降低延时且功率控制的认知Ad Hoc网络仿真平台

摘要

本发明涉及一种降低延时且功率控制的认知Ad Hoc网络仿真平台，包括多个接口及多信道，每个接口至少包括链路层模块、地址解析模块、队列模块、MAC模块及网络接口模块，其特征在于：还包括MCU模块及PCU模块，MCU模块与路由代理模块以及所有接口的网络接口模块相融合，PCU模块与所有接口的网络接口模块以及所有信道相融合。本发明的优点在于：MCU模块能够处理低层传来数据报文，避免直接将接口信息传送给路由代理模块，从而影响网络的性能。同时也可以帮助路由代理模块快速决定使用哪个信道进行传输。增加PCU模块对不同信道分配不同的功率，从而延长电池的放电时间。

说明书

技术领域

本发明涉及一种认知Ad Hoc网络仿真平台。 

背景技术

近些年来，随着无线网络的大规模扩张，不依赖于固定基础设施的无线自组织Ad Hoc网络相关技术已经获得了十分迅速的发展，但与此同时，无线通信的通信频段也变得越来越拥挤，认知无线电技术的提出正是为了解决频谱资源短缺这一棘手问题。因此，将认知无线电技术与Ad Hoc网络结合成为研究的趋势，对于Ad Hoc网络系统仿真，近年来，国内外很多研究学者提出对原有的NS2(英文全称为Networking Simulator version2)仿真平台进行修改以支持多信道仿真，典型的有Hyacinth方案和Ramon方案。Ramon方案可以在增加信道同时，对网路中的参数进行设置，灵活性强，能满足多信道通信要求。刘玉梅等提出的认知Ad Hoc网络仿真平台在Ramon方案多信道技术基础上，提出CM模块对信道信息进行管理，实现信道的选择算法以及信道状态的更新，采用专用控制信道，用于交换控制信息和实现广播，能满足认知Ad Hoc网络的基本特性。 

现有的认知Ad Hoc网路仿真平台都旨在满足认知无线电动态频谱切换，多信道传输等基本特性，但很少有对功率控制方面进行阐述，在无线通信系统中发射功率是极为重要的资源，其目的是尽量减少同信道干扰和信道间干扰。对于Ad Hoc网络，终端通常是由电池供电，若能以最小的发射功率进行通信能够延长电池的放电时间。 

发明内容

本发明的目的是提供一种在满足基本的认知无线电基本特性外进行功率控制，降低延时并提高整体网络性能的认知Ad Hoc网络仿真平台。 

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种降低延时且功率控制的认知Ad Hoc网络仿真平台，包括多个接口及多信道，每个接口至少包括链路层模块、地址解析模块、队列模块、MAC模块及网络接口模块，其特征在于：还包括MCU模块及PCU模块，MCU模块与路由代理模块以及所有接口的网络接口模块相融合，PCU模块与所有接口的网络接口模块以及所有信道相融合，其中： 

MCU模块经由各个接口的网络接口模块通过MAC模块收集可用信道信息，并将该信息传输给路由代理模块以实现选择信道进行数据传输； 

PCU模块实现对不同信道动态调整发射功率。 

优选地，每个接口的所述网络接口模块直接与对应的所述信道连接，将上层数据报文发送到对应的信道上或者接收对应的信道上到达的数据报文并上传给上层模块，由所述MAC模块监测与该接口对应的信道上数据报文的传输，当前的信道每使用一次便由与该信道对应的接口的网络接口模块统计一次使用次数，所述MCU模块接收所有接口的所述网络接口模块统计的与其对应的信道的使用次数，将最经常使用的信道作为公共控制信道用于数据的传输。 

优选地，所述MCU模块还处理低层传来数据报文，并避免传送接口信息给所述路由代理模块。 

优选地，物理层将数据报文通过当前信道所对应接口的所述网络接口模块传递给MAC模块，MAC模块根据接收的信噪比作为授权用户与认知用户之间的距离，所述PCU模块根据该距离确定当前信道的最大发送功率、最小发送功率及接收功率。 

