CN106851768B - 服务质量保证的自适应跨层多址接入方法及*** - Google Patents

服务质量保证的自适应跨层多址接入方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种服务质量保证的自适应跨层多址接入方法及***，该方法包括：通过源节点判断其剩余能量参数是否大于或等于剩余能量比值的门限；若是，则目的节点判断信道质量参数是否大于或等于对应链路间的信道增益门限；若是，且信道质量参数大于或等于对应链路间的信道增益门限，则目的节点通知源节点采用直接传输方式进行传输；若剩余能量参数大于或等于剩余能量比值的门限，且信道质量参数小于对应链路间的信道增益门限，则目的节点通知源节点及候选协作节点采用单节点协作传输方式进行传输；若剩余能量参数小于剩余能量比值的门限，则目的节点通知源节点及候选协作节点采用多节点协作传输方式进行传输。

Description

服务质量保证的自适应跨层多址接入方法及***
技术领域
本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种服务质量保证的自适应跨层多址接入方法及***。
背景技术
在无线网络和传感器网络中，多址接入方法(简称：MAC方法)负责解决每个移动用户或传感器节点如何公平、快速、安全地接入使用信道，高效地共享有限的无线带宽资源的问题。MAC方法的好坏直接影响到网络吞吐量、时延、能量效率及网络寿命等性能指标的优劣。
现有的MAC方法主要有直接传输方法、单节点协作传输方法及多节点协作传输方法。直接传输方法依照IEEE 802.11分布式协调功能方式完成直接传输过程，收发双方先通过控制分组预约信道，预约成功后源节点发送数据分组，目的节点在成功接收后回复确认分组。单节点协作传输方法通过选择单个协作节点来帮助源节点转发数据分组至目的节点。多节点协作传输方法通过选择多个协作节点来帮助源节点转发数据分组至目的节点。
直接传输方法在信道质量好的情况下，时延开销小，吞吐量较大；但是应对信道质量差的情况时，需要利用源节点的能量消耗换取目的节点接收信号的质量保证。而单节点协作传输方法和多节点协作传输方法虽然使能量效率得到提高，网络寿命进行了延长，但提高了控制分组的复杂度，增大了传输过程的时延，吞吐量性能也下降。
所以目前并没有针对信道质量和能量效率对MAC方法进行合理地选择，在全程数据传输中采用单一MAC方法导致不能充分利用每种MAC方法的优点并规避每种MAC方法的缺点。
发明内容
本发明实施例提供一种服务质量保证的自适应跨层多址接入方法及***，该方法解决了目前并没有针对信道质量和能量效率对MAC方法进行合理地选择，在全程数据传输中采用单一MAC方法导致不能充分利用每种MAC方法的优点并规避每种MAC方法的缺点的技术问题。
本发明实施例提供一种服务质量保证的自适应跨层多址接入方法，包括：
源节点判断其剩余能量参数是否大于或等于剩余能量比值的门限；
若所述源节点确定其剩余能量参数大于或等于剩余能量比值的门限，则目的节点判断所述源节点和目的节点的链路间的信道质量参数是否大于或等于对应链路间的信道增益门限；
若所述源节点确定其剩余能量参数大于或等于剩余能量比值的门限，且所述目的节点确定所述源节点和目的节点的链路间的信道质量参数大于或等于对应链路间的信道增益门限，则所述目的节点通知所述源节点采用直接传输方式进行传输；
若所述源节点确定其剩余能量参数大于或等于剩余能量比值的门限，且所述目的节点确定所述源节点和目的节点的链路间的信道质量参数小于对应链路间的信道增益门限，则所述目的节点通知所述源节点及候选协作节点采用单节点协作传输方式进行传输；
若所述源节点确定其剩余能量参数小于剩余能量比值的门限，则所述目的节点通知所述源节点及候选协作节点采用多节点协作传输方式进行传输。
本发明实施例提供一种服务质量保证的自适应跨层多址接入***，包括：
所述源节点包括：
剩余能量参数判断模块，用于判断其剩余能量参数是否大于或等于剩余能量比值的门限；
所述目的节点包括：
信道质量参数判断模块，用于若所述源节点确定其剩余能量参数大于或等于剩余能量比值的门限，则判断所述源节点和目的节点的链路间的信道质量参数是否大于或等于对应链路间的信道增益门限；
直接传输方式确定模块，用于若所述源节点确定其剩余能量参数大于或等于剩余能量比值的门限，且所述目的节点确定所述源节点和目的节点的链路间的信道质量参数大于或等于对应链路间的信道增益门限，则通知所述源节点采用直接传输方式进行传输；
单节点协作传输方式确定模块，用于若所述源节点确定其剩余能量参数大于或等于剩余能量比值的门限，且所述目的节点确定所述源节点和目的节点的链路间的信道质量参数小于对应链路间的信道增益门限，则通知所述源节点及候选协作节点采用单节点协作传输方式进行传输；
多节点协作传输方式确定模块，用于若所述源节点确定其剩余能量参数小于剩余能量比值的门限，则通知所述源节点及候选协作节点采用多节点协作传输方式进行传输。
本发明实施例提供一种服务质量保证的自适应跨层多址接入方法及***，通过源节点判断其剩余能量参数是否大于或等于剩余能量比值的门限；若源节点确定其剩余能量参数大于或等于剩余能量比值的门限，则目的节点判断源节点和目的节点的链路间的信道质量参数是否大于或等于对应链路间的信道增益门限；若源节点确定其剩余能量参数大于或等于剩余能量比值的门限，且目的节点确定源节点和目的节点的链路间的信道质量参数大于或等于对应链路间的信道增益门限，则目的节点通知源节点采用直接传输方式进行传输；若源节点确定其剩余能量参数大于或等于剩余能量比值的门限，且目的节点确定源节点和目的节点的链路间的信道质量参数小于对应链路间的信道增益门限，则目的节点通知源节点及候选协作节点采用单节点协作传输方式进行传输；若源节点确定其剩余能量参数小于剩余能量比值的门限，则目的节点通知源节点及候选协作节点采用多节点协作传输方式进行传输。在剩余能量充足并且信道质量好的情况下采用直接传输方式；在剩余能量充足并且信道质量差的情况下采用单节点协作传输方式，引入适当控制分组与时延开销，利用单条协作链路即可减少传输过程能量消耗，提高能量效率以延长网络寿命；在剩余能量不足的情况下采用多节点协作传输方式，引入大量控制分组及时延开销，利用多条协作链路减少传输过程的能量消耗，提高能量效率；特别是通过均衡源节点与协作节点间剩余能量，减少源节点的能量消耗，避免源节点能量耗尽造成的网络寿命过早终结，从而延长网络寿命。所以该方法充分利用了每种MAC方法的优点并规避每种MAC方法的缺点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明服务质量保证的自适应跨层多址接入方法实施例一的流程图；
图2为本发明实施例一中直接传输方式时序图；
图3为本发明服务质量保证的自适应跨层多址接入方法实施例二的流程图；
图4为本发明实施例二中确定单个协作节点并采用单节点协作传输方式进行传输的流程图；
图5为本发明实施例二中单节点协作传输成功时序图；
图6为本发明实施例二中单节点协作传输HTS分组发生碰撞时序图；
