[發明專利]一種多信道無線Ad hoc網絡的信道選擇方法

無效

• 申請號: 201210236271.8
• 申請日: 2012-07-06
• 公開（公告）號: CN102802234A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 武穆清;徐春秀;溫景容;李佳;苗建松;汪東洋;倪曉偉;湯雄;呂博;陳川峰;劉松華;李思穆
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04W48/16
• 分類號: H04W48/16;H04W74/00;H04W84/18
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技術領域

本發明涉及一種多信道無線自組織網絡的信道選擇方法，特別涉及一種基于可用信道數目的MAC層信道選擇方法的實現。?

背景技術

信道接入協議對無線網絡的性能優劣起著決定性作用，是自組織網絡的研究重點和熱點之一。單信道的信道接入協議在增大節點規模時，網絡性能顯著下降。采用多信道機制，可以提高網絡吞吐量，減小傳播延遲，降低沖突概率，更易于支持網絡的QoS(Quality?of?Service)保障。多信道網絡的介質訪問控制(MAC)協議主要解決節點的接入控制和信道分配兩個問題，信道分配是要為不同的通信節點分配合適的空閑信道，接入控制是確定允許或者拒絕節點接入信道，它對于避免網絡業務量負荷過載、解決競爭沖突問題、保證通信網絡的穩定性至關重要。?

當前比較流行的信道分配方法是采用靜態分配的網絡接口卡工作在公共控制信道上進行傳輸控制，而其它的網絡接口卡在剩余可用信道之間進行切換，進行數據傳輸。在傳輸數據報文之前，會先在控制信道上面進行協商(RTS/CTS)即將進行的數據傳輸所采用的信道，在協商工作完成之后，雙方在先前協商好的信道上面進行數據傳輸。由于所有節點都共享公用信道，所以能很好的保證網絡的連通性。但這種方案存在以下兩個缺點：①公用的控制信道在可用數據信道較多時，控制信息的交換較多，容易成為性能的瓶頸。②在可用信道數目較少時，由于專用控制信道不能用于數據傳輸，因此網絡的信道利用率較低。?

基于可用信道數目的MAC層信道選擇方法很好的解決了上述兩個問題，提出一種基于可用信道數目的多信道分配方案。首先，在該方案中，從所有節點的網絡接口卡中分出一個接口卡作為固定接口，其它接口卡作為可切換接口。通過在相同的網絡仿真場景下，采用控制信道始終用作控制分組傳輸和控制信道兼用于數據傳輸兩種方法處理數據傳輸業務，獲得兩種方法的信道利用率(信道利用率＝(數據分組長度*成功傳送的數據分組數目)/總信道數目)隨可用信道數目變化的曲線，將兩條曲線的交叉點相對應的信道數目設置為閾值M，該閾值可保證網絡獲得較高信道利用率。當可用信道數目小于M時固定接口信道既可作為數據信道又可作為控制信道，以保證較高的信道利用率，當可用信道數目大于M時，固定接口信道作為專用控制信道交換控制分組。其次，該方案對RTS/CTS預約機制中的RTS控制分組格式進行修改，增加空閑信道編碼和值信息FCCS。節點有數據要發送時，首先檢查自己的信道使用列表，將空閑的數據信道號進行二進制編碼相加(如圖1所示)，得到的編碼和值FCCS放入RTS控制分組發送給目的節點。由于信道編號的和值具有唯一性，所以目的節點在收到RTS控制分組后，可以根據其中的信道編號和值計算得出空閑的可用信道，即若碼組?的第i位為1(從低位數起)，則表明信道i為空閑。采用這種空閑信道編碼和值方式可以大大縮短RTS控制分組的長度，減輕了網絡負擔，從而降低了性能傳輸瓶頸出現的概率。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種適用于多信道無線自組織網絡的信道選擇方法，能夠充分利用網絡中的可用信道，以達到較高的信道利用率和較低的分組沖突概率。為達到上述目的，本發明采取如下步驟實現：?

第一步驟：信道使用列表的初始化?

假設節點有n個可用信道，把整個信道分為1個控制信道和n-1個數據信道，這些子信道互不重疊且帶寬相等，每個節點配置k個網絡接口卡，1個用于控制信道，其余k-1個可在n-1個數據信道間切換使用。通信雙方通過在控制信道上交換RTS/CTS/RES控制分組來預約數據信道，然后在數據信道上傳輸DATA/ACK幀進行通信。每個節點保存信道使用列表CUL[]和空閑信道編碼和值FCCS。CUL[]表項有3個元素：CUL[i].host是本節點或本節點的一個鄰居節點的地址，CUL[i].ch是被節點CUL[i].host所占用的數據信道，CUL[i].rel_time指信道CUL[i].ch的釋放時間。FCCS可由CUL[]獲得空閑信道號然后對其編碼求和計算得出。網絡初始化時對各個節點的信道使用列表進行初始化。?

第二步驟：空閑信道和值信息的設置?