CN106922001B - 用于基于竞争的通信方法和装置以及相应的通信系统 - Google Patents

Abstract

本公开的各个实施例提供了基于竞争的通信方法和装置以及相应的通信系统。在一种基于竞争的通信方法中，在第一竞争层的第一竞争帧中向网络节点传输消息。该方法还包括从网络节点接收针对第一竞争帧的第一反馈信息。反馈信息包括帧数目，帧数目指示网络节点在第一竞争帧处确定的、将为第一竞争层之后的第二竞争层分配的帧的累计数目。该方法还包括响应于未成功传输消息，至少基于第一反馈信息来确定在第二竞争层中的第二竞争帧和末尾帧的位置。该方法进一步包括基于第二竞争帧和末尾帧的位置，在第二竞争层中除了第二竞争帧和末尾帧之外的帧的持续时间内切换到睡眠模式。

Description

用于基于竞争的通信方法和装置以及相应的通信系统

技术领域

本公开的实施例主要涉及通信领域，并且更具体地，涉及用于基于竞争的通信方法和装置以及相应的通信系统。

背景技术

在最近的通信发展中，正在研究对于机器到机器(M2M)网络的部署。M2M网络的一个目标在于将大量终端设备进行互连。这些设备可以自主地长期工作(例如，数年或者数十年)，以便执行信息采集、信息处理、信息上报等任务。这就要求这些设备对能量的消耗较小。M2M网络的特点在于大量终端设备可能同时向上层网络节点发送数据，并且通常每个设备发送的数据量都较小。然而，这一特点会导致M2M网络中的设备由于数据传输的冲突和信令开销等而消耗大量的能量。

在通信系统中，通常采用两种方式来让终端设备获得用于数据传输的资源。在诸如第三代合作伙伴计划(3GPP)长期演进(LTE)网络之类的当前通信系统中，采用基于预留的方案。基于预留的方案需要网络节点、诸如基站预先获知网络拓扑，以便建立一套调度机制来允许服务的每个设备在没有冲突的情况下进行数据传输。然而，因为可调度资源的有限性，基于预留的方案对于以高密度方式进行设备部署的M2M网络而言不适用。此外，M2M网络在短时间内以高频率发生小数据传输，如果以预留方式调度资源，将产生大量的信令开销。

另一种方式是基于竞争的方案。基于竞争的方案不需要对网络拓扑的先验知识。在该方案中，终端设备被允许直接发送数据而不是浪费时间和能量在额外的调度信令上。具体地，多个设备在每个竞争时段中直接传输数据，如果在该竞争时段中没有冲突(即仅一个设备竞争该时段)，则可以成功传输数据。否则的话，未成功传输数据的设备继续在下一竞争时段中进行竞争。

然而，由于大量设备的竞争而导致的冲突，会使得终端设备花费较长的时间才能成功传输数据，使得设备的能量效率较低，严重影响系统性能，特别是对于服务低功耗小数据传输的设备的网络而言。

注意到，以上讨论的问题不限于任何特定的通信环境和设备，而是可能出现在任何适当的系统中。

发明内容

本公开的实施例的目的在于提供一种基于竞争的通信的解决方案。

根据本公开的第一方面，提供了一种基于竞争的通信方法。该方法可以在终端设备处被执行。该方法包括在第一竞争层的第一竞争帧中向网络节点传输消息。该方法还包括从网络节点接收针对第一竞争帧的第一反馈信息。反馈信息包括帧数目，帧数目指示网络节点在第一竞争帧处确定的、将为第一竞争层之后的第二竞争层分配的帧的累计数目。该方法还包括响应于未成功传输消息，至少基于第一反馈信息来确定在第二竞争层中的第二竞争帧和末尾帧的位置。该方法进一步包括基于第二竞争帧和末尾帧的位置，在第二竞争层中除了第二竞争帧和末尾帧之外的帧的持续时间内切换到睡眠模式。

根据本公开的第二方面，提供了一种基于竞争的通信方法。该方法可以在网络节点处被执行。该方法包括确定针对第一竞争层的第一竞争帧的竞争状态，其中至少一个终端设备在第一竞争帧中传输消息。该方法还包括基于竞争状态，确定针对第一竞争帧的帧数目，其中帧数目指示在第一竞争帧处确定的、将为第一竞争层之后的第二竞争层分配的帧的累计数目。该方法进一步包括传输针对第一竞争帧的反馈信息，其中反馈信息包括所确定的帧数目。

根据本公开的第三方面，提供了一种基于竞争的通信装置。该装置包括消息发射器，被配置为在第一竞争层的第一竞争帧中向网络节点传输消息。该装置还包括反馈接收器，被配置为从网络节点接收针对第一竞争帧的第一反馈信息，其中第一反馈信息包括帧数目，帧数目指示网络节点在第一竞争帧处确定的、将为第一竞争层之后的第二竞争层分配的帧的累计数目。该装置还包括竞争确定器，被配置为响应于未成功传输消息，至少基于第一反馈信息来确定在第二竞争层中的第二竞争帧和末尾帧的位置。该装置进一步包括模式切换器，被配置为基于第二竞争帧和末尾帧的位置，在第二竞争层中除了第二竞争帧和末尾帧之外的帧的持续时间内切换到睡眠模式。

根据本公开的第四方面，提供了一种基于竞争的通信装置。该装置包括竞争状态确定器，被配置为确定针对第一竞争层的第一竞争帧的竞争状态，其中至少一个终端设备在第一竞争帧中传输消息。该装置还包括帧数目确定器，被配置为基于竞争状态，确定针对第一竞争帧的帧数目，其中帧数目指示在第一竞争帧处确定的、将为第一竞争层之后的第二竞争层分配的帧的累计数目。该装置进一步包括反馈发射器，被配置为传输针对第一竞争帧的反馈信息，其中反馈信息包括所确定的帧数目。

根据本公开的第五方面，提供了一种通信系统。该通信系统包括至少一个终端设备，每个终端设备根据以上第三方面所述的装置。该通信系统还包括网络节点，其包括根据以上第四方面所述的装置。

通过下文描述将会理解，根据本公开的示例实施例，网络节点在确定竞争层的竞争帧的反馈信息时，不仅确定该帧的竞争状态，还确定在当前帧处将为下一竞争层分配的帧的累计数目。由于该累计数目的增加，网络设备仅监听较少数目的帧的反馈信息就可以确定出在下一层中的竞争帧位置。在下一层中除了竞争帧(以及为了确定竞争帧位置而需要监听的末尾帧)之外的其他帧中，终端设备可以切换到睡眠模式。根据本公开的实施例，终端设备仅需要在较少的帧中耗费能量用于数据传输和对反馈信息的监听，而在其他帧中可以切换到节约能量的睡眠模式。因此，终端设备的能量效率得到显著提高，并且整个系统的性能得到改进。本公开的示例实施例所带来的其他益处将通过下文描述而清楚。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开实施例的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施例，其中：

图1是本文中描述的装置和/或方法可以在其中被实施的示例环境的示意图；

图2示出了根据当前的基于竞争树的方案的示例竞争传输的示意图；

图3示出了根据当前的基于竞争树的方案的竞争帧和监听帧的比较的示意图；

图4示出了根据本公开的一个实施例的在终端设备中的基于竞争的通信方法的示意图；

图5示出了根据本公开的一个实施例的基于竞争的过程的示例竞争通信的示意图；

图6示出了根据本公开的一个实施例的反馈信息的结构的示意图；

图7示出了当前的基于竞争树的方案与根据本公开的实施例的基于竞争的通信方案之间的比较的示意图；

图8示出了根据本公开的另一个实施例的基于竞争的过程的示例竞争通信的示意图；

图9示出了根据本公开的一个实施例的使用数据的竞争和使用请求消息的竞争的比较的示意图；

图10示出了根据本公开的一个实施例的在网络节点中的基于竞争的通信方法的示意图；

图11示出了根据本公开的一个实施例的在终端设备中的通信装置的框图；

图12示出了根据本公开的一个实施例的在网络节点中的通信装置的框图；以及

图13是示出了适于用来实现本公开的实施例的示例性计算机系统/服务器的框图。

具体实施例

下面将参考附图中示出的若干示例性实施例来描述本公开的原理和精神。应当理解，描述这些实施例仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本公开，而并非以任何方式限制本公开的范围。

