[發明專利]基于可靠多播MAC層協議的協同通信方法

有效

• 申請號: 201210414609.4
• 申請日: 2012-10-25
• 公開（公告）號: CN102883277A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 趙久旸;王新兵
• 申請（專利權）人: 趙久旸
• 主分類號: H04W4/06
• 分類號: H04W4/06;H04W28/04;H04W80/02
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225
• 代理人: 宣慧蘭

技術領域

本發明涉及一種無線通信技術，尤其是涉及一種基于可靠多播MAC層協議的協同通信方法。

背景技術

在計算機網絡中，一般分為物理層，數據鏈路層，網絡層，傳輸層和應用層五個層次。而數據鏈路層中的MAC(介質訪問控制)子層里的協議設計一直是業界研究的熱門話題。傳統的多播一般在視頻和音頻等多媒體應用，這類應用允許一定容錯率，并不需要可靠的數據連接，但是近來很多的應用更加需要可靠的數據連接。比如：一對多的多終端數據文件傳輸的多播應用，學校里師生之間的一對多的多播系統等等。這些應用需要可靠的數據傳輸作為保障。但不足的是，現在最常用的802.11wifi中的MAC協議并沒有提供可靠的數據多播，因此設計一種可靠的MAC層多播協議是十分有必要的。

協同通信是無線通信領域一個比較熱門的話題，比如最新的4G?LTE標準中的虛擬MIMO技術就利用了不同終端之間配對，形成的虛擬多天線(V-MIMO)進行協同通信。把協同通信的概念引入MAC協議的設計也是近期一個熱門的研究領域，在無線信道質量較差的情況下，協同通信能夠顯著地降低通信誤碼率。然而，相對于許多在單播(unicast)中引入中繼節點來進行協同通信的研究，協同通信在多播(multicast)MAC層協議的應用少之又少。因此，在多播中引入協同通信是一種十分新穎的想法。

傳統無線通信中的協同通信，都是在通信的源節點(發送)和目標節點(接收)之外，再尋找一個中繼節點，該中繼節點在源節點和目標節點之間起到一個增加信號強度、降低誤碼率的作用。一般來說，中繼節點和源節點S以及目標節點D之間的信道質量都比較好，因此數據包通過中繼節點傳輸，能夠比從源節點直接傳輸到目標節點更有效率。然而，在多播應用中，由于源節點只有一個，而目標節點有很多個，所以為每一個信道質量不佳的目標節點尋找一個中繼節點，會造成極大的資源浪費，因此傳統的單播協同通信MAC協議并不適合在多播中應用。而當前在多播MAC協議大多都處于使用多個單播來模擬一個多播的階段，其效率可想而知是不高的。因此為多播設計一個專門的協同通信協議顯得十分有必要。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種可提供可靠的通信服務、提高網絡的總體流量、充分利用多播本身的樹狀傳輸性質以及成功解決無線通信中隱藏站、暴露站問題的基于可靠多播MAC層協議的協同通信方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于可靠多播MAC層協議的協同通信方法，其特征在于，利用無線通信中的廣播特性，利用多播中信道好的節點，來幫助信道較差的節點進行傳輸，該方法包括以下步驟：

1)信道質量差的節點在傳輸中出現錯誤時，向相鄰信道質量好的目的節點請求數據，并將其作為中繼節點；

2)中繼節點在把數據包轉發給下一條的用戶時，同時利用無線通信的廣播特性，向之前出現錯誤的節點發送數據。

該方法具體步驟如下：

a)競爭信道成功的源節點向所有目標節點發送RTS(Request?To?Send)信號來預約信道，而競爭信道失敗的源節點將自己的退避窗口CW(Contention?Window)翻倍之后繼續等待；

b)多個目的節點收到RTS之后，等待SIFS(Short?Inter-Frame?Space)時間后，回復CTS(Clear?To?Send)；

c)源節點收到所有的CTS之后，經過一個SIFS時間后，開始發送數據幀，該數據幀中包含了MAC頭和整體數據，所有目的節點同時開始監聽數據包；

d)所有目的節點判斷是否解碼成功，若為是，發送ACK，并執行步驟f)，若為否，發送NACK，同時監聽所有的ACK強度，來選擇一個信號質量最好的接收成功的節點加入協同通信，并執行步驟e)；

e)所有發送了NACK的節點再按照發送NACK的先后順序，發送RTR(Requestto?Retransmit)給各自選擇的用于協同通信的節點；

f)所有源節點等待DIFS之后開始競爭下一次會話。

所述的RTS中包含了源節點地址、目的節點地址以及通信的持續時間；當目的節點收到RTS之后，發送CTS預約信道；當非目的節點的其他節點收到RTS時，設置網絡向量分配保持空閑直到通信結束再次參與競爭；

其中RTS幀格式如表1所示，

所述的回復CTS包括了持續時間以及當前目的節點的地址，該回復CTS的順序與RTS中目的節點地址的順序一致。

所述的ACK中包含發送ACK的目的節點的MAC地址。