[发明专利]基于可靠多播MAC层协议的协同通信方法有效

专利信息
申请号: 201210414609.4 申请日: 2012-10-25
公开(公告)号: CN102883277A 公开(公告)日: 2013-01-16
发明(设计)人: 赵久旸;王新兵 申请(专利权)人: 赵久旸
主分类号: H04W4/06 分类号: H04W4/06;H04W28/04;H04W80/02
代理公司: 上海科盛知识产权代理有限公司 31225 代理人: 宣慧兰
地址: 200237 上海市*** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 基于 可靠 mac 协议 协同 通信 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种无线通信技术,尤其是涉及一种基于可靠多播MAC层协议的协同通信方法。

背景技术

在计算机网络中,一般分为物理层,数据链路层,网络层,传输层和应用层五个层次。而数据链路层中的MAC(介质访问控制)子层里的协议设计一直是业界研究的热门话题。传统的多播一般在视频和音频等多媒体应用,这类应用允许一定容错率,并不需要可靠的数据连接,但是近来很多的应用更加需要可靠的数据连接。比如:一对多的多终端数据文件传输的多播应用,学校里师生之间的一对多的多播系统等等。这些应用需要可靠的数据传输作为保障。但不足的是,现在最常用的802.11wifi中的MAC协议并没有提供可靠的数据多播,因此设计一种可靠的MAC层多播协议是十分有必要的。

协同通信是无线通信领域一个比较热门的话题,比如最新的4G LTE标准中的虚拟MIMO技术就利用了不同终端之间配对,形成的虚拟多天线(V-MIMO)进行协同通信。把协同通信的概念引入MAC协议的设计也是近期一个热门的研究领域,在无线信道质量较差的情况下,协同通信能够显著地降低通信误码率。然而,相对于许多在单播(unicast)中引入中继节点来进行协同通信的研究,协同通信在多播(multicast)MAC层协议的应用少之又少。因此,在多播中引入协同通信是一种十分新颖的想法。

传统无线通信中的协同通信,都是在通信的源节点(发送)和目标节点(接收)之外,再寻找一个中继节点,该中继节点在源节点和目标节点之间起到一个增加信号强度、降低误码率的作用。一般来说,中继节点和源节点S以及目标节点D之间的信道质量都比较好,因此数据包通过中继节点传输,能够比从源节点直接传输到目标节点更有效率。然而,在多播应用中,由于源节点只有一个,而目标节点有很多个,所以为每一个信道质量不佳的目标节点寻找一个中继节点,会造成极大的资源浪费,因此传统的单播协同通信MAC协议并不适合在多播中应用。而当前在多播MAC协议大多都处于使用多个单播来模拟一个多播的阶段,其效率可想而知是不高的。因此为多播设计一个专门的协同通信协议显得十分有必要。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可提供可靠的通信服务、提高网络的总体流量、充分利用多播本身的树状传输性质以及成功解决无线通信中隐藏站、暴露站问题的基于可靠多播MAC层协议的协同通信方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:

一种基于可靠多播MAC层协议的协同通信方法,其特征在于,利用无线通信中的广播特性,利用多播中信道好的节点,来帮助信道较差的节点进行传输,该方法包括以下步骤:

1)信道质量差的节点在传输中出现错误时,向相邻信道质量好的目的节点请求数据,并将其作为中继节点;

2)中继节点在把数据包转发给下一条的用户时,同时利用无线通信的广播特性,向之前出现错误的节点发送数据。

该方法具体步骤如下:

a)竞争信道成功的源节点向所有目标节点发送RTS(Request To Send)信号来预约信道,而竞争信道失败的源节点将自己的退避窗口CW(Contention Window)翻倍之后继续等待;

b)多个目的节点收到RTS之后,等待SIFS(Short Inter-Frame Space)时间后,回复CTS(Clear To Send);

c)源节点收到所有的CTS之后,经过一个SIFS时间后,开始发送数据帧,该数据帧中包含了MAC头和整体数据,所有目的节点同时开始监听数据包;

d)所有目的节点判断是否解码成功,若为是,发送ACK,并执行步骤f),若为否,发送NACK,同时监听所有的ACK强度,来选择一个信号质量最好的接收成功的节点加入协同通信,并执行步骤e);

e)所有发送了NACK的节点再按照发送NACK的先后顺序,发送RTR(Requestto Retransmit)给各自选择的用于协同通信的节点;

f)所有源节点等待DIFS之后开始竞争下一次会话。

所述的RTS中包含了源节点地址、目的节点地址以及通信的持续时间;当目的节点收到RTS之后,发送CTS预约信道;当非目的节点的其他节点收到RTS时,设置网络向量分配保持空闲直到通信结束再次参与竞争;

其中RTS帧格式如表1所示,

所述的回复CTS包括了持续时间以及当前目的节点的地址,该回复CTS的顺序与RTS中目的节点地址的顺序一致。

所述的ACK中包含发送ACK的目的节点的MAC地址。

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