本发明专利技术公开一种基于二重优先级选择的协作媒质接入控制协议，该协议将智能电网体系架构分成：家域网(HAN，Home area network)、邻域网(NAN，Neighborhood area network)和广域网(WAN，Wide area network)三个层次的网络，该协议是在邻域网范围内；该协议包括：本协议在第一重优先级选择中，源节点根据保存的中继节点信息表选出三个最佳候选中继节点，选取的原则是根据记录的协作速率Rcoop的高低；在第二重优先级选择中首先检测候选中继节点中是否有智能中继SR，若有，择选SR为最终中继节点；若没有，则三个候选节点根据退避原则争取首先发送RTH分组而参与中继，退避时间长短和各自最新的协作速率Rcoop成反比。
【技术实现步骤摘要】
一种基于二重优先级选择的协作媒质接入控制协议
本专利技术涉及一种基于二重优先级选择的协作媒质接入控制协议，属于无线通信技 术领域。
技术介绍
目前已提出的比较优秀的协作MAC协议有CoopMAC协议和2rcMAC协议。CoopMAC 协议根据以往侦听的历史记录选择最佳的中继节点，而实际环境中无线信道受环境波动的 影响，是时变的。基于历史记录的信息选择中继节点存在信息过期失效的问题，造成选择的 中继节点不一定是最佳的中继节点。2rcMAC协议从所有回应的候选节点中选择一个速率最 快的节点作为最佳中继节点，这使得源节点要等到所有的潜在中继节点响应完毕才能做出 选择，大大增加了中继选择时间。 中继协作通信首先为无线通信系统引入了中继这一概念，中继可以根据需求来转 发信号以达到协助发送端到接收端数据传输的目的，它一方面能够扩大无线系统的覆盖范 围，另一方面也能提高无线链路的质量。将中继的概念进一步泛化，即认为无线网络中任意 一个闲置节点都能够成为其他节点的中继转发点，则形成了协作的概念。作为网络中的一 份子，一个用户并不再局限于只接收或发送对自己有用的数据，而应该贡献出自己的闲置 资源或者利用其他可用的资源推动整个网络中数据流的最大化。 协作通信最初是基于物理层提出的，近年来在物理层方面集中了大量的的研究。 同时研究表明，如果没有合理的高层协议支持，那么物理层将很难得到理想的协作增益。数 据链路层的MAC子层在协议栈中与物理层相邻，因此，协作MAC协议的设计是协作通信研究 的重要内容。 目前在智能电网的终端无线网络中，对数据传输的可靠性、吞吐量和时延性需要 更高地要求。但是，受环境影响，各节点的速率存在很大差异。随着无线网络的迅速发展， 带宽受限问题越发突出，大量多媒体业务的传输对无线链路提出了更高的速率要求，合理 设计媒质接入控制（MAC)协议在一定程度上能满足这个要求。而本专利技术提出的协议是从所 有可能的中继节点中快速、无冲突地选择出最佳中继节点进行协作传输，提高了中继节点 选择的成功率和协作效率，改善了网络传输性能。
技术实现思路
本专利技术目的在于提出了一种基于二重优先级选择的协作媒质接入控制协议（简 称DPS-CMAC协议），该协议在邻域网范围内提高了邻域网中从用户节点收集电表数据的速 率和可靠性，该协议应用于智能电网体系架构。 本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是：一种基于二重优先级选择的协作媒 质接入控制协议，该协议将智能电网体系架构分成：家域网（HAN，Home area network)、邻域 网（NAN，Neighborhood area network)和广域网（WAN，Wide area network)三个层次的网 络，该协议在邻域网范围内，包括： 1)本协议在第一重优先级选择中，源节点根据保存的中继节点信息表选出三个最 佳候选中继节点，选取的原则是根据记录的协作速率R_ p的高低； 2)在第二重优先级选择中首先检测候选中继节点中是否有智能中继SR，若有，择 选SR为最终中继节点；若没有，则三个候选节点根据退避原则争取首先发送RTH分组而参 与中继，退避时间长短和各自最新的协作速率R_ p成反比。 本专利技术首先从历史记录中快速选出三个候选节点，这三个节点包括了性能上最佳 的中继节点，避免了因等待所有节点全部响应完毕而带来的时间浪费。然后在候选节点中 根据最新的速率标准选出本次传输中最佳的中继节点，协作速率高的节点退避更短的时 间，从而优先参与中继传输，避免了历史信息的滞后性，确保所选到的节点是三个候选节点 中最佳的一个。 有益效果： 1、本专利技术能够进行快速高效的中继节点选择，提高了中继节点选择的成功率和协 作效率。 2、本专利技术能够从所有可能的中继节点中，快速、无冲突地选择出适于当前信道质 量状态的最佳中继节点进行协作传输。 3、本专利技术能改善网络接入性能，增加吞吐量，改善时延，保障电网终端数据快速、 可靠传输。 【附图说明】 图1为本专利技术智能电网中的邻域网结构示意图。 图2为本专利技术的协作传输模型示意图。 图3为本专利技术的协议时序图。 图4为本专利技术源节点的流程图。 图5为本专利技术中继节点的流程图。 