[發明專利]一種無線Mesh網絡中基于智能天線的QoS MAC協議的配置方法

有效

• 申請號: 201510541618.3
• 申請日: 2015-08-28
• 公開（公告）號: CN105227486B
• 公開（公告）日: 2016-10-26
• 發明（設計）人: 王霄峻;陳雨萌;陳曉曙;徐燕君
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04L12/863
• 分類號: H04L12/863;H04L12/861;H04W84/18;H04W80/02;H04B7/08
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 黃成萍

1.一種無線Mesh網絡中基于智能天線的QoSMAC協議，其特征在于：該協議承載網絡為基于智能天線的無線Mesh網絡，該無線Mesh網絡中的每個節點均擁有唯一的標識且均為靜態節點，每個節點都配備波束切換天線與一個收發機，收發機只收不發或只發不；所有節點的收發機功率相同，且節點之間無同步要求；

該協議采用的智能天線模型為多波束天線切換模型，該多波束天線切換模型有兩種工作模式，分別為全向天線模式和定向天線模式；兩種工作模式可以實現快速切換，并且快速切換時多波束天線切換模型會改變自身的發射功率，使多波束天線切換模型在兩種工作模式下的輻射距離一致；多波束天線切換模型工作在定向天線模式時，各個波束之間可以隨意快速切換且不考慮旁瓣干擾；多波束天線切換模型傳輸時使用半雙工模式，一個時段只處理一個用戶的數據；多波束天線切換模型不配備定位設施，通過波達方向來判斷數據的發送方向；

該協議基于EDCA機制，將需發送或轉接的數據分為四個發送隊列，使用EDCA的虛擬競爭機制進行虛擬競爭；

該協議包括以下過程：定向網絡分配向量的記錄與維護過程、四隊列隊頭選擇和虛擬競爭過程、數據外部競爭接入和傳輸過程。

2.根據權利要求1所述的無線Mesh網絡中基于智能天線的QoSMAC協議，其特征在于：該協議包括以下過程：定向網絡分配向量的記錄與維護過程、四隊列隊頭選擇和虛擬競爭過程、數據外部競爭接入和傳輸過程，各個過程具體包括如下步驟：

(1)定向網絡分配向量的記錄與維護過程，使用定向網絡分配向量表指示天線各扇區的阻塞狀態，每行為一個定向網絡分配向量，表示一個扇區的阻塞情況，具體包括如下步驟：

(1.1)當節點監聽到空中數據包時，根據數據包中的目的地址信息和發送節點位置信息，判斷目標節點是否為自己；

(1.2)若目標節點是自己，則響應；

(1.3)若目標節點不是自己，則根據發送節點位置信息和自身位置信息，計算出需要阻塞的扇區，將計算結果存入定向網絡分配向量表或根據計算結果更新定向網絡分配向量表，根據數據包中的持續時間信息設置或更新該扇區的堵塞時間；

(2)四隊列隊頭選擇和虛擬競爭過程，具體包括如下步驟：

(2.1)當節點有數據需要發送或轉接，首先將數據分為四個發送隊列，再根據定向網絡分配向量表判斷被堵塞的扇區，每個發送隊列分別從隊頭開始計算數據包的發送扇區，并依次和定向網絡分配向量表進行比較：若數據包的發送扇區與定向網絡分配向量表所記錄的阻塞扇區不同，則選擇該數據包作為該發送隊列的隊頭，即選擇該發送隊列中第一個目的地址所對應的扇區為自由扇區的數據包為該發送隊列的隊頭；在四個發送隊列的隊頭選擇完畢后，進入步驟(2.2)；

(2.2)四個發送隊列的隊頭按照EDCA的虛擬競爭機制進行虛擬競爭，競爭成功的數據包進入數據外部競爭接入和傳輸過程；

(3)數據外部競爭接入和傳輸過程，具體包括如下步驟：

(3.1)若發送節點的定向網絡分配向量表為空，表示該發送節點的所有扇區均為自由扇區，則發送全向請求發送，選擇競爭成功的數據包作為發送包；若發送節點的定向網絡分配向量表不為空，表示該發送節點的部分扇區為自由扇區，則發送定向請求發送，指向目的節點，選擇競爭成功的數據包作為發送包；若當前沒有合適的數據包，則延遲發送；

(3.2)接收節點接收到全向請求發送或定向請求發送后，首先判斷自身是否為目的節點，若是，則判斷自身的定向網絡分配向量表是否為空：若為空，則發送一個全向清除發送應答進行確認并通知其他節點進行退避；若不為空，則丟棄該全向請求發送或定向請求發送，不作響應；

(3.3)若發送節點能夠接收到全向清除發送應答，則定向發送數據，等待接收節點的命令正確應答，完成此次通信；若發送節點不能接收到全向清除發送應答，則進行避退等待，若等待超時，則丟棄該數據包并修改定向網絡分配向量表中的對應扇區所在行的信息，使該對應扇區短時堵塞，以解決聾節點問題引起的隊頭阻塞問題。