[发明专利]动态分布式按需协作接入方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及媒质接入控制技术，特别涉及一种动态分布式按需协作接入方法和系统。

背景技术

Ad Hoc网络是共享无线传输媒体的多点多跳网络，具有动态性，因此信道接入控制协议面临隐藏终端、暴露终端、节点移动的影响等问题。媒质接入控制（Media Access Control，简称MAC）方法解决多个节点或用户如何快速、高效、公平、可靠地共享信道资源的问题。MAC方法的好坏直接影响到网络吞吐量、时延等性能指标的优劣。在无线通信中，信道衰落以及信道质量变差等因素，都会导致通信质量降低，通信范围缩小，传统的无线通信通常广泛采用分集技术来减小多径衰落的影响。所谓分集就是指为保证传输质量，发送端采取某种方式通过相互独立的衰落信道传送同一信号的多个副本，由于各路径的衰落相互独立，从而只要合理合并各路径的信号就能保证可靠通信。由于协作通信技术带来诸多好处，目前已经有很多信道接入或MAC方法利用协作分集在物理层提供的优势合理地安排用户共享信道，从而提高网络性能。

在协作MAC协议中，最关键的问题是如何从多个可供选择的邻节点中进行协作节点选择，即最佳协作节点需要满足什么条件、如何选择以及何时进行中继。根据协作节点参与协作的方式，协作节点的选择一般包括三种方法：发方节点指定协作节点的方法、收方节点指定协作节点的方法以及协作节点竞争获得协作权的方法。

采用由发方节点发起的协作MAC方法，发方节点通过发送经过修改的发送请求（Request to Send，简称RTS）分组发起协作中继过程。现有的合作式MAC（Cooperative MAC，简称CoopMAC）方法即为一种发方节点发起的协作MAC方法。在该方法中，每个节点各自维护一个协作表，记录有可能作为协作节点的中间节点。协作表的建立与更新通过侦听信道中所有的分组发送来实现。该方法的缺陷在于节点移动导致的拓扑结构变化、信道状态动态变化等因素造成协作表信息过时，无法反映当前信道质量状况下节点间的实际传输速率。从协作表中选择的最优中继节点很可能不再适合当前的数据传输，这是因为过时的信息不利于提高网络的吞吐量和传输质量。因此，每次数据传输完成之后需要根据通信结果更新协作表。在典型的由发方节点发起协作的协议是协作分集MAC（Cooperative Diversity MAC，简称CD-MAC）协议。该协议存在的问题是所建立的协作表耗费较大的存储空间，协作节点的信息更新不够及时，协作节点到收方节点的协作传输速率无法保证，从而不能得到最好的协作增益。

采用由收方节点发起的协作MAC方法，发方节点向收方节点发送数据分组后，由收方节点反馈接收结果。如果收方节点反馈的结果表示接收失败，则发起协作中继。持续复合中继接入（Persistent Relay Carrier Sensing Multiple Access，简称PRCSMA）MAC方法即为一种由收方节点发起的采用自动重复请求（Automatic Repeat reQuest，简称ARQ）机制的协作MAC方法。PRCSMA MAC方法虽然能有效地保证收方节点接收到数据分组的正确率，但是由于所有满足条件的中间节点都参与协作，因此与由发方节点发起的协作MAC方法和由协作节点发起的协作MAC方法相比，会产生更大的传输时延。典型收方节点发起协作MAC协议是收方节点发起协作节点选择的按需协作MAC（On-demand Cooperation with a Selection of Relays Initiated by the Destination Equipment，简称OXIDE）协议。该协议只能保证协作节点到收方节点的链路质量是最好的，但无法保证发方节点到协作节点链路质量的好坏，造成协作节点很可能也没有正确接收到发方节点的数据分组，从而导致协作传输失败。