專利名稱：分布式異步預(yù)留多信道媒體訪問(wèn)控制協(xié)議的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，尤其是一種無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中的分布式異步預(yù)留多信道媒體訪問(wèn)控制協(xié)議，屬于數(shù)字通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型中，媒體訪問(wèn)控制協(xié)議層位于數(shù)據(jù)鏈路層，它是數(shù)據(jù)鏈路層的較低子層。在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，多信道媒體訪問(wèn)控制協(xié)議用于物理層有多個(gè)互不干擾信道的應(yīng)用場(chǎng)景。目前廣泛使用的IEEE 802. 11系列無(wú)線局域網(wǎng)以及很多傳感器網(wǎng)絡(luò)都是多信道媒體訪問(wèn)控制協(xié)議可以應(yīng)用的場(chǎng)景。IEEE 802. lla/g物理層定義了超過(guò)10個(gè)互不干擾信道，而類似nRF24L01這樣的傳感器網(wǎng)絡(luò)芯片更提供多達(dá)126個(gè)互不干擾的獨(dú)立信道。使用多信道媒體訪問(wèn)控制協(xié)議，多個(gè)無(wú)線節(jié)點(diǎn)能夠在多個(gè)信道內(nèi)動(dòng)態(tài)共享時(shí)間和頻率 資源，從而可以有效的提高吞吐率和降低延遲。人們已經(jīng)對(duì)媒體訪問(wèn)控制協(xié)議包括多信道媒體訪問(wèn)控制協(xié)議在不同的應(yīng)用場(chǎng)景下進(jìn)行了多年的研究。多信道媒體訪問(wèn)控制協(xié)議的區(qū)別在于節(jié)點(diǎn)使用信道的方式和解決發(fā)送沖突的方式。在單控制信道媒體訪問(wèn)控制協(xié)議中，所有節(jié)點(diǎn)在相同的一個(gè)控制信道上協(xié)商在下一步將使用的數(shù)據(jù)信道。在多控制信道媒體訪問(wèn)控制協(xié)議中，節(jié)點(diǎn)可以在多個(gè)控制信道上交換控制信息。對(duì)于無(wú)線節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，無(wú)線信道是時(shí)變的，并且與節(jié)點(diǎn)所處的網(wǎng)絡(luò)位置有關(guān)。通常，節(jié)點(diǎn)對(duì)周圍環(huán)境的了解是有限的，這常常導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)做出錯(cuò)誤的信道使用決策，從而影響無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的性能。在多信道無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中有兩種情形，一是一對(duì)兒源和目的節(jié)點(diǎn)在控制信道上選擇了已經(jīng)被另外一對(duì)兒節(jié)點(diǎn)占用的數(shù)據(jù)信道，從而引發(fā)發(fā)送沖突；二是源節(jié)點(diǎn)在控制信道上選擇了一個(gè)數(shù)據(jù)信道并在相應(yīng)的數(shù)據(jù)信道上開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)，而目的節(jié)點(diǎn)卻因?yàn)闆](méi)有收到信道選擇信息而仍然停留在控制信道，從而不能接收數(shù)據(jù)。在已有的媒體訪問(wèn)控制協(xié)議中，TAMMAC通過(guò)源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)在控制信道交換MRTS和MCTS幀來(lái)選擇數(shù)據(jù)信道，而CAMMAC更是引入了源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)的鄰近節(jié)點(diǎn)來(lái)參與數(shù)據(jù)信道的選擇過(guò)程。