[發明專利]一種提升移動自組網服務質量保證效率的方法

在審

• 申請號: 201611088482.6
• 申請日: 2016-12-01
• 公開（公告）號: CN106793149A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 張帥;蔣華龍;楊彩;張宇;黃義定
• 申請（專利權）人: 南陽師范學院
• 主分類號: H04W74/08
• 分類號: H04W74/08;H04W84/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電機技術領域，具體為一種提升移動自組網服務質量保證效率的方法。

背景技術

最近幾年以來，無線移動通信得到的快速的發展，使得人們的生活更加的方便和快捷。目前存在的無線移動網絡主要有兩種：一種是基于網絡基礎設施的網絡，這種網絡比較典型的有無線局域網和蜂窩網。在這樣的網絡中，移動節點不具備路由選擇功能.只有移動交換機負責路由和交換的功能。但是，在一些特殊場合，往往是不方便或者是不可能設置有線網絡基礎設施，在這種情況下，用戶如果要完成通信，則必須借助于第二種無線網絡，也就是不基于網絡基礎設施的網絡——無線自組織網絡。

由于無線自組網移動性、方便性等優點，在以后人們的工作和生活中，對其需求將越來越大。同有線網絡相比，無線自組網的性能和服務質量還有很大差距，其主要制約因素在于物理層和MAC層的特點，因此，對于移動自組網MAC層的性能分析和改進，以及與MAC層相關的服務質量保證問題的研究具有非常重要的意義。

隨著無線網絡中對延遲敏感的實時多媒體業務(如音頻、視頻等)的增多，研究移動自組網的公平性能以及區分服務能力越來越重要。自組網的高層服務質量保證技術，都是假設MAC協議能在無線環境下分布式提供可靠的單播通信和為實時業務提供資源預留的前提下設計的。MAC子層主要用來管理和協調多個用戶共享可用的頻譜資源，它需要解決如何將頻譜劃分為不同的信道以及如何將信道資源分配給不同的用戶。MAC子層處于協議棧的底層，是所有數據報文和控制消息在無線信道上進行發送和接收的直接控制者，它能否高效地使用無線信道是上層各種協議和機制所提供的服務質量保證能否得到最終保障的一個關鍵因素。

媒體接入控制協議處于網絡協議棧的最底層，直接關系到無線信道的利用率和整個網絡的性能，許多研究者通過改變幀間距和競爭窗口來實現在MAC層提供服務質量保證。相關文獻中提出了一種競爭窗口的慢遞減方法，取代了802.11中每次發送成功后競爭窗口減小到CW_min，從而減小了碰撞率和重傳次數。相關文獻中EDCF作了改進，提出了自適應EDCF機制(A-EDCF)，在A-EDCF中，每種類型的業務根據估計的碰撞率自適應地進行窗口調整，在高負載的情況下能提高網絡吞吐量。相關文獻用一種自適應的退避機制代替二進制指數退避提高了網絡吞吐量。相關文獻用不同的CW、IFS、最大幀長來提供服務區分和優先級劃分。相關文獻根據網絡實時狀況的好壞來調整CW和IFS大小，網絡狀況的好壞是用網絡層的碰撞率、丟包率來表示的，但是該文僅考慮了單跳的網絡環境。相關文獻在為數據包分配優先級時考慮了時延因素，該文假定一個傳感器網絡被分為幾個小單元(每個小單元內的節點構成一個單跳網絡)，單元內部的數據包依據EDF規則確定發送順序。相關文獻也采用了EDF規則以提高無線局域網的吞吐量。然而以上的研究都只是在單跳網絡中進行討論，在多跳的無線自組織網絡中，網絡環境更為復雜，在為它設計MAC協議時應該充分考慮到它的多跳性特點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種提升移動自組網服務質量保證效率的方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種提升移動自組網服務質量保證效率的方法，采用跨層設計的方法將網絡層的跳數因素引入到MAC層的信道競爭機制中去，跳數的引進包括以下方法：

A、節點在發送數據是沿著自頂向下的方向從應用層向下遞交并逐層封裝數據，經運輸層到網絡層；

B、在網絡層首先判斷包類型，如果是路由控制數據包，為了盡量提高路由控制包的接入優先級，設置剩余跳數為網絡中數據流的最大跳數值；如果是普通數據包，則讀取包頭中剩余分段的值，并將這個值用參數H表示，傳遞到MAC層。

優選的，步驟B中引入參數H后數據幀的發送過程包括以下步驟：

A、發送主機監聽媒體，如果媒體空閑達到DIFS時間，發送RTS報文給目的站；

B、目的STA收到RTS報文后，發送給報文CTS報文給源STA，經過這次握手后，就可以發送數據幀；

C、如果媒體忙，則延遲接入，直到媒體空閑時間達到DIFS以后，進入退避過程；

D、主機根據加入剩余跳數參數的退避算法選擇一個退避時間，并設置退避時間計數器；在媒體空閑時，退避時間計數器每隔一個時隙減1；在媒體忙時，退避時間計數器停止計數；

E、在退避時間計數器減到零后，主機立即發出數據幀；

F、發出數據后，如果在規定的時間內沒有收到ACK，表明數據幀發送失敗，進入重傳退避過程，回到步驟C；