[发明专利]基于令牌传送机制的实时移动Ad‑hoc网络的实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，特别是涉及一种基于令牌传送机制的实时移动Ad-hoc网络的实现方法。

背景技术

移动Ad-hoc网络（无线自组织网络，简称自主网）可以在任何时刻、任何地点不需要基础网络设施的支持，快速构建一个移动通信网络。因为Ad-Hoc网络协议有高的饱和吞吐量和低的接入延时，广泛的应用在需要QoS保证的领域。然而，需要协同控制的应用领域，要求网络数据传输具有实时性，例如合作机器人组合作探索某一区域或进入人类如法接近的危险区域，机器人之间的数据传输需要满足实时性。然而，目前典型的Ad-Hoc网络协议主要定焦于最大吞吐量、最小时间延迟等问题上，而且大多数商用网络协议（如IEEE802.11、IEEE802.15.4等）没有考虑数据包传输的实时性。怎样保证无线通信的实时性，文献报道的相对较少。Lee等在IEEE Aerospace Conference Proceedings（美国电气和电子工程师协会航空会议论文集）上发表的《A Wireless Token Ring Protocol For Ad-Hoc Networks》（Ad-hoc网络的无线令牌环协议）文中基于802.4的令牌环总线机制设计了WTRP协议，当网络中的某节点接收到了令牌，在一定时间内它可以发送数据，并把令牌发送给它的前驱。然而，该协议不支持多跳通信，节点只能跟他的前驱或者后驱通信。Donatiello和Furini在17th International Symposium on Parallel and Distributed Processing（第17界关于并行和分布式处理的会议）上发表的文章《Ad Hoc Networks:A Protocol for Supporting QoS Applications》（Ad Hoc网络：支持QoS应用的协议）中提出了另一种令牌传递机制，节点组成一个环，谁持有令牌谁有权发送数据，如果一定时间内，发送失败，它把令牌传给下个节点，但是令牌只能朝着一个方向传递，需要网络环一直保持连接，这限制了节点的移动性。从以上文献可知，他们所设计的Ad-hoc网络协议虽然满足了实时性，但是要么不支持多跳通信要么不能处理节点移动的情况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于令牌传送机制的实时移动Ad-hoc网络的实现方法，其解决数据传输实时性等问题。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种基于令牌传送机制的实时移动Ad-hoc网络的实现方法，其特征在于，所述基于令牌传送机制的实时移动Ad-hoc网络的实现方法包括以下步骤：步骤一：优先权仲裁阶段，所有节点将统计出它们中谁持有最高优先级消息；令牌在网络中传输，并且将到达所有节点，令牌持有网络中最高优先级消息；一个节点初始化该优先权仲裁阶段，并选择它的最高优先级消息的优先级设置令牌，然后它发送令牌给另一个节点；接收节点核对它队列中具有最高优先级消息的优先级，如果它发现比令牌中的消息的优先级高，那么它调整令牌中数据，继续发送令牌给另一个节点，依次令牌将到达所有的节点，因此最后的节点知道哪个节点持有最高优先级消息；步骤二：授权传输阶段，在优先权仲裁阶段的最后一个节点通过链路质量矩阵计算到达持有最高优先级消息节点的最短路径，并通过此路径发送授权给它；步骤三：消息传递阶段，消息传递阶段根据授权传输阶段，持有最高优先级消息的节点接收到了授权，持有最高优先级消息的节点知道了自己持有最高优先级消息，初始化该阶段的帧，并通过链路质量矩阵计算到目的节点路径并发送消息给它。上述Ad-hoc网络实现方法的每一阶段持续的时间有界且已知，因此保证了数据传输的实时性。

优选地，所述步骤一的一个节点初始化该优先权仲裁阶段时，该节点创建了一个新的令牌帧。

优选地，所述基于令牌传送机制的实时移动Ad-hoc网络的实现方法定义了一个网络连接图描述网络拓扑结构。

本发明的积极进步效果在于：本发明保证了数据实时地到达目的节点，从而提供了较好的数据传输实时性能力。节点根据LQM（链路质量矩阵）了解频繁移动的网络拓扑结构，并通过LQM计算消息传递的路径，从而该协议支持多跳通信，能处理节点移动的情况。

附图说明

图1(a)至图1(d)分别为本发明帧头、令牌帧、授权帧、消息帧的结构示意图。

图2为本发明四个节点组成的网络图相应的LQM的示意图。

具体实施方式