图7为本发明实施例二中单节点协作传输无协作节点时序图；
图8为本发明实施例二中确定多个协作节点并采用多节点协作传输方式进行传输的流程图；
图9为本发明实施例二中多节点协作传输方式的成功时序图；
图10为本发明实施例二中单节点协作传输源节点至协作节点捎带发送时序图；
图11为本发明实施例二中单节点协作传输协作节点至源节点捎带发送时序图；
图12为本发明实施例二中单节点协作传输目的节点至协作节点捎带发送时序图；
图13为本发明服务质量保证的自适应跨层多址接入***实施例一的结构示意图；
图14为本发明服务质量保证的自适应跨层多址接入***实施例二的结构示意图；
图15为本发明服务质量保证的自适应跨层多址接入***实施例三的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
为了清楚起见，首先说明本发明使用的特定词或短语的定义。
图1为本发明服务质量保证的自适应跨层多址接入方法实施例一的流程图，如图1所示，本实施例的执行主体为服务质量保证的自适应跨层多址接入***，该服务质量保证的自适应跨层多址接入***包括：源节点和目的节点，还可以包括协作节点。则本实施例提供的服务质量保证的自适应跨层多址接入方法包括以下几个步骤。
步骤101，源节点判断其剩余能量是否大于或等于剩余能量比值的门限。
具体地，本实施例中，在源节点判断其剩余能量是否大于或等于剩余能量比值的门限之前，还包括：若源节点有数据要传输，则首先需要监测信道空闲持续分布式协调帧间间隔(DCF Interframe Spacing；简称：DIFS)，若在信道空闲持续分布式协调帧间间隔时间内没有侦听到其他节点正在进行传输，则源节点从[0,CW]之间选取一个随机数，CW为竞争窗口，然后将CW乘以时隙(Slot time，简称tSLOT)得到随机退避时间。
本实施例中，在随机退避时间之后，源节点判断其剩余能量是否大于或等于剩余能量比值的门限。
其中，源节点的剩余能量参数为源节点的剩余能量与初始能量的比值。表示ES/E0，其中，ES表示源节点的剩余能量，E0表示源节点的初始能量，本实施例中，全部节点的初始能量相同。γ表示剩余能量比值的门限。若源节点的剩余能量参数大于或等于剩余能量比值的门限，即ES/E0≥γ，则说明源节点的剩余能量较多，可多考虑网络的控制分组的复杂度、时延和吞吐量等性能。若源节点的剩余能量参数小于剩余能量比值的门限，即ES/E0<γ，则说明源节点的剩余能量较少，需多考虑网络的寿命方面的性能。
可以理解的是，本实施例中，源节点判断其剩余能量参数是否大于或等于剩余能量比值的门限后，若源节点确定其剩余能量参数大于或等于剩余能量比值的门限，则向目的节点发送请求发送分组(简称为：RTS分组)，否则，向目的节点发送协作请求发送协作请求发送分组(简称为：C-RTS分组)。
本实施例中，C-RTS分组表示为表1所示。其包含2字节帧控制，2字节持续时间，6字节目的接收端地址，6字节发送端地址，2字节源节点剩余能量以及4字节帧校验。C-RTS分组与RTS分组相比增加了2字节源节点的剩余能量，ES将为后续的协作节点接入过程，提供相应参数。
表1：C-RTS帧结构
Figure GDA0002291649940000061
步骤102，若源节点确定其剩余能量参数大于或等于剩余能量比值的门限，则目的节点判断源节点和目的节点的链路间的信道质量参数是否大于或等于对应链路间的信道增益门限。
其中，本实施例中，源节点和目的节点的链路间的信道质量参数为链路间的信道增益，可表示为：HSD＝Prec/Pmax，其中，Prec为RTS分组的接收功率，Pmax为链路间的最大接收功率；λ表示链路间信道增益门限值。
本实施例中，若目的节点确定源节点和目的节点的链路间的信道质量参数大于或等于对应链路间的信道增益门限，即HSD≥λ，则说明该链路间的信道质量好，可采用直接传输方式进行传输，若目的节点确定源节点和目的节点的链路间的信道质量参数小于对应链路间的信道增益门限，即HSD<λ，则说明该链路间的信道质量差，可采用单节点协作传输方式进行传输。
步骤103，若源节点确定其剩余能量参数大于或等于剩余能量比值的门限，且目的节点确定源节点和目的节点的链路间的信道质量参数大于或等于对应链路间的信道增益门限，则目的节点通知源节点采用直接传输方式进行传输。
可以理解的是，若目的节点确定源节点和目的节点的链路间的信道质量参数大于或等于对应链路间的信道增益门限，则向源节点回复清除发送分组(简称：CTS分组)，以通知源节点采用直接传输方式进行传输。若目的节点确定源节点和目的节点的链路间的信道质量参数小于对应链路间的信道增益门限，则向源节点回复协议清除发送分组(简称：C-CTS分组)，以通知源节点采用单节点协作传输方式进行传输。
本实施例中，C-CTS分组的帧结构表示为表2所示。包含2字节帧控制，2字节持续时间，6字节接收端地址，2字节S-D之间信道增益以及4字节帧校验。C-CTS分组与CTS分组相比增加了2字节标志S-D之间的信道增益HSD，目的是为了使候选协作节点利用HSD信息依照相关条件判断是否进行接入。
表2：C-CTS分组的帧结构
Figure GDA0002291649940000071
需要说明的是，本实施例提供的时序图中，控制分组或数据分组所在的节点表示发送该控制分组或数据分组的节点，NAV表示对应节点所处的状态，NAV表示网络分配矢量，即对应节点设置NAV状态，进行退避。图2为本发明实施例一中直接传输方式时序图，如图2所示，其中，DIFS表示信道空闲持续分布式协调帧间间隔时间，随机退避时间，为源节点选取随机个数的时隙tSLOT进行退避，SIFS表示各节点在接收到分组后需要等待短帧间间隔时间。从图2中可以看出在直接传输方式中，协作节点Ri未参与其中，只在源节点和目的节点间进行控制分组和数据分组的传输，在目的节点接收到数据分组后，向源节点回复确认分组(简称：ACK分组)。以表示完成传输过程。
步骤104，若源节点确定其剩余能量参数大于或等于剩余能量比值的门限，且目的节点确定源节点和目的节点的链路间的信道质量参数小于对应链路间的信道增益门限，则目的节点通知源节点及候选协作节点采用单节点协作传输方式进行传输。
步骤105，若源节点确定其剩余能量参数小于剩余能量比值的门限，则目的节点通知源节点及候选协作节点采用多节点协作传输方式进行传输。
结合步骤104-步骤105对本实施例进行说明。具体地，由于单节点协作传输方式与多节点协作传输方式基于协作传输的优势针对不同网络性能指标各有侧重：所以本实施例中，单节点协作传输方式适用于源节点剩余能量充足，而信道质量差的情况下。为了避免直接传输方式信道链路质量差而产生过多的能量消耗，使能量效率降低，因此采用单节点协作传输方式。由于单个协作节点即可以提供一条信道质量较好的协作链路，节省了传输过程的能量消耗，提高了网络能量效率。而多节点协作传输方式适用于源节点剩余能量不足的情况下。由于多节点协作传输方式不仅可以充分利用多条协作链路传输带来的协作分集增益，还可以将源节点进行数据传输所需要的能量消耗分摊至多个剩余能量相对充足的协作节点，从而减少对于源节点能量的消耗，避免了源节点能量过早耗尽造成网络不连通，因此延长了网络寿命。