在对本公开的实施例的描述中，术语“包括”及其类似用语应当理解为开放性包含，即“包括但不限于”。术语“基于”应当理解为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”或“该实施例”应当理解为“至少一个实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。

在对本公开的实施例的描述中，终端设备可以指代移动终端(MT)、订户站(SS)、便携式订户站(PSS)、移动站(MS)、或接入终端(AT)，并且UE、终端、MT、SS、PSS、MS或AT的一些或全部功能可以被包括在内。终端设备可以是任意类型的移动终端、固定终端或便携式终端，包括移动手机、站点、单元、设备、多媒体计算机、多媒体平板、互联网节点、通信器、台式计算机、膝上型计算机、笔记本计算机、上网本计算机、平板计算机、个人通信系统(PCS)设备、个人导航设备、个人数字助理(PDA)、音频/视频播放器、数码相机/摄像机、定位设备、电视接收器、无线电广播接收器、电子书设备、游戏设备、智能电表、计量仪或机器到机器(M2M)网络中连接的其他智能电器、或者上述的任意组合，包括这些设备的配件和外设或者其任意组合。

在对本公开的实施例的描述中，术语“网络节点”有时被称为“基站(BS)”、“BS/点”、“无线接入节点”、或者“传输点”，以与3GPP术语一致。应该注意，术语“BS/点”、“节点”、“传输点”和“BS”在本公开内容中具有同样的含义，并且它们中的每一个可以表示，例如节点B(NodeB或者NB)、演进型NodeB(eNodeB或者eNB)、无线电头端(RH)、远端无线电头端(RRH)、中继、诸如毫微微基站、微微基站的低功率节点等。基站的覆盖范围、即能够提供服务的地理区域被称为小区。

在密集网络中、诸如机器到机器(M2M)网络中，通常在一个地理范围内部署有大量的设备。多个设备经常会在同时或者几乎同时向该范围内的服务网络节点传输数据。图1描述了这样的网络环境100。在该环境100中，终端设备121至124均由网络节点110服务。终端设备121至124可能同时向网络节点110传输数据。如先前讨论的，为了节约设备的能量，可以采用基于竞争的数据传输方式。终端设备121至124可以直接向网络节点110传输数据。网络节点110可以根据某个资源的竞争状况来确定数据是否被成功传输。

应当知道的是，虽然图1中示出了四个终端设备，但是网络节点110可以服务更多或更少的终端设备。所服务的终端设备的类型可以相同或者不同。

一种基于竞争的简单方案是基于帧-时隙的竞争方案。网络节点分配一系列的帧用于多个终端设备的竞争。每个帧被划分为多个时隙。在每个帧中，每个终端设备从该帧的多个时隙中随机选择一个时隙用于尝试传输数据。网络节点根据竞争状况来确定该帧的反馈信息，该反馈信息包括每个时隙的竞争状态。竞争状态可以分为三种类型：(1)无传输状态，即该时隙中没有设备竞争；(2)成功状态，即仅一个终端设备在该时隙中尝试传输数据，并且该数据被网络节点成功接收；以及(3)冲突状态，即存在两个或更多终端设备在该时隙中尝试传输数据，从而导致冲突。

网络节点反馈每个帧的所有时隙的竞争状态。每个终端设备接收每个帧对应的竞争状态，并且基于竞争状态来确定是否成功传输数据。如果一个终端设备竞争的时隙对应的竞争状态是成功状态，则该终端设备确定数据已经被成功传输，并且可以停止竞争过程。如果确定对应的竞争状态是冲突状态，则该终端设备在下一个帧中继续竞争过程，直至成功传输数据。也就是说，只要终端设备未成功传输数据，随后的帧仍是该终端设备的竞争帧。

上述基于竞争的方案会导致终端设备在多轮竞争之后才可能成功传输数据。竞争的时间还会随着在每个时刻同时竞争的设备的数目的增加而不断增加。因此，每个设备将会浪费大量的时间和能量在失败的传输上。

另外一种基于竞争的方案是基于竞争树的方案。在这个方案中，每个帧也被划分成多个时隙。期望传输数据的设备可以首先在网络节点分配的一个帧的多个时隙中同时竞争。如果某个时隙中存在冲突，即多个设备同时竞争该时隙，则网络节点针对该时隙产生下一个竞争帧，以供这些设备再次竞争。该竞争方案在图2中被示意性示出。

在图2的示例中，用于数据传输的每个帧被划分为3个时隙，并且假设在某个时刻有14个终端设备期望同时向网络设备传输数据。在竞争过程开始的第一个帧1210中，14个终端设备随机选择帧1210的时隙用于尝试数据传输。如所示出的，在每个时隙中竞争的设备的数目由该时隙中的数字表示。网络节点发现帧1210的三个时隙中均存在冲突，因此在反馈信息211中指示每个时隙均处于冲突状态。同时，基于竞争状态，网络节点将为帧1210的三个时隙中的每个时隙分配一个新的帧，即帧2220、帧3222和帧4224，使得在相应时隙中竞争的设备可以继续在新的帧中竞争数据传输。帧1210可以被称为第一竞争层，即层1。新的帧2220、帧3222和帧4224将会组成第二个竞争层，即层2。

帧1210的反馈信息211被广播并且由所有14个终端设备接收。这些终端设备根据反馈信息211确定数据传输是否成功，并且确定如果未成功的话，下一次应该在哪个帧中继续竞争。假设14个终端设备中的某个设备A在帧210中的第二个时隙中竞争。由于冲突，设备A在接收到的反馈信息211中确定出与第二个时隙对应冲突状态，从而判断应该继续竞争数据传输。设备A根据反馈信息211还可以判断出帧211的三个时隙均对应冲突状态，并且由此确定它应当在层2的三个帧之间的帧3222中继续进行竞争。也就是说，帧3222是设备A在层2的竞争帧。

接下来，设备A在它的竞争帧3222中随机选择第三个时隙来尝试数据传输，并且监听帧3的反馈信息223以便确定针对帧3分配的新的帧。对于不是设备A的竞争帧的帧，设备A不会尝试传输数据。然而，为了防止在层2中由于仍不能成功传输数据而需要继续在层2的下一层、也即层3中竞争，设备A也需要监听这些帧的反馈信息，以确定网络节点分别针对每个帧再次分配多少新的帧。监听到的反馈信息用于设备A确定下一个竞争帧的位置。只有当在竞争帧对应的反馈信息中、例如图2中的帧10240对应的反馈信息241中确定出数据被成功发送，设备A才会结束竞争过程。

由上述过程可以看出，虽然基于竞争树的方法相较于简单的基于帧-时隙的竞争方法而言可能可以降低竞争时间，但是终端设备仍然需要在竞争过程中的每个帧中保持活跃状态，以便监听每个帧对应的反馈信息，从而确定下一个竞争帧的位置。从图2的示例可以看出，对于一个设备而言，在竞争过程中被分配的帧可以划分为竞争帧集合和监听帧集合。竞争帧指的是该设备实际用于竞争数据传输的帧，而监听帧指的是该设备为了确定下一个竞争帧的位置而需要监听反馈信息的帧。

