專利名稱：單信道串行無線多跳鏈路快速傳輸系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明屬于通信技術領域，特別涉及一種單信道串行無線多跳鏈路快速傳輸系統(tǒng)及方法。
背景技術：
為了在無線多跳網絡中有效保障QoS，需要解決兩個問題一是如何實現信道資源的預留，另一個問題是如何在預留的信道中實現數據的快速傳輸。傳統(tǒng)資源預留方法難以用于無線多跳網絡的主要原因是為了防止預留路徑中數據傳輸受到周圍節(jié)點的干擾破壞而對鄰近節(jié)點的數據傳輸進行抑制，從而造成網絡效率低下。近年來提出的資源預留方法通常要求嚴格的網絡同步，這對于較大規(guī)模的無線多跳網絡是難以實現的。無線網狀網(又稱為無線Mesh網絡)是融合了移動Ad hoc網絡和有基礎設施網絡結構的以無線多跳中繼為特征的網絡。業(yè)務模式的差異是無線網狀網和移動Ad hoc網絡的最大區(qū)別，移動Ad hoc網絡承載的是任意一對節(jié)點之間的業(yè)務流，而無線網狀網主要承載來往于Internet網關的業(yè)務,少量承載任意一對節(jié)點之間的業(yè)務流。嚴軍榮等人根據無線網狀網流量呈現樹狀拓撲匯聚的特點在數據鏈路層提出無線鏈路干擾分析模型，把全方向的無線干擾轉化為有特定方向的無線鏈路干擾。根據干擾對不同鏈路造成的后果不同，把干擾分類為同一業(yè)務流上下跳之間的縱向干擾和不同業(yè)務流平行跳之間的橫向干擾。同時，采用OPNET仿真驗證縱向干擾比橫向干擾對網絡性能影響的要大得多，縱向干擾是無線網狀網中最嚴重的干擾。在此基礎上，以無線多跳鏈路中的單跳作為最小分割單位對無線網絡狀網的拓撲進行分割。于是，無線網狀網中需要資源預留的路徑是沿著其縱向干擾方向逐跳穿越拓撲子圖的曲線段。由此，可以把信道資源預留問題轉化為如何為這條曲線段臨時分配信道的問題。為了消除信道資源預留對周圍節(jié)點的影響，最簡單的方法就是給這條路徑分配與所穿越拓撲子圖中不同的信道。為了節(jié)約信道，需要資源預留的路徑中所有鏈路可以僅分配一個信道，這樣便形成了單信道串行無線多跳鏈路，如圖I示意。于是就需要一種單信道串行無線多跳鏈路中數據快速傳輸方法。

發(fā)明內容
為解決如何在單信道串行無線多跳鏈路上快速傳輸數據，本發(fā)明公開了一種單信道串行無線多跳鏈路快速傳輸系統(tǒng)及方法。本發(fā)明采取以下技術方案單信道串行無線多跳鏈路快速傳輸系統(tǒng)，包括快速傳輸模塊、檢錯及重傳模塊、連續(xù)間隔傳輸模塊；數據快速傳輸模塊控制源節(jié)點向目的節(jié)點方向的下一跳節(jié)點發(fā)送數據；當某中間節(jié)點(不是目的節(jié)點)正確地接收到上一跳節(jié)點發(fā)送的數據后，不向上一跳節(jié)點發(fā)送確認幀ACK，直接將數據發(fā)送給下一跳節(jié)點；
檢錯及重傳模塊節(jié)點接收到上一跳節(jié)點發(fā)送的數據后，其進行差錯校驗(例如 CRC):若未出現差錯，則直接將數據發(fā)送給下一跳節(jié)點；若出現差錯，則該節(jié)點將該數據丟棄，上一跳節(jié)點在規(guī)定的時間內監(jiān)聽不到該節(jié)點向下一跳節(jié)點轉發(fā)的數據，則可以判定剛才發(fā)送的數據出現差錯，于是向該節(jié)點重新傳輸數據；連續(xù)間隔傳輸模塊用于確保前后兩個發(fā)送節(jié)點采用相距3倍有效傳輸距離Rt， 就可以進行連續(xù)傳輸。本發(fā)明單信道串行無線多跳鏈路快速傳輸方法，其按如下步驟①源節(jié)點向目的節(jié)點方向的下一跳節(jié)點發(fā)送數據；②中間節(jié)點接收上一跳節(jié)點數據，并進行差錯校驗(例如CRC)，若出現差錯，則上一跳節(jié)點等待設定時間后未檢測到中間接收節(jié)點轉送數據，則重發(fā)數據，返回至該步起始狀態(tài)；若未出現差錯，則判斷該節(jié)點是否是目的節(jié)點，若否，則向其下一跳節(jié)點轉發(fā)數據，再返回至該步起始狀態(tài)；若是，則目的節(jié)點向上一跳節(jié)點發(fā)送一個ACK，傳輸結束。優(yōu)選的，前后兩個發(fā)送節(jié)點采用3倍有效傳輸距離Rt，進行連續(xù)傳輸。