可以理解的是，若目的节点确定源节点和目的节点的链路间的信道质量参数小于对应链路间的信道增益门限，则向源节点回复C-CTS分组，以通知源节点采用单节点协作传输方式或多节点协作传输方式进行传输。C-CTS分组的帧格式如表2所示，在此不再一一赘述。
本实施例提供的服务质量保证的自适应跨层多址接入方法，通过源节点判断其剩余能量参数是否大于或等于剩余能量比值的门限；若源节点确定其剩余能量参数大于或等于剩余能量比值的门限，则目的节点判断源节点和目的节点的链路间的信道质量参数是否大于或等于对应链路间的信道增益门限；若源节点确定其剩余能量参数大于或等于剩余能量比值的门限，且目的节点确定源节点和目的节点的链路间的信道质量参数大于或等于对应链路间的信道增益门限，则目的节点通知源节点采用直接传输方式进行传输；若源节点确定其剩余能量参数大于或等于剩余能量比值的门限，且目的节点确定源节点和目的节点的链路间的信道质量参数小于对应链路间的信道增益门限，则目的节点通知源节点及候选协作节点采用单节点协作传输方式进行传输；若源节点确定其剩余能量参数小于剩余能量比值的门限，则目的节点通知源节点及候选协作节点采用多节点协作传输方式进行传输。在剩余能量充足并且信道质量好的情况下采用直接传输方式；在剩余能量充足并且信道质量差的情况下采用单节点协作传输方式，引入适当控制分组与时延开销，利用单条协作链路即可减少传输过程能量消耗，提高能量效率以延长网络寿命；在剩余能量不足的情况下采用多节点协作传输方式，引入大量控制分组及时延开销，利用多条协作链路减少传输过程的能量消耗，提高能量效率；特别是通过均衡源节点与协作节点间剩余能量，减少源节点的能量消耗，避免源节点能量耗尽造成的网络寿命过早终结，从而延长网络寿命。所以该方法充分利用了每种MAC方法的优点并规避每种MAC方法的缺点。
图3为本发明服务质量保证的自适应跨层多址接入方法实施例二的流程图，如图3所示，本实施例提供的服务质量保证的自适应跨层多址接入方法，是在本发明服务质量保证的自适应跨层多址接入方法实施例一的基础上，对步骤104-步骤105的进一步细化，而且还包括了捎带数据分组传输的步骤，则本实施例提供的服务质量保证的自适应跨层多址接入方法包括以下步骤。
步骤201，若源节点确定信道空闲持续分布式协调帧间间隔时间内未侦听到其他节点正在传输，则确定随机规避时间。
具体地，本实施例中，若源节点有数据需要发送给目的节点，则首先要确定信道是否在空闲态，即确定信道空闲持续分布式协调帧间间隔时间内未侦听到其他节点正在传输，则说明信道处于空闲态，可在随机规避时间后进行控制分组和数据分组的传输。
其中，随机规避时间的计算方式与本发明服务质量保证的自适应跨层多址接入方法实施例一中的计算方式相同，在此不再一一赘述。
步骤202，在源节点判断其剩余能量参数是否大于或等于剩余能量比值的门限，若是，则执行步骤203，否则，执行步骤209。
本实施例中，步骤202的实现方式与本发明服务质量保证的自适应跨层多址接入方法实施例一中的步骤101的实现方式相同，在此不再一一赘述。
步骤203，源节点向目的节点发送请求发送分组。
步骤204，目的节点判断源节点和目的节点的链路间的信道质量参数是否大于或等于对应链路间的信道增益门限，若是，则执行步骤205，否则执行步骤207。
步骤205，目的节点向源节点回复清除发送分组，以通知源节点采用直接传输方式进行传输。
步骤206，源节点和目的节点采用直接传输方式进行传输。
源节点和目的节点采用直接传输方式进行传输可参见图2，在此不再一一赘述。
步骤207，目的节点向源节点回复协作清除发送分组，以通知源节点采用单节点协作传输方式进行传输。
步骤208，源节点确定单个协作节点并采用单节点协作传输方式进行传输。
进一步地，本实施例中，若目的节点通知源节点采用单节点协作传输方式进行传输，则还包括以下步骤。图4为本发明实施例二中确定单个协作节点并采用单节点协作传输方式进行传输的流程图。步骤208a-步骤208l为确定单个协作节点并采用单节点协作传输方式进行传输的步骤。
步骤208a，各候选协作节点判断其是否满足单节点参与协作传输条件，若是，则执行步骤208b，否则，执行步骤208l。
进一步地，本实施例中，在源节点和目的节点进行控制分组传输过程中，邻居节点进行侦听。若邻居节点侦听到RTS分组与C-CTS分组，则该邻居节点可作为单节点协作传输的候选节点。
其中，单节点参与协作传输条件可表示为式(1)和式(2)所示：
HSR≥HSD；HRD≥HSD； (1)
ER/E0≥γ； (2)
其中，HSR表示源节点S与候选协作节点R之间的信道增益，由候选协作节点R侦听RTS分组得到的接收功率所计算；HRD表示候选协作节点R与目的节点D之间的信道增益，由协作节点R侦听C-CTS分组得到的接收功率所计算；HSD由C-CTS分组中携带的信息得到；ER表示协作节点R的剩余能量，E0表示候选协作节点的初始能量，式(1)与(2)限定了协作链路增益必须大于直传链路增益，协作节点的剩余能量大于限剩余能量门限，从而保证了单节点协作传输的有效性。
步骤208b，根据候选协作节点和源节点或目的节点的信道质量参数计算单节点接入等待时间。
其中，候选协作节点和源节点的信道质量参数为候选协作节点和源节点的信道增益HSR。候选协作节点和目的节点的信道质量参数为候选协作节点和目的节点的信道增益HRD。
步骤208c，候选协作节点在对应的单节点接入等待时间内侦听是否有其他候选协作节点向源节点发送帮助发送分组，若否，则执行步骤208d，否则执行步骤208e。
进一步地，本实施例中，帮助发送分组(简称为：HTS分组)。HTS分组的帧格式如表3所示，包含2字节帧控制，2字节持续时间，6字节接收端地址，6字节发送端地址，该发送端地址为候选协作节点Ri的地址，2字节Ri剩余能量ER，2字节Ri-D之间信道增益HRiD以及4字节帧校验。帧结构中未包含S-Ri之间信道增益，因为HSRi可以由源节点在收到HTS分组后根据其接收功率计算得出。
表3：HTS分组的帧格式
Figure GDA0002291649940000111
步骤208d，该候选协作节点向源节点发送帮助发送分组。
步骤208e，候选协作节点取消向源节点发送帮助发送分组。
执行完步骤208e后，执行步骤208l。
步骤208f，源节点判断是否在等待时间门限内接收到帮助发送分组，若是，则执行步骤208g，否则执行步骤208k。
步骤208g，源节点判断接收到的帮助发送分组是否能够正确解码，若是，则执行步骤208h，否则，执行步骤208i。
步骤208h，源节点发送数据分组，协作节点转发数据分组，目的节点对数据分组解码成功后向源节点回复ACK分组。
步骤208i，源节点向向各个候选协作节点广播冲突分解控制分组。
步骤208j，多个候选协作节点分别在对应的随机时间内进行退避操作，并在对应随机时间内侦听是否有其他候选协作节点向源节点发送帮助发送分组。
执行完步骤208j后，执行步骤208c。
步骤208k，源节点采用直接传输方式向目的节点发送数据分组。
步骤208l，候选协作节点退出单节点协作传输方式，并进行退避。
