CN100426785C - 专用网络无线通信系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

一种专用网络无线通信系统，该系统以中继的方式把数据包从一个网段发送到另一个网段，包括发送节点，用于发送RTS消息，以发送数据包；以及接收节点，存在于该发送节点的下一个网段中，用于发送CTS消息，以响应从该发送节点所发送的RTS消息。响应于所发送的CTS消息，该接收节点把CTS消息发送到相继连接于该接收节点的另一个接收节点，并在超过预先确定的次数接收到下一个网段的接收节点所发送的CTS消息的情况下，该发送节点把数据包发送到该接收节点。通过把基于IEEE 802.11DCF的MAC协议扩展到多网段网络中基于保留的MAC，这一专用网络无线通信系统可以最大化多网段网络中通信的效率，并最小化其复杂度。

Description

专用网络无线通信系统及其方法
技术领域
本发明涉及一种专用网络无线通信系统及其方法，更具体地讲，本发明涉及这样一种专用网络无线通信系统及其方法：如果把基于CSMA/CA(CarrierSense Multiple Access/Collision Avoidance，载波检测多址/冲突避免)协议的MAC(Media Access Control，媒质访问控制)协议扩展至多网段(multi-hop)，则这一系统及其方法使进行可靠的多网段专用通信成为可能。
背景技术
随着硬件技术的发展，如笔记本计算机、PDA(个人数字助手)等便携式终端的应用领域与需求的爆炸式增长，将无线移动通信概念移植到基于现存因特网协议的数据通信方面已有积极的尝试。这一方面的一种有代表性的基础技术是MP(Mobile IP，移动IP(因特网协议))(以下将其称为‘移动IP’)。
当前，在无线LAN(Local Area Network，局域网)环境中使用移动IP的主机，当其离开一个当前信元(cell)并移向一个新的信元时，应在两个OSI(OpenSystem Interconnection，开放系统互连)层中进行过区切换(handoff)。在MAC层中所进行的过区切换旨在确保新信元中可靠的无线链接，出现在该IP层中的移动IP的过区切换旨在提供主机的清晰的位置，使在主机的移动期间连续地保持服务而该IP地址不发生任何变化成为可能。
一种无线LAN，即一种用于提供移动性和可缩放性的数据通信系统，与现存无线LAN相比，便于构造和管理，而且当前提供了11Mbps的数据传输速率。另外，这一无线LAN上的移动主机可以在没有电缆的情况下在任何地方高速地与该无线LAN连接，来接收因特网服务。
IEEE(电气电子工程协会，Institute of Electrical and Electronics Engineers)802.11中描述了与无线LAN的物理层和数据链路层相关的标准。这一无线LAN由一个专用的网络构成，这一专用的网络由仅无线终端或连接于有线LAN的基础设施网络构成。
图1示意性地说明了一个与有线/无线网络相结合的基础设施网络。参照图1，基础设施网络包括BSS(Basic Service Set，基本服务集合)、ESS(ExtendedService Set，扩展的服务集合)、AP(Access Point，接入点)、门户、以及DS(Distribution System，分布系统)。AP是有线网络和无线网络之间的桥梁，并把无线主机与现存有线LAN，如与以太网(Ethernet)相连。移动主机可以通过门户与因特网相连。此时，以AP为中心形成一个信元，将这一信元称作BSS。多个BSS构成ESS，DS确定了将被传送到移动主机的包的传递路径。
图2示意性地说明了一个专用的网络。
在不同于有线网络的无线LAN中，主机的位置随时都在变化。因此，离开一个当前信元并移向另一个信元的主机应该确定一个新的AP，以重新确定通信链接，并把这一过程称为MAC层中的“过区切换”或“漫游”。对于平滑的过区切换来说，IEEE 802.11标准提供了扫描、重新关联等技术。以下将解释该专用网络中的协议。
如果AP信号的信号强度变得低于一个特定的值，则移动主机搜寻新的AP，并选择一个具有最大信号的AP。把这一过程称为扫描。如果通过扫描方法确定AP，则该移动主机通过重新关联过程向新的AP通告它的存在。然后该AP向DS通告该移动主机的新的位置信息，并且该DS更新该主机的位置信息。