本發(fā)明公開(kāi)的媒體訪問(wèn)控制協(xié)議稱作分布式異步預(yù)留多信道媒體訪問(wèn)控制協(xié)議，提出了一種比已有的TAMMAC和CAMMAC更加有效的控制信道握手機(jī)制和信道預(yù)留機(jī)制，但它保留了二者的異步特性。仿真表明，根據(jù)本發(fā)明的分布式異步預(yù)留多信道媒體訪問(wèn)控制協(xié)議，在不同的場(chǎng)景下平均比CAMMAC的吞吐率性能提高了 10 20%。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，尤其是無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中一種分布式異步預(yù)留多信道媒體訪問(wèn)控制協(xié)議。所述的分布式異步預(yù)留多信道媒體訪問(wèn)控制協(xié)議，將所有信道中的一個(gè)作為一個(gè)控制信道，其他信道作為數(shù)據(jù)信道；源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)前，首先在控制信道上進(jìn)行握手選擇一個(gè)數(shù)據(jù)信道；握手成功后，源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)切換到數(shù)據(jù)信道，源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)給目的節(jié)點(diǎn)，并占用數(shù)據(jù)信道最大給定的Tdata時(shí)間，交換數(shù)據(jù)完成后再回到控制信道進(jìn)行新的控制信道握手。尤其是，源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)在控制信道握手時(shí)選擇的數(shù)據(jù)信道若被其他節(jié)點(diǎn)占用，如果發(fā)現(xiàn)所選的數(shù)據(jù)信道還將被占用小于給定的Trth時(shí)間，則進(jìn)行信道預(yù)約從而完成控制信道握手，否則重新發(fā)起控制信道握手。尤其是，源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)在控制信道握手時(shí)選擇的數(shù)據(jù)信道若被其他節(jié)點(diǎn)占用，如果發(fā)現(xiàn)所選的數(shù)據(jù)信道還將被占用小于給定的Trth時(shí)間，則進(jìn)行信道預(yù)約從而完成控制信道握手，否則重新發(fā)起控制信道握手。所述的分布式異步預(yù)留多信道媒體訪問(wèn)控制協(xié)議，源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)的控制信道握手，包括以下步驟步驟I)源節(jié)點(diǎn)首先廣播源節(jié)點(diǎn)探測(cè)包，接收到探測(cè)請(qǐng)求包的目的節(jié)點(diǎn)接著廣播目的節(jié)點(diǎn)探測(cè)包；源節(jié)點(diǎn)探測(cè)包和目的節(jié)點(diǎn)探測(cè)包主要包括數(shù)據(jù)信道希望占用信息；步驟2)源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)等待一個(gè)給定周期，在該周期中，源節(jié)點(diǎn)的鄰居和目的節(jié)點(diǎn)的鄰居，如果發(fā)現(xiàn)源節(jié)點(diǎn)探測(cè)包和節(jié)點(diǎn)探測(cè)包所攜帶的數(shù)據(jù)信道希望占用信息存在發(fā)送沖突，則發(fā)送協(xié)作包，協(xié)作包主要包含沖突數(shù)據(jù)信道占用信息；源節(jié)點(diǎn)的鄰居將協(xié)作包攜帶標(biāo)記0，目的節(jié)點(diǎn)的鄰居發(fā)送的協(xié)作包攜帶標(biāo)記I ;源節(jié)點(diǎn)的鄰居包括能夠接收到源節(jié)點(diǎn)探測(cè)包的所有節(jié)點(diǎn)以及目的節(jié)點(diǎn)；目的節(jié)點(diǎn)的鄰居指的是源節(jié)點(diǎn)的鄰居以外能夠接收到目的節(jié)點(diǎn)探測(cè)包的節(jié)點(diǎn)；目的節(jié)點(diǎn)如果接收到標(biāo)記為I的協(xié)作包，則立即將該包轉(zhuǎn)發(fā)給源節(jié)占.