例如，对于上述示例中的设备A而言，图2中的帧1、3、7和10是它的竞争帧，而其余的帧2、4、5-6和8-9是监听帧。如果存在更多的终端设备同时竞争资源的话，监听帧的数目将会比竞争帧的数目大更多。也就是说，终端设备需要花费更多能量用于检测监听帧的反馈信息。例如，图3示出了在每个帧被划分为m＝20个时隙的情况中，在不同数量的设备同时传输数据时，每个设备对应的竞争帧和监听帧的平均累计数目。在该示例中，假设设备直至最后一个竞争层才成功传输数据。可以看出，随着同时传输数据的设备的数目不断增加，曲线320示出了每个设备的监听帧的累计数目显著增长，而曲线310示出了每个设备的竞争帧的累计数目并不大幅增长。这是由于每个设备在一个竞争层中通常仅存在一个竞争帧，竞争帧的数目仅与竞争层的层数有关。因此，随着竞争设备数目的增加，每个设备的能量效率降低并且影响整个系统的性能。

下面将详细描述本公开的实施例。本公开的实施例提供了一种基于竞争的通信的解决方案。在该解决方案中，网络节点在确定竞争层的竞争帧的反馈信息时，不仅确定该帧的竞争状态，还确定在当前帧处将为下一竞争层分配的帧的累计数目。由于该累计数目的增加，网络设备仅监听较少数目的帧的反馈信息就可以确定出在下一层中的竞争帧位置。在下一层中除了竞争帧(以及为了确定竞争帧位置而需要监听的末尾帧)之外的其他帧中，终端设备可以切换到睡眠模式。根据本公开的实施例，终端设备仅需要在较少的帧中耗费能量用于数据传输和对反馈信息的监听，而在其他帧中可以切换到节约能量的睡眠模式。因此，终端设备的能量效率得到显著提高，并且整个系统的性能得到改进。

图4示出了在终端设备中用于基于竞争的通信方法400的流程图。尽管图4示出了方法400的示例框，在一些实施例中，方法400可以包括另外的框、更少的框、不同的框、或者与图4中描绘的这些框不同地被布置的框。附加地或备选地，方法400的两个或更多框可以并行地被执行。在一些实施例中，方法400可以由例如图1中的终端设备121至124中的任一终端设备来执行。

在步骤410中，终端设备在第一竞争层的第一竞争帧中向网络节点传输消息。通常，网络节点分配用于多个终端设备的传输的帧。每个终端设备在其中竞争消息传输的帧可以被称为该设备的竞争帧。每个帧可以被划分为预定数目的时隙。该预定数目可以例如是3个、10个、20个、或者其他任意的数目，并且每个时隙大小可以相等或不相等。在一些实施例中，终端设备可以随机从竞争帧的这些时隙中选择一个时隙用以尝试传输。在其他实施例中，终端设备可以选择某个固定的时隙。例如，终端设备每次均选择竞争帧的第一个时隙用于尝试传输。另外，终端设备还可以选择两个或更多时隙用于传输不同的消息。本公开的范围在此方面不受限制。

可能存在多个设备同时期望传输数据。根据本公开的实施例，网络节点采用基于竞争树的方式为同时传输消息的多个终端设备分配帧。在基于竞争树的方式中，每当网络节点检测到竞争层的帧的某个时隙中存在冲突，则为在该时隙中竞争的多个设备分配一个新的帧。新分配的帧一起组成下一个竞争层。这些设备可以在下一个竞争层的帧中继续竞争，直至它们成功传输消息或者放弃传输为止。

图5示出了根据本公开的一个实施例的基于竞争树的示例竞争过程的示意图。在图5的示例中，每个帧被划分为3个时隙。假设在帧1510的时间处，存在14个终端设备同时期望传输数据。在层1中，帧510是这些设备中的每个设备的竞争帧。在图5的示例中，在帧的每个时隙中竞争的设备的数目由该时隙中的数字表示。

通常，竞争过程开始时，包括多个终端设备的设备集合被分配有一个帧用于竞争。在这种情况下，第一个竞争层仅包括一个帧，如图5所示的层1及其帧510。如果两组不同的设备在两个帧中进行竞争，网络节点还可以将这两组设备合并到一个竞争过程中。也就是说，对于这两组设备而言，第一竞争层可以包括两个帧。对于更多组的设备，也是同样的情况。

在进行传输的尝试之后，在步骤420中，终端设备从网络节点接收针对第一竞争帧的反馈信息。可以理解的是，终端设备的竞争帧的传输属于上行链路传输、即从终端设备到网络节点的传输，而反馈信息属于下行链路传输，即从网络节点到终端设备的传输。在每个竞争帧之后，网络节点根据该帧中的竞争状况来确定反馈信息，并且将该反馈信息广播给终端设备。

在一些实施例中，该反馈信息包括第一竞争帧的每个时隙的竞争状态。在一个示例中，竞争状态可以包括：(1)无传输状态，即该时隙中没有设备竞争；(2)成功状态，即仅一个终端设备在该时隙中尝试传输数据，并且该数据被网络节点成功接收；以及(3)冲突状态，即存在两个或更多终端设备在该时隙中尝试传输数据，从而导致冲突。在一个实施例中，可以采用2个比特来表示一个时隙的竞争状态。例如，可以用“00”表示无传输状态，“01”表示成功状态，并且“11”表示冲突状态。在其他实施例中，可以确定其他竞争状态，并且因此可以用更多比特来区分这些竞争状态。

根据本公开的实施例，为了减少终端设备监听反馈信息的时间并且使得终端设备仍然能够确定下一个竞争帧的位置，除了竞争状态之外，网络节点还确定帧数目并将帧数目包括在反馈信息中。该帧数目指示网络节点在第一竞争帧处确定的将为第一竞争层之后的第二竞争层分配的帧的累计数目。帧数目可以基于第一竞争帧的竞争状态来确定。

继续参考图5的示例，在帧510之后，网络节点确定并且广播反馈信息511。反馈信息511可以包括帧510的每个时隙的竞争状态以及对应的帧数目。由于帧510的每个时隙均存在冲突，反馈信息511中的竞争状态可以是例如“11”、“11”和“11”。此外，由于冲突，网络节点将会为每个时隙在下一竞争层2中分配一个新的帧用于竞争传输。因此，网络节点基于竞争状态确定反馈信息511中的帧数目确定为3。

图6示出了根据本公开的一个示例实施例的反馈信息的结构的示意图。如所示出的，反馈信息包括每个时隙的竞争状态。如果每个帧被划分为m个时隙并且每个时隙的竞争状态用2个比特表示，那么反馈信息的竞争状态将占用m×2个比特。反馈信息还包括额外的字段用于传输帧数目。在一个实施例中，用于表示帧数目的字段的长度可以取决于网络中可能同时竞争传输的设备的数目。因此，取决于不同的系统，可以在反馈信息中增加不同长度的字段用于携带帧数目。本公开的范围在此方面不受限制。应当理解的是，图6仅给出了反馈信息的结构的一个示例。在其他示例中，帧数目的字段和竞争状态的字段之间的相对位置可以改变。例如，帧数目的字段可以放置在竞争状态的字段之前，或者可以插入在竞争状态的字段之间。

获取第一竞争帧的反馈信息之后，在方法400的步骤430中，响应于未成功传输消息，终端设备至少基于反馈信息来确定在第二竞争层中用于再次传输消息的第二竞争帧和第二竞争层的末尾帧的位置。在一些实施例中，可以基于反馈信息中的竞争状态来确定是否成功传输消息。具体地，可以参考终端设备在其中尝试传输消息的时隙对应的竞争状态。例如，在图5的示例中，设备A在帧510的第二个时隙中尝试传输消息。基于反馈信息511中与第二个时隙对应的竞争状态是被表示为“11”的冲突状态，设备A可以确定前次的消息传输未成功。