无线LAN采用CSMA(Carrier Sense Multiple Access，载波检测多址)方法，这一方法以与有线LAN相同的方式共享物理媒质。然而，与有线LAN不同，可能会频繁产生冲突。例如，在图2中，虽然节点C处于节点B的传输范围内，但它超出了节点A的传输范围。因此，当节点A把消息发送至节点B时，节点C不能检测到从节点A到节点B所传输的消息，因而节点C可以通过访问通向节点B的通道，把消息发送至节点B。在这一情况中，从节点C所发送的消息造成节点B接收消息过程中的干扰，从而节点C变成节点A的隐藏的主机或隐藏的终端。为了解决这一问题，对这样的协议进行了大量研究：如使用了RTS/CTS(Request To Send/Clear To Send，请求发送/清除发送)的MACA(Medium Access Collision Avoidance，媒质访问冲突避免)、通过使用可选择的控制框架而改进MACA获得的MACAW(MACA with Acknowledgement，带有确认收到的MACA)、使用非持久载波检测和RTS/CTS的FAMA(FloorAcquisition Multiple Access，地面采集多址)、支持载波检测和RTS/CTS的CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/collision Avoidance，载波检测多址)的IEEE 802.11MAC DCF(Distributed Control Function，分布式控制功能)、作为基于RTS/CTS的MAC协议的DBTMA(Dual Busy Tone Multiple Access，双忙音多址)等。
图3解释了MAC协议。参照图3，首先发送数据的主机将确认无线链接是否正在使用之中。如果无线链接正在使用之中，则在等待了一段预先确定的时间之后，该主机重新尝试确认。如果确认无线链接未在使用之中，则该主机广播一条名为‘RTS(Request To Send，请求发送)’的控制消息(第一步)。在RTS消息中，记录目标地址和传输时间，试图通过RTS消息使用无线链接的相邻的主机，可以估计它们将等待多长的时间。与此同时，接收到该RTS的主机，仅在不存在冲突风险的情况下向进行发送的主机发送CTS(Clear To Send，清除发送)消息(第二步)。接收到该CTS的发送主机，在不担心冲突的情况下发送数据(第三步)，并等待一条确认该数据收到的ACK(acknowledgement，确认收到)消息(第四步)。如果发送主机未能接收到该ACK消息，则按预先确定的次数重新发送数据，直至其成功接收到该ACK消息。
在MACA协议中，通过上文中描述的RTS/CTS包的变化，隐藏的主机可以大量地被消除。鉴于这一优点，IEEE 802.11DCF机制已引入了MACAW系统，并对DCF进行标准化。
图4说明了MACAW协议的操作原理。参照图4，当在节点A试图与位于通信范围之外的节点D进行通信的情况下，节点A把RTS消息发送给位于通信范围之内的节点B。响应于所接收的RTS，节点B发送CTS。当节点B所发送的CTS消息到达节点A时，作为对所接收的CTS消息的响应，节点A把包发送给节点B，而且作为对所接收的包的响应，节点B发送ACK消息。在发送了该ACK消息之后，产生随机的补偿(back-off)时间，以避免网络上的冲突。此后，从节点B到节点C，以及从节点C到节点D，进行与以上相同的过程，从而使节点A能够与位于通信范围之外的节点D进行通信。
其间，MACAW是一种优化到专用网络的机制，该机制基于一个网段。因此，如图4中所示，在把这一机制扩展到多网段的情况下，每N个网段通信至少要求2N个RTS/CTS控制包和N个ACK包。另外，每个网段需要一个随机补偿机制。这些控制包和随机补偿机制导致了多网段环境中网络的额外的开销，并增加了端到端的延迟。
尽管可以通过RTS/CTS包的交换，大量地消除隐藏的主机，但如图5A和5B中所说明，隐藏的主机仍存留于多网段环境中。即，如图5A中所示，在节点A试图与位于通信范围之外的节点E进行通信的情况下，它把RTS消息发送到位于通信范围内的节点B。作为对所接收的RTS消息的响应，节点B发送CTS消息。此时，把节点B所发送的CTS消息也传送到位于节点B的通信范围内的节点C。
