[发明专利]一种中继节点引导的多跳移动自组网MAC层通信方法

说明书

本发明提供了一种中继节点引导的多跳移动自组网MAC层通信方法，中继节点是整个协议程序的引导者，协议由中继节点发起，任何节点都可以成为其他节点询问由传输路径中的中继节点，在中继节点收集到所需传输的信息之后，选择两节点间满足交换传输条件的优先传输，之后按照先进先出原则进行传输；完成发送之后，将广播通知相邻节点将所成功传输的信息从向相邻节点传输序列中删除。本发明通过改变原有中继节点仅承担辅助或者合作的功能，而将中继节点设置为整个协议程序的引导者，解决了原有的以发送节点为主导的单向发送模式高时延、低吞吐量的问题，尤其在节点数量较多的情况下，能够维持网络稳定性，降低传输延迟、提高网络吞吐量和传输效率。

技术领域

本发明涉及无线通信MAC层领域，尤其是一种无线网络的MAC层通信方法，具体为一种由中继节点引导的多跳移动自组网MAC层通信方法。

背景技术

随着当今移动装置体积的便携化、价格的低廉化、功能的强大化以及移动的随机化，加之军用方面上通信不能完全依靠固定的设施来进行传输，传统无线技术已经显现出一些问题。比如：移动问题、无基础设施问题、网络动态化不足、网络自组织能力差等。为此、研究人员提出了通过自动配置使移动装置相互连接，建立既灵活功能又强的移动Ad Hoc网络。但是，正是因为移动Ad Hoc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。特别是移动Ad Hoc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，所以研究移动Ad Hoc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，但是当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，本发明提供一种中继节点引导的多跳移动自组网MAC层通信方法，针对极大多数移动Ad Hoc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移动Ad Hoc网络MAC层通信方法，命名为Relay Node Driving-MAC协议(RND-MAC协议)，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。

本发明应用场景是在移动Ad Hoc网络中，尤其是发送节点与接收节点不能通过单跳形式直接传输的情况。RND-MAC协议是基于RTS/CTS/DATA/ACK四步握手机制，每个节点装备两个频率不相同的接口，定义高频率接口用来发送数据，低频率接口用来接收数据。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

步骤一、中继节点询问阶段

与现有的中继节点承担辅助或者合作功能的MAC层协议不同，本发明中的中继节点是整个协议程序的引导者，RND-MAC协议由中继节点发起，任何节点都可以成为其他节点询问由传输路径中的中继节点；