如果消息未被成功传输，终端设备可以确定下一个竞争帧的位置，以便在所确定的竞争帧处继续尝试传输消息。根据本公开的实施例，可以至少基于反馈信息来确定在下一竞争层中的竞争帧的位置。根据第一竞争帧的不同情况，确定下一个竞争帧的位置的方法可能不同。此外，根据本公开的实施例，为了使得终端设备在随后的竞争过程中能够继续确定竞争帧，还需要基于反馈信息来确定在下一竞争层中的末尾帧。竞争帧和末尾帧的确定将在以下详细讨论。

在步骤440中，基于所确定的第二竞争帧和末尾帧的位置，在第二竞争层中除了第二竞争帧和末尾帧之外的帧的持续时间内切换到睡眠模式。

在第一竞争层完成之后，例如第一竞争层的末尾帧之后，终端设备的竞争过程进入第二竞争层。在第二竞争层中，终端设备不需要监听每个帧的反馈信息。因此，除了第二竞争帧和末尾帧之外，终端设备其他帧中可以被切换到睡眠模式。在睡眠模式中，终端设备通常以低功率运行，以便节省能量。在第二竞争帧中，终端设备可以切换回到唤醒模式，以便选择该帧中的某个时隙用于再次传输之前未被成功传输的消息并且监听对应的反馈信息。在末尾帧中，终端设备也可以切换回到唤醒模式，以便监听该帧的反馈信息。第二竞争层中的第二竞争帧和末尾帧的反馈信息可以用于继续确定下一层的竞争位置，如果该终端设备未成功传输消息的话。

由此可见，根据本公开的实施例，由于在反馈信息中增加了帧数目的信息，使得终端设备可以仅在每个竞争层的较少数目的帧中保持活跃状态，而在其他帧中切换到节省能量的睡眠模式。例如，终端设备可以在每个竞争层的最多竞争帧和末尾帧中保持活跃，而在其他帧中均处于睡眠。特别地，如果所确定的竞争帧也是该竞争层的末尾帧，终端设备可以仅在一个帧中保持活跃模式。这对于电量有限且需要以能量有效方式运行的终端设备、例如M2M网络中的终端设备而言是特别有利的。进一步地，由于在每个竞争层中最多需要保持竞争帧和末尾帧的反馈信息即可确定下一竞争层的竞争位置，终端设备的存储空间得以节约。

接下来详细讨论如何基于第一竞争帧的反馈信息来确定第二竞争层的第二竞争帧和末尾帧的位置。

在一些实施例中，根据第一竞争帧在第一竞争层中的位置的不同，在确定第二竞争层的第二竞争帧和末尾帧是要考虑的信息也可能不同。在一个实施例中，如果第一竞争帧是末尾帧(末尾帧的确定稍后讨论)，可以基于第一竞争帧的位置(例如，第一竞争帧的帧号)和反馈信息来确定在随后的第二竞争层中的第二竞争帧。反馈信息中的帧数目可以指示在第一竞争帧处(即第一竞争层的末尾处)网络节点将确定为第二竞争层分配多少个帧。因此，基于第一竞争帧的帧号和第二竞争层的帧的累计数目，可以确定第二竞争层的末尾帧的位置。

进一步地，可以基于反馈信息中的竞争状态来确定一个调整量，用于从末尾帧的位置起进行调整。例如，基于每个时隙的竞争状态可以确定针对第一竞争帧将会在第二竞争层产生多少个新的帧。如以上所讨论的，当一个时隙的竞争状态是冲突状态时，网络节点将会为在该时隙中竞争的多个设备分配一个新的帧。如果竞争状态是成功状态或者无传输状态，则不分配新的帧。因此，可以基于竞争状态分辨出已经确定被分配的帧中哪个帧是属于针对该终端设备在其中传输消息的时隙而产生的帧，即第二竞争帧。具体地，可以基于在其中传输消息的时隙之后的时隙的竞争状态，来确定应当在当前末尾帧的位置处起往前调整多大的值。

举例而言，假设在图5的示例中，设备A在帧510的第二个时隙中竞争消息的传输。由于帧510是层1的末尾帧，设备A可以基于帧510的帧号和反馈信息511中的帧数目来确定层2的末尾帧的位置。具体地，设备A根据帧510的帧号1和反馈信息511的帧数目3，确定层2的末尾帧的帧号等于1+3＝4，即帧4524。基于反馈信息511中的竞争状态，设备A可以确定针对帧510将产生3个新的帧。此外，基于设备A传输消息的第二个时隙之后的第三个时隙的竞争状态是冲突状态，设备A确定针对它在其中进行竞争的时隙2而产生的帧(即它的下一个竞争帧)位于层2的末尾帧4之前的1个帧(即调整量为1)。因此，设备A可以确定它在层2的竞争帧的帧号为层2的末尾帧的帧号4减去基于竞争状态确定的调整量1，即帧3522。

以上讨论了在第一竞争帧处于第一竞争层的末尾帧的情况下如何确定终端设备在第二竞争层的竞争帧和末尾帧。可以理解，在这种情况中，终端设备在第一竞争层中仅需要在第一竞争帧中保持活跃状态，以便竞争消息和监听随后的反馈信息。在第一竞争层的其他帧中，终端设备也可以被切换到睡眠模式。

在一些实施例中，如果第一竞争帧不是第一竞争层的末尾帧，终端设备还可以接收第一竞争层的末尾帧的反馈信息，并且然后基于第一竞争帧的反馈信息和末尾帧的反馈信息来确定第二竞争层的第二竞争帧和末尾帧。如以上所示，当第一竞争层是竞争过程的第一个层时，终端设备的末尾帧也属于它的竞争帧。这种情况可以根据以上讨论的实施例进行操作。如果第一竞争层是竞争过程的其他层，则通常已经在第一竞争层之前的竞争层中确定出第一竞争层的末尾帧的位置。因此，终端设备可以根据先前确定的末尾帧的位置来监听末尾帧的反馈信息。末尾帧的反馈信息包括帧数目，其中帧数目可以指示网络节点在末尾帧处确定的将为第二竞争层分配的帧的累计数目。末尾帧的反馈信息还可以与竞争帧的反馈信息一样，还包括竞争状态，指示末尾帧中每个时隙的竞争状况。

在一些实施例中，与以上讨论的情况类似，终端设备可以基于第一竞争层的末尾帧的位置和末尾帧的反馈信息中的帧数目，确定第二竞争层的末尾帧的位置。在一些实施例中，终端设备可以基于第一竞争层的末尾帧的位置，第一竞争帧的反馈信息中的帧数目和竞争状态来确定第二竞争帧的位置。具体地，根据第一竞争帧的反馈信息中的帧数目，终端设备可以确定出到第一竞争帧为止网络节点在第二竞争层中累计分配了多少帧。如以上所讨论的，根据竞争状态，终端设备可以确定在当前累计的帧数目基础上进行调整的调整量，以便区分出所分配的帧中哪个帧是针对终端设备在其中竞争传输的时隙而产生的帧。基于这些信息，终端设备可以最终确定出第二竞争帧的位置。

在图5的示例中，假设第一竞争层为层2，并且设备A的第一竞争帧为帧3。设备A在帧3中选择第一个时隙用于传输消息。设备A期望确定在随后的层3中的竞争帧的位置和层3的末尾帧的位置。由于帧3不是层2的末尾帧，设备A将继续监听层2的末尾帧4的反馈信息525。在此需理解的是，层2的末尾帧4的位置由设备A在上一层1的末尾帧1之后基于反馈信息511确定。设备A可以基于层2的末尾帧4的帧号和末尾帧4的反馈信息525中的帧数目5，确定出层3的末尾帧的帧号是4+5＝9，即帧9538。设备A基于帧3的反馈信息523中的帧数目4可以确定到帧3为止，层3将会被分配4个新的帧。基于层2的末尾帧的帧号4和反馈信息中的帧数目4，设备A确定到帧3为止在层3中分配的帧的最大帧号为4+4＝8。进一步地，设备A还参考反馈信息523中的竞争状态确定帧3的第二个时隙之后的第三个时隙对应冲突状态，因而确定出层3中8个帧中最后一个帧是针对第三个时隙而产生的。设备A据此可以确定帧8之前的帧7是它的竞争帧。

