一種支持擁塞識別的dcf協議速率自適應方法

2023-06-17 18:13:51

專利名稱：一種支持擁塞識別的dcf協議速率自適應方法
技術領域：
本發明涉及的是一種無線網絡技術領域，尤其涉及的是一種支持擁塞識別的DCF 協議速率自適應方法。
背景技術：
Ad hoc網絡(wireless ad hoc networks)是一種新型的無線網絡。它由一系列 地位完全平等的移動節點組成，無需任何固定或預設的網絡設施。網絡中的每個節點既是 終端又是路由器，它們在信道訪問控制(Medium Access Control,MAC)協議的控制下，以多 跳共享的方式接入無線信道。由於具有組網快速靈活、可靠性高的特點，ad hoc網絡被廣 泛應用於無法提供固定通信基礎設施的環境中，比如野戰通信、搶險救災、野外科考、臨時
石隊寸。MAC協議是ad hoc網絡協議棧研究的重點內容，它決定共享無線信道的使用方 式，負責為節點分配無線通信資源並控制節點物理層，從而直接決定著網絡的整體性能。隨 著通信技術的發展，節點物理層所能支持的通信傳輸速率越來越高，然而為了保證信號能 被接收節點可靠解碼，由不同傳輸速率的調製方式下誤碼率與信噪比的關係可知，傳輸速 率與有效傳輸距離成反比關係，節點傳輸速率越高，信號的有效傳輸距離則越短。因此，MAC 協議中的速率自適應選擇方法引起了人們廣泛的關注。IEEE 802. 11協議是無線區域網領域第一個被國際認可的標準，它包括了物理層 及MAC層的規範，該協議提供的分布式協調功能(Distributed CoordinationFunction, DCF)通過物理載波檢測機制和虛擬載波檢測機制避免發送節點之間的衝突，並採用RTS/ CTS (Request To Send/Clear To Send，即請求發送/允許發送)控制幀握手機制部分的解 決了多跳網絡環境下的隱藏終端問題，因而已被廣泛應用於ad hoc網絡的各種仿真和測試 床，成為了事實上的ad hoc網絡MAC協議規範。近年來，隨著802. 11協議體系的不斷演化 發展，其物理層的規範由最初的支持單一傳輸速率逐步發展成為支持多種傳輸速率，例如 802. Ilb 協議允許的傳輸速率有 1Mbps、2Mbps、5. 5Mbps 和 llMbps，802. Ila和 802. Ilg協議 支持從6Mbps到54Mbps八種傳輸速率等。然而，上述協議雖然在物理層支持多種傳輸速率， 但在MAC層卻只對不同類型幀的傳輸速率進行了簡單的約定，而沒有允許節點根據信道狀 態選擇和切換最優的發送速率。IEEE 802. 1IDCF協議中的載波檢測機制包括物理載波檢測和MAC層的虛擬載波 檢測。物理載波檢測的方法稱為純信道估計(Clear Channel Assessment，CCA)，當節點 檢測到的信號功率與噪聲功率之和高於給定的CCA門限時，物理層通知MAC層信道由空閒 變忙。虛擬載波檢測要求每個節點維護一個網絡分配向量(Network Allocation Vector, NAV)，裡面包含了信道預約時間長度欄位(Duration)。當節點接收到其他節點發送的RTS、 CTS或Data幀(數據幀)時，能從這些幀中獲知本次數據發送將要持續的時間信息，並用這 個信息來更新節點的NAV值。然而，在物理層支持MAC幀多速率傳輸的情況下，DCF協議提 供的虛擬載波檢測機制卻存在一定的局限性