步驟3)如果經(jīng)過(guò)協(xié)作沖突避免周期，源節(jié)點(diǎn)沒(méi)有接收到協(xié)作包，或者收到了協(xié)作包，但決定預(yù)約使用當(dāng)前的數(shù)據(jù)信道，則源節(jié)點(diǎn)廣播源節(jié)點(diǎn)的確認(rèn)包；目的節(jié)點(diǎn)在接收到CFT后，廣播目的節(jié)點(diǎn)的確認(rèn)包作為答復(fù)；步驟4)當(dāng)源節(jié)點(diǎn)接收到目的節(jié)點(diǎn)確認(rèn)包，整個(gè)控制信道握手完成；否則，經(jīng)過(guò)給定周期后，源節(jié)點(diǎn)仍然沒(méi)有接收到目的節(jié)點(diǎn)確認(rèn)包，則廣播握手失敗包，通知鄰居節(jié)點(diǎn)握手失敗。步驟5)當(dāng)源節(jié)點(diǎn)接收到目的節(jié)點(diǎn)確認(rèn)包，整個(gè)控制信道握手完成；否則，經(jīng)過(guò)給定周期后，源節(jié)點(diǎn)仍然沒(méi)有接收到目的節(jié)點(diǎn)確認(rèn)包，則廣播握手失敗包，通知鄰居節(jié)點(diǎn)握手失敗。其中(I)所述的數(shù)據(jù)信道希望占用信息至少包括順序號(hào)Seq、源節(jié)點(diǎn)地址TA、目的節(jié)點(diǎn)地址RA、希望使用的數(shù)據(jù)信道編號(hào)CH、開(kāi)始占用數(shù)據(jù)信道的時(shí)間ST、占用信道的總時(shí)間DUR ;順序號(hào)Seq表示數(shù)據(jù)源節(jié)點(diǎn)地址TA和目的節(jié)點(diǎn)地址RA的一次控制信道握手的序號(hào)，唯一的標(biāo)識(shí)一個(gè)控制信道握手；(2)所述的沖突數(shù)據(jù)信道占用信息是該沖突數(shù)據(jù)信道被其它節(jié)點(diǎn)的占用信息，至少包括順序號(hào)Seq、數(shù)據(jù)源節(jié)點(diǎn)地址TA、目的節(jié)點(diǎn)地址RA、沖突數(shù)據(jù)信道編號(hào)CH、開(kāi)始占用數(shù)據(jù)信道的時(shí)間ST、占用信道的總時(shí)間DUR和標(biāo)記F，其中，F(xiàn) = I代表該節(jié)點(diǎn)為目的節(jié)點(diǎn)的鄰居而不是源節(jié)點(diǎn)的鄰居，其他情況下F = O;(3)所述的握手失敗包只包括一個(gè)順序號(hào)Seq。在節(jié)點(diǎn)數(shù)量低于128個(gè)的場(chǎng)合，源節(jié)點(diǎn)地址TA、目的節(jié)點(diǎn)地址RA為8比特、希望使用的數(shù)據(jù)信道編號(hào)CH的比特?cái)?shù)取決于可用信道數(shù)；開(kāi)始占用數(shù)據(jù)信道的時(shí)間ST和占用信道的總時(shí)間DUR以微秒為單位，其中，ST = O代表現(xiàn)在；ST和DUR為16位、Seq為8位、F為I位；順序號(hào)Seq、數(shù)據(jù)源節(jié)點(diǎn)地址TA、目的節(jié)點(diǎn)地址RA、希望使用的數(shù)據(jù)信道編號(hào)CH、開(kāi)始占用數(shù)據(jù)信道的時(shí)間ST、占用信道的總時(shí)間DUR之間沒(méi)有固定的先后順序。另外一種源地址和目的地址設(shè)置方式是，將源節(jié)點(diǎn)地址TA和目的節(jié)點(diǎn)地址RA設(shè)為48比特，從而與目前廣泛使用的以太網(wǎng)體制兼容?；谠搮f(xié)議的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，其典型應(yīng)用是手機(jī)間的互聯(lián)、汽車間的互聯(lián)以及手機(jī)和汽車間的互聯(lián)。此外，在下一個(gè)十年，中國(guó)的調(diào)頻(88-108Mhz)無(wú)線廣播也將實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，數(shù)字化將使得在該頻段有更多的信道資源可用，同時(shí)具備數(shù)據(jù)發(fā)送功能的數(shù)字化的調(diào)頻接收機(jī)，根據(jù)本發(fā)明的媒體訪問(wèn)控制協(xié)議構(gòu)成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，將滿足物聯(lián)網(wǎng)和應(yīng)急通信的需求。