结合步骤208a-步骤208l对本实施例进行说明，则本实施例中的单节点传输方式中候选协作节点进行竞争，最终协作节点的确定包括了三种情况。
情形1：图5为本发明实施例二中单节点协作传输成功时序图。如图5所示，候选协作节点Ri在等待对应的单节点接入等待时间ti后未侦听到有其他候选协作节点向源节点发送帮助发送分组或未侦听到源节点发送数据分组，则候选协作节点Ri发送HTS分组，其他协作节点在发送自身的HTS分组之前持续侦听信道；如若Rj在对应的单节点接入等待时间tj侦听到Ri所发送的HTS分组，则取消自身HTS分组的发送；若Rk不在Ri的传输范围内，则在侦听到源节点S发送数据分组后取消HTS分组的发送；源节点S在接收到HTS分组后，以保证选出的协作节点可以正确接收的功率PS发送数据分组，协作节点Ri经过自身计算以功率PRi转发数据，PRi需使源节点S和协作节点的功率之和可以保证目的节点成功接收并正确解码数据分组。目的节点在成功接收并解码后回复ACK分组。
情形2：图6为本发明实施例二中单节点协作传输HTS分组发生碰撞时序图，如图6示，若Ri在等待ti时间后发送HTS分组，Rj在等待tj时间后发送HTS分组，两节点发送时间间隔小于网络中传输时延，发生碰撞后，源节点S发送冲突分解分组(简称：CR分组)，在收到CR分组后，两候选协作节点等待随机时间进行退避操作，分别重新发送HTS分组，直到成功选择单个协作节点；源节点S在接收到HTS分组后，以保证协作节点以正确接收的功率PS发送数据，协作节点Ri经过自身计算以功率PRi转发数据，PRi需使源节点和协作节点的功率之和可以保证目的节点成功接收并正确解码数据分组。目的节点在成功接收并解码后回复ACK。
情形3：图7为本发明实施例二中单节点协作传输无协作节点时序图，如图7所示，若无任何候选协作节点满足上述协作节点限制条件，或者有候选协作节点，但是由于信道质量较差对应的单节点接入等待时间均过长，超过了最长等待时间Tmax，则源节点S以直接传输方式，以直接传输功率PD发送数据分组，目的节点在成功接收数据分组后回复ACK分组。
本实施例步骤208a-步骤208l中，源节点在成功接入信道后发送RTS分组，若S-D之间信道质量较差，目的节点D回复C-CTS确定单节点协作传输过程。候选协作节点在获悉单节点协作传输过程后，判断自身是否满足限制条件，不满足条件的节点退出协作传输并进行退避；满足条件的候选协作节点，可以根据各自信道质量计算单节点接入等待时间，在单节点接入等待时间结束前如果侦听到其他候选协作节点发送了HTS分组，则取消自身的HTS分组的发送，退出协作传输并进行退避；如果没有侦听到其他候选协作节点发送HTS分组，则该候选协作节点在计时结束后发送HTS分组。源节点如果在Tmax时间内没有接收到HTS分组，那么源节点直接发送数据分组，目的节点在成功解码数据分组后回复ACK分组。源节点如果在Tmax时间内接收到了HTS分组，如果所侦听到两个发送HTS时间相近的候选协作节点发送时发生碰撞，则源节点发送CR分组以分解碰撞，发生碰撞的候选协作节点分别进行随机退避，重新发送HTS分组。如果成功接收并正确解码HTS分组，源节点发送数据分组，协作节点进行转发，目的节点联合解码成功后回复ACK分组，传输过程结束。
步骤209，源节点向目的节点发送协作请求发送分组。
进一步地，C-RTS帧格式如表1所示，在此不再一一赘述。
步骤210，目的节点向源节点发送协作清除分组，以通知源节点采用多节点协作传输方式进行传输。
步骤211，源节点确定多个协作节点并采用多节点协作传输方式进行传输。
进一步地，本实施例中，在随机退避计时结束后，源节点S判断是否满足ES/E0≥γ，如果不满足条件则标志着源节点剩余能量不足，源节点S向目的节点发送协作请求发送C-RTS分组，目的节点D不再进行任何判断条件，直接回复C-CTS控制分组，通知源节点采用多节点协作传输方式进行传输。邻居节点同时侦听到C-RTS与C-CTS后，进行各候选协作节点间竞争接入，使源节点选出多个协作节点用以进行多节点协作传输。
进一步地，本实施例中，若目的节点通知源节点采用多节点协作传输方式进行传输，则还包括以下步骤。图8为本发明实施例二中确定多个协作节点并采用多节点协作传输方式进行传输的流程图。步骤211a-步骤211l为确定多个协作节点并采用多节点协作传输方式进行传输的步骤。
步骤211a，各候选协作节点判断其是否满足多节点参与协作传输条件，若是，则执行步骤211b，否则，执行步骤211l。
进一步地，多节点参与协作传输条件可表示为式(1)、(3)和式(4)所示。
HSR≥HSD；HRD≥HSD； (1)
ER≥ES-PDTD； (3)
PSTS＜PDTD； (4)
其中，式(1)与单节点参与协作传输条件中的式(1)相同，从而保证协作链路增益大于直传链路增益；式(3)中ES表示源节点的剩余能量，PD表示直接传输方式进行数据分组传输时源节点所采用的发送功率，TD表示直接传输时源节点的数据分组的发送时间，式(3)限定了协作节点的剩余能量需要大于源节点直接传输之后的剩余能量；式(4)中PS表示多节点协作传输时源节点采用的发送功率，TS表示多节点协作传输时源节点的数据分组的发送时间，式(4)限定了源节点在协作过程中所消耗的能量小于直接传输过程中所消耗的能量。式(3)与(4)分别对协作节点剩余能量与多节点协作传输过程中源节点的能量节省进行了限制，体现了多节点协作传输方式中源节点剩余能量不足的现状，而协作节点需在自身能量优于源节点的情况下，才能参与协作传输；相比于式(2)，放松了对协作节点能量限制，符合源节点亟待协作传输的迫切性。
步骤211b，根据候选协作节点和源节点或目的节点的信道质量参数、候选协作节点的剩余能量参数计算多节点接入等待时间。
进一步地，本实施例中，据候选协作节点和源节点或目的节点的信道质量参数、候选协作节点的剩余能量参数计算多节点接入等待时间，则协作链路信道增益越大，剩余能量越多的候选协作节点，其多节点接入等待时间越短。
步骤211c，协作节点判断是否在对应的多节点协作等待时间内侦听到源节点广播的功率分配标志分组，若否，则执行步骤211d，否则，执行步骤211l。
进一步地，功率分配标志分组(简称：PAI分组)的帧格式可表示为表4所示，其包含2字节帧控制，2字节持续时间，6字节协作节点地址1，2字节协作节点1的发送功率，6字节协作节点地址2，2字节协作节点2的发送功率，6字节协作节点地址3，2字节协作节点3的发送功率以及4字节帧校验。通过PAI分组确定参与协作传输的协作节点以及相应协作节点采用的转发功率。
表4：PAI分组的帧格式
Figure GDA0002291649940000151
步骤211d，候选协作节点判断是否到达对应的多节点接入等待时间，若否，则执行步骤211e，否则，执行步骤211h。
步骤211e，候选协作节点判断是否侦听到其他候选协作节点向源节点发送的帮助发送分组，若是，则执行步骤211f，否则，执行步骤211g。
步骤211f，候选节点暂停多节点接入等待时间计时，直到其他候选协作节点向源节点发送的帮助发送分组发送结束。
