[发明专利]一种基于辅助节点的多跳无线自组织网络MAC层协议

说明书

本发明提供了一种基于辅助节点的多跳无线自组织网络MAC层协议，发送节点分配自身节点时隙，包括控制时隙和传输时隙；以发送节点和目的节点传输范围重合区域内的各个节点作为备选辅助节点；在备选辅助节点中依次选择传输序列为空的默认中继节点、传输序列为空的其他节点或传输序列最短的节点作为辅助节点进行中继传输，直至传输成功。本发明能够在维持网络稳定性的基础上，降低传输延迟，提高网络吞吐量和传输效率。

技术领域

本发明涉及一种无线网络的MAC层协议。

背景技术

无线自组织网络是移动无线通信中一项关键的技术，与传统的无线通信技术不同，无线自组织网络的数据传输、用户服务控制等不需要固定的网络设备(如基站)的支持，而是以各个用户终端为节点，自行组网并进行数据传输和用户服务控制。无线自组织网络突破了传统无线蜂窝网络的局限性和低应变性，具有便捷、快速部署、应急能力强等优点。但是，正是因为无线自组织网络是由许多不依靠固定网络设备的节点组成的，导致信息传输过程中的信息碰撞、损耗严重。特别是无线自组织网络中的节点的传输距离有限，在极大多数情况下，发送节点与接收节点无法直接进行数据传输，需要利用中继节点进行多跳传输。而数据链路层之中的MAC(Media Access Control)子层是控制信息接入、减少传输碰撞的关键，所以研究无线自组织网络的MAC层协议迫在眉睫。

目前常用的MAC层无线网络协议主要分为竞争类、分配类和混合类三种。

竞争类MAC协议：各节点以竞争的方式来获取信道的接入权，具有适应突发业务的特点，但是存在着时延大、效率低、不稳定以及吞吐量较低等缺点。

分配类MAC协议：各节点具有固定分配的专用信道资源，公平性好，但是在负载较小的情况下时延大，浪费网络资源，并且拓展性能较差。

混合类MAC协议：该类协议结合了两种或者两种以上的MAC协议，具有所结合协议的各个优点，但是适用范围局限性较大。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种针对极大多数无线自组织网络中的节点间传输信息并不是只用一跳就能完成的情况，本发明提出了一种基于辅助节点的多跳无线自组织网络MAC层协议(命名为ANTDMA协议)，能够在维持网络稳定性的基础上，降低传输延迟，提高网络吞吐量和传输效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

(1)发送节点初始化设置，并分配自身节点时隙，包括控制时隙和传输时隙；

(2)在控制时隙，发送节点向传输范围内所有节点发送带有自身接口频率值的消息，并且询问对方节点的传输序列是否为空；所有接收到信息的节点向发送节点回复信息，包括其自身接口的频率、传输序列状态以及距目的节点的距离；以发送节点和目的节点传输范围重合区域内的各个节点作为备选辅助节点，其中包括默认中继节点；

(3)在传输时隙，若默认中继节点的传输序列为空，则使用默认中继节点传输信息；若默认中继节点传输序列不为空，则在备选辅助节点中选择一个传输序列为空的节点作为辅助节点，若备选辅助节点的传输序列都不为空，则选择一个传输序列最短的节点作为辅助节点代替默认中继节点进行中继传输；

(4)当辅助节点发送信息完毕时，向周围节点广播完毕信息，所有备选辅助节点将发送节点发送的信息删除，发送节点准备下一次信息传输；若发送节点与辅助节点之间的传输失败，则在备选辅助节点中选择另一个传输序列为空的节点作为辅助节点，若备选辅助节点的传输序列都不为空，则选择一个传输序列次短的节点对发送节点的数据进行接收，若成功传输，则广播通知，否则继续选择下一个辅助节点，直至传输成功。