在一些实施例中，当确定出下一个竞争层的竞争帧和末尾帧之后，如以上所讨论的，终端设备在下一个竞争层中可以在除了竞争帧和末尾帧之外的帧中切换到睡眠模式。此外，终端设备可以在竞争帧中切换到活跃模式以便选择其中的一个时隙用于尝试传输消息，并且监听该竞争帧的反馈信息。终端设备还在末尾帧中切换回到活跃模式，并且监听末尾帧的反馈信息。这些反馈信息可以用于下一层的竞争帧和末尾帧的位置的确定。

以上描述的竞争过程可以继续执行，直至终端设备根据竞争帧的反馈信息中的竞争状态确定出消息已经被成功传输为止。例如，如果终端设备确定出在其中尝试传输消息的时隙的竞争状态是成功状态，则确定该消息已经被成功传输至网络节点。此时，终端设备可以停止竞争过程。

在图5的示例中，设备A可以在层3的竞争帧7的第二个时隙中继续尝试发送消息，并且监听帧7的反馈信息535和层3的末尾帧9的反馈信息539。设备A确定出在下一竞争层4中的竞争帧是帧10并且末尾帧也是帧10。然后，设备A在帧10处继续选择一个时隙、例如第二个时隙尝试传输数据。根据随后接收到的反馈信息541，设备A确定出帧10的第二个时隙的竞争状态是成功状态，从而知道消息已经被成功传输。

在一些实施例中，终端设备在每个竞争帧的时隙中尝试传输的消息可以承载终端设备待传输的数据。如果该消息被成功传输，则意味着终端设备完成了本次的数据传输。例如，以上关于图5描述的示例中，终端设备均直接竞争数据的传输。

相对于当前的基于竞争树的竞争方案而言，根据本公开的实施例的竞争方案可以节约终端设备更多的能量，因为终端设备在大多数帧中可以处于节能的睡眠模式。图7示出了基于如图2所示的当前基于竞争树的方案与根据本公开的实施例的基于竞争的通信方案之间的比较。如所示出的，曲线710示出了根据当前的基于竞争树的方案，每个设备平均消耗的能量，而曲线720示出了根据本公开的实施例的方案，每个设备平均消耗的能量。可以看出，随着设备数量的增减，曲线710示出每个设备的平均能量消耗不断增加。如先前所讨论的，这是因为用户设备将会消耗更多能量用于接收更多的监听帧的反馈信息(如图3所示)。然而，曲线720示出随着设备数量的增减，每个设备的平均能量消耗在较低水平并且几乎保持不变。这是因为根据本公开的实施例，设备在每个竞争层中可以在少量帧(竞争帧和末尾帧)中处于活跃模式，而在其他帧中可以切换到睡眠模式。

数据的传输通常需要消耗较多的能量，因为数据的有效载荷较大。因此，在本公开的另外一些实施例中，终端设备在竞争过程中不是在竞争帧中尝试直接传输数据，而是尝试传输请求消息。该请求消息用于向网络节点请求分配一个或多个帧用于数据的传输。因此，请求消息的有效载荷可以小于待传输的数据的有效载荷。例如，在一些示例中，终端设备每次要传输的数据的载荷可以是200字节，而请求消息可以仅占用10字节。由于在每一轮的竞争中仅需要传输有效载荷较小的请求消息，终端设备的能量消耗可以进一步减少。在这些实施例中，请求消息的传输可以采用如以上结合图4所描述的竞争过程。

在一些实施例中，如果终端设备的请求消息被成功传输，例如用于传输请求消息的时隙对应的竞争状态是成功状态，那么网络节点将在下一竞争层中为终端设备分配数据帧用于传输数据。例如，如果终端设备在第一竞争层的第一竞争帧中尝试传输请求消息并且成功传输，那么可以在第二竞争层中针对该请求消息所分配的数据帧中传输数据。数据帧可以或者可以不被划分为时隙。终端设备可以将要传输的信息承载在数据帧中，以便传输给网络节点。由于数据帧是专用于该设备的传输的，该终端设备将不需要在数据帧中与其他设备竞争。

在一些实施例中，终端设备还可以至少基于竞争帧的反馈信息来确定数据帧的位置，然后基于数据帧的位置，在该数据帧中传输数据。对于下一竞争层中的数据帧的位置的确定与以上关于下一竞争层中的竞争帧的位置的确定类似。这是因为数据帧的分配与竞争帧的分配类似，也是针对某个时隙的竞争状态而执行的。为了简洁性，在此不再赘述数据帧的位置的确定过程。应当认识到，由于在基于请求消息的竞争过程中针对竞争状态为成功状态的时隙，将会分配数据帧。因此，在基于竞争状态确定调整至以便确定数据帧的位置时，需要把这种情况考虑在内。

在基于请求消息进行竞争的实施例中，可以理解到，网络节点不仅基于竞争状态来在下一竞争层中为没有成功传输请求消息的终端设备分配竞争帧用于再次传输请求消息，而且还在下一层中为成功传输请求消息的终端设备分配数据帧用于数据传输。无论是分配竞争帧还是分配数据帧，对于以上所讨论的反馈信息而言，网络节点为下一层分配的帧的数目均被考虑在所统计的帧数目中。

在一些实施例中，在累计帧数目时，针对时隙的竞争状态是成功状态，网络节点也将增加帧数目的值，因为针对这个状态也将会在下一层产生新的帧用于数据传输。应当认识到，网络节点可以每次为终端设备分配多于一个数据帧。这种情况也可以在累计帧数目时被考虑。

在另外一些实施例中，由于用于数据传输的帧和用于请求消息的帧均被排布在下一竞争层中，数据帧可能位于该竞争层的末尾帧。在这种情况下，网络节点还为数据帧确定反馈信息，该反馈信息中可以包括到该数据帧为止确定要为下一个竞争层分配的帧的数目。终端设备可以检测竞争层的末尾帧的反馈信息，从而确定出在接下来的竞争层中它的竞争帧和末尾帧的位置。在一些实施例中，数据帧的反馈信息和竞争帧的反馈信息的尺寸可以相同，即使数据帧的反馈信息不携带竞争状态。以这种方式，可以便于实现网络节点与终端设备之间的同步，使得终端设备能够在正确的时间点进行接收和发送。

图8示出了根据本公开的另一个实施例的基于请求消息的竞争过程的示例竞争通信的示意图。与图5的示例不同，14个终端设备在各自的竞争帧中传输请求消息。每当请求消息被成功传输之后，终端设备可以在下一次的相应位置中传输数据。

假设终端设备A经过所要求的操作，开始在竞争层2的竞争帧3522的第一个时隙中尝试传输请求消息，并且然后接收反馈信息523。由于在帧2520中，针对第一个时隙和第二个时隙，网络节点将会在下一层3中分别生成两个新的帧用于在这两个时隙中竞争的设备；并且针对第三个时隙的成功状态，网络节点将会在层3中分配一个数据帧用于该时隙中的设备的数据传输。此外，由于帧3522中，两个时隙的竞争状态均为冲突状态，因此网络节点将会在层3中分别生成两个新的帧用于在这两个时隙中竞争的设备。因此，到层2的帧3为止，网络节点可以确定出在层3中要累计生成5个新的帧，其中包括4个竞争帧和1个数据帧。类似地，设备A在层2的末尾帧4524中监听反馈信息525，并且反馈信息中指示在帧4处网络节点要为层3分配8个帧。