(1)多速率傳輸可能導致節點無法獲知實際信道預約時間長度。考慮偵聽節點0，發送節點1，接受節點2，偵聽節點3依次排列四點鏈狀網絡拓 撲，發送節點1向接受節點2發送數據分組。由於偵聽節點0在發送節點1的傳輸範圍之 內，接收節點2的傳輸範圍之外，因此偵聽節點0可以根據偵聽到的RTS幀和Data幀中 的Duration欄位獲知信道預約時間，從而設置NAV的值；而偵聽節點3在發送節點1的傳 輸範圍之外，接收節點2的傳輸範圍之內，因而偵聽節點3隻能根據偵聽到的CTS幀中的 Duration欄位設置NAV的值。在所有類型的MAC幀採用單一速率傳輸的情況下，偵聽節點 0和3通過虛擬載波檢測設置的信道預約時間是相同的。然而，在多速率傳輸的條件下，採用不同速率發送MAC幀的有效傳輸距離是不同 的，因而虛擬載波檢測機制的有效範圍也不相同。如果基本速率發送RTS/CTS幀，接收節點 選擇Data幀的傳輸速率，並將該速率通過應答CTS幀通知發送節點。在接收節點選擇採用 高速率發送Data幀的情況下，偵聽節點3可以通過偵聽CTS幀獲知準確的信道預約時間長 度，而偵聽節點0偵聽到RTS幀中的預約信息後，卻有可能因為無法接收高速傳輸的Data 幀而無法獲知傳輸速率改變後的實際信道預約時間長度。在這種情況下，偵聽節點0對信 道預約時間產生的錯誤認知會導致MAC層的衝突避免機制效率下降，從而對網絡總體性能 產生負面影響。(2) 一維NAV變量無法有效支持多速率傳輸條件下的虛擬載波檢測。DCF協議用於指示信道預約時間的NAV變量是一個一維變量，當節點偵聽到一個 MAC幀後，即將幀中Duration欄位指示的信道預約時間與NAV變量當前的值進行比較，如果 Duration欄位指示的信道預約時間大於NAV變量的值，則將NAV變量更新為Duration字 段指示的值；而如果Duration欄位指示的信道預約時間小於或等於NAV變量當前的值，則 NAV變量保持不變。因此，在採用單速率傳輸的情況下，指示信道當前預約時間的NAV變量 的值只可能增大而不可能減小。與單速率傳輸的情況不同，在節點採用多速率傳輸的情況下，假定接收節點選擇 的Data幀傳輸速率高於發送節點傳輸RTS幀的速率，則發送節點鄰居範圍內的偵聽節點通 過偵聽RTS幀獲知信道預約時間並設置NAV變量後，如果該節點繼續偵聽到新的MAC幀，並 通過Duration欄位獲知信道預約時間小於節點當前NAV變量的值，則存在以下兩種可能(1)如果繼續偵聽到的MAC幀是發送節點成功預約信道後以高速率傳輸的Data 幀，則由於此時Data幀所指示的是實際信道預約時間，因而節點應該將NAV變量的值減小 為Data幀所指示的信道預約時間；(2)如果繼續偵聽到的MAC幀是由其他收/發節點對發送的，則與單速率傳輸情況 下的處理方法相同，節點應該將NAV變量的當前值保持不變。然而，由於DCF協議用於指示信道預約時間的NAV變量是一個一維變量，因此當 偵聽節點周圍存在多對收/發節點同時預約信道時，如果節點通過偵聽MAC幀的Duration 欄位獲知信道預約時間變短，則節點無法根據該一維NAV變量正確區分上述兩種可能的情 況，從而導致節點無法正確的完成虛擬載波檢測。由上述兩點分析可知，DCF協議中的虛擬載波檢測機制在支持多速率傳輸方面存 在一定的局限性。因此，合理的多速率傳輸方案必須對DCF協議的虛擬載波檢測做出調整， 從而保證收/發節點鄰居範圍內的偵聽節點能獲知準確的信道預約時間。
同時，ad hoc網絡是一種依賴中繼節點多跳轉發傳輸數據分組的無線網絡，因而 在節點物理層選擇高速率傳輸數據分組的重負載條件下，網絡熱點區域很容易出現局部擁 塞。如果MAC協議無法正確識別並控制擁塞，則擁塞導致的信道資源浪費將極大的影響網 絡總體性能。

發明內容
發明目的本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供了一種支持擁塞識別的 DCF協議速率自適應方法，實現了物理層多速率自適應傳輸的同時，還能有效避免高速率傳 輸數據分組的重負載條件下可能出現的擁塞問題。技術方案本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括以下步驟(1)通過收方速率的選取和擁塞避免的方法對擁塞進行監測，選擇傳輸速率；(2)引入預約時間廣播幀，對RTS幀和CTS幀的傳輸範圍內鄰居節點的偵聽信息進 行更新； (3)引入二維網絡分配向量，支持多速率條件下的虛擬載波檢測。