如果节点C为了与节点D进行通信而发送RTS消息，则把节点C所发送的RTS消息也传送到节点B。在这一情况中，由于其本身所发送的RTS消息的传输，节点C不能接收从节点B发送到节点C的CTS消息。另外，从节点A到节点B所传输的数据包和节点C所发送的数据包之间可能发生相互间的冲突。
另外，如图5B中所示，在从节点A到节点B传输RTS消息和从节点D到节点C传输RTS消息的情况下，节点B所发送的CTS消息和节点D所发送的RTS消息之间可能发生相互间的冲突。另外，从节点A到节点B所传输的数据包和节点C所发送的CTS消息之间可能发生相互间的冲突。
为了解决以上所描述的问题，MACA-BI(By Invitation，应邀式)已建议了一种由接收器启动的握手系统。在这一系统中，以这样的方式启动发送节点的发送：接收节点向发送节点发送RTR(Ready To Receive，准备好接收)包，而不使用RTS控制包。MACA-BI可以把N个网段通信所需的RTS/CTS包的数目减少到最少N个。另外，MACA-BI还通过把其自身所拥有的业务生成特性捎带附加(piggyback)于数据包以支持接收节点的RTR传输。然而，由于MACA-BI应该相对最初进行通道访问的节点，并通过RTS进行通道访问，所以它要求与MACA一样的系统。另外，由于MACA-BI使用RTR传输机制，该机制基于发送节点的业务生成历史，所以它采用了很难付诸实施的调度系统。
为了解决以上所描述的MACA-BI的问题，提出了一种MARCH(马奇)协议。图6中说明了MARCH协议的操作原理。参照图6，MARCH协议的第一个包发送节点通过RTS控制包把数据传输通告接收节点。然后，当该接收节点通过CTS控制包把RTS的确认包发送给该发送节点时，它通过向下一网段的接收节点发送CTS包通告业务的启动时间点。通过以上所描述的过程，MARCH协议可把N个网段通信所要求的RTS/CTS包数目减少到最少N+1个，并且还提出了一个可以付诸实施的设计。
然而，MARCH协议的缺点是，与MACAW协议中所涉及的问题相同，它仍具有隐藏的主机问题，并导致了图7中所示的新的隐藏的主机问题。即，在把RTS消息从节点A传输到节点B以及把RTS消息从节点D传输到节点E的情况下，从节点B所输出的CTS消息和从节点D所输出的数据包之间可能发生相互间的冲突，而且在这一情况中，节点C变得不能够输出CTS消息，从而导致在超时(timeout)处理过程之后，需要一个随机补偿机制。
另外，如图8所描述的，在多网段网络环境中，由于根据MARCH协议的机制所进行的不同连接的两条路径上节点之间的传输时间差，MARCH协议可能导致数据和CTS之间的冲突，。
图9说明了MARCH协议中所导致的CTS阻塞问题。如图9中所示，根据MARCH机制在不同的连接中进行通信的情况下，节点C在接收了节点B的CTS消息之后，在其试图向节点B发送CTS消息的一个时间点把其模式改变成待命模式，从而忽视节点D的RTS消息。此后，由于在节点C试图发送CTS消息的时间点节点D的数据包的传输，节点C可能不能够发送CTS消息，并且在超时处理过程之后，需要一个随机补偿机制。由于这一现象的原因在于，与MACAW不同，冲突发生于CTS包和相对长于CTS消息的数据包之间，所以这一现象出现的可能性变得大于MACAW的隐藏的主机的出现的可能性。
如以上所描述的，MARCH机制易于明显加大隐藏的主机出现的可能性，但减少了RTS/CTS控制包的数目。
发明内容
本发明的一个目的是，至少解决以上所界定的问题与/或缺点，并至少提供以下所描述的优点。
本发明的另一个目的是，在把基于CSMA/CA的MAC协议扩展到多网段的情况下，提供一种专用网络无线通信系统及其方法，该系统及其方法没有隐藏的主机，并且具有改进的端到端延迟特性以及优于DCF(Distributed ControlFunction，分布式控制功能)的吞吐量。
为了实现本发明的上述的各个方面与/或其它特性，提供了一种专用无线网络通信系统，该系统以一种中继的方式把数据包从一个网段传输到另一个网段，这一通信系统包括发送节点，用于发送请求发送(RTS)消息，以发送数据包；以及接收节点，存在于该发送节点的下一个网段中，发送清除发送(CTS)消息，用于响应从该发送节点所发送的RTS消息。此时，响应于所发送的CTS消息，该接收节点把CTS消息发送到相继连接于该接收节点的另一个接收节点，在接收到下一个网段的接收节点所发送的CTS消息超过预先确定的次数的情况下，该发送节点把数据包发送到该接收节点。
