[发明专利]基于网络信道状态的无线网络最大重传次数的优化方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种基于网络信道状态的无线网络最大重传次数的优化方法，具体涉及一种基于IEEE802.11协议的WMN(Wireless Multi-hop Network，无线多跳网络)中MAC(Media Access Control，媒体访问控制)层最大重传次数的优化调整方法，属于无线通信网络传输技术领域。

背景技术：

在无线多跳网络中，随着无线多媒体应用业务对QoS(Quality of Service，服务质量)要求的日益增加，分层的路由协议设计由于未考虑链路质量和信道干扰的影响导致链路层的过度重传或网络层的重路由，不仅消耗了宝贵的网络资源，同时导致网络性能急剧下降。为了满足不同的QoS要求，保证无线多媒体传输的质量，重传控制和跨层设计技术被越来越多的应用到无线网络中，通过利用物理层的差错模型、MAC(Media AccessControl)层的环境测量以及网路层的跨层路由实现网络性能的优化，提高无线资源的利用率和网络性能。

IEEE802.11是美国电机电子工程师协会(IEEE)为解决无线网路设备互连，于1997年6月制定发布的无线局域网标准。802.11是IEEE制订的第一个无线局域网标准，主要用于解决办公室局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入，业务主要限于数据访问，速率最高只能达到2Mbit/s。在基于IEEE 802.11的无线多媒体网络中，由于信道的拥塞或冲突，发送的数据分组被重传以提高成功传输的概率。在只有少数节点移动的骨干网络中，信道的拥塞或分组的竞争更容易导致路由失败。基于IEEE 802.11的DCF(Distributed Coordination Function，分布式协调函数)由于未区分丢包原因导致资源利用率较低。因此，如何利用动态测量的方法估计丢包原因，进而实现重传优化是当前无线网络研究的热点之一。

当前，针对上述问题许多MAC层协议或改进方案被提出，实现对不同业务的QoS支持。这些方案主要通过利用聚类、端到端时延或可用带宽等特征限制MAC层重传或控制发送速率，然而这些方案主要依赖于集中控制，只适应于特定的网络环境。

在现有的技术方案中，IEEE 802.11MAC层协议采用分布式协调函数DCF接入信道，通过使用RTS(Request To Send，发送请求)/CTS(Clear To Send，消除请求)四次握手机制及竞争退避机制实现数据传送。当数据包产生丢失时，采用指数退避机制进行MAC重传，包重传次数被固定的设定为4(数据包)或7(RTS包)。若节点经过多次重传尝试(达到最大重传次数)仍无法成功将报文发送到下一跳，则认为该节点发生链路传输错误，即该链路失效或链路断裂(Link Loss)，从而调用数据流传送的错误处理机制，并判定该路由失效，启动路由维护过程。当数据包产生丢失时，使用BEB(BinaryExponential Backoff，二进制指数退避)机制控制退避窗口，窗口大小依赖于传输失败次数。在发送数据分组时，若分组发送失败可重复发送，同时调整竞争窗口尺寸，当分组重传次数达到设定的最大值仍然不能成功发送时，则丢弃该分组，同时发送下一个分组，数据分组的最大重传次数设定为4；同样，发送RTS/CTS分组时，若分组发送失败可尝试重传该分组，直至达到最大重传次数为止，RTS/CTS的最大重传次数设定为7。当达到最大重传次数，仍然不能将分组成功传送时，将发送下一个分组。而实际链路的最佳重传次数往往与信道状态密切相关，这种接入机制的不公平性，造成不必要的分组重传且过大的链路层重传使网络性能急剧下降。在无线网络中造成分组传送失败的原因主要包括：无线链路的随机差错和网络拥塞/碰撞丢包。现有的各种基于802.11的MAC层算法并未对造成数据传输失败的真正原因进行判断，导致网络误判严重，带宽利用率较低。

传统的IEEE 802.11MAC层协议对发送失败的分组进行重传，在一定程度上提高了分组的成功传递率，但是由于MAC层的最大重传次数被固定的设定为4或7，不能适应各种复杂的网络环境，而实际链路的最佳重传次数往往与丢包原因密切相关，因此现有的DCF接入机制的不公平性，造成不必要的超时重传且过大的链路层重传次数使网络性能急剧下降，网络的丢包率增加，网络传输效率显著降低。