圖I是基于本發(fā)明的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)示意圖；圖2是基于本發(fā)明的媒體訪問(wèn)控制協(xié)議的控制信道和數(shù)據(jù)信道的使用方法示意圖；圖3是基于本發(fā)明的源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)的控制信道握手示意圖；圖4是基于本發(fā)明的控制信道握手包的幀格式；圖5是基于本發(fā)明的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在單跳網(wǎng)絡(luò)中的性能仿真結(jié)果；圖6是基于本發(fā)明的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在多跳網(wǎng)絡(luò)中的性能仿真結(jié)果。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出一種無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)媒體訪問(wèn)控制(MAC, Medium Access Control)協(xié)議，尤其是一種分布式異步預(yù)約多信道媒體訪問(wèn)控制協(xié)議。圖I是基于本發(fā)明的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)示意圖，無(wú)線節(jié)點(diǎn)UO U7根據(jù)本發(fā)明的媒體訪問(wèn)控制協(xié)議以自組織的方式實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。該無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用是手機(jī)間的互聯(lián)、汽車間的互聯(lián)以及手機(jī)和汽車間的互聯(lián)。在下一個(gè)十年，中國(guó)的調(diào)頻(88-108Mhz)無(wú)線廣播也將實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，數(shù)字化將使得在該頻段有更多的信道資源可用，數(shù)字化的調(diào)頻接收機(jī)如果同時(shí)具備數(shù)據(jù)發(fā)送功能，根據(jù)本發(fā)明的媒體訪問(wèn)控制協(xié)議構(gòu)成無(wú)線無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，將能夠滿足應(yīng)急通信的需求。圖2是基于本發(fā)明的媒體訪問(wèn)控制協(xié)議的控制信道和數(shù)據(jù)信道的使用方法示意圖。本發(fā)明公布的協(xié)議將所有可用信道中的一個(gè)作為一個(gè)專用控制信道，其他信道作為數(shù)據(jù)信道。數(shù)據(jù)發(fā)送的源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)前，首先在控制信道上進(jìn)行握手，選擇一個(gè)數(shù)據(jù)信道。握手成功后，數(shù)據(jù)發(fā)送的源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)切換到數(shù)據(jù)信道開(kāi)始交換數(shù)據(jù)，并占用數(shù)據(jù)信道最大Tdata時(shí)間，交換數(shù)據(jù)完成后再回到控制信道進(jìn)行下一次協(xié)商?？刂菩诺郎系拿恳淮螀f(xié)商，平均使用的時(shí)間為Tctrl。其中，數(shù)據(jù)發(fā)送的源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)從控制信道切換到數(shù)據(jù)信道，或者從數(shù)據(jù)信道切換到控制信道，需要Tsw時(shí)間。在CAMMAC中，數(shù)據(jù)發(fā)送的源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)在控制信道握手時(shí)選擇的數(shù)據(jù)信道只能是空閑的數(shù)據(jù)信道，否則必須重新發(fā)起控制信道握手。