基于它在层2的竞争帧的反馈信息523，设备A可以确定它在层3中的竞争帧的位置，该位置等于层2的末尾帧的帧号4加上反馈信息523中的帧数目5以及基于竞争状态的调整量1(在竞争传输的第一时隙之外第二和第三时隙对应的竞争状态是冲突状态和无传输状态，因而只需往前调整一个帧)，得到层3的竞争帧的位置，即帧8。基于层2的末尾帧的反馈信息525，设备A可以确定层3的末尾帧的位置，该位置等于层2的末尾帧的帧号4加上反馈信息525的帧数目8，得到层3的末尾帧的位置，即帧12834。

可以看到，在层3中，设备A除了在竞争帧8中传输请求消息并且监听对应的反馈信息535之外，还在层3的末尾帧12834处监听反馈信息。可以看出，帧12834是针对在上一层2中的第三个时隙中成功竞争的设备而分配的数据帧，但是网络节点在该数据帧之后也广播反馈信息835，其中包括网络节点在帧12处已经决定为下一层4分配的帧的数目为10。基于反馈信息835和535，以及层3的末尾帧的帧号，设备A可以确定出它在层4的竞争帧的位置(即帧18540)以及层4的末尾帧的位置(即帧22856)。

在层4中，设备A在竞争帧18540中选择第二个时隙再次尝试传输请求消息，并且然后监听帧18的反馈信息541和末尾帧22的反馈信息857。基于反馈信息541中的竞争状态，设备A可以确定请求消息被成功传输，因此它将要确定在下一层中用于数据传输的数据帧。设备A可以基于反馈信息541和之前已经确定的层4的末尾帧的位置来确定它在下一层5中数据帧的位置。具体地，基于层4的末尾帧的帧号22和反馈信息541中的帧数目2，以及基于竞争状态的调整量0，可以确定数据帧的位置，即帧24。设备A可以在帧24中传输数据并且结束竞争过程。

虽然在图8的示例中示出了网络节点在每个数据帧(例如数据帧830-832、840-856和860-862)之后均广播反馈信息，网络节点在一些情况中也可以不广播所有数据帧的反馈信息。根据本公开的实施例，终端设备仅在数据帧处于竞争层的末尾帧时才会监听数据帧的反馈信息。因此，网络节点可以根据整体竞争情况确定出所分配的数据帧是否将位于某个竞争层的末尾帧，如果不是的话，则不会确定和广播该数据的反馈信息。当确定出数据帧处于竞争层的末尾时，才会确定它的反馈信息(即帧数目)，以便终端设备监听。

图9示出了先前描述的基于数据的直接竞争和基于请求消息的竞争中每个终端设备消耗的平均能量(分别由曲线910和920指示)。可以看出，如果利用小负荷的请求消息去竞争资源，并且在竞争成功之后在专用的数据帧中传输数据，终端设备的能量消耗可以进一步降低。

图10示出了根据本公开的一个实施例的在网络节点中的基于竞争的通信方法1000的示意图。方法1000体现了网络节点在如图4所示的终端设备中的通信方法400过程中的一些示例操作。尽管图10示出了方法1000的示例框，在一些实施例中，方法1000可以包括另外的框、更少的框、不同的框、或者与图10中描绘的这些框不同地被布置的框。附加地或备选地，方法1000的两个或更多框可以并行地被执行。在一些实施例中，方法1000可以由例如图1中的网络节点110来执行。

在步骤1010处，网络节点确定针对第一竞争层的第一竞争帧的竞争状态，其中至少一个终端设备在第一竞争帧中传输消息。在步骤1020处，网络节点基于竞争状态，确定针对第一竞争帧的帧数目，其中帧数目指示在第一竞争帧处确定的、将为第一竞争层之后的第二竞争层分配的帧的累计数目。接下来，在步骤1030处，网络节点传输针对第一竞争帧的反馈信息，该反馈信息包括所确定的竞争状态和帧数目。对该反馈信息感兴趣的终端设备(例如，在第一竞争帧中传输消息的终端设备)可以接收该反馈信息。

在一些实施例中，响应于终端设备在第一竞争帧中未成功传输消息，为第二竞争层分配至少一个竞争帧用于终端设备再次传输消息。

在一些实施例中，所传输的消息可以是请求消息。因此，响应于终端设备在第一竞争帧中成功传输请求消息，为第二竞争层分配至少一个数据帧用于终端设备传输待传输的数据。

在一些实施例中，可以在所分配的数据帧中从终端设备接收数据，并且然后确定针对数据帧的包括帧数目的反馈信息。在此，帧数目指示在数据帧处确定的将为第二竞争层分配的帧的累计数目。该反馈信息可以被传输给终端设备。

图11示出了根据本公开的一个实施例的在终端设备中的通信装置1100的框图。该装置1100例如可以是如图1所示的终端设备121至124中任一终端设备，或者可以被包括在其中。

如图11所示，装置1100包括消息发射器1110，被配置为在第一竞争层的第一竞争帧中向网络节点传输消息。装置1100还包括反馈接收器1120，被配置为从网络节点接收针对第一竞争帧的第一反馈信息。第一反馈信息包括帧数目，帧数目指示网络节点在第一竞争帧处确定的、将为第一竞争层之后的第二竞争层分配的帧的累计数目。装置1100还包括竞争确定器1130，被配置为响应于未成功传输消息，至少基于第一反馈信息来确定在第二竞争层中的第二竞争帧和末尾帧的位置。装置1100进一步包括模式切换器1140，被配置为基于第二竞争帧和末尾帧的位置，在第二竞争层中除了第二竞争帧和末尾帧之外的帧的持续时间内切换到睡眠模式。

在一些实施例中，竞争确定器1130被配置为：响应于第一竞争帧是第一竞争层中的末尾帧，基于第一竞争帧的位置和第一反馈信息中的帧数目，确定第二竞争层中的末尾帧的位置；以及基于第一竞争层中的末尾帧的位置和第一反馈信息中的竞争状态，确定第二竞争层中的第二竞争帧的位置。

在一些实施例中，反馈接收器1120进一步被配置为：响应于第一竞争帧不是第一竞争层中的末尾帧，接收针对第一竞争层中的末尾帧的第二反馈信息，其中第二反馈信息包括帧数目，第二反馈信息的帧数目指示网络节点在末尾帧处确定的、将为第二竞争层分配的帧的累计数目。在这些实施例中，竞争确定器1130被配置为：基于第一反馈信息和第二反馈信息来确定第二竞争层中的第二竞争帧和末尾帧的位置。

在一些实施例中，竞争确定器1130被配置为：基于第一竞争层中的末尾帧的位置以及第一反馈信息的帧数目和竞争状态，确定第二竞争层中的第二竞争帧的位置；以及基于第一竞争层中的末尾帧的位置以及第二反馈信息，确定第二竞争层中的末尾帧的位置。

在一些实施例中，消息发射器1110进一步被配置为：在第二竞争帧中向网络节点再次传输消息。在这些实施例中，反馈接收器1120进一步被配置为：从网络节点接收针对第二竞争帧的反馈信息和针对末尾帧的反馈信息。

在一些实施例中，第一竞争帧包括多个时隙。在这些实施例中，消息发射器1110被配置为：从第一竞争帧的多个时隙中选择至少一个时隙用于传输消息。

在一些实施例中，第一反馈信息还包括竞争状态，并且竞争状态包括针对每个时隙的成功状态、冲突状态、或无传输状态。装置1100可以进一步包括传输确定器，被配置为基于在其中传输消息的时隙的竞争状态，确定是否成功传输消息。

