发明采用DCF协议规定的标准发送功率发送RTS帧；(2)在当前数据流没有占用...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷磊，徐大专，周进华，蔡圣所，蔡维玲，冯欣欣，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]