消除隐藏与暴露终端及实施定位的介质访问控制方法技术

本发明专利技术提供了一种消除隐藏与暴露终端及实施定位的介质访问控制方法。发方节点在接入信道前，根据信道状态、收到的其他节点的信息以及位置信息联合决定是否接入信道，收发双方通过交互信息建立联系、解决隐藏终端和暴露终端问题的同时实现自身定位，并利用位置信息提高方法。该方法解决了无线网络中隐藏终端和暴露终端问题，同时获取了节点的位置信息，并利用位置信息优化方法性能，提高信道利用率。

【技术实现步骤摘要】
消除隐藏与暴露终端及实施定位的介质访问控制方法
本专利技术涉及无线网络介质访问控制方法，具体涉及一种消除隐藏与暴露终端及实施定位的介质访问控制方法。
技术介绍
无线网络为用户提供了在移动中使用计算机网络的机会。由于无线信道本身的特点，无线网络的数据链路层必须使用一种合理的共享信道方法来协调节点对信道的争用，尽最大努力降低数据碰撞概率。802.11DCF是主流的介质访问控制方法，该方法基于载波监听多址访问/碰撞避免(CSMA/CA)机制，通过收发双方交互RTS帧CTS帧来解决隐藏终端，但针对暴露终端问题并没有提出解决方案。目前，节点的位置信息一般不在交互MAC信息时获得。无线信道的不稳定性，导致信号冲突比较普遍，而介质访问控制方法恰好用来减少冲突。如果能够在交互MAC信息时进行定位，不仅可以减少冲突，还节省了节点通过其他途径获取位置信息所消耗的资源。针对上述问题，本专利技术提出了一种介质访问控制方法，利用位置信息、信道状态和收到的其他节点的信息联合决定是否接入信道，通过收发双方交互信息解决隐藏终端和暴露终端问题，在交互MAC信息时获取位置信息，并利用位置信息优化MAC方法。
技术实现思路
本专利技术提出一种联合解决无线局域网中隐藏终端、暴露终端问题及实施定位的介质访问控制方法，工作流程包括以下几个部分：1.发方在接入信道前，根据侦听到的信道状态、收到的节点信息联合确定信道接入决定：步骤一：如果发方侦听到信道空闲，且信道已空闲的时间超过随机等待时间的最大值时，表明没有节点争用信道，发方直接接入；步骤二：如果发方侦听到信道空闲，且信道已空闲的时间未超过随机等待时间的最大值，发方须随机等待一段时间，如果超时后信道依然空闲，发方接入信道，随机等待是为了避免信道从忙态转为空闲时众多节点同时接入而产生冲突；步骤三：如果发方收到其他收方的应答信息或连续确认信息，连续确认信息是发方有连续发送计划时通知收方对所发数据信息回复的一种确认和应答相结合信息，且发方已知与这些节点的距离，则当距离小于收方的干扰范围时，说明发方此时并发数据会使这些节点产生冲突，故发方在这两种信息指定的时间内禁止接入信道，等待信道空闲后重回步骤二；如果距离大于干扰范围，说明发方此时虽然收到应答信息或连续确认信息，但并不会造成冲突，发方竞争接入信道，同时避开其他节点接收确认信息或连续确认信息的时段；如果未知距离信息，发方等待信道空闲后重回步骤二；步骤四：如果发方收到来自其他节点的请求信息却没有收到任何应答信息或连续确认信息，且发方已知与其他收方的距离，则当距离大于收方的干扰范围时，发方竞争接入信道，同时避开其他节点接收确认信息或连续确认信息的时段，如果距离小于干扰范围时禁止接入，等待当前通信结束后重回步骤二；如果未知距离信息，发方竞争接入信道；步骤五：如果发方侦听到信道忙，但没有收到其他节点的任何信息，且发方已知与其他收方的距离，则当距离大于收方的干扰范围时，发方接入信道，距离小于干扰范围时禁止接入，等待当前通信结束后重回步骤二；如果未知距离信息，发方竞争接入信道。2.