在一些实施例中，消息是请求消息。在这些实施例中，装置1100进一步包括：数据帧确定器，被配置为响应于成功传输请求消息，至少基于第一反馈信息来确定在第二竞争层中为请求消息分配的数据帧的位置；以及数据发射器，被配置为基于所确定的数据帧的位置，在数据帧中传输待传输的数据。

在一些实施例中，反馈接收器1120进一步被配置为：响应于数据帧是第二竞争层的末尾帧，接收针对数据帧的反馈信息，其中数据帧的反馈信息包括指示网络节点在数据帧处确定的、将为第二竞争层分配的帧的累计数目。

图12示出了根据本公开的一个实施例的在网络节点中的通信装置1200的框图。该装置1200例如可以是如图1所示的网络节点110，或者可以被包括在其中。

如图12所示，装置1200包括竞争状态确定器1210，被配置为确定针对第一竞争层的第一竞争帧的竞争状态，其中至少一个终端设备在第一竞争帧中传输消息。装置1200还包括帧数目确定器1220，被配置为基于竞争状态，确定针对第一竞争帧的帧数目，其中帧数目指示在第一竞争帧处确定的、将为第一竞争层之后的第二竞争层分配的帧的累计数目。装置1200进一步包括反馈发射器1230，被配置为传输针对第一竞争帧的反馈信息，其中反馈信息包括所确定的帧数目。

在一些实施例中，装置1200进一步包括帧分配器，被配置为响应于终端设备在第一竞争帧中未成功传输消息，为第二竞争层分配至少一个竞争帧用于终端设备再次传输消息。

在一些实施例中，消息是请求消息。装置1200进一步包括：帧分配器，被配置为响应于终端设备在第一竞争帧中成功传输请求消息，为第二竞争层分配至少一个数据帧用于终端设备传输待传输的数据。

在一些实施例中，装置1200进一步包括：数据接收器，被配置为在所分配的数据帧中从终端设备接收数据；数据反馈确定器，被配置为确定针对数据帧的反馈信息，数据帧的反馈信息包括指示网络节点在数据帧处确定的将为第二竞争层分配的帧的累计数目；以及数据反馈发射器，被配置为传输针对数据帧的反馈信息。

可以看出，图11的装置1100可以实现以上关于如图4至9中任一附图所示的过程中关于终端设备所描述的操作，并且图12的装置1200可以实现以上关于如图4至10中任一附图所示的过程中关于网络节点所描述的操作，。尽管未进一步示出，装置1100或1200可以包括更多的功能单元以实现结合图4至10的所描述的多个实施例。

本公开的实施例还可以提供一种通信系统。该通信系统可以包括中至少一个终端设备，每个终端设备包括以上关于图11所描述的装置1100。该通信系统还可以包括网络节点，该网络节点包括以上关于图12所描述的装置1200。

图13示出了适于用来实现本公开实施例的示例性计算机系统/服务器12的框图。在一些实施例中，终端设备121至124中的任一终端设备或者网络节点110可以包括一个或多个计算机系统/服务器12、和/或计算机系统/服务器12中的一个或多个组件。图13显示的计算机系统/服务器12仅仅是一个示例，不应对本公开的实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图13所示，计算机系统/服务器12以通用计算设备的形式表现。计算机系统/服务器12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。

总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。

计算机系统/服务器12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机系统/服务器12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。

系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如存储器30和/或缓存器32。计算机系统/服务器12可以进一步包括其他可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。尽管图13中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM,DVD-ROM或者其他光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本公开的各实施例的功能。

具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括——但不限于——操作系统、一个或者多个应用程序、其他程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本公开的所描述的实施例中的功能和/或方法。

根据需要，计算机系统/服务器12也可以与一个或多个外部设备(例如显示设备24、存储设备14等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机系统/服务器12交互的设备通信，和/或与使得该计算机系统/服务器12能与一个或多个其他计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口22进行。并且，计算机系统/服务器12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与计算机系统/服务器12的其他模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合计算机系统/服务器12使用其他硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

应当注意的是，本公开的实施例可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本公开的设备及其装置可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。

应当注意的是，尽管在上文详细描述中提及了装置的若干单元或子单元，但是这种划分仅仅并非强制性的。实际上，根据本公开的实施例，上文描述的两个或更多装置的特征和功能可以在一个装置中具体化。反之，上文描述的一个装置的特征和功能可以进一步划分为由多个装置来具体化。

此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。相反，流程图中描绘的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤规约为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

虽然已经参考若干具体实施例描述本公开，但是应该理解，本公开并不限于所公开的具体实施例。本公开旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。所附权利要求的范围符合最宽泛的解释，从而包含所有这样的修改及等同结构和功能。

Claims (27)

1.一种基于竞争的通信方法，包括：

在第一竞争层的第一竞争帧中向网络节点传输消息；

从所述网络节点接收针对所述第一竞争帧的第一反馈信息，其中所述第一反馈信息包括帧数目，所述帧数目指示所述网络节点在所述第一竞争帧处确定的、将为所述第一竞争层之后的第二竞争层分配的帧的累计数目；

响应于未成功传输所述消息，至少基于所述第一反馈信息来确定在所述第二竞争层中的第二竞争帧和末尾帧的位置；以及

基于所述第二竞争帧和所述末尾帧的位置，在所述第二竞争层中除了所述第二竞争帧和所述末尾帧之外的帧的持续时间内切换到睡眠模式。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一反馈信息还包括竞争状态，并且其中确定所述第二竞争层中的第二竞争帧和末尾帧的位置包括：

响应于所述第一竞争帧是所述第一竞争层中的末尾帧，

基于所述第一竞争帧的位置和所述第一反馈信息中的所述帧数目，确定所述第二竞争层中的末尾帧的位置；以及

基于所述第一竞争层中的所述末尾帧的位置和所述第一反馈信息中的竞争状态，确定所述第二竞争层中的第二竞争帧的位置。

3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

响应于所述第一竞争帧不是所述第一竞争层中的末尾帧，接收针对所述第一竞争层中的末尾帧的第二反馈信息，其中所述第二反馈信息包括帧数目，所述第二反馈信息的帧数目指示所述网络节点在所述末尾帧处确定的、将为所述第二竞争层分配的帧的累计数目，并且

其中确定所述第二竞争层中的第二竞争帧和末尾帧的位置包括：

基于所述第一反馈信息和所述第二反馈信息来确定所述第二竞争层中的第二竞争帧和末尾帧的位置。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一反馈信息还包括竞争状态，并且其中基于所述第一反馈信息和所述第二反馈信息来确定所述第二竞争层中的第二竞争帧和末尾帧的位置包括：

基于所述第一竞争层中的末尾帧的位置以及所述第一反馈信息的帧数目和竞争状态，确定所述第二竞争层中的第二竞争帧的位置；以及

基于所述第一竞争层中的末尾帧的位置以及所述第二反馈信息，确定所述第二竞争层中的末尾帧的位置。

5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

在所述第二竞争帧中向所述网络节点再次传输所述消息；以及

从所述网络节点接收针对所述第二竞争帧的反馈信息和针对所述末尾帧的反馈信息。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一竞争帧包括多个时隙，并且其中在第一竞争帧中向网络节点传输消息包括：

从所述第一竞争帧的多个时隙中选择至少一个时隙用于传输所述消息。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一反馈信息还包括竞争状态，并且所述竞争状态包括针对每个时隙的成功状态、冲突状态、或无传输状态，所述方法进一步包括：

基于在其中传输所述消息的所述时隙的竞争状态，确定是否成功传输所述消息。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述消息是请求消息，所述方法进一步包括：