步骤211g，候选协作节点继续对多节点接入等待时间进行计时。
步骤211f后执行步骤211g，在步骤211g后执行步骤211c。
步骤211h，候选协作节点向源节点发送帮助发送分组。
步骤211i，源节点在确定达到最大等待时间或接收到预设个数的帮助发送分组后，广播功率分配标志分组。
其中，功率分配标志分组中携带所确定的各协作节点的地址和对应的发送功率。
步骤211j，候选协作节点根据功率分配标志分组，查看其是否参与到多节点协作传输中，若是，则执行步骤211k，否则执行步骤211l。
步骤211k，该候选协作节点接收源节点发送的数据分组，并将该数据分组转发给目的节点，目的节点联合解码成功后回复ACK分组。
步骤211l，该候选节点退出多节点协作传输方式，进行退避操作。
本实施例中，结合步骤211a-步骤211l对本实施例进行说明，图9为本发明实施例二中多节点协作传输方式的成功时序图，如图9所示，源节点在成功接入信道后发送C-RTS分组，由于S剩余能量较低，目的节点D回复C-CTS确定多节点协作传输过程。候选协作节点在获悉多节点协作传输过程后，判断自身是否满足多节点参与协作传输条件，不满足条件的节点退出协作传输并进行退避；满足条件的候选协作节点，可以根据各自信道质量参数、候选协作节点的剩余能量参数计算多节点接入等待时间，候选协作节点在等待过程中如果收到了源节点发送的PAI分组，说明协作节点选择过程已经完成，则退出多节点协作传输并进行退避。如果没有收到PAI分组，候选协作节点的计时还未结束，如果侦听到其他候选协作节点正在发送HTS分组，则暂停多节点接入等待时间计时，在HTS分组发送结束后继续计时，如果没有侦听到其他候选协作节点就继续计时。若候选协作节点计时结束，则发送HTS分组，源节点在最大等待时间Tmax内或收到了M个HTS分组，则发送PAI分组。其中M取值建议为三个。候选协作节点接收到PAI分组后，查看自己是否包含在确定的协作节点组中，如果没有被包含其中，则退出多节点协作传输方式并进行退避，如果被包含在协作节点组中，那么源节点发送数据分组后，协作节点转发数据分组，目的节点联合解码成功后回复ACK分组，传输过程结束。
本实施例中，由于剩余能量相对充足且协作链路质量好的协作节点优先参与协作传输，因此保证了协作传输过程的高有效性。采用PAI分组确定参与协作传输的节点及其所采用的发送功率，通过跨层设计将物理层的发送功率控制与数据链路层MAC协议结合，有利于实现网络性能的综合提高。
进一步地，本实施例中，若所述目的节点通知所述源节点及候选协作节点采用单节点协作传输方式或多节点协作传输方式进行传输，则还包括以下步骤。
首先，若目的节点通知源节点及候选协作节点采用单节点协作传输方式或多节点协作传输方式进行传输，则源节点或目的节点或协作节点判断是否需要进行捎带数据分组传输，若是，则执行下一步骤，否则，则结束。
其次，确定存在的捎带数据分组传输的最高优先级链路。
最后，对最高优先级链路进行捎带数据分组传输。
具体地，本实施例中，上述三个步骤是在步骤201-步骤211期间单节点协作传输方式或多节点协作传输方式确定协作节点的过程或数据分组传输过程之中执行的。
具体地，本实施例中，为了减少控制分组开销，增大网络吞吐量，本方法在基本数据传输的基础上，增加了协作捎带数据传输过程。是指若S或D与R之间有进行分组传输的需要，可以在本次传输控制分组交互过程中进行捎带说明，并在此后进行捎带数据的传输。
首先，由于源节点S与目的节点D之间的传输是本次传输的主要目标，因此S-D及D-S的数据传输拥有最高的优先级，而不作为捎带发送考虑。本捎带数据分组传输仅考虑源节点S或目的节点D与R之间的捎带数据分组传输。分为S-R，R-S，R-D，D-R这四种情况，若两个以上链路均需要捎带传输，则按照优先级顺序，选择优先级高链路进行捎带发送。
本实施例中，源节点或目的节点或协作节点判断是否需要进行捎带数据分组传输可通过在对应的控制分组中是否添加捎带说明字段来判断。
利用不同节点发送的不同控制分组中携带的捎带说明字段，可以说明捎带传输过程的捎带发方与捎带收方，以便相应捎带收方可以在基本数据传输完成之后等待捎带传输，而不参与捎带传输的节点在基本数据传输完成之后可以进入空闲或退避状态。另外，如果捎带收方确定处于准备接收数据分组的状态中，可以跳过利用控制分组说明捎带传输的过程，直接发送捎带数据分组。
需要说明的是，本实施例中，单节点协作传输方式与多节点协作传输方式不同的是，多节点协作传输方式需要在多个协作节点中选择出唯一进行捎带传输节点。
本实施例中，对于单节点协作传输方式，由于单个节点协作传输无需在协作节点中选择捎带发方，因此过程得以简化，按照链路优先级的从高到低的顺序，说明如下：
本实施例中，若捎带数据分组传输中存在源节点S捎带发送至协作节点R的链路，则确定存在的捎带数据分组传输的最高优先级链路为：源节点S捎带发送至协作节点R。图10为本发明实施例二中单节点协议传输源节点至协作节点捎带发送时序图，如图10所示，源节点S在发送至目的节点D的数据分组D-DATA后，直接发送至协作R的数据分组P-DATA，协作节点将接收到目的地址为D的数据分组转发，而对于目的地址为自身的数据接收后不进行转发，目的节点D成功接收并联合解码D-DATA分组后对源节点S回复ACK分组，此后，协作节点R对接收到的P-DATA分组回复ACK分组，以通知发方表明自身成功接收到了捎带数据分组。
本实施例中，若不存在源节点S捎带发送至协作节点R的捎带数据分组传输的链路，具有R捎带发送至S或D的捎带数据分组传输的链路，则确定存在的捎带数据分组传输的最高优先级链路为：R捎带发送至S或D。图11为本发明实施例二中单节点协议传输协作节点至源节点捎带发送时序图。捎带收方在收到R所发送的P-HTS分组后，在基本数据传输完成之后，等待协作节点R进行捎带数据的发送。捎带收方成功接收P-DATA后针对捎带发方回复ACK分组。
其中，表5为P-HTS分组的帧格式。其包含2字节帧控制，2字节持续时间，6字节接收端地址，6字节发送端地址，发送端地址为协作节点R的地址，2字节Ri剩余能量信息ERi，2字节Ri-D之间信道增益信息HRiD，1字节捎带收方标识，为源节点或目的节点标识以及4字节帧校验。P-HTS分组相比于HTS分组增加了捎带收方标识字段，用以指明捎带收方。
表5：P-HTS分组的帧格式
Figure GDA0002291649940000181
本实施例中，若不存在源节点S捎带发送至协作节点R的捎带数据分组传输的链路，也不存在R捎带发送至源节点S或目的节点D的捎带数据分组传输的链路，只存在目的节点D捎带发送至协作节点R的捎带数据分组传输的链路，则确定存在的捎带数据分组传输的最高优先级链路为：目的节点D捎带至协作节点R的捎带数据分组传输的链路。
图12为本发明实施例二中单节点协议传输目的节点至协作节点捎带发送时序图，如图12所示，P-ACK分组相比于ACK分组增加了捎带收方地址，用以表示目的节点D有数据需要捎带传输，在基本传输结束后，目的节点D可以发送捎带数据分组P-DATA，协作节点Ri在成功接收后针对P-DATA向捎带发方回复ACK分组。