此处，根据一个实施例，接收节点包括用于接收RTS消息与/或CTS消息的接收单元、用于把所接收的CTS消息转换成RTS消息的消息转换单元、以及响应所接收的RTS消息与/或所转换的RTS消息而发送CTS消息的发送单元。
另外，根据另一个实施例，如果从存在于下一个网段中的另一个接收节点接收到CTS消息，则存在于发送节点的下一个网段中的接收节点在DCF内部帧空间(DIFS)时间之后响应所转换的RTS消息，发送CTS消息。
而且，根据本发明的再一个实施例，接收节点还包括用于把确认收到(ACK)消息捎带附加于所接收的数据包的捎带附加单元。此时，发送单元把由捎带附加单元向其捎带附加了ACK消息的数据包发送到另一个接收节点。较佳的做法是令接收节点和发送节点具有相同的结构。
根据本发明的再一个实施例，发送节点包括一个用于计数从接收节点所接收的CTS消息的接收次数的计数器。此处，如果该计数器所计数的CTS消息的接收次数为2，则发送节点向接收节点发送数据包。
在本发明的另一个方面中，提供了用于专用网络无线通信系统的无线通信方法，该方法以中继的方式把数据包从一个网段传输到另一个网段，该通信方法包括下列步骤：(a)一个发送节点向存在于下一个网段中的接收节点发送请求发送(RTS)消息，以发送数据包；(b)响应于所发送的RTS消息，接收节点发送清除发送(CTS)消息；(c)响应于所发送的CTS消息，接收节点把CTS消息发送到相继连接于接收节点的另一个接收节点；以及(d)在发送节点接收下一个网段的接收节点所发送的CTS消息超过一个预先确定的次数的情况下，发送节点把数据包发送到存在于下一个网段中的接收节点。
在本发明的另一个实施例中，无线通信方法还包括下列步骤：(e)接收节点接收RTS消息与/或CTS消息；(f)接收节点把所接收的CTS消息转换成RTS消息，其中，响应于所接收的RTS消息与/或所转换的RTS消息而发送CTS消息。
根据又一个实施例，如果从存在于下一个网段中的另一个接收节点接收到CTS消息，则存在于发送节点的下一个网段中的接收节点在DCF内部帧空间(DIFS)时间之后响应于所转换的RTS消息，发送CTS消息。
根据本发明的再一个实施例，无线通信方法还包括下列步骤：(g)接收节点把一条确认收到(ACK)消息捎带附加于所接收的数据包；以及(h)把在步骤(g)捎带附加了ACK消息的数据包发送到另一个接收节点。
根据本发明的另一个实施例，无线通信方法还包括下列步骤：(i)发送节点计数从接收节点接收的CTS消息的接收次数。此处，如果在步骤(i)所计数的CTS消息的接收次数为2，则发送节点向接收节点发送数据包。
根据本发明的专用网络无线通信系统，通过把一个基于IEEE 802.11DCF的MAC协议扩展到多网段网络中基于保留(reservation)的MAC，可以最大化多网段网络中通信的效率，并最小化其复杂度。
附图说明
通过结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，本发明的上述和其它目的、特性、优点将变得更加清楚，附图中：
图1示意性地说明了一个基础设施网络；
图2示意性地说明了一个专用的网络；
图3说明了MACA协议的操作原理；
图4说明了MACAW协议的操作原理；
图5A和5B解释了MACAW协议中隐藏主机问题；
图6说明了MARCH协议的操作原理；
图7说明了MARCH协议中所导致的一个新的隐藏主机问题的一个例子；
图8说明了MARCH协议中所导致的一个新的隐藏主机问题的另一个例子；
图9说明了MARCH协议中所导致的一个CTS阻塞问题；
图10是一个框图，示意性地说明了根据本发明的一个专用网络无线通信系统；
图11解释了图10的无线通信系统的操作原理；
图12解释了这样一种情况：另一个终端预先占领了相应区域的一个通道，因而在CTS消息的中继过程中，延迟了CTS消息的传输；
图13是一个流程图，说明了图10的系统所进行的一个专用网络无线通信方法；
图14说明了作为本发明的一个模拟例子的一个单连接的情形；