所述的步驟(1)又包括以下步驟(Ia)對RTS幀和CTS幀的格式進行了修改，將幀中用於表示信道預約時間的 Duration欄位修改為6個字節長度的Rate Adaptive欄位，在RTS幀中，RateAdaptive字 段包含4比特的IsFinal域和12比特的Length域，在CTS幀中，Rate Adaptive欄位包含 4比特的Rate域和12比特的Length域；(Ib)節點網絡層隊列中有數據分組發送到MAC層，節點在發送RTS幀以前，判斷本 次數據發送的地址是否是該分組轉發的最終地址，如果是最終地址，則節點將RTS幀Rate Adaptive欄位的IsFinal域設置為True，如果不是最終地址，而是該數據分組的下一跳轉 發地址，則節點將該域設置為False，同時，節點將當前數據分組的長度寫在Rate Adaptive 欄位的Length域中；(Ic)接收節點收到發送節點的RTS幀後，如果IsFinal域的值為False，則RTS幀 接收節點為當前數據分組的中繼轉發節點，如果節點網絡層隊列已滿，無法繼續轉發數據 分組，則節點將拒絕進行本次數據轉發，避免隊列擁塞導致的無效傳輸，如果節點網絡層隊 列未滿，則節點可以進行本次數據轉發；(Id)如果IsFinal域的值為True，則RTS幀接收節點為當前數據分組的最終目的 節點，接收節點收到該數據分組後直接向上層傳遞，不需要將該數據分組加入網絡層發送 隊列；(Ie)接收節點將RTS幀指示的數據分組長度寫入CTS幀Rate Adaptive欄位 的Length域中，同時，在拒絕進行本次數據幀轉發的情況下，接收節點將CTS幀Rate Adaptive欄位的Rate域設置為0，從而通過應答CTS幀將擁塞信息告知發送節點，而如果 可以轉發或接收該數據幀，接收節點則將根據信道當前的信噪比條件選擇合理的發送速 率，並將該值寫入CTS幀Rate Adaptive欄位的Rate域，從而通過應答CTS幀將收方決定 的Data幀發送速率告知發送節點。所述的步驟⑵中引入的預約時間廣播幀包含2位元組的信道預約時間欄位，在收 方選擇的Data幀傳輸速率大於基本傳輸速率，或者因隊列擁塞而拒絕數據轉發的情況下，
TCTSReserve =
發送節點採用基本傳輸速率廣播RTB幀，即可將新的信道預約時間告知其RTS幀傳輸範圍 內的鄰居節點。所述步驟(2)中信道預約時間的獲取和更新包括以下步驟(2a)發送節點的鄰居節點偵聽到RTS幀後，由於未知發送節點傳輸Data幀的實際 速率，因而假定Data幀以基本傳輸速率發送，RTS偵聽節點獲取信道預約時間TKTSKese e為
TETSEeserve = Length/RBasic+TCTS+TACK+3 X SIFSReasic為基本傳輸速率，Tcts和TAeK為CTS幀和ACK幀的傳輸時間，SIFS為幀間間隔 時間；(2b)接收節點收到RTS幀後，即可按照規約向發送節點應答CTS幀，接收節點的鄰 居節點偵聽到CTS幀後，CTS偵聽節點獲取信道預約時間TCTSKese e為
'0,Rate = 0
Length/Rate + Tack + 2 χ SIFS,Rate = R0asic
Length/Rate + Trtb + Tack + 3 χ SIFS, Rate > RBasicTetb為RTB幀的傳輸時間，如果Rate域的值為0，接收節點拒絕轉發數據幀，則CTS 偵聽節點將信道預約時間設置為0，如果Rate域的值為RBasi。，接收節點選擇的Data幀傳輸 速率為基本傳輸速率，則CTS偵聽節點按照DCF協議的規約得出信道預約時間，如果Rate 域的值大於RBasi。，接收節點選擇的Data幀傳輸速率大於基本傳輸速率，則CTS偵聽節點應 將RTB幀的傳輸時間計入信道預約時間；(2c)發送節點收到接收節點應答的CTS幀後，如果通過幀中Rate Adaptive欄位 Rate域獲知的Data幀傳輸速率大於基本傳輸速率，或者Data幀傳輸已被收方拒絕，則發送 節點通過廣播RTB幀更新RTS偵聽節點獲取的信道預約時間，RTB偵聽節點更新信道預約