响应于成功传输所述请求消息，至少基于所述第一反馈信息来确定在所述第二竞争层中为所述请求消息分配的数据帧的位置；以及

基于所确定的数据帧的位置，在所述数据帧中传输待传输的数据。

9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：

响应于所述数据帧是所述第二竞争层的末尾帧，接收针对所述数据帧的反馈信息，其中所述数据帧的所述反馈信息包括指示所述网络节点在所述数据帧处确定的、将为所述第二竞争层分配的帧的累计数目。

10.一种用于基于竞争的通信方法，包括：

确定针对第一竞争层的第一竞争帧的竞争状态，其中至少一个终端设备在所述第一竞争帧中传输消息；

基于所述竞争状态，确定针对所述第一竞争帧的帧数目，其中所述帧数目指示在所述第一竞争帧处确定的、将为所述第一竞争层之后的第二竞争层分配的帧的累计数目；

传输针对所述第一竞争帧的反馈信息，其中所述反馈信息包括所确定的帧数目；以及

所述至少一个终端设备中的终端设备在未成功传输消息的情况下，基于所述反馈信息来确定在第二竞争层中的第二竞争帧和末尾帧的位置，并在所述第二竞争帧和所述末尾帧之外的其他帧的持续时间内切换到睡眠模式。

11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：

响应于所述终端设备在所述第一竞争帧中未成功传输所述消息，为所述第二竞争层分配至少一个竞争帧用于所述终端设备再次传输所述消息。

12.根据权利要求10所述的方法，其中所述消息是请求消息，所述方法进一步包括：

响应于所述终端设备在所述第一竞争帧中成功传输所述请求消息，为所述第二竞争层分配至少一个数据帧用于所述终端设备传输待传输的数据。

13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：

在所分配的数据帧中从所述终端设备接收所述数据；

确定针对所述数据帧的反馈信息，其中针对所述数据帧的所述反馈信息包括在所述数据帧处确定的、将为所述第二竞争层分配的帧的累计数目；以及

传输针对所述数据帧的所述反馈信息。

14.一种基于竞争的通信装置，包括：

消息发射器，被配置为在第一竞争层的第一竞争帧中向网络节点传输消息；

反馈接收器，被配置为从所述网络节点接收针对所述第一竞争帧的第一反馈信息，其中所述第一反馈信息包括帧数目，所述帧数目指示所述网络节点在所述第一竞争帧处确定的、将为所述第一竞争层之后的第二竞争层分配的帧的累计数目；

竞争确定器，被配置为响应于未成功传输所述消息，至少基于所述第一反馈信息来确定在所述第二竞争层中的第二竞争帧和末尾帧的位置；以及

模式切换器，被配置为基于所述第二竞争帧和所述末尾帧的位置，在所述第二竞争层中除了所述第二竞争帧和所述末尾帧之外的帧的持续时间内切换到睡眠模式。

15.根据权利要求14所述的装置，其中所述竞争确定器被配置为：

响应于所述第一竞争帧是所述第一竞争层中的末尾帧，

基于所述第一竞争帧的位置和所述第一反馈信息中的所述帧数目，确定所述第二竞争层中的末尾帧的位置；以及

基于所述第一竞争层中的所述末尾帧的位置和所述第一反馈信息中的竞争状态，确定所述第二竞争层中的第二竞争帧的位置。

16.根据权利要求14所述的装置，其中所述反馈接收器进一步被配置为：

响应于所述第一竞争帧不是所述第一竞争层中的末尾帧，接收针对所述第一竞争层中的末尾帧的第二反馈信息，其中所述第二反馈信息包括帧数目，所述第二反馈信息的帧数目指示所述网络节点在所述末尾帧处确定的、将为所述第二竞争层分配的帧的累计数目，并且

其中所述竞争确定器被配置为：基于所述第一反馈信息和所述第二反馈信息来确定所述第二竞争层中的第二竞争帧和末尾帧的位置。

17.根据权利要求16所述的装置，其中所述第一反馈信息还包括竞争状态，并且其中所述竞争确定器被配置为：

基于所述第一竞争层中的末尾帧的位置以及所述第一反馈信息的帧数目和竞争状态，确定所述第二竞争层中的第二竞争帧的位置；以及

基于所述第一竞争层中的末尾帧的位置以及所述第二反馈信息，确定所述第二竞争层中的末尾帧的位置。

18.根据权利要求14所述的装置，其中所述消息发射器进一步被配置为：在所述第二竞争帧中向所述网络节点再次传输所述消息，并且

其中所述反馈接收器进一步被配置为：从所述网络节点接收针对所述第二竞争帧的反馈信息和针对所述末尾帧的反馈信息。

19.根据权利要求14所述的装置，其中所述第一竞争帧包括多个时隙，并且其中所述消息发射器被配置为：从所述第一竞争帧的多个时隙中选择至少一个时隙用于传输所述消息。

20.根据权利要求19所述的装置，其中所述第一反馈信息还包括竞争状态，并且所述竞争状态包括针对每个时隙的成功状态、冲突状态、或无传输状态，所述装置进一步包括：

传输确定器，被配置为基于在其中传输所述消息的所述时隙的竞争状态，确定是否成功传输所述消息。

21.根据权利要求14至20中任一项所述的装置，其中所述消息是请求消息，所述装置进一步包括：

数据帧确定器，被配置为响应于成功传输所述请求消息，至少基于所述第一反馈信息来确定在所述第二竞争层中为所述请求消息分配的数据帧的位置；以及

数据发射器，被配置为基于所确定的数据帧的位置，在所述数据帧中传输待传输的数据。

22.根据权利要求21所述的装置，其中所述反馈接收器进一步被配置为：

响应于所述数据帧是所述第二竞争层的末尾帧，接收针对所述数据帧的反馈信息，其中所述数据帧的所述反馈信息包括指示所述网络节点在所述数据帧处确定的、将为所述第二竞争层分配的帧的累计数目。

23.一种用于基于竞争的通信装置，包括：

竞争状态确定器，被配置为确定针对第一竞争层的第一竞争帧的竞争状态，其中至少一个终端设备在所述第一竞争帧中传输消息；

帧数目确定器，被配置为基于所述竞争状态，确定针对所述第一竞争帧的帧数目，其中所述帧数目指示在所述第一竞争帧处确定的、将为所述第一竞争层之后的第二竞争层分配的帧的累计数目；

反馈发射器，被配置为传输针对所述第一竞争帧的反馈信息，其中所述反馈信息包括所确定的帧数目；以及

所述至少一个终端设备中的终端设备在未成功传输消息的情况下，基于所述反馈信息来确定在第二竞争层中的第二竞争帧和末尾帧的位置，并在所述第二竞争帧和所述末尾帧之外的其他帧的持续时间内切换到睡眠模式。

24.根据权利要求23所述的装置，进一步包括：

帧分配器，被配置为响应于所述终端设备在所述第一竞争帧中未成功传输所述消息，为所述第二竞争层分配至少一个竞争帧用于所述终端设备再次传输所述消息。

25.根据权利要求23所述的装置，其中所述消息是请求消息，所述装置进一步包括：

帧分配器，被配置为响应于所述终端设备在所述第一竞争帧中成功传输所述请求消息，为所述第二竞争层分配至少一个数据帧用于所述终端设备传输待传输的数据。

26.根据权利要求25所述的装置，进一步包括：

数据接收器，被配置为在所分配的数据帧中从所述终端设备接收所述数据；

数据反馈确定器，被配置为确定针对所述数据帧的反馈信息，其中针对所述数据帧的所述反馈信息包括在所述数据帧处确定的、将为所述第二竞争层分配的帧的累计数目；以及

数据反馈发射器，被配置为传输针对所述数据帧的所述反馈信息。

27.一种通信系统，包括：

至少一个终端设备，每个终端设备包括根据权利要求14至22中的任一项所述的装置；以及

网络节点，包括根据权利要求23至26中任一项所述的装置。

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