[发明专利]一种三维ad hoc网络广播数据包接收率的计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种广播数据包接收率的计算方法，可应用于三维空间中ad hoc网络性能的定量分析和新型广播协议设计。 

背景技术

广播是将任意源节点发送的消息传播到网络中所有其它节点的过程，是无线网络中的基本数据通信机制之一。基于广播机制，能够实现网络中节点之间的时钟同步、特定目的节点的路由发现与更新等功能，也是拓扑维护、紧急告警、节点状态、环境态势、控制/命令和任务分配等信息的主要分发方式。 

广播数据包接收率(Broadcast Packet Reception Rates,BPRR)定义为源节点传输范围内的其它节点成功接收广播数据包的概率，是无线网络广播性能的重要指标；对广播数据包接收率的精确估计，是评估ad hoc网络广播性能和设计广播协议的重要依据。目前，ad hoc网络中广播数据包接收率的计算主要针对采用IEEE802.11DCF协议的一维和二维网络。 

文献On the broadcast packet reception rates in one-dimensional MANETs.Ma,Xiaomin,Xianbo Chen,and Hazem H.Refai.Global Telecommunications Conference,2008.IEEE GLOBECOM2008.IEEE.IEEE,2008.中，作者提出了一种在一维ad hoc网络中、节点个数服从泊松分布、网络处于饱和状态条件下的BPRR计算方法。文献Reconsider broadcast packet reception rates in one-dimensional MANETs.Ma,Xiaomin,Jinsong Zhang,and Tong Wu.Global Telecommunications Conference(GLOBECOM2010),2010IEEE.IEEE,2010.进一步拓展了工作，假设网络处于不饱和状态，并且对节点的侦听距离、干扰距离和传输距离加以区分，在此基础上得到了更加精确的一维ad hoc网络BPRR计算方法。 

文献Analytical model for broadcast packet reception rates in two-dimensional MANETs.Ma,Xiaomin,and Hazem H.Refai.Communications(ICC),2011IEEE International Conference on.IEEE,2011.研究了节点在两条平行直线上服从泊松分布、网络处于不饱和状态下BPRR的计算方法，但该方法不适用于普通二维ad hoc网络。文献Saturation performance analysis of IEEE802.11broadcast in2-D mobile ad hoc  networks.Ni,Minming,et al.Wireless Communications and Mobile Computing Conference(IWCMC),20128th International.IEEE,2012.考虑了隐藏节点干扰和信道竞争的影响，得到了BPRR的计算方法。在文献Non-saturated performance analysis of IEEE802.11broadcast in2-D mobile ad hoc networks.Ni,Minming,et al.Global Communications Conference(GLOBECOM),2012IEEE.IEEE,2012.中，用马尔可夫过程对节点发送广播数据的退避机制和产生新的待发送数据包的过程进行建模，在考虑信道竞争和隐藏终端干扰的情况下，得到了更为普遍的二维ad Hoc网络BPRR的计算方法。 

尽管针对一维和二维ad hoc网络中广播数据包接收率的计算方法已经开展了丰富的研究，但是这些研究均针对网络节点在一条直线或一个平面上分布的情况；而对于无人机自组织网络、无线传感器网络等节点在三维空间分布的情况，现有计算方法的精度较差。 

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种针对三维ad hoc网络广播数据包接收率的计算方法，以便更加精确地设计三维ad hoc网络的广播协议，评估和计算多跳广播算法的性能和效率。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：