发方与收方先建立联系，通过交互信息来解决隐藏终端和暴露终端问题包括以下步骤：步骤六：发方向收方单播请求信息以建立连接，同时通过请求信息告知收方是否需要对即将发出的数据信息回复确认信息，即发方根据网络情况选择性接收收方的回复；当发方需要连续发送数据信息时，利用请求信息告知收方是否需要对数据信息回复连续确认信息；发方发送完请求信息后将在一定时间内等待收方的回复；步骤七：收方收到请求信息时，如果自身不处于拥塞状态且不与其他节点的接收计划冲突，广播一个应答信息，收方发送完应答信息后将在一定时间内等待发方的数据信息；步骤八：发方在超时前收到相应的应答信息后，向收方发送数据信息，如果发方需要回复，发方将在数据信息发送完后的一段时间内等待收方的确认；如果在超时前没有收到，发方酌情重传，其他收到任何应答信息的节点需结合位置信息竞争接入信道；步骤九：收方在超时前收到了发方的数据信息后，根据发方要求做出回复；如果在超时前未收到则不做动作；步骤十：如果发方正在等待收方的回复，则在超时前收到收方的确认信息就表示通信成功，如果收到连续确认信息，发方无需等待立刻发送下一个数据信息；如果在超时前没有收到收方的回复，酌情重传数据信息。3.通过交互信息实现定位并利用位置信息提高方法性能，包括以下步骤：步骤十一：发方与收方交互请求信息，应答信息和数据信息后，收方获得它与发方的仰角θ、方位角和距离S，以收方为原点建立坐标系，计算出发方基于收方的坐标(X,Y,Z)，公式如下所示：收方在回复中加入发方的距离信息，使发方成为已知自身位置的节点；步骤十二：网络中的其他节获得各自与该节点的夹角，其中原收方与该节点的仰角为θ1，方位角为原发方与该节点的仰角为θ2，方位角为在原收方坐标系中该节点的坐标(X1,Y1,Z1)，公式如下：其中r1是节点和原收方的距离，在原发方坐标系中该节点的坐标(X2,Y2,Z2)，公式如下：其中r2是节点和原发方的距离，该节点基于原收方的坐标应等于原发方基于原收方的坐标加上该节点基于原发方的坐标，公式如下：以此为等式条件求得该节点基于原收方的位置(X1,Y1,Z1)；步骤十三：未知位置信息的节点根据步骤十一、十二实现自身的定位，已知自身位置的节点以此方式更新位置信息；步骤十四：网络中的节点此时已经知道了位置信息，要接入信道时，如果侦听到信道空闲，按照步骤一和步骤二接入信道；如果侦听到信道忙，当自身与其他正在通信的收方节点的距离大于收方的干扰范围时允许接入信道，小于干扰范围时禁止接入，等到信道空闲后重回步骤二。附图说明图1为本专利技术消除隐藏与暴露终端及实施定位的介质访问控制方法的暴露终端场景。图2为本专利技术消除隐藏与暴露终端及实施定位的介质访问控制方法的发方行为的流程图。图3为本专利技术消除隐藏与暴露终端及实施定位的介质访问控制方法的收方行为的流程图。图4为本专利技术消除隐藏与暴露终端及实施定位的介质访问控制方法的收方实现定位的示意图。图5为本专利技术消除隐藏与暴露终端及实施定位的介质访问控制方法网络中其他节点实现定位的示意图。具体实施方式下面利用图1，结合具体实施例子对本专利技术进行详细说明。以下实施例子将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。先说明图1场景的基本信息。在某一无线局域网中存在四个节点，编号为1、2、3和4，其中节点2和节点3有发送活动，节点2的目的节点是1，节点3的目的节点是4，节点2先于节点3接入信道，节点2和节点3的发送范围为dTX。节点整个场景运行情况如下。