一种基于功率控制的Ad Hoc网络MAC层信道分配方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103501531103501531A(43)申请公布日2014.01.08(21)申请号201310456097.2H04W72/04(2009.01)(22)申请日2013.09.29(71)申请人大连理工大学地址116024辽宁省大连市凌工路2号(72)发明人赖晓晨王克艰姚艳双惠煌董书瑾李赟周国乔史文哲陈思濛任延飞(74)专利代理机构大连理工大学专利中心21200代理人李宝元梅洪玉(51)Int.Cl.H04W52/04(2009.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书7页说明书7页附图5页附图5页(54)发明名称一种基于功率控制的AdHoc网络MAC层信道分配方法(57)摘要本发明公开了一种基于功率控制的无线MAC层信道分配方法，属于AdHoc网络领域。多信道AdHoc网络中，网络节点使用两个收发器，一个固定于控制信道，另一个在不同数据信道之间跳转。采用最大功率在控制信道传输RTS帧和CTS帧，采用最小功率在数据信道传输DATA帧和ACK帧。最小功率根据接收节点可正确接收并解码的最小接收功率门限计算得出。将同一冲突域内所有节点的发送功率分为不同等级，然后根据最小功率所在的等级选择相应数据信道，从而将发送功率差异较大的链接分配于不同信道，可缓解同一信道中非对称链接的不利影响，提高网络吞吐量及单位能耗吞吐量。本发明的具体实现CAPC协议，可作为AdHoc网络节点设备选择信道的MAC层协议使用。CN103501531ACN1035ACN103501531A权利要求书1/1页1.一种基于功率控制的AdHoc网络MAC层信道分配方法，其特征在于，将AdHoc网络的多个信道划分为一个控制信道和n个数据信道，数据通信由发送节点发起，数据信道的选择由接收节点确定；每个节点有两个无线收发器，一个收发器固定于控制信道，另外一个收发器在多个数据信道中跳转；每个节点都维护一张信息表，节点接收所有邻居节点发出的控制信息，将控制信息中包含的邻居节点发送功率、当前收发状态，以及所有数据信道忙闲状态保存到自身信息表中；节点采用最大功率在控制信道发送控制信息，采用最小功率在数据信道发送数据信息，最小功率Pmin根据接收节点可正确接收并解码的最小接收功率门限计算得出，如公式（1）所示：其中Precv为最小接收功率门限，为RTS帧中携带的发送功率值，为收到的RTS帧的实际功率。将同一冲突域中节点的最小功率平均划分为n个等级，每个等级为一段功率范围；按照信道号，将每个等级唯一对应于一个数据信道；节点通信时，发送节点将每个信道的当前发送功率范围、自身发送功率填充到RTS帧中，并发送给接收节点；接收节点根据RTS帧中信息和接收到RTS帧的功率值计算最小功率，确定最小功率从属的功率等级，然后找到此等级对应的数据信道；如该信道空闲，即选该信道进行通信，并将信道号和该信道对应功率通过CTS帧发回给发送节点，从而完成信道分配；如该信道繁忙，则将此信道号加1，然后判断其是否空闲；如当前信道已经为第n号信道且繁忙，则节点等待；节点在每次发送数据之前均重新计算最小功率，适用于节点位置动态变化的网络。2CN103501531A说明书1/7页一种基于功率控制的AdHoc网络MAC层信道分配方法技术领域[0001]本发明属于AdHoc网络领域，涉及一种无线网络MAC层信道分配方法。背景技术[0002]AdHoc网络是一种无线自组织网络，具有无中心、拓扑动态变化和资源、能源受限等特点，广泛应用于个人通信、商业应用和军事等领域。AdHoc网络的MAC层协议允许同一干扰域中的网络节点在不同信道上并行传输数据，但是，由于AdHoc网络节点采用分布式协商的方法分配信道，不可避免带来较多的网络数据包冲突，造成网络吞吐量和单位能耗吞吐量均较低等缺点，这可以通过改进网络的MAC层协议来缓解。MAC层协议主要解决如何在相互竞争的用户之间分配无线信道问题，即无线节点选择接入哪一个无线信道来发射数据帧。在MAC层协议设计中引入基于功率控制的信道分配方法，根据发送节点和接收节点间的距离以及信道状况选择最优的发送功率，可减少隐藏终端问题，降低不同传输间的干扰，从而提高网络吞吐量，并减少网络能量消耗。[0003]基于功率控制的MAC层信道分配方法具有较好的网络性能，但功率控制的具体方式需要精心设计。DCA-PC（DynamicChannelAllocation–PowerControl）协议（Yu-CheeTseng,Shih-LinWu,Chih-YuLin,Jang-PingSheu.AMulti-ChannelMACProtocolwithPowerControlforMulti-HopMobileAd