時間 TRTBEeserve 為·Tmmieserve = Length/Rate+TACK+2XSIFS。所述的步驟(3)中的二維網絡分配向量是在節點內存中以線性鍊表形式存儲的 一個數據結構，所述的線性鍊表中的每個結點由存儲後繼結點位置信息的指針域和存放數 據元素信息的數據域組成，其中尾節點指針域中的指針為「空」 (NULL)，而其餘結點指針域 中的指針則指向線性鍊表中下一個結點的存放地址，每個結點的數據域包含由鄰居節點地 址(ScrID)欄位和該鄰居節點預約信道的時間欄位組成的二維信息。有益效果本發明通過收方速率的選取和擁塞避免的方法對擁塞進行監測，引入 預約時間廣播幀和二維網絡分配向量，實現了物理層多速率自適應傳輸的同時，還能有效 避免高速率傳輸數據分組的重負載條件下可能出現的擁塞問題。


圖1是本發明的幀的格式示意圖；其中a是RST幀，b是CTS幀；圖2是本發明的MAC幀收發時序圖；圖3是本發明的仿真結果圖；其中a是不同負載條件下的端到端網絡總平均吞吐量，b是不同負載條件下的分組傳輸成功率。
具體實施例方式下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行 實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施 例。本實施例提出了支持擁塞識別的DCF協議速率自適應機制(CongestionAware Rate Adaptive, CARA)，包括以下步驟(1)通過收方速率的選取和擁塞避免的方法對擁塞進行監測，選擇傳輸速率；(2)引入預約時間廣播幀，對RTS幀和CTS幀的傳輸範圍內鄰居節點的偵聽信息進 行更新；(3)引入二維網絡分配向量，支持多速率條件下的虛擬載波檢測。所述的步驟(1)又包括以下步驟(Ia)如圖1所示，對RTS幀和CTS幀的格式進行了修改，將幀中用於表示信道預約 時間的Duration欄位修改為6個字節長度的Rate Adaptive (自適應速率)欄位，在RTS 幀中，Rate Adaptive欄位包含4比特的IsFinal域和12比特的Length域，在CTS幀中， Rate Adaptive欄位包含4比特的Rate域和12比特的Length域；(Ib)由於RTS、CTS等幀的長度比Data幀短很多，因而採用高速率發送控制幀所 能節約的傳輸時間非常有限，為了簡化規約，本實施例提出的CARA機制採用基本傳輸速率 發送所有類型的控制幀。節點網絡層隊列中有數據分組發送到MAC層，節點在發送RTS幀 以前，判斷本次數據發送的地址是否是該分組轉發的最終地址，如果是最終地址，則節點將 RTS幀Rate Adaptive欄位的IsFinal域設置為True，如果不是最終地址，而是該數據分 組的下一跳轉發地址，則節點將該域設置為False，同時，節點將當前數據分組的長度寫在 Rate Adaptive 欄位的 Length 域中；(Ic)接收節點收到發送節點的RTS幀後，如果IsFinal域的值為False，則RTS幀 接收節點為當前數據分組的中繼轉發節點，如果節點網絡層隊列已滿，無法繼續轉發數據 分組，則節點將拒絕進行本次數據轉發，避免隊列擁塞導致的無效傳輸，如果節點網絡層隊 列未滿，則節點可以進行本次數據轉發；(Id)如果IsFinal域的值為True，則RTS幀接收節點為當前數據分組的最終目的 節點，接收節點收到該數據分組後直接向上層傳遞，不需要將該數據分組加入網絡層發送 隊列；(Ie)接收節點將RTS幀指示的數據分組長度寫入CTS幀Rate Adaptive欄位 的Length域中，同時，在拒絕進行本次數據幀轉發的情況下，接收節點將CTS幀Rate Adaptive欄位的Rate域設置為0，從而通過應答CTS幀將擁塞信息告知發送節點，而如果 可以轉發或接收該數據幀，接收節點則將根據信道當前的信噪比條件選擇合理的發送速 率，並將該值寫入CTS幀Rate Adaptive欄位的Rate域，從而通過應答CTS幀將收方決定 的Data幀發送速率告知發送節點。