步骤一：节点2发送数据前侦本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种消除隐藏与暴露终端及实施定位的介质访问控制方法，发方在接入信道前，根据侦听到的信道状态、收到的节点信息联合确定信道接入决定，同时根据所接收到的信号和信息确定节点的位置信息，利用位置信息来提高信道接入决定的性能，其特征在于包括以下步骤：/n步骤一：如果发方侦听到信道空闲，且信道已空闲的时间超过随机设定的等待时间，直接接入信道；/n步骤二：如果发方侦听到信道空闲，且信道已空闲的时间未超过随机设定的等待时间，发方须等待另一段随机设定的时间，如果超时后信道依然空闲则接入信道；/n步骤三：如果发方收到其他节点的应答信息,该应答信息也包括其他收方节点返回的确认信息，且发方已知与这些节点的距离，则当距离小于收方的干扰范围时，等待信道空闲后重回步骤二，如果距离大于收方的干扰范围，发方竞争接入信道，同时避开其他节点接收确认信息的时段，如果未知距离信息，发方等待信道空闲后重回步骤二；/n步骤四：在发方收到来自其他节点的请求信息却没有收到任何应答信息的情况下，如果发方已知与其他正在接收数据的收方的距离，则当距离大于这些收方的干扰范围时，发方竞争接入信道，同时避开其他节点接收确认信息的时段，距离小于干扰范围时禁止接入，等待当前通信结束后重回步骤二；如果未知距离信息，发方竞争接入信道；/n步骤五：如果发方侦听到信道忙，但没有收到其他节点的任何信息，且发方已知与其他正在接收数据的收方距离，则当距离大于收方干扰范围时,发方竞争接入信道，距离小于干扰范围时禁止接入，等待当前通信结束后重回步骤二，如果未知距离信息，发方竞争接入信道。/n...

【技术特征摘要】
1.一种消除隐藏与暴露终端及实施定位的介质访问控制方法，发方在接入信道前，根据侦听到的信道状态、收到的节点信息联合确定信道接入决定，同时根据所接收到的信号和信息确定节点的位置信息，利用位置信息来提高信道接入决定的性能，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：如果发方侦听到信道空闲，且信道已空闲的时间超过随机设定的等待时间，直接接入信道；
步骤二：如果发方侦听到信道空闲，且信道已空闲的时间未超过随机设定的等待时间，发方须等待另一段随机设定的时间，如果超时后信道依然空闲则接入信道；
步骤三：如果发方收到其他节点的应答信息,该应答信息也包括其他收方节点返回的确认信息，且发方已知与这些节点的距离，则当距离小于收方的干扰范围时，等待信道空闲后重回步骤二，如果距离大于收方的干扰范围，发方竞争接入信道，同时避开其他节点接收确认信息的时段，如果未知距离信息，发方等待信道空闲后重回步骤二；
步骤四：在发方收到来自其他节点的请求信息却没有收到任何应答信息的情况下，如果发方已知与其他正在接收数据的收方的距离，则当距离大于这些收方的干扰范围时，发方竞争接入信道，同时避开其他节点接收确认信息的时段，距离小于干扰范围时禁止接入，等待当前通信结束后重回步骤二；如果未知距离信息，发方竞争接入信道；
步骤五：如果发方侦听到信道忙，但没有收到其他节点的任何信息，且发方已知与其他正在接收数据的收方距离，则当距离大于收方干扰范围时,发方竞争接入信道，距离小于干扰范围时禁止接入，等待当前通信结束后重回步骤二，如果未知距离信息，发方竞争接入信道。


2.根据权利要求1所述的消除隐藏与暴露终端及实施定位的介质访问控制方法，其特征在于发方与收方的行为包括以下步骤：
步骤六：发方向收方单播请求信息以建立连接，利用请求信息告知收方是否需要回...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐昊洋，姜胜明，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：上海;31