优选地，所述PCU模块还实时检测物理层发射到所述MAC模块数据报文，根据信噪比，调整所述最大发送功率及所述最小发送功率，调整幅度为信噪比变化的幅度。 

优选地，每个接口还包括传播模型模块，由传播模型模块存储当前信道对应的最大发送功率、最小发送功率及接收功率。 

本发明的优点在于：1、MCU模块能够处理低层传来数据报文，避免直接将接口信息传送给路由代理模块，从而影响网络的性能。同时也可以帮助路由代理模块快速决定使用哪个信道进行传输。2、增加PCU模块对不同信道分配不同的功率，从而延长电池的放电时间。 

附图说明

图1为NS2无线节点模型； 

图2为多信道多接口节点模型。 

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。 

结合图1及图2，本发明提供了一种降低延时且功率控制的认知Ad Hoc网络仿真平台，单接口单信道如图1所示，每个接口包括链路层模块LL、地址解析模块ARP、队列模块IFQ、MAC模块、网络接口模块NetIF及传播模型模块Prop。该接口对应信道Chan。多个接口及多信道如图2所示，包括n个接口及n个信道，第一个接口包括链路层模块LL0、地址解析模块ARP、队列模块IFQ0、MAC模块、网络接口模块NetIF0及传播模型模块，其对应信道Chan0，其他依次类推。 

本发明在原有基础上增加了MCU模块及PCU模块。MCU模块与路由代理模块RTagent以及网络接口模块NetIF0至网络接口模块NetIFn相融合，PCU模块与网络接口模块NetIF0至网络接口模块NetIFn相融合以及信道Chan0至信道Chann相融合，其中： 

MCU模块经由网络接口模块NetIF0至网络接口模块NetIFn通过MAC模块收集可用信道信息，并将该信息传输给路由代理模块RTagent以实现选择信道进行数据传输。其具体步骤为：网络接口模块NetIF0至网络接口模块NetIFn直接与对应的信道Chan0至信道Chann连接，将上层数据报文发送到对应的信道Chan上或者接收对应的信道Chan上到达的数据报文并上传给上层模块，由MAC模块RTS／CTS／DATA／ACK机制监测与该接口对应的信道Chan上数据报文的传输，当前的信道Chan每使用一次便由与该信道Chan对应的接口的网络接口模块NetIF统计一次使用次数，MCU模块接收所有接口的所述网络接口模块NetIF统计的与其对应的信道Chan的使用次数，将最经常使用的信道Chan作为公共控制信道用于数据的传输。如果公共控制信道的状态上是忙碌，就用相对经常使用的信道作为公共控制信道。 

MCU模块还处理低层传来数据报文，并避免传送接口信息给路由代理模块RTagent。若将接口信息传给路由代理模块RTagent，路由代理模块RTagent会对接口信息做出响应，从而影响网络的性能。同时，也可以帮助路由代理模块RTagent快速决定使用哪个信道进行传输。 

本发明通过PCU模块实现对不同信道动态调整发射功率，其步骤为：物理层将数据报文通过当前信道Chan所对应接口的所述网络接口模块NetIF传递给MAC模块，MAC模块根据接收的信噪比作为授权用户与认知用户之间的距离， 所述PCU模块根据该距离确定当前信道Chan的最大发送功率、最小发送功率及接收功率。PCU模块还实时检测物理层发射到所述MAC模块数据报文，根据信噪比，调整所述最大发送功率及所述最小发送功率，调整幅度为信噪比变化的幅度。 

同时，由传播模型模块Prop存储当前信道Chan对应的最大发送功率、最小发送功率及接收功率，若当前信道为可用信道则使用最大发送功率进行传输，若主用户存在，则切换到可用信道进行传输。由于维护一张可用信道列表及信道信息，可以在切换信道时减少延时。