本实施例中，源节点S捎带发送至协作节点R，由于S至R的发送过程可以直接进行数据发送，不必与R进行协商，因此源节点S捎带发送至协作节点R的链路为最高优先级链路。由于协作节点剩余能量充足，链路HSR与HSD较大，R捎带发送至S或D的捎带数据分组传输的链路的优先级低于源节点S捎带发送至协作节点R的链路。而目的节点D捎带至协作节点R的捎带数据分组传输的链路，由于对D的剩余能量状况未知，仅知道HRD的信道增益，因此，该链路的优先级最低。
其中，表6为P-ACK分组的帧格式，如表6所示，其包含2字节帧控制，2字节持续时间，6字节接收端地址，6字节捎带收方端地址以及4字节帧校验。P-ACK分组与ACK分组相比增加了捎带收方端地址，也即选定的协作节点地址。
表6：P-ACK分组的帧格式
Figure GDA0002291649940000191
本实施例中，对于多节点协作传输方式而言，由于有可能存在多个预进行捎带发送的协作节点。因此，在捎带数据分组传输过程中，增加了协作节点中捎带节点选择的过程，选择出一个进行捎带数据分组传输的节点，此时，按照链路优先级的顺序描述如下。
若捎带数据分组传输中存在源节点S捎带发送至协作节点Ri的链路，则确定存在的捎带数据分组传输的最高优先级链路为：源节点S捎带发送至协作节点Ri的链路。源节点可以发送P-PAI分组代替PAI分组。
其中，表7为P-PAI帧格式，如表7所示，其包含2字节帧控制，2字节持续时间，6字节协作节点地址1，2字节协作节点1的发送功率，6字节协作节点地址2，2字节协作节点2的发送功率，6字节协作节点地址3，2字节协作节点3的发送功率，1字节捎带目的节点标识以及4字节帧校验。P-PAI分组与PAI分组相比增加了1字节捎带目的节点标识，以通知选定的相应捎带目的节点Ri。
表7：P-PAI帧格式
Figure GDA0002291649940000201
本实施例中，在基础数据传输完成之后，即源节点S收到目的节点D发送对于D-DATA的ACK分组后，S向Ri发送捎带数据分组P-DATA，Ri成功接收后针对P-DATA回复ACK分组。由于S剩余能量较低，为了避免重新发起传输而产生的控制分组能量消耗，因此源节点S捎带发送至协作节点Ri的链路的优先级最高。
本实施例中，若不存在源节点S捎带发送至协作节点Ri的链路，具有Ri捎带发送至S或D的捎带数据分组传输的链路，则确定存在的捎带数据分组传输的最高优先级链路为：Ri捎带发送至S或D。如果候选协作节点中有想要进行捎带发送的节点，可以发送P-HTS分组，指定捎带目的节点为目的节点S或源节点D。若有多个协作节点发送P-HTS分组表明均有捎带发送的意向，由源节点S根据剩余能量与HSR、HRD从多个所接收到的P-HTS分组中选择一个候选协作节点作为捎带节点，在P-PAI分组中确定可以进行捎带数据分组传输的协作节点，若捎带目的节点是目的节点D，那么目的节点D可以根据P-HTS分组及P-PAI分组获悉是否需要进行捎带传输等待。由于P-PAI分组通知的捎带发送优先级最高，因此，协作节点最终按照P-PAI分组通知在基本数据传输结束后进行捎带发送。
本实施例中，若不存在源节点S捎带发送至协作节点Ri的链路，也不存在Ri捎带发送至S或D的捎带数据分组传输的链路，则却确定存在的捎带数据分组传输的最高优先级链路为：目的节点D捎带发送至协作节点Ri。则可以在P-ACK分组中指定目的节点地址，在基本传输结束后，D发送捎带数据分组。由于目的节点D的剩余能量状况未知，仅知道HRD，因此，此种协作优先级最低。
本发明实施例提供的服务质量保证的自适应跨层多址接入方法，若目的节点通知源节点及候选协作节点采用单节点协作传输方式或多节点协作传输方式进行传输，则还包括：源节点或目的节点或协作节点判断是否需要进行捎带数据分组传输；若源节点或目的节点或协作节点需要进行捎带数据分组传输，则确定存在的捎带数据分组传输的最高优先级链路；对最高优先级链路进行捎带数据分组传输。捎带发送方式可以使协作节点与源节点、目的节点之间利用已有的通信信道传输额外的数据，节省了重新建立连接而产生的控制分组、时延及能量开销，在延长网络寿命的同时提高了网络吞吐量。由于协作节点无私参与协作传输，为帮助发方节点传输而消耗自身能量，因此，在已有的传输基础上为协作节点提供捎带发送传输方式，也是对于协作节点积极参与协作传输的激励。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
图13为本发明服务质量保证的自适应跨层多址接入***实施例一的结构示意图，如图13所示，本实施例提供的服务质量保证的自适应跨层多址接入***包括：源节点1201和目的节点1202；
源节点1201包括：剩余能量参数判断模块1201a。
其中，剩余能量参数判断模块1201a，用于判断其剩余能量参数是否大于或等于剩余能量比值的门限。
目的节点包括：信道质量参数判断模块1202a，直接传输方式确定模块1202b，单节点协作传输方式确定模块1202c，多节点协作传输方式确定模块1202d。
其中，信道质量参数判断模块1202a，用于若源节点确定其剩余能量参数大于或等于剩余能量比值的门限，则判断源节点和目的节点的链路间的信道质量参数是否大于或等于对应链路间的信道增益门限。直接传输方式确定模块1202b，用于若源节点确定其剩余能量参数大于或等于剩余能量比值的门限，且目的节点确定源节点和目的节点的链路间的信道质量参数大于或等于对应链路间的信道增益门限，则通知源节点采用直接传输方式进行传输。单节点协作传输方式确定模块1202c，用于若源节点确定其剩余能量参数大于或等于剩余能量比值的门限，且目的节点确定源节点和目的节点的链路间的信道质量参数小于对应链路间的信道增益门限，则通知源节点及候选协作节点采用单节点协作传输方式进行传输。多节点协作传输方式确定模块1202d，用于若源节点确定其剩余能量参数小于剩余能量比值的门限，则通知源节点及候选协作节点采用多节点协作传输方式进行传输。
其中，本实施例提供的服务质量保证的自适应跨层多址接入***可以执行本发明服务质量保证的自适应跨层多址接入方法实施例一的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图14为本发明服务质量保证的自适应跨层多址接入***实施例二的结构示意图，如图14所示，本实施例提供的服务质量保证的自适应跨层多址接入***在服务质量保证的自适应跨层多址接入***实施例一的基础上，进一步地，还包括：候选协作节点1203。
其中，候选协作节点1203包括：单节点参与协作传输条件判断模块1203a，单节点接入等待时间计算模块1203b，帮助发送分组侦听模块1203c，第一帮助发送分组发送模块1203d。
单节点参与协作传输条件判断模块1203a，用于若目的节点通知源节点采用单节点协作传输方式进行传输，则判断其是否满足单节点参与协作传输条件。单节点接入等待时间计算模块1203b，用于若确定其满足单节点参与协作传输条件，则根据候选协作节点和源节点或目的节点的信道质量参数计算单节点接入等待时间。帮助发送分组侦听模块1203c，用于在对应的单节点接入等待时间内侦听是否有其他候选协作节点向源节点发送帮助发送分组。第一帮助发送分组发送模块1203d，用于若候选协作节点在对应的单节点接入等待时间内未侦听到有其他候选协作节点向源节点发送帮助发送分组，则向源节点发送帮助发送分组。