在本發(fā)明公開(kāi)的協(xié)議中，數(shù)據(jù)發(fā)送的源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)在控制信道握手時(shí)，選擇的數(shù)據(jù)信道若被占用，它們可以預(yù)約占用該數(shù)據(jù)信道，從而不必重新發(fā)起控制信道握手。如圖2所示，Hl H5為控制信道握手，它們可能屬于不同的源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)對(duì)兒。控制信道握手Hl試圖占用數(shù)據(jù)信道1，由于當(dāng)Hl發(fā)生時(shí)，數(shù)據(jù)信道I并沒(méi)有被其他節(jié)點(diǎn)占用，于是時(shí)間端DO被占用。而當(dāng)控制信道握手H3試圖占用數(shù)據(jù)信道I時(shí)，由于當(dāng)H3發(fā)生時(shí)，數(shù)據(jù)信道I已經(jīng)被占用，于是控制信道握手H3對(duì)應(yīng)的信源和目的節(jié)點(diǎn)預(yù)約占用DO后的時(shí)間段，即D3時(shí)間段，它從DO結(jié)束開(kāi)始，持續(xù)Tdata時(shí)間。圖3是基于本發(fā)明的數(shù)據(jù)源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)的控制信道握手示意圖。如圖3所示，源節(jié)點(diǎn)首先廣播數(shù)據(jù)源節(jié)點(diǎn)探測(cè)請(qǐng)求包PRT (Probe Request ofTransmitter),接收到探測(cè)請(qǐng)求包的目的節(jié)點(diǎn)接著廣播目的節(jié)點(diǎn)探測(cè)包PRR(Probe Request ofReceiver)。隨后是一個(gè)合作沖突避免周期，源節(jié)點(diǎn)的鄰居和目的節(jié)點(diǎn)的鄰居如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)信道沖突，則發(fā)送協(xié)作包CO (Cooperation)。源節(jié)點(diǎn)的鄰居和目的節(jié)點(diǎn)的鄰居的區(qū)別在于，源節(jié)點(diǎn)的鄰居將協(xié)作包的標(biāo)記位F置為0，而目的節(jié)點(diǎn)的鄰居將發(fā)送的協(xié)作包CO的標(biāo)記F置為I。源節(jié)點(diǎn)的鄰居包括能夠接收到PRT的所有節(jié)點(diǎn)以及目的節(jié)點(diǎn)，而目的節(jié)點(diǎn)的鄰居指的是源節(jié)點(diǎn)的鄰居以外能夠接收到PRR包的節(jié)點(diǎn)。如果目的節(jié)點(diǎn)接收到標(biāo)記為I的CO包，則立即將該包轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)據(jù)源節(jié)點(diǎn)。如果經(jīng)過(guò)協(xié)作沖突避免周期，源節(jié)點(diǎn)沒(méi)有接收到協(xié)作包CO，或者收到了協(xié)作包CO，但決定繼續(xù)使用當(dāng)前數(shù)據(jù)信道，源節(jié)點(diǎn)廣播源節(jié)點(diǎn)的確認(rèn)包CFT。目的節(jié)點(diǎn)在接收到CFT后，廣播目的節(jié)點(diǎn)的確認(rèn)包CFR包作為答復(fù)。當(dāng)數(shù)據(jù)源節(jié)點(diǎn)經(jīng)過(guò)CFR超時(shí)周期后，仍然·沒(méi)有接收到CFR，則廣播握手失敗包NCF (Negative Confirm)，通知鄰居節(jié)點(diǎn)握手失敗。當(dāng)源節(jié)點(diǎn)接收到CFR，整個(gè)控制信道握手完成，它將和目的節(jié)點(diǎn)切換到數(shù)據(jù)信道，一起進(jìn)行交換數(shù)據(jù)。圖4是基于本發(fā)明的控制信道握手包的一種幀格式?？刂菩诺牢帐职?I)源節(jié)點(diǎn)探測(cè)請(qǐng)求包PRT ；(2)目的節(jié)點(diǎn)探測(cè)請(qǐng)求包PRT ;(3)源節(jié)點(diǎn)確認(rèn)包CFT ；(4)目的節(jié)點(diǎn)確認(rèn)包CFR;(5)握手失敗包NCF。