[發(fā)明專利]一種避免沖突的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)訪問(wèn)方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810232703.1
• 申請(qǐng)日: 2008-12-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101437264A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊新宇;黃鉞峰;趙鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W28/04
• 分類號(hào): H04W28/04;H04W28/02;H04W84/18
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 陳翠蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)線移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)(Ad?Hoc網(wǎng)絡(luò))，特別涉及一種避免沖突提高空間利用率的Ad?Hoc網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)訪問(wèn)方法。

背景技術(shù)

隱藏終端問(wèn)題是指在接收節(jié)點(diǎn)的通信范圍內(nèi)而在發(fā)送節(jié)點(diǎn)的通信范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)。隱藏終端會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)生沖突而丟棄，進(jìn)而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)吞吐量的下降。IEEE?802.11協(xié)議試圖使用接收節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制幀CTS的方法解決隱藏終端問(wèn)題。然而由于無(wú)線節(jié)點(diǎn)發(fā)射的信號(hào)其感知半徑大于傳輸半徑，所以采用接收節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制幀CTS的方法僅能在傳輸半徑內(nèi)緩解隱藏終端的危害，而不能徹底解決隱藏終端問(wèn)題。

暴露終端問(wèn)題是指在發(fā)送節(jié)點(diǎn)的通信范圍之內(nèi)而在接收節(jié)點(diǎn)的通信范圍外的節(jié)點(diǎn)。暴露終端問(wèn)題使本來(lái)可以發(fā)送信號(hào)的節(jié)點(diǎn)處于等待狀態(tài)，降低了網(wǎng)絡(luò)的空間利用率。IEEE?802.11協(xié)議沒(méi)能解決暴露終端問(wèn)題。

隱藏接收端問(wèn)題是指在IEEE?802.11協(xié)議機(jī)制下，接收到控制幀CTS處于等待狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)無(wú)法回復(fù)其鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送的控制幀RTS，導(dǎo)致鄰居節(jié)點(diǎn)退避和控制幀RTS重傳的問(wèn)題。隱藏接收端問(wèn)題導(dǎo)致控制幀RTS的無(wú)效重傳，進(jìn)而造成隱藏接收端鄰居節(jié)點(diǎn)的沖突，最終導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的吞吐量下降。

暴露接收端問(wèn)題是指在IEEE?802.11協(xié)議機(jī)制下，信道處于繁忙狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)無(wú)法回復(fù)發(fā)給自己的控制幀RTS。暴露接收端同樣導(dǎo)致其鄰居節(jié)點(diǎn)的退避和控制幀RTS的重傳，最終導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)吞吐量的下降。

目前能夠在感知半徑下同時(shí)徹底的解決上述四個(gè)問(wèn)題的方法只有一種，其硬件代價(jià)較高。其核心思想是每個(gè)節(jié)點(diǎn)配置三對(duì)收發(fā)送機(jī)，將整個(gè)無(wú)線信道化分成三個(gè)信道，分別用于發(fā)送控制信號(hào)，數(shù)據(jù)信號(hào)和忙音信號(hào)。節(jié)點(diǎn)通過(guò)控制信道控制幀的交互和偵聽(tīng)忙音信道的狀態(tài)控制數(shù)據(jù)信道數(shù)據(jù)幀的發(fā)送。該方法使用忙音信號(hào)解決隱藏終端，使用控制幀N-CTS解決暴露接收端問(wèn)題，節(jié)點(diǎn)通過(guò)偵聽(tīng)忙音信道解決暴露終端和隱藏接收端問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種避免沖突提高空間利用率的Ad?Hoc網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)訪問(wèn)方法，解決IEEE?802.11協(xié)議存在的隱藏終端問(wèn)題、暴露終端問(wèn)題、隱藏接收端問(wèn)題、暴露接收端問(wèn)題。有效的減少了MAC層的沖突，提高了網(wǎng)絡(luò)空間利用率，從而提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量和有效數(shù)據(jù)傳輸率。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

避免沖突提高空間利用率的Ad?Hoc網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)訪問(wèn)方法，包括以下步驟：

Step1每個(gè)節(jié)點(diǎn)配置了兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，把整個(gè)無(wú)線帶寬劃分成兩個(gè)互不干擾的信道，一個(gè)用于傳輸控制信號(hào)，稱之為控制信道，一個(gè)節(jié)點(diǎn)用于傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)，稱之為數(shù)據(jù)信道；

Step2控制信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)的發(fā)送采用不同的發(fā)射功率，使控制信號(hào)的傳輸半徑等于數(shù)據(jù)信號(hào)的干擾半徑；

Step3數(shù)據(jù)信道和控制信道采用相同的接收功率門(mén)限；

Step4數(shù)據(jù)信道發(fā)生沖突時(shí)按照二進(jìn)制指數(shù)退避算法進(jìn)行退避；

Step5源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)前首先偵聽(tīng)控制信道和數(shù)據(jù)信道，在控制信道空閑且NAV_S小于零的條件下使用控制信道向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制幀RTS。控制幀RTS的發(fā)送一方面用于預(yù)約控制信道，保證目的節(jié)點(diǎn)返回控制幀CTS的這段時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)信道感知半徑內(nèi)沒(méi)有節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制信號(hào)，另一方面用于預(yù)約數(shù)據(jù)信道感知半徑內(nèi)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信道，更新其NAV_R，使其在這段時(shí)間不能接收數(shù)據(jù)；

Step6接收到RTS的目的節(jié)點(diǎn)，如果數(shù)據(jù)信道物理空閑且NAV_R小于零，等待SIFS的時(shí)間后向源節(jié)點(diǎn)回復(fù)控制幀CTS，否則向源節(jié)點(diǎn)返回控制幀DTS。控制幀CTS的發(fā)送一方面用于通知源節(jié)點(diǎn)向自己發(fā)送數(shù)據(jù)，另一方面預(yù)約其數(shù)據(jù)信道感知半徑內(nèi)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信道，更新其NAV_S，使其在這段時(shí)間內(nèi)不能發(fā)送數(shù)據(jù)；控制幀DTS的發(fā)送用于告訴源節(jié)點(diǎn)延遲其數(shù)據(jù)的發(fā)送；

Step7接收到控制幀RTS的非目的節(jié)點(diǎn)，如果正在使用數(shù)據(jù)信道接收數(shù)據(jù)，則向控制幀RTS的源節(jié)點(diǎn)返回控制幀DTS，延遲其數(shù)據(jù)的發(fā)送；

Step8源節(jié)點(diǎn)發(fā)出控制幀RTS后，在SIFS+T_C的時(shí)間內(nèi)受到目的節(jié)點(diǎn)返回的控制幀CTS，則通過(guò)數(shù)據(jù)信道向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)；如果在SIFS+T_C的時(shí)間收到控制幀DTS，則根據(jù)控制幀DTS中NAV_DTS字段記錄的時(shí)間進(jìn)行退避；

Step9如果目的節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信道發(fā)生沖突，則通過(guò)控制信道向源節(jié)點(diǎn)發(fā)送N-ACK，目的是要求源節(jié)點(diǎn)重傳已經(jīng)發(fā)送的數(shù)據(jù)；