源节点还包括：帮助发送分组判断模块1201b，帮助发送分组碰撞判断模块1201c和单个协作节点选择模块1201d。
其中，帮助发送分组判断模块1201b，用于判断是否在等待时间门限内接收到帮助发送分组。帮助发送分组碰撞判断模块1201c，用于若源节点确定在等待时间门限内接收到帮助发送分组，则判断接收到的帮助发送分组是否能够正确解码。单个协作节点选择模块1201d，用于若源节点确定接收到的帮助发送分组能够正确解码，则根据接收到的帮助发送分组，确定单个协作节点。
进一步地，源节点还包括：冲突分解控制分组广播模块1201e。
其中，冲突分解控制分组广播模块1201e，用于若源节点确定接收到的帮助发送分组为不能正确解码，则向各候选协作节点广播冲突分解控制分组。
候选协作节点还包括：退避操作模块1203e，
其中，退避操作模块1203e，用于对多个候选协作节点分别在对应的随机时间内进行退避操作，并在对应随机时间内侦听是否有其他候选协作节点向源节点发送帮助发送分组。
进一步地，源节点1201还包括：直接传输方式数据分组发送模块1201f，
其中，直接传输方式数据分组发送模块1201f，用于若源节点确定在等待时间门限内未接收到帮助发送分组，则采用直接传输方式向目的节点发送数据分组。
进一步地，源节点1201和/或目的节点1202和/或协作节点还包括：捎带数据分组传输判断模块1201i，最高优先级链路确定模块1201j，捎带数据分组传输模块1201k，
其中，捎带数据分组传输判断模块1201i，用于判断是否需要进行捎带数据分组传输。最高优先级链路确定模块1201j，用于若需要进行捎带数据分组传输，则对应节点确定存在的捎带数据分组传输的最高优先级链路。捎带数据分组传输模块1201k，用于对最高优先级链路进行捎带数据分组传输。
本实施例提供的服务质量保证的自适应跨层多址接入***可以执行本发明服务质量保证的自适应跨层多址接入方法实施例二的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图15为本发明服务质量保证的自适应跨层多址接入***实施例三的结构示意图，如图15所示，本实施例提供的服务质量保证的自适应跨层多址接入***在本发明服务质量保证的自适应跨层多址接入***实施例一的基础上，还包括：候选协作节点1203和协作节点1204。
进一步地，候选协作节点1203还包括：多节点参与协作传输条件判断模块1203f，多节点接入等待时间计算模块1203g，第二帮助发送分组发送模块1203h。
多节点参与协作传输条件判断模块1203f，用于若目的节点通知源节点采用多节点协作传输方式进行传输，则判断其是否满足多节点参与协作传输条件。多节点接入等待时间计算模块1203g，用于若候选协作节点确定其满足多节点参与协作传输条件，则根据候选协作节点和源节点或目的节点的信道质量参数、候选协作节点的剩余能量参数计算多节点接入等待时间。第二帮助发送分组发送模块1203h，用于若候选协作节点在对应的多节点接入等待时间内未侦听到源节点广播的功率分配标志分组，则在对应的多节点接入等待时间后向源节点发送帮助发送分组；
源节点1201还包括：分配标志分组广播模块1201g，数据分组发送模块1201h。
其中，分配标志分组广播模块1201g，用于根据接收到的多个帮助发送分组确定功率分配标志分组并将功率分配标志分组广播，功率分配标志分组中携带所确定的各协作节点的地址和对应的发送功率。
数据分组发送模块1201h，用于发送数据分组。
协作节点包括：协作节点转发模块1204a。
协作节点转发模块1204a，用于按照对应的发送功率将数据分组进行转发给目的节点。
进一步地，源节点1201和/或目的节点1202和/或协作节点1204还包括：捎带数据分组传输判断模块1201i，最高优先级链路确定模块1201j，捎带数据分组传输模块1201k，
其中，捎带数据分组传输判断模块1201i，用于判断是否需要进行捎带数据分组传输。最高优先级链路确定模块1201j，用于若需要进行捎带数据分组传输，则对应节点确定存在的捎带数据分组传输的最高优先级链路。捎带数据分组传输模块1201k，用于对最高优先级链路进行捎带数据分组传输。
本实施例提供的服务质量保证的自适应跨层多址接入***可以执行本发明服务质量保证的自适应跨层多址接入方法实施例二的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种服务质量保证的自适应跨层多址接入方法，其特征在于，包括：
源节点判断其剩余能量参数是否大于或等于剩余能量比值的门限；
若所述源节点确定其剩余能量参数大于或等于剩余能量比值的门限，则目的节点判断所述源节点和目的节点的链路间的信道质量参数是否大于或等于对应链路间的信道增益门限；
若所述源节点确定其剩余能量参数大于或等于剩余能量比值的门限，且所述目的节点确定所述源节点和目的节点的链路间的信道质量参数大于或等于对应链路间的信道增益门限，则所述目的节点通知所述源节点采用直接传输方式进行传输；
若所述源节点确定其剩余能量参数大于或等于剩余能量比值的门限，且所述目的节点确定所述源节点和目的节点的链路间的信道质量参数小于对应链路间的信道增益门限，则所述目的节点通知所述源节点及候选协作节点采用单节点协作传输方式进行传输；
若所述源节点确定其剩余能量参数小于剩余能量比值的门限，则所述目的节点通知所述源节点及候选协作节点采用多节点协作传输方式进行传输；
其中，所述源节点的剩余能量参数为所述源节点的剩余能量与初始能量的比值；
所述源节点和目的节点的链路间的信道质量参数为链路间的信道增益，表示为：HSD＝Prec/Pmax，其中，Prec为RTS分组的接收功率，Pmax为链路间的最大接收功率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若所述目的节点通知所述源节点及候选协作节点采用单节点协作传输方式进行传输，则还包括：
各候选协作节点判断其是否满足单节点参与协作传输条件；
若所述候选协作节点确定其满足单节点参与协作传输条件，则根据所述候选协作节点和源节点或目的节点的信道质量参数计算单节点接入等待时间；
所述候选协作节点在对应的单节点接入等待时间内侦听是否有其他候选协作节点向所述源节点发送帮助发送分组；
若所述候选协作节点在对应的单节点接入等待时间内未侦听到有其他候选协作节点向所述源节点发送帮助发送分组，则向所述源节点发送帮助发送分组；
所述源节点判断是否在等待时间门限内接收到帮助发送分组；
若所述源节点确定在等待时间门限内接收到帮助发送分组，则所述源节点判断接收到的帮助发送分组是否能够正确解码；
若所述源节点确定接收到的帮助发送分组能够正确解码，则所述源节点根据接收到的所述帮助发送分组，确定单个协作节点。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