如圖4所示，PRT、PRR、CFT和CFR的格式相同，都包括順序號(hào)Seq、數(shù)據(jù)源節(jié)點(diǎn)地址TA、目的節(jié)點(diǎn)地址RA、希望使用的數(shù)據(jù)信道編號(hào)CH、開(kāi)始占用數(shù)據(jù)信道的時(shí)間ST、占用信道的總時(shí)間DUR ；C0數(shù)據(jù)包與PRT、PRR、CFT和CFR不同的是將DUR域換成標(biāo)記F，其中，F(xiàn) =I代表該節(jié)點(diǎn)為目的節(jié)點(diǎn)的鄰居而不是源節(jié)點(diǎn)的鄰居，其他情況下F = O ；NCF只有一個(gè)順序號(hào)Seq，其中，順序號(hào)Seq表示數(shù)據(jù)源節(jié)點(diǎn)地址TA和目的節(jié)點(diǎn)地址RA的一次控制信道握手的序號(hào)，唯一的標(biāo)識(shí)一個(gè)控制信道握手；在節(jié)點(diǎn)數(shù)量低于128個(gè)的場(chǎng)合，TA、RA 一般為8比特、CH的比特?cái)?shù)取決于可用信道數(shù)；ST和DUR以微秒為單位，其中，ST = O表示現(xiàn)在；ST和DUR —般為16位、Seq為8位、F為I位；順序號(hào)Seq、數(shù)據(jù)源節(jié)點(diǎn)地址TA、目的節(jié)點(diǎn)地址RA、希望使用的數(shù)據(jù)信道編號(hào)CH、開(kāi)始占用數(shù)據(jù)信道的時(shí)間ST、占用信道的總時(shí)間DUR之間沒(méi)有固定的先后順序。如果希望與目前廣泛使用的以太網(wǎng)體制兼容，TA、RA、CH為48比特。圖5是基于本發(fā)明的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的性能在單跳網(wǎng)絡(luò)中的仿真結(jié)果，圖6是根據(jù)本發(fā)明的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的性能在4x4多跳網(wǎng)絡(luò)中的仿真結(jié)果。從圖5和圖6可以看出，CAMMAC吞吐率性能提高了 10 20%。根據(jù)本發(fā)明的媒體訪問(wèn)控制協(xié)議，與已有協(xié)議CAMMAC的不同之處在于(I)在CAMMAC中，數(shù)據(jù)源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)在控制信道握手時(shí)，選擇的數(shù)據(jù)信道只能是當(dāng)前空閑的數(shù)據(jù)信道，否則必須重新發(fā)起控制信道握手。在本發(fā)明公開(kāi)的協(xié)議中，數(shù)據(jù)源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)在控制信道握手時(shí)，選擇的數(shù)據(jù)信道若被占用，它們可以預(yù)約占用該數(shù)據(jù)信道，從而不必重新發(fā)起控制信道握手。這樣一方面降低了一次控制信道握手的平均時(shí)間；另一反面還降低了 Tsw開(kāi)銷，從而在網(wǎng)絡(luò)中用戶數(shù)較多時(shí)提供更高的吞吐率；(2)與CAMMAC相比，根據(jù)本發(fā)明的控制信道握手過(guò)程只有一個(gè)協(xié)作沖突避免周期，而CAMMAC有兩次。由于協(xié)作沖突避免周期通常較長(zhǎng)，因此，就單次控制信道握手來(lái)說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的控制信道握手更加節(jié)省時(shí)間?；谠搮f(xié)議的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，其典型應(yīng)用是手機(jī)間的互聯(lián)、汽車間的互聯(lián)以及手機(jī)和汽車間的互聯(lián)。此外，在下一個(gè)十年，中國(guó)的調(diào)頻(88-108Mhz)無(wú)線廣播也將實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，數(shù)字化將使得在該頻段有更多的信道資源可用，數(shù)字化的調(diào)頻接收機(jī)如果同時(shí)具備數(shù)據(jù)發(fā)送功能，根據(jù)本發(fā)明的媒體訪問(wèn)控制協(xié)議構(gòu)成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，將能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)和應(yīng)急通信的 需求。