所述的步驟(2)中發送節點和接收節點的鄰居節點通過偵聽MAC幀獲知信道預約 時間。由於本實施例採用的是收方選擇Data幀傳輸速率的方法，因而在收方選擇高速率傳輸Data幀的情況下，Data幀的傳輸範圍將小於以基本速率發送的RTS幀傳輸範圍。發送 節點RTS幀傳輸範圍內的部分鄰居節點則可能無法通過偵聽Data幀獲知傳輸速率改變後 的實際信道預約時間。同時，在接收節點因為隊列擁塞而拒絕數據分組轉發的情況下，發送 節點RTS幀傳輸範圍內的鄰居節點則應該將信道預約時間更新為0。為了更新發送節點RTS幀傳輸範圍內的鄰居節點的信道預約時間信息，本實施例 引入了一種新的短控制幀，即預約時間廣播幀(RTB)，該幀包含2位元組的信道預約時間字 段，在收方選擇的Data幀傳輸速率大於基本傳輸速率，或者因而隊列擁塞而拒絕數據轉發 的情況下，發送節點採用基本傳輸速率廣播RTB幀，即可將新的信道預約時間告知其RTS幀 傳輸範圍內的鄰居節點。同時，由於廣播RTB幀已經實現了信道預約時間的通告，因而去除 了 Data幀頭部用於表示發送持續時間的Duration欄位，從而節約Data幀傳輸的開銷。如圖2所示，所述步驟(2)中信道預約時間的獲取和更新包括以下步驟(2a)發送節點的鄰居節點偵聽到RTS幀後，由於未知發送節點傳輸Data幀的實際 速率，因而假定Data幀以基本傳輸速率發送，根據RTS幀Rate Adaptive欄位Length域的 值，以及MAC幀收/發時序即可得出RTS偵聽節點獲取信道預約時間TKTSKesCTve為TETSEeserve = Length/RBasic+TCTS+TACK+3 X SIFSReasic為基本傳輸速率，Tcts和TAeK為CTS幀和ACK幀的傳輸時間，SIFS為幀間間隔 時間；(2b)接收節點收到RTS幀後，即可按照規約向發送節點應答CTS幀。接收節點的 鄰居節點偵聽到CTS幀後，即可根據幀中Rate Adaptive欄位Length域和Rate域的取值， 以及不同的MAC幀收/發時序得出CTS偵聽節點獲取信道預約時間Tctsk6sctv6為
'0,Rate = 0TCTSReserve = \ Length/Rate + Tack + 2 χ SIFS,Rate = RBasic
Length/Rate + Trtb + Tack + 3 χ SIFS, Rate > R0asicTetb為RTB幀的傳輸時間，如果Rate域的值為0，接收節點拒絕轉發數據幀，則CTS 偵聽節點將信道預約時間設置為0，如果Rate域的值為RBasi。，接收節點選擇的Data幀傳輸 速率為基本傳輸速率，則CTS偵聽節點按照DCF協議的規約得出信道預約時間，如果Rate 域的值大於RBasi。，接收節點選擇的Data幀傳輸速率大於基本傳輸速率，則CTS偵聽節點應 將RTB幀的傳輸時間計入信道預約時間；(2c)發送節點收到接收節點應答的CTS幀後，如果通過幀中Rate Adaptive欄位 Rate域獲知的Data幀傳輸速率大於基本傳輸速率，或者Data幀傳輸已被收方拒絕，則發送 節點通過廣播RTB幀更新RTS偵聽節點獲取的信道預約時間，RTB偵聽節點更新信道預約
