[发明专利]一种无线自组织网中实时业务可靠传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其是一种无线自组织网中基于多步信道预约的实时业务(如视频、音频数据)传输方法。

背景技术

无线自组织网络(即Ad Hoc网络)是由带有无线收发装置的移动终端组成的多跳无线网络。Ad Hoc网络的建立不需要预先铺设网络基础设施，也不用设置任何中心控制节点，依靠节点间的相互协作，在移动、复杂的无线环境中自行成网，其特点是组网灵活性强、易于迅速展开、系统整体抗毁能力强、成本较低等，可广泛用于军事战场、民用通信、车载网络等场合。

随着无线网络技术的不断发展和成功应用，人们已经不满足于Ad Hoc网络仅仅提供普通的数据传输服务，各种多媒体实时业务(视频、音频等)在Ad Hoc网络中的传输逐步成为人们的研究热点。多媒体实时业务的特点在于其周期性较强，每个数据分组之间时间间隔相对固定，例如在保证流畅播放的前提下，通常视频数据每40ms产生一个数据分组，音频数据每30ms产生一个数据分组。合理利用实时业务这种周期性的特点设计多址接入协议(即MAC协议)，可以有效降低实时业务数据分组的分组失败概率，提高多媒体数据的访问成功率。但是，许多现有无线网络MAC协议在实时业务服务质量(Quality of Service，QoS)保证上考虑不够充分，实时业务数据分组的周期性没有得到充分利用，当网络业务量不断增加时，实时业务的分组失败概率不能得到有效的抑制。

目前，IEEE 802.11标准是目前无线网络多址接入技术公认的国际标准之一，其定义的分布式协调功能(DCF)是802.11工作组制定的用于AdHoc网的MAC协议，已经被业界所广泛采用。DCF是基于载波侦听与冲突回避机制(CSMA/CA)的一种多址随机接入策略，采用二进制退避的方法进行随机竞争信道接入。由于实时业务与普通业务都要通过竞争以获得信道资源，因此该协议没有为实时业务提供较为可靠的QoS保证。针对这一情况，802.11工作组提出了IEEE 802.11e标准，采用了增强的DCF机制(即EDCA)，四种类型的数据被分为八个优先级，拥有不同的信道竞争优先权，其中实时业务的优先权较高，普通业务的优先权较低。然而在EDCA中，由于实时业务仍然是通过竞争的方式接入信道，数据传输之前需要进行二进制指数退避，因此难以克服在网络负载较大时的分组冲突问题。

C.R.Lin和M.Gerla为了解决无线多媒体中的可靠传输问题，提出了对信道资源进行预约的MAC协议，称为MACA/PR。在该协议中，每次发送一个实时业务数据分组时，数据分组中携带了下一个实时业务数据分组的发送时间，邻节点收到后其保存，并在这段发送时间内回避信道接入，从而实现了对信道资源的预约。之后，Zhou Ying，A.L.Ananda和Lillykutty Jacob对MACA/PR协议进行了改进，修改了预约信息的保存方式，克服了由于节点之间相互交换预约信息带来的额外网络负担。

这些信道预约机制中，其共同特点在于每个实时业务数据分组仅对之后的第一个实时业务数据分组进行信道资源的预约，可以统称为“单步信道预约机制”。在无线网络中，由于信道衰落引起的信道不稳定与隐藏终端问题引起的分组冲突，导致无线网络中的分组很难有较为稳定的可靠传输，因此对于单步信道预约机制来说，其预约信息仅通过一次广播时，很有可能在邻节点处被其他数据分组冲突而导致预约失败，进而导致无法成功传输下一个数据分组传输。基于以上考虑，发明人在授权发明专利“ZL200710017816.5”中提出了多步预约的方法，即每个数据分组不只对之后的第一个分组进行信道资源预约，而是对之后的若干个分组均进行预约。以上发明专利所提出的方法中，实时业务和非实时业务是被同等对待的，并未考虑到给实时业务提供更高的接入优先级，从而保证实时业务获得更好的传输性能。另外，以上发明专利只考虑到了较为特殊而简单的单跳全联通网络配置，且假设节点间均保持着较好的同步性。而在实际的多媒体无线Ad Hoc网络中，实时业务需要具备更高的接入优先级，而且接入协议应支持异步多跳的网络配置。

发明内容

为了克服现有技术不能保证实时业务获得更好的传输性能，并且只考虑到了较为特殊而简单的单跳全联通网络配置，假设节点间均保持着较好的同步性的不足，本发明提供一种无线自组织网中实时业务可靠传输方法，为实时业务数据分组传输进行多步信道资源的预约，通过在Ad Hoc网络中为实时业务提前获得信道使用权，提高其传输可靠性，降低了分组传输中的误帧率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：