图15说明了作为本发明的另一个模拟例子的一个多连接的情形；
图16说明了在如图14的网络拓扑中，根据一个干扰节点的业务生成速率的增加，一个包的端到端延迟的变化情况；
图17说明了在如图15的网络拓扑中，分别激活15个和6个连接时，因连接所出现的端到端延迟；
图18说明了在同样的拥塞状态下，对于一个包长度的端到端延迟的平均值的变化情况；以及
图19说明了在同样的拥塞状态下，数据传输进行一段预确定的时间时，从一个源节点到一个目标节点所传送的数据的数量。
具体实施方式
现在，将参照附图描述根据本发明的一个专用网络无线通信系统及其方法，在所有附图中，以相同的参照数字指示相同的成份。
图10是一个框图，示意性地说明了根据本发明的一个专用无线网络通信系统。参照图10，无线通信装置100和120分别包括接收单元101和121、消息转换单元103和123、发送单元105和125、捎带附加单元107和127、计数器109和129。此处，尽管把无线通信装置100和120说明为一个用于发送数据的发送节点100和一个用于接收所传输数据的接收节点120，然而，并不分别提供它们，而是在多个无线通信装置中既用作发送节点100也用作接收节点120。
发送节点100发送一条RTS消息，以发送数据包。此处，RTS消息遵循基于IEEE 802.11DCF的MAC协议，意味着试图首先启动数据传输的节点将发送一个控制包来进行数据传输。
存在于发送节点100的下一个网段中的接收节点120响应于从发送节点100所接收的RTS消息，发送CTS消息。此处，CTS消息是对从发送节点100所接收的RTS消息的响应，并用作ACK控制包，发送ACK控制包以清除通道。另外，对于存在于下一个网段中的一个接收节点(未示出)来说，CTS消息还用作一个RTS控制包，发送RTS控制包以清除下一条路径的通道。另外，对于第一个数据源节点，即发送节点100或等待数据包的发送的节点来说，CTS消息用作一个通告数据包发送的开始的控制包。为了用作为接收节点，给无线通信装置120提供了接收单元121、消息转换单元123、以及发送单元125。
即，接收单元121接收从发送节点100所发送的CTS消息，或连同存在于下一个网段中的接收节点一起，接收从位于前一个网段中的接收节点120所发送的CTS消息。
消息转换单元123把CTS消息转换成RTS消息，使得从位于前一个网段中的接收节点120所接收的CTS消息可用作为关于位于下一个网段中的接收节点(未示出)的RTS消息。
发送单元125响应于从发送节点100所接收的RTS消息或由消息转换单元123所转换的RTS消息，而发送CTS消息。把由发送单元125所发送的CTS消息发送到发送节点或存在于前一个网段中的接收节点，并同时发送到存在于下一个网段中的接收节点。此时，发送至发送节点或存在于前一个网段中的接收节点的CTS消息，用作为对RTS消息或CTS消息的响应包，或用作通告数据包的传输的控制包。发送到存在于下一个网段的接收节点的CTS消息用作为清除下一条路径的通道的控制包。
图11解释了图10的无线通信系统的操作原理。参照图11，作为发送节点，节点A发送RTS消息，以把数据包发送到存在于下一个网段的节点B。节点B响应节点A所发送的RTS消息，发送CTS消息。把节点B所发送的CTS消息发送至作为发送节点的节点A和存在于节点B的下一个网段的节点C。此时，发送至节点A的CTS消息是对RTS消息的一个响应，并用作清除节点A和节点B之间的通道的一个控制包。另外，发送至节点C的CTS消息与发送至节点A的CTS消息是同时的，并用作清除节点B和节点C之间的通道的一个控制包。
节点C响应所接收的CTS消息，向存在于前一个网段的节点B和存在于下一个网段的节点D发送CTS消息。即，作为接收节点120的节点C的消息转换单元123把接收单元121所接收的CTS消息转换成RTS消息，并响应所转换的RTS消息，把该CTS消息发送到节点B和节点D。