本發(fā)明解決了在單信道串行無線多跳鏈路上快速傳輸數據的技術問題。


圖I單信道串行無線多跳鏈路示意圖。
圖2是數據無差錯快速傳輸示意圖。
圖3是隱性確認機制圖。
圖4是數據有差錯重傳示意圖。
圖5是單信道串行無線多跳鏈路上快速傳輸數據流程圖。
圖6是系統(tǒng)框圖。
具體實施方式
為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面結合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細描述。
下面首先結合附圖對本發(fā)明單信道串行無線多跳鏈路快速傳輸方法作詳細說明。
在單信道串行無線多跳鏈路中，數據的傳輸是從源節(jié)點依次通過各中間節(jié)點，最終到達目的節(jié)點。因此不必采用競爭接入的方法。
為了實現數據的快速傳輸，采用中間節(jié)點省略發(fā)送ACK(Acknowledge)消息步驟
的傳輸策略。如圖2和圖3所示，當節(jié)點B正確地收到節(jié)點A發(fā)送的DATAl后，把DATAl消息發(fā)送給節(jié)點C而不是給節(jié)點A發(fā)送ACK消息。此時利用信號在無線媒介中開放性傳播的特點，當節(jié)點B把DATAl發(fā)送給節(jié)點C時(圖3中實線)，節(jié)點A也能監(jiān)聽到節(jié)點B發(fā)送給節(jié)點C的DATAl (圖3中虛線)，這可以等效于節(jié)點A收到節(jié)點B的ACK消息。節(jié)點B接收到其節(jié)點A發(fā)送的數據后，首先進行差錯校驗(例如循環(huán)冗余檢驗 CRC)。如果沒有出現差錯，則直接將數據發(fā)送給節(jié)點C。如果出現差錯，則節(jié)點B將該數據丟棄，此時不會向節(jié)點C轉發(fā)數據，也不會向節(jié)點A發(fā)送任何差錯通知信息。其節(jié)點A在規(guī)定的時間內監(jiān)聽不到節(jié)點B向節(jié)點C轉發(fā)的數據，則可以判定剛才發(fā)送的數據出現差錯，于是向節(jié)點A向節(jié)點B重新傳輸數據。
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為了提高數據傳輸效率，采用3倍有效傳輸距離Rt距離間隔的連續(xù)傳輸策略。如圖2和圖3所示，在節(jié)點C向節(jié)點D發(fā)送數據時，源節(jié)點S也可以向節(jié)點A發(fā)送數據，但必須保證兩個發(fā)送節(jié)點距離至少間隔3倍Rt。此時節(jié)點A盡管處于節(jié)點C的干擾范圍之內， 節(jié)點A發(fā)送數據受到抑制，但節(jié)點A接收數據并不受到抑制。節(jié)點A能夠同時偵聽到源節(jié)點S很強的信號和節(jié)點C很弱的信號，根據“捕獲效應”，節(jié)點A仍然可以準確地接收到源節(jié)點S發(fā)送的數據。另外，3倍Rt距離間隔的連續(xù)傳輸也很容易實現，當節(jié)點S偵聽不到下游節(jié)點發(fā)送的信號時，就表明間隔達到3倍Rt距離。以上實施過程可用流程圖(圖5)來示意。參見圖6，本發(fā)明單信道串行無線多跳鏈路快速傳輸系統(tǒng)包括(I)數據快速傳輸模塊利用單信道串行無線多跳鏈路的特性，對無線網絡中基本接入方法(DATA+ACK)和RTS/CTS方法(RTS+CTS+DATA+ACK)進行簡化。如圖2所示，當某節(jié)點正確地接收到上一跳節(jié)點發(fā)送的數據后，不必向上一跳節(jié)點發(fā)送確認幀ACK，而是直接將數據發(fā)送給下一跳節(jié)點。此時利用的是無線傳輸的開放特性，因為向其下一跳節(jié)點發(fā)送數據的同時，其上一跳節(jié)點也能監(jiān)聽到該數據。也就是說隱含了 ACK的功能，如圖3所示。(2)檢錯及重傳模塊節(jié)點接收到其上一跳節(jié)點發(fā)送的數據后，首先進行差錯校驗。