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一种基于机会中继的多跳协作MAC机制
摘要
机会中继是无线自组织网络中常见的一种协作机制，能够显著地提高网络的容量和覆盖范围，但在现有的机会中继机制中存在着信道利用率低、冲突严重等问题。本论文提出了一种基于机会中继的多跳协作MAC机制，通过优化协作节点的选择、时机选择等方法，提高网络的传输效率和覆盖范围，减少冲突等问题。通过仿真实验的结果表明，该机制在网络容量、信道利用率和网络吞吐量等指标上能够显著提高。
关键词：机会中继；多跳协作MAC机制；网络容量；信道利用率；网络吞吐量
Abstract
Opportunisticrelayisacommoncollaborationmechanisminwirelessadhocnetworks,whichcansignificantlyimprovenetworkcapacityandcoverage.However,existingopportunisticrelaymechanismshaveproblemssuchaslowchannelutilizationandsevereconflicts.Inthispaper,amulti-hopcollaborativeMACmechanismbasedonopportunisticrelayisproposed.Byoptimizingtheselectionofcollaborativenodesandtimeselection,thetransmissionefficiencyandcoverageofthenetworkareimproved,andtheproblemsofcollisionsandotherissuesarereduced.Theresultsofsimulationexperimentsshowthattheproposedmechanismcansignificantlyimprovenetworkcapacity,channelutilizationandnetworkthroughput.
Keywords:Opportunisticrelay;Multi-hopcollaborativeMACmechanism;Networkcapacity;Channelutilization;Networkthroughput
1.引言
无线自组织网络作为一种重要的通信网络，具有容易部署、覆盖范围广、自组织和灵活等优点，已经广泛应用于许多领域。在无线自组织网络中，机会中继协作是一种常见的协作机制，通过节点之间的协作，可以显著提高网络容量和覆盖范围。
机会中继协作机制利用了节点之间的上行和下行调度时机不同的机会，利用多路径传输覆盖盲区，提高网络覆盖范围和传输效率。在机会中继中，节点可以利用邻居节点的空闲时隙进行数据转发，避免了经过多跳的数据传输中的重发，提高了数据传输效率，从而提高了网络的性能。
但是，在现有的机会中继机制中，存在着信道利用率低、冲突严重等问题，这些问题严重影响了网络的传输效率和性能。因此，本论文提出了一种基于机会中继的多跳协作MAC机制，通过优化协作节点的选择、时机选择等方法，提高网络的传输效率和覆盖范围，减少冲突等问题。
2.相关工作
机会中继协作机制是无线自组织网络中的一种重要协作方式，已经被广泛应用于各种通信场景中。现有的机会中继机制可以分为两种类型，一种是节点间按固定的时间间隔周期性地进行协作，例如COLA[1]；而另一种是节点按需协作，只在某些节点有数据需要传输时才进行协作，例如CODA[2]。
然而，在现有机会中继机制中，由于节点的选择机制和时机选择机制等因素的限制，仍然存在一些问题。例如，由于节点选择机制的不合理，会导致大量的冲突和重传，降低了网络的性能。因此，提高机会中继协作机制的传输效率和容量是一个重要的课题。
3.多跳协作MAC机制
3.1.机制设计
在本论文提出的多跳协作MAC机制中，节点利用机会中继的机制进行协作，通过多跳协作传输数据。具体的实现方式包括以下几个步骤：
(1)网络初始化：在网络初始化时，节点对网络进行建模，并确定节点之间的邻居关系。
(2)节点选择：根据节点之间的邻居关系和网络拓扑结构，选择合适的协作节点，进行数据传输。
(3)时机选择：利用机会中继协作机制，选择合适的时机进行数据传输，避免冲突和重传，提高网络的传输效率。
(4)多跳协作：在协作节点之间进行多跳协作，通过多跳传输数据，避免了单跳传输中的信号衰减和干扰等问题，提高了数据传输效率和网络的容量。
3.2.节点选择
节点选择是多跳协作MAC机制中的一个关键问题，在节点选择时，需要考虑节点之间的邻居关系和网络的拓扑结构。本论文提出了一种基于节点距离和邻居数量的节点选择策略，具体的实现方式包括以下