時間 TRTBEeserve 為·Tmmieserve = Length/Rate+TACK+2XSIFS。所述的步驟(3)中的二維網絡分配向量是在節點內存中以線性鍊表形式存儲的 一個數據結構，所述的線性鍊表中的每個結點由存儲後繼結點位置信息的指針域和存放數 據元素信息的數據域組成，其中尾節點指針域中的指針為「空」 (NULL)，而其餘結點指針域 中的指針則指向線性鍊表中下一個結點的存放地址，每個結點的數據域包含由鄰居節點地 址(ScrID)欄位和該鄰居節點預約信道的時間欄位組成的二維信息。
9
當節點偵聽到鄰居節點發送的一個MAC幀時，節點即在TDNAV的結點數據域ScrID 欄位中查找該鄰居節點的地址(1)如果該鄰居節點的地址已經記錄在TDNAV的某一結點數據域的ScrID欄位中， 則節點將該數據域的欄位的值更新為偵聽當前MAC幀所獲知的信道預約時間；(2)如果該鄰居節點的地址沒有記錄在TDNAV的任一結點數據域的ScrID欄位中， 則節點在TDNAV的尾部插入一個新結點，並將該鄰居節點的地址以及偵聽當前MAC幀所獲 知的信道預約時間記錄在新結點數據域的ScrID和欄位。發送節點通過查找TDNAV所有結點數據域欄位的最大值即可獲知信道將持 續變忙的時間，從而退避等待，避免衝突，實現虛擬載波檢測。如圖3所示，考慮在邊長為IOOOm的正方形區域中，隨機分布50個節點，採用 Random Waypoint運動模型，節點運動的最大速度為5m/s，最小速度為lm/s，停止等待時間 為Os。仿真時間為50s，從仿真開始時刻起，在50個節點中隨機建立5個發端和收端均不 相同的CBR流。附圖3給出了 DCF協議、HOLLAND G等人提出的RBAR協議與本實施例性能 比較。仿真結果證明了本實施例的有效性。
權利要求
一種支持擁塞識別的DCF協議速率自適應方法，其特徵在於，包括以下步驟(1)通過收方速率的選取和擁塞避免的方法對擁塞進行監測，選擇傳輸速率；(2)引入預約時間廣播幀，對RTS幀和CTS幀的傳輸範圍內鄰居節點的偵聽信息進行更新；(3)引入二維網絡分配向量，支持多速率條件下的虛擬載波檢測。
2.根據權利要求1所述的一種支持擁塞識別的DCF協議速率自適應方法，其特徵在於 所述的步驟(1)包括以下步驟(Ia)對RTS幀和CTS幀的格式進行了修改，將幀中用於表示信道預約時間的Duration 欄位修改為6個字節長度的Rate Adaptive欄位，在RTS幀中，RateAdaptive欄位包含4 比特的IsFinal域和12比特的Length域，在CTS幀中，Rate Adaptive欄位包含4比特的 Rate域和12比特的Length域；(Ib)節點網絡層隊列中有數據分組發送到MAC層，節點在發送RTS幀以前，判斷本 次數據發送的地址是否是該分組轉發的最終地址，如果是最終地址，則節點將RTS幀Rate Adaptive欄位的IsFinal域設置為True，如果不是最終地址，而是該數據分組的下一跳轉 發地址，則節點將該域設置為False，同時，節點將當前數據分組的長度寫在Rate Adaptive 欄位的Length域中；(Ic)接收節點收到發送節點的RTS幀後，如果IsFinal域的值為False，則RTS幀接收 節點為當前數據分組的中繼轉發節點，如果節點網絡層隊列已滿，無法繼續轉發數據分組， 則節點將拒絕進行本次數據轉發，避免隊列擁塞導致的無效傳輸，如果節點網絡層隊列未 滿，則節點可以進行本次數據轉發；(Id)如果IsFinal域的值為True，則RTS幀接收節點為當前數據分組的最終目的節 點，接收節點收到該數據分組後直接向上層傳遞，不需要將該數據分組加入網絡層發送隊 列；(Ie)接收節點將RTS幀指示的數據分組長度寫入CTS幀Rate Adaptive欄位的Length 域中，同時，在拒絕進行本次數據幀轉發的情況下，接收節點將CTS幀Rate Adaptive欄位 的Rate域設置為0，從而通過應答CTS幀將擁塞信息告知發送節點，而如果可以轉發或接 收該數據幀，接收節點則將根據信道當前的信噪比條件選擇合理的發送速率，並將該值寫 入CTS幀Rate Adaptive欄位的Rate域，從而通過應答CTS幀將收方決定的Data幀發送 速率告知發送節點。