若所述源节点确定接收到的帮助发送分组不能正确解码，则所述源节点向各候选协作节点广播冲突分解控制分组；
多个候选协作节点分别在对应的随机时间内进行退避操作，并在对应随机时间内侦听是否有其他候选协作节点向所述源节点发送帮助发送分组。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：
若所述源节点确定在等待时间门限内未接收到帮助发送分组，则所述源节点采用直接传输方式向所述目的节点发送数据分组。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，若所述目的节点通知所述源节点及候选协作节点采用多节点协作传输方式进行传输，则还包括：
各候选协作节点判断其是否满足多节点参与协作传输条件；
若所述候选协作节点确定其满足多节点参与协作传输条件，则根据所述候选协作节点和源节点或目的节点的信道质量参数、所述候选协作节点的剩余能量参数计算多节点接入等待时间；
若所述候选协作节点在对应的多节点接入等待时间内未侦听到所述源节点广播的功率分配标志分组，则所述候选协作节点在对应的多节点接入等待时间后向所述源节点发送帮助发送分组；
源节点根据接收到的多个所述帮助发送分组确定所述功率分配标志分组并将所述功率分配标志分组广播，所述功率分配标志分组中携带所确定的各协作节点的地址和对应的发送功率；
所述源节点发送数据分组；
各协作节点按照对应的发送功率将所述数据分组进行转发给目的节点。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，若所述目的节点通知所述源节点及候选协作节点采用单节点协作传输方式或多节点协作传输方式进行传输，则还包括：
源节点或目的节点或协作节点判断是否需要进行捎带数据分组传输；
若所述源节点或所述目的节点或所述协作节点需要进行捎带数据分组传输，则确定存在的捎带数据分组传输的最高优先级链路；
对最高优先级链路进行捎带数据分组传输。
7.一种服务质量保证的自适应跨层多址接入***，其特征在于，包括：源节点和目的节点；
所述源节点包括：
剩余能量参数判断模块，用于判断其剩余能量参数是否大于或等于剩余能量比值的门限；
所述目的节点包括：
信道质量参数判断模块，用于若所述源节点确定其剩余能量参数大于或等于剩余能量比值的门限，则判断所述源节点和目的节点的链路间的信道质量参数是否大于或等于对应链路间的信道增益门限；
直接传输方式确定模块，用于若所述源节点确定其剩余能量参数大于或等于剩余能量比值的门限，且所述目的节点确定所述源节点和目的节点的链路间的信道质量参数大于或等于对应链路间的信道增益门限，则通知所述源节点采用直接传输方式进行传输；
单节点协作传输方式确定模块，用于若所述源节点确定其剩余能量参数大于或等于剩余能量比值的门限，且所述目的节点确定所述源节点和目的节点的链路间的信道质量参数小于对应链路间的信道增益门限，则通知所述源节点及候选协作节点采用单节点协作传输方式进行传输；
多节点协作传输方式确定模块，用于若所述源节点确定其剩余能量参数小于剩余能量比值的门限，则通知所述源节点及候选协作节点采用多节点协作传输方式进行传输；
其中，所述源节点的剩余能量参数为所述源节点的剩余能量与初始能量的比值；
所述源节点和目的节点的链路间的信道质量参数为链路间的信道增益，表示为：HSD＝Prec/Pmax，其中，Prec为RTS分组的接收功率，Pmax为链路间的最大接收功率。
8.根据权利要求7所述的***，其特征在于，还包括：候选协作节点；所述候选协作节点包括：
单节点参与协作传输条件判断模块，用于若所述目的节点通知所述源节点采用单节点协作传输方式进行传输，则判断其是否满足单节点参与协作传输条件；
单节点接入等待时间计算模块，用于若确定其满足单节点参与协作传输条件，则根据所述候选协作节点和源节点或目的节点的信道质量参数计算单节点接入等待时间；
帮助发送分组侦听模块，用于在对应的单节点接入等待时间内侦听是否有其他候选协作节点向所述源节点发送帮助发送分组；
第一帮助发送分组发送模块，用于若所述候选协作节点在对应的单节点接入等待时间内未侦听到有其他候选协作节点向所述源节点发送帮助发送分组，则向所述源节点发送帮助发送分组；
所述源节点还包括：
帮助发送分组判断模块，用于判断是否在等待时间门限内接收到帮助发送分组；
帮助发送分组碰撞判断模块，用于若所述源节点确定在等待时间门限内接收到帮助发送分组，则判断接收到的帮助发送分组是否能够正确解码；
单个协作节点选择模块，用于若所述源节点确定接收到的帮助发送分组能够正确解码，则根据接收到的所述帮助发送分组，确定单个协作节点。
9.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述源节点还包括：
冲突分解控制分组广播模块，用于若所述源节点确定接收到的帮助发送分组不能正确解码，则向各候选协作节点广播冲突分解控制分组；
所述候选协作节点还包括：
退避操作模块，用于对多个候选协作节点分别在对应的随机时间内进行退避操作，并在对应随机时间内侦听是否有其他候选协作节点向所述源节点发送帮助发送分组。
10.根据权利要求9所述的***，其特征在于，所述源节点还包括：
直接传输方式数据分组发送模块，用于若所述源节点确定在等待时间门限内未接收到帮助发送分组，则采用直接传输方式向所述目的节点发送数据分组。
11.根据权利要求7-10任一项所述的***，其特征在于，还包括：协作节点；
所述候选协作节点还包括：
多节点参与协作传输条件判断模块，用于若所述目的节点通知所述源节点采用多节点协作传输方式进行传输，则判断其是否满足多节点参与协作传输条件；
多节点接入等待时间计算模块，用于若所述候选协作节点确定其满足多节点参与协作传输条件，则根据所述候选协作节点和源节点或目的节点的信道质量参数、所述候选协作节点的剩余能量参数计算多节点接入等待时间；
第二帮助发送分组发送模块，用于若所述候选协作节点在对应的多节点接入等待时间内未侦听到所述源节点广播的功率分配标志分组，则在对应的多节点接入等待时间后向所述源节点发送帮助发送分组；
所述源节点还包括：
分配标志分组广播模块，用于根据接收到的多个所述帮助发送分组确定所述功率分配标志分组并将所述功率分配标志分组广播，所述功率分配标志分组中携带所确定的各协作节点的地址和对应的发送功率；
数据分组发送模块，用于发送数据分组；
所述协作节点包括：
协作节点转发模块，用于按照对应的发送功率将所述数据分组进行转发给目的节点。
12.根据权利要求11所述的***，其特征在于，
所述源节点和/或所述目的节点和/或所述协作节点还包括：
捎带数据分组传输判断模块，用于判断是否需要进行捎带数据分组传输；
最高优先级链路确定模块，用于若需要进行捎带数据分组传输，则对应节点确定存在的捎带数据分组传输的最高优先级链路；
捎带数据分组传输模块，用于对最高优先级链路进行捎带数据分组传输。
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