權(quán)利要求
1.一種多信道媒體訪問(wèn)控制協(xié)議，其特征在于，將所有信道中的一個(gè)作為一個(gè)控制信道，其他信道作為數(shù)據(jù)信道； 源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)前，首先在控制信道上進(jìn)行握手選擇一個(gè)數(shù)據(jù)信道；握手成功后，源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)切換到數(shù)據(jù)信道，源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)給目的節(jié)點(diǎn)，并占用數(shù)據(jù)信道最大給定的Tdata時(shí)間，交換數(shù)據(jù)完成后再回到控制信道進(jìn)行新的控制信道握手。
尤其是，源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)在控制信道握手時(shí)選擇的數(shù)據(jù)信道若被其他節(jié)點(diǎn)占用，如果發(fā)現(xiàn)所選的數(shù)據(jù)信道還將被占用小于給定的Trth時(shí)間，則進(jìn)行信道預(yù)約從而完成控制信道握手，否則重新發(fā)起控制信道握手。
2.如權(quán)I所述的多信道媒體訪問(wèn)控制協(xié)議，其特征在于，源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)的控制信道握手，包括以下步驟 步驟21)源節(jié)點(diǎn)首先廣播源節(jié)點(diǎn)探測(cè)包，接收到探測(cè)請(qǐng)求包的目的節(jié)點(diǎn)接著廣播目的節(jié)點(diǎn)探測(cè)包；源節(jié)點(diǎn)探測(cè)包和目的節(jié)點(diǎn)探測(cè)包主要包括數(shù)據(jù)信道希望占用信息； 步驟22)源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)等待一個(gè)給定周期，在該周期中，源節(jié)點(diǎn)的鄰居和目的節(jié)點(diǎn)的鄰居如果發(fā)現(xiàn)源節(jié)點(diǎn)探測(cè)包和節(jié)點(diǎn)探測(cè)包所攜帶的數(shù)據(jù)信道希望占用信息存在發(fā)送沖突，則發(fā)送協(xié)作包，協(xié)作包主要包含沖突數(shù)據(jù)信道占用信息；源節(jié)點(diǎn)的鄰居將協(xié)作包攜帶標(biāo)記O，目的節(jié)點(diǎn)的鄰居發(fā)送的協(xié)作包攜帶標(biāo)記I ;源節(jié)點(diǎn)的鄰居包括能夠接收到源節(jié)點(diǎn)探測(cè)包的所有節(jié)點(diǎn)以及目的節(jié)點(diǎn)；目的節(jié)點(diǎn)的鄰居指的是源節(jié)點(diǎn)的鄰居以外能夠接收到目的節(jié)點(diǎn)探測(cè)包的節(jié)點(diǎn)；如果目的節(jié)點(diǎn)接收到標(biāo)記為I的協(xié)作包，則立即將該包轉(zhuǎn)發(fā)給源節(jié)點(diǎn)； 步驟23)如果經(jīng)過(guò)協(xié)作沖突避免周期，源節(jié)點(diǎn)沒(méi)有接收到協(xié)作包，或者收到了協(xié)作包，但決定預(yù)約使用當(dāng)前數(shù)據(jù)信道，則源節(jié)點(diǎn)廣播源節(jié)點(diǎn)的確認(rèn)包；目的節(jié)點(diǎn)在接收到CFT后，廣播目的節(jié)點(diǎn)的確認(rèn)包作為答復(fù)； 步驟24)當(dāng)源節(jié)點(diǎn)接收到目的節(jié)點(diǎn)確認(rèn)包，整個(gè)控制信道握手完成；否則，經(jīng)過(guò)給定周期后源節(jié)點(diǎn)仍然沒(méi)有接收到目的節(jié)點(diǎn)確認(rèn)包，則廣播握手失敗包，通知鄰居節(jié)點(diǎn)握手失敗。
