[发明专利]一种提升移动自组网服务质量保证效率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体为一种提升移动自组网服务质量保证效率的方法。

背景技术

最近几年以来，无线移动通信得到的快速的发展，使得人们的生活更加的方便和快捷。目前存在的无线移动网络主要有两种：一种是基于网络基础设施的网络，这种网络比较典型的有无线局域网和蜂窝网。在这样的网络中，移动节点不具备路由选择功能.只有移动交换机负责路由和交换的功能。但是，在一些特殊场合，往往是不方便或者是不可能设置有线网络基础设施，在这种情况下，用户如果要完成通信，则必须借助于第二种无线网络，也就是不基于网络基础设施的网络——无线自组织网络。

由于无线自组网移动性、方便性等优点，在以后人们的工作和生活中，对其需求将越来越大。同有线网络相比，无线自组网的性能和服务质量还有很大差距，其主要制约因素在于物理层和MAC层的特点，因此，对于移动自组网MAC层的性能分析和改进，以及与MAC层相关的服务质量保证问题的研究具有非常重要的意义。

随着无线网络中对延迟敏感的实时多媒体业务(如音频、视频等)的增多，研究移动自组网的公平性能以及区分服务能力越来越重要。自组网的高层服务质量保证技术，都是假设MAC协议能在无线环境下分布式提供可靠的单播通信和为实时业务提供资源预留的前提下设计的。MAC子层主要用来管理和协调多个用户共享可用的频谱资源，它需要解决如何将频谱划分为不同的信道以及如何将信道资源分配给不同的用户。MAC子层处于协议栈的底层，是所有数据报文和控制消息在无线信道上进行发送和接收的直接控制者，它能否高效地使用无线信道是上层各种协议和机制所提供的服务质量保证能否得到最终保障的一个关键因素。

媒体接入控制协议处于网络协议栈的最底层，直接关系到无线信道的利用率和整个网络的性能，许多研究者通过改变帧间距和竞争窗口来实现在MAC层提供服务质量保证。相关文献中提出了一种竞争窗口的慢递减方法，取代了802.11中每次发送成功后竞争窗口减小到CW_min，从而减小了碰撞率和重传次数。相关文献中EDCF作了改进，提出了自适应EDCF机制(A-EDCF)，在A-EDCF中，每种类型的业务根据估计的碰撞率自适应地进行窗口调整，在高负载的情况下能提高网络吞吐量。相关文献用一种自适应的退避机制代替二进制指数退避提高了网络吞吐量。相关文献用不同的CW、IFS、最大帧长来提供服务区分和优先级划分。相关文献根据网络实时状况的好坏来调整CW和IFS大小，网络状况的好坏是用网络层的碰撞率、丢包率来表示的，但是该文仅考虑了单跳的网络环境。相关文献在为数据包分配优先级时考虑了时延因素，该文假定一个传感器网络被分为几个小单元(每个小单元内的节点构成一个单跳网络)，单元内部的数据包依据EDF规则确定发送顺序。相关文献也采用了EDF规则以提高无线局域网的吞吐量。然而以上的研究都只是在单跳网络中进行讨论，在多跳的无线自组织网络中，网络环境更为复杂，在为它设计MAC协议时应该充分考虑到它的多跳性特点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提升移动自组网服务质量保证效率的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种提升移动自组网服务质量保证效率的方法，采用跨层设计的方法将网络层的跳数因素引入到MAC层的信道竞争机制中去，跳数的引进包括以下方法：

A、节点在发送数据是沿着自顶向下的方向从应用层向下递交并逐层封装数据，经运输层到网络层；

B、在网络层首先判断包类型，如果是路由控制数据包，为了尽量提高路由控制包的接入优先级，设置剩余跳数为网络中数据流的最大跳数值；如果是普通数据包，则读取包头中剩余分段的值，并将这个值用参数H表示，传递到MAC层。

优选的，步骤B中引入参数H后数据帧的发送过程包括以下步骤：

A、发送主机监听媒体，如果媒体空闲达到DIFS时间，发送RTS报文给目的站；

B、目的STA收到RTS报文后，发送给报文CTS报文给源STA，经过这次握手后，就可以发送数据帧；

C、如果媒体忙，则延迟接入，直到媒体空闲时间达到DIFS以后，进入退避过程；

D、主机根据加入剩余跳数参数的退避算法选择一个退避时间，并设置退避时间计数器；在媒体空闲时，退避时间计数器每隔一个时隙减1；在媒体忙时，退避时间计数器停止计数；

E、在退避时间计数器减到零后，主机立即发出数据帧；

F、发出数据后，如果在规定的时间内没有收到ACK，表明数据帧发送失败，进入重传退避过程，回到步骤C；