3.根據權利要求1所述的一種支持擁塞識別的DCF協議速率自適應方法，其特徵在於 所述的步驟(2)中引入的預約時間廣播幀包含2位元組的信道預約時間欄位，在收方選擇的 Data幀傳輸速率大於基本傳輸速率，或者因隊列擁塞而拒絕數據轉發的情況下，發送節點 採用基本傳輸速率廣播RTB幀，即可將新的信道預約時間告知其RTS幀傳輸範圍內的鄰居 節點。
4.根據權利要求3所述的一種支持擁塞識別的DCF協議速率自適應方法，其特徵在於 所述的信道預約時間的獲取和更新包括以下步驟(2a)發送節點的鄰居節點偵聽到RTS幀後，由於未知發送節點傳輸Data幀的實際速 率，因而假定Data幀以基本傳輸速率發送，RTS偵聽節點獲取信道預約時間TKTSKesCTve為TRTSEeserve = Length/RBasic+TCTS+TACK+3 X SIFS2RBasic為基本傳輸速率，Tcts和TAeK為CTS幀和ACK幀的傳輸時間，SIFS為幀間間隔時間；(2b)接收節點收到RTS幀後，即可按照規約向發送節點應答CTS幀，接收節點的鄰居節 點偵聽到CTS幀後，CTS偵聽節點獲取信道預約時間TCTSKese e為'0,Rate = 0TcxsReserve = 『 Length/Rate + Tack + 2 X SIFS,Rate = R0asicLength/Rate + Trtb + Tack +3xSIFS, Rate > RBasicTetb為RTB幀的傳輸時間，如果Rate域的值為0，接收節點拒絕轉發數據幀，則CTS偵 聽節點將信道預約時間設置為0，如果Rate域的值為RBasi。，接收節點選擇的Data幀傳輸速 率為基本傳輸速率，則CTS偵聽節點按照DCF協議的規約得出信道預約時間，如果Rate域 的值大於RBasi。，接收節點選擇的Data幀傳輸速率大於基本傳輸速率，則CTS偵聽節點應將 RTB幀的傳輸時間計入信道預約時間；(2c)發送節點收到接收節點應答的CTS幀後，如果通過幀中Rate Adaptive欄位Rate 域獲知的Data幀傳輸速率大於基本傳輸速率，或者Data幀傳輸已被收方拒絕，則發送節點 通過廣播RTB幀更新RTS偵聽節點獲取的信道預約時間，RTB偵聽節點更新信道預約時間TRTBReserve 為:TRTBEeserve = Length/:Riite+TACK+2 κ SIFS。
5.根據權利要求1所述的一種支持擁塞識別的DCF協議速率自適應方法，其特徵在 於所述的步驟(3)中的二維網絡分配向量是在節點內存中以線性鍊表形式存儲的一個 數據結構，所述的線性鍊表中的每個結點由存儲後繼結點位置信息的指針域和存放數據元 素信息的數據域組成，其中尾節點指針域中的指針為「空」(NULL)，而其餘結點指針域中 的指針則指向線性鍊表中下一個結點的存放地址，每個結點的數據域包含由鄰居節點地址 (ScrID)欄位和該鄰居節點預約信道的時間欄位組成的二維信息。
全文摘要
本發明公開了一種支持擁塞識別的DCF協議速率自適應方法，包括以下步驟(1)通過收方速率的選取和擁塞避免的方法對擁塞進行監測，選擇傳輸速率；(2)引入預約時間廣播幀，對RTS幀和CTS幀的傳輸範圍內鄰居節點的偵聽信息進行更新；(3)引入二維網絡分配向量，支持多速率條件下的虛擬載波檢測。本發明通過收方速率的選取和擁塞避免的方法對擁塞進行監測，引入預約時間廣播幀和二維網絡分配向量，實現了物理層多速率自適應傳輸的同時，還能有效避免高速率傳輸數據分組的重負載條件下可能出現的擁塞問題。
文檔編號H04W48/10GK101938792SQ20101027121
公開日2011年1月5日 申請日期2010年8月31日 優先權日2010年8月31日
發明者毛永慶, 蔣賢志, 賈愛梅, 雷磊, 顧寧平 申請人:中國電子科技集團公司第二十八研究所