图6为本专利技术目的节点的流程图。 【具体实施方式】 下面结合说明书附图对本专利技术作进一步的详细说明。 如图1所示，本专利技术将智能电网体系架构分成：家域网（HAN，Home area network)、 邻域网（NAN，Neighborhood area network)、广域网（WAN，Wide area network)三个层次的 网络。 本专利技术在邻域网内的多个用户节点共同组成一个分布式无线网络，各节点的智能 电表把收集的电表数据通过无线网络传给本小区的无线接入点AP，经过WiMAX/WLAN路由 器，数据通过广域网传给智能电网控制中心。当前，802. 11系列协议是最为流行的无线局 域网接入标准，它能够支持多个物理层的传输速率，并根据信道条件的不同进行调整。以 IEEE802. lib 为例，支持 lMbit/s，2Mbit/s, 5. 5Mbit/s, llMbit/s 这四种不同的传输速率。 当节点的距离较远、信道条件较差时，只能使用较低的速率（即IMbit/s或2Mbit/s)来完 成信息传输，从而降低了整个系统的性能。在分布式网络中，这不仅影响到本节点的传输性 能，而且使得周围临界点需要等待较长的时间才有机会进行传输。一种简单有效的方法是， 通过引入一个邻节点（称之为Helper节点）来协助源节点到目的节点的传输。因此在本 专利技术的邻域网中，采用这种协作通信方法，使高速节点帮助低速节点完成传输，这不仅大大 提高了网络的吞吐量，同时还降低了各个节点的接入时延。 另外，在实际的电网中，一些节点位于拥挤的建筑物内或者地下室内，传输条件不 理想。并且可能受到现代各种无线设备的干扰，导致传输损耗，因此，为了保证智能电网数 据传输的可靠性，我们在邻域网内部署有限数量的智能中继器节点（SR，smart relay)，和 普通用户节点一起参与节点间的协作传输，如图1所示。智能中继器采用智能天线，实行全 向收听和定向发射，并且具有更高的传输速率和可靠性，可以获得更高的中继传输效果。因 此本模型的中继节点有两种：普通节点（普通中继器），和智能中继器，其中智能中继器比 普通节点中继器具有更高的优先级。 如图 2 所不，为实施本专利技术中的 DPS-CMAC (Dual Priority Selection-MAC protocol)协议，以典型的无线局域网（WLAN)为例。网络中所有节点和智能中继器分布在 以接入点AP为圆心的圆内。网络中的所有节点共享一个信道，所有的控制分组和数据分组 传输都在这个信道上完成，并且假设节点之间的信道是完全对称的。 根据 802. 11b，网络支持 IMbit/s、2Mbit/s、5. 5Mbit/s 和 11Mbit/s 这四种数据速 率。节点以不同的传输速率向AP发送数据分组，以基本传输速率（本专利技术设定为1Mbit/ s)发送请求发送（CRTS)、本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于二重优先级选择的协作媒质接入控制协议，其特征在于，所述协议包括：1)所述协议在第一重优先级选择中，源节点根据保存的中继节点信息表选出三个最佳候选中继节点，选取的原则是根据记录的协作速率Rcoop的高低；2)在第二重优先级选择中首先检测候选中继节点中是否有智能中继SR，若有，择选SR为最终中继节点；若没有，则三个候选节点根据退避原则争取首先发送RTH分组而参与中继，退避时间长短和各自最新的协作速率Rcoop成反比。
【技术特征摘要】
1. 一种基于二重优先级选择的协作媒质接入控制协议，其特征在于，所述协议包括： 1) 所述协议在第一重优先级选择中，源节点根据保存的中继节点信息表选出三个最佳 候选中继节点，选取的原则是根据记录的协作速率R_ p的高低； 2) 在第二重优先级选择中首先检测候选中继节点中是否有智能中继SR，若有，择选SR 为最终中继节点；若没有，则三个候选节点根据退避原则争取首先发送RTH分组而参与中 继，退避时间长短和各自最新的协作速率R_ p成反比。2. 根据权利要求1所述的一种基于二重优先级选择的协作媒质接入控制协议，其特征 在于：所述协议是在邻域网范围内。3. 根据权利要求2所述的一种基于二重优先级选择的协作媒质接入控制协议，其特征 在于：在邻域网内的多个用户节点共同组成一个分布式无线网络。4. 根据权利要求1所述的一种基于二重优先级选择的协作媒质接入控制协议，其特征 在于：所述协议应用于智能电网体系架构。5. 根据权利要求1或4所述的一种基于二重优先级选择的协作媒质接入控制协议，其 特征在于，所述协议将智能电网体系架构分...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵海涛，崔正杰，刘南杰，朱洪波，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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