[发明专利]基于协作预约的无线自组织网中实时业务的可靠传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其是实时业务传输方法。

背景技术

无线自组织网络(ad hoc网络)是由一群同等级节点构成的无线多跳网络，整个网络不包含任何中心控制节点与基础设施，每个单位节点具备自己的无线收发装置，各节点依靠相互协调进行信道的接入和数据分组的传输。这种网络成本低，抗毁性强，组网速度快，应用领域广泛。

随着无线网络技术的不断发展，普通的数据传输服务已经不能满足人们对ad hoc网络的需求，更多具有特殊服务质量要求的业务在Ad hoc网络中的传输逐渐成为人们研究的热点，如多媒体实时业务，这种业务的数据产生具有周期性，且对传输延迟的要求较高。由于ad hoc网络中，所有节点采取随机竞争的方式接入信道，当网络负载较重时，分组冲突也随之增加，这严重影响了实时业务的性能，会造成如视频业务不能流畅播放，音频业务无法保证通话质量等后果。要解决实时业务的稳定传输问题，MAC协议的设计尤为关键，好的MAC协议可以有效减小多次重传带来的延迟甚至丢包问题，提高多媒体业务访问的成功率。

IEEE802.11aDCF是802.11工作组制定的MAC协议，已经被业界广泛采用，可用于Ad Hoc网络。DCF采取载波侦听冲突避免(CSMA/CA)机制，节点以随机退避的方式公平竞争信道，所有业务具有相同优先级，因此当业务量较大，冲突严重时，不能保证实时业务在一定的时间内稳定接入信道并传输成功，误帧率和传输延迟较大。针对此问题，802.11工作组提出了IEEE 802.11e标准，采用增强DCF机制(EDCA)机制，将四种类型的数据按照信道竞争的优先权差异分为八个优先级，实时业务的优先权较高，普通业务的优先权较低。然而EDCA没有避免基本的退避机制和竞争方式，难以从本质上克服网络负载较大时的分组冲突问题。

基于对信道接入模式的改进，C.R.Lin和M.Gerla提出了信道预约思想(MACA/PR)。该思想中，实时业务在发送当前实时分组的同时，将下一周期数据分组传输所需的信道使用信息(预约信息)随分组一并广播出去，邻节点通过对此预约信息的解析，获得实时业务的信道使用时间等信息，当自己有业务时，挑选实时业务预约时段以外的时间进行随机竞争接入。Zhou Ying，A.L.Ananda和Lillykutty Jacob对MACA/PR进行了改进，通过对预约信息存储方式的修改，克服了节点之间预约信息的交换带来的网络负载加重问题。

基本预约机制(MACA/PR及其改进方法)的性能瓶颈在于预约信息是否能被有效广播至其载波侦听范围内所有可能与之发生冲突的邻节点(由于冲突或信道衰落等原因，一旦这些邻节点无法获得预约信息，则它们很可能在实时业务的预约时段内进行自己分组的传输，从而与实时分组发生冲突，导致实时分组误帧，预约因此失败)。基于以上考虑，发明专利“ZL200710017816.5”提出了多步预约的概念，通过对单条预约信息的N(N≥1)次广播，提高冲突情形下的预约可靠性。

物理信道中，信号的传播范围分为传输范围与载波侦听范围两种，传输范围位于载波侦听范围以内并小于载波侦听范围，传输范围以外、载波侦听范围以内的区域称为干扰区域。位于发送节点传输范围内的邻节点能够以一定的概率正确接收其发送的分组，多步预约在一定程度上提高了实时业务在这个区域内的预约可靠性；而位于发送节点干扰区域内的邻节点不仅无法正确接收发送节点发送的分组(若该分组为实时分组，则无法获得其中的预约信息)，其自身业务还会对发送节点造成干扰，这是基本预约机制和多步预约机制均无法解决的问题。

发明内容

现有的信道预约机制中，节点由于缺失预约信息而与实时节点发生冲突，是造成实时分组误帧的重要原因之一。本发明提供一种协作转发预约信息的方法，目的在于扩大预约信息的有效传播范围，增强预约时段内预约业务传输的可靠性。

现将本发明的技术原理按其信道接入方法——基本预约，以及在此基础之上的协作预约描述如下：