3.如權(quán)2所述的多信道媒體訪問(wèn)控制協(xié)議，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)信道希望占用信息至少包括順序號(hào)Seq、源節(jié)點(diǎn)地址TA、目的節(jié)點(diǎn)地址RA、希望使用的數(shù)據(jù)信道編號(hào)CH、開(kāi)始占用數(shù)據(jù)信道的時(shí)間ST、占用信道的總時(shí)間DUR ;順序號(hào)Seq表示數(shù)據(jù)源節(jié)點(diǎn)地址TA和目的節(jié)點(diǎn)地址RA的一次控制信道握手的序號(hào)，唯一的標(biāo)識(shí)一個(gè)控制信道握手。
4.如權(quán)3所述的多信道媒體訪問(wèn)控制協(xié)議，其特征在于，所述的沖突數(shù)據(jù)信道占用信息是該沖突數(shù)據(jù)信道被其它節(jié)點(diǎn)的占用信息，至少包括順序號(hào)Seq、數(shù)據(jù)源節(jié)點(diǎn)地址TA、目的節(jié)點(diǎn)地址RA、沖突數(shù)據(jù)信道編號(hào)CH/開(kāi)始占用數(shù)據(jù)信道的時(shí)間ST、占用信道的總時(shí)間DUR和標(biāo)記F，其中，F(xiàn) = I代表該節(jié)點(diǎn)為目的節(jié)點(diǎn)的鄰居而不是源節(jié)點(diǎn)的鄰居，其他情況下F =O0
5.如權(quán)4所述的多信道媒體訪問(wèn)控制協(xié)議，其特征在于，所述的握手失敗包只包括一個(gè)順序號(hào)Seq。
6.如權(quán)3所述的多信道媒體訪問(wèn)控制協(xié)議，其特征在于，在節(jié)點(diǎn)數(shù)量低于128個(gè)的場(chǎng)合，源節(jié)點(diǎn)地址TA、目的節(jié)點(diǎn)地址RA為8比特、希望使用的數(shù)據(jù)信道編號(hào)CH的比特?cái)?shù)取決于可用信道數(shù)；開(kāi)始占用數(shù)據(jù)信道的時(shí)間ST和占用信道的總時(shí)間DUR以微秒為單位，其中，ST = O代表現(xiàn)在；ST和DUR為16位、Seq為8位、F為I位；順序號(hào)Seq、數(shù)據(jù)源節(jié)點(diǎn)地址TA、目的節(jié)點(diǎn)地址RA、希望使用的數(shù)據(jù)信道編號(hào)CH、開(kāi)始占用數(shù)據(jù)信道的時(shí)間ST、占用信道的總時(shí)間DUR之間沒(méi)有固定的先后順序。
7.如權(quán)3所述的多信道媒體訪問(wèn)控制協(xié)議，其特征在于，源節(jié)點(diǎn)地址TA和目的節(jié)點(diǎn)地址RA為48比特，從而與目前廣泛使用的以太網(wǎng)體制兼容。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中的分布式異步預(yù)留多信道媒體訪問(wèn)控制協(xié)議，屬于數(shù)字通信技術(shù)領(lǐng)域。該協(xié)議將所有信道中的一個(gè)作為一個(gè)控制信道，其他作為數(shù)據(jù)信道；源和目的節(jié)點(diǎn)首先在控制信道上進(jìn)行握手選擇一個(gè)數(shù)據(jù)信道；握手成功后，源和目的節(jié)點(diǎn)切換到數(shù)據(jù)信道，源節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，并占用數(shù)據(jù)信道最大給定的Tdata時(shí)間，交換數(shù)據(jù)完成后再次回到控制信道進(jìn)行新的控制信道握手。若源和目的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行握手時(shí)選擇的數(shù)據(jù)信道被其他節(jié)點(diǎn)占用，同時(shí)發(fā)現(xiàn)所選的數(shù)據(jù)信道還將被占用小于給定的Trth時(shí)間，則進(jìn)行信道預(yù)約從而實(shí)現(xiàn)控制信道握手，否則重新發(fā)起控制信道握手。仿真表明，本發(fā)明的多信道媒體訪問(wèn)控制協(xié)議比已有的單控制信道類多信道吞吐率性能提高了10～20％。
文檔編號(hào)H04W80/02GK102958199SQ20111025427
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者陳曦, 柳寒冰, 周毅 申請(qǐng)人:陳曦