如果沒有出現差錯，則直接將數據發(fā)送給下一跳節(jié)點。如果出現差錯，則該節(jié)點將該數據丟棄，此時不會向下一跳節(jié)點轉發(fā)，也不會向上一跳節(jié)點發(fā)送任何差錯通知信息。其上一跳節(jié)點在規(guī)定的時間內監(jiān)聽不到該節(jié)點向下一跳節(jié)點轉發(fā)的數據，則可以判定剛才發(fā)送的數據出現差錯，于是向該節(jié)點重新傳輸數據，如圖4所示。(3)連續(xù)間隔傳輸模塊其提高了預留信道利用率。為了提高數據傳輸效率，采用 3倍Rt距離間隔的連續(xù)傳輸策略。如圖2和圖3所示，根據“捕獲效應”，前后兩個發(fā)送節(jié)點只要相距3倍有效傳輸距離Rt，兩對節(jié)點之間仍然可以進行有效的數據傳輸。當然，本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上實施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的范圍內，對以上實施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.單信道串行無線多跳鏈路快速傳輸系統(tǒng)，其特征是包括快速傳輸模塊、檢錯及重傳模塊、連續(xù)間隔傳輸模塊；數據快速傳輸模塊控制源節(jié)點向目的節(jié)點方向的下一跳節(jié)點發(fā)送數據；當某中間節(jié)點正確地接收到上一跳節(jié)點發(fā)送的數據后，不向上一跳節(jié)點發(fā)送確認幀，直接將數據發(fā)送給下一跳節(jié)點；檢錯及重傳模塊節(jié)點接收到上一跳節(jié)點發(fā)送的數據后，進行差錯校驗若未出現差錯，則直接將數據發(fā)送給下一跳節(jié)點；若出現差錯，則該節(jié)點將該數據丟棄，上一跳節(jié)點在規(guī)定的時間內監(jiān)聽不到該節(jié)點向下一跳節(jié)點轉發(fā)的數據，則可以判定剛才發(fā)送的數據出現差錯，于是向該節(jié)點重新傳輸數據；連續(xù)間隔傳輸模塊確保前后兩個發(fā)送節(jié)點相距3倍有效傳輸距離，進行連續(xù)傳輸。
2.單信道串行無線多跳鏈路快速傳輸方法，其特征是按如下步驟①源節(jié)點向目的節(jié)點方向的下一跳節(jié)點發(fā)送數據；②中間節(jié)點接收上一跳節(jié)點數據，并進行差錯校驗，若出現差錯，則上一跳節(jié)點等待設定時間后未檢測到中間接收節(jié)點轉送數據，則重發(fā)數據，返回至該步起始狀態(tài)；若未出現差錯，則判斷該節(jié)點是否是目的節(jié)點，若否，則向其下一跳節(jié)點轉發(fā)數據，再返回至該步起始狀態(tài)；若是，則傳輸結束。
3.如權利要求2所述的單信道串行無線多跳鏈路快速傳輸方法，其特征是前后兩個發(fā)送節(jié)點采用3倍有效傳輸距離，進行連續(xù)傳輸。
全文摘要
本發(fā)明屬于通信技術領域，特別涉及一種單信道串行無線多跳鏈路快速傳輸系統(tǒng)及方法。本發(fā)明單信道串行無線多跳鏈路快速傳輸方法，其按如下步驟①源節(jié)點向目的節(jié)點方向的下一跳節(jié)點發(fā)送數據；②中間節(jié)點接收上一跳節(jié)點數據，并進行差錯校驗，若出現差錯，則該節(jié)點什么也不做，上一跳節(jié)點等待設定時間未檢測到中間接收節(jié)點轉送數據，則重發(fā)數據，返回至該步起始狀態(tài)；若未出現差錯，則判斷該節(jié)點是否是目的節(jié)點，若否，則向其下一跳節(jié)點轉發(fā)數據，再返回至該步起始狀態(tài)；若是，目的節(jié)點向其上一跳節(jié)點發(fā)送一個ACK，整個傳輸過程結束。本發(fā)明解決了在單信道串行無線多跳鏈路上快速傳輸數據的技術問題。
文檔編號H04L1/18GK102611523SQ20111038557
公開日2012年7月25日 申請日期2011年11月28日 優(yōu)先權日2011年11月28日
發(fā)明者嚴軍榮 申請人:杭州電子科技大學