作为接收节点120的节点B的接收单元接收从节点C所发送的CTS消息，并响应于所接收的CTS消息，发送该CTS消息。即，节点B的消息转换单元123把从节点C所接收的CTS消息转换成RTS消息，并响应所转换的RTS消息，把该CTS消息发送到节点A，并同时发送到节点C。此时，在节点B把CTS消息发送到节点A和节点C的情况下，优选的是，为了避免相应节点之间所发送/所接收的包之间的冲突，节点B接收来自节点C的CTS消息，然后，在DIFS时间之后，发送相应于所转换的RTS消息的CTS消息。即，在相对长时间的DIFS，节点B确认通道是否被占用了，然后，在延迟了一段预确定的时间之后，通过一个随机的补偿机制，进行CTS消息的发送。此时，所有余下的节点在一个叫做SIFS(短内部帧空间)的最小延迟之后，在无任何补偿延迟时间的情况下进行对CTS消息的发送。
节点B通过向节点A发送CTS消息，向节点A通告数据包发送的开始，然后节点A响应所接收的CTS消息，发送数据包。如果节点B接收到从节点A所发送的数据包，则节点B把所接收的数据包发送到节点A和节点C，从而导致：通过则节点B和节点C把数据包从节点A传送到节点D。
其间，在节点B把从节点A所接收的数据包发送到节点A和节点C的情况下，最好是，作为接收节点120的节点B通过把ACK包捎带附加于数据包，通告已经正常地进行了数据包的发送。为此，最好是，给接收节点120提供用于把ACK消息捎带附加于所接收的数据包的捎带附加单元127。作为接收节点120的节点B的发送单元125，通过向节点A，同时向节点C发送捎带附加单元127向其捎带附加了ACK消息的数据包，通告已经正常地接收了数据包，从而使数据包被传送。因此，根据本发明，专用网络无线通信系统不需要一个单独的ACK控制包，而且由于按SIFS的时间间隔在一个网段的单元中进行所有数据的传输，所以这一无线通信系统通过把所接收的数据的正常/不正常状态捎带附加于数据上，使实施一种ARQ(Automatic Repeat Request，自动重复请求)机制成为可能。
并且，最好是，如果从存在于下一个网段的节点B接收CTS消息超过预确定次数，则作为发送节点A的节点A把数据包发送到节点B。这是为了通过对于至少两个网段，使RTS/CTS握手处于进程中，消除发生在MACA协议中的隐藏的主机问题。为了进行这一功能，最好是，给作为发送节点100的节点A提供一个计数器109。计数器109计数从节点B所接收的CTS消息的接收次数，如果由计数器109所计数的CTS消息的接收次数超过一个预定的值，则节点A的发送单元105把数据包发送到节点B。
如以上所描述的，根据本发明，通过把基于IEEE 802.11DCF的MAC协议扩展到多网段网络中基于保留的MAC，专用网络无线通信系统可以最大化多网段网络中通信的效率，并最小化其复杂度。在附图中，尽管考虑到发送节点100和接收节点120的功能，即包发送和接收，分开地对它们加以图示，但优选的是，构成这一专用网络的无线通信装置具有相同的结构。
与此同时，如图12中所示，在CTS消息的中继过程期间，另一个终端可能预先占据了相应区域的通道，使得CTS消息的传输被延迟。在这一情况中，接收节点不再进行CTS消息的发送，而是通过一种二进制指数随机补偿机制选择一个补偿窗口值，即DIFS＞SIFS，然后，进行等待，并减少所选择的补偿窗口值，直至完成经过所有保留的路径所进行的数据传输。如果在数据接收之前补偿窗口时间已过，则该节点重置补偿窗口值，并进行同样的过程，等待接收。因此，即使在CTS消息的中继过程期间另一个终端占据了相应区域的通道，也能够进行平滑的包传输，而且使CTS消息的传输延迟最小化。
图13是一个流程图，说明了图10的系统所进行的一个专用网络无线通信方法。参照图13，作为发送节点100的节点A发送RTS消息，以把数据包发送到作为接收节点120的节点B，该节点B存在于下一个网段中(步骤S1301)。作为接收节点120的节点B的接收单元121接收由节点A所发送的RTS消息(步骤S 1303)。然后，节点B响应所接收的RTS消息，把CTS消息发送到节点A和节点C(步骤S1305)。作为存在于节点B的下一个网段中的接收节点120的节点C接收由节点B所发送的CTS消息(步骤S1307)。节点C的消息转换单元123把所接收的CTS消息转换成RTS消息(步骤S1309)。另外，节点C的发送单元125发送CTS消息，以响应所转换的RTS消息。把节点C所发送的CTS消息发送到节点B和节点D，响应从节点C所接收的CTS消息，节点B发送该CTS消息。即，在相继互相连接的节点B和节点C之间传输CTS消息(步骤S1311)。把由节点B所发送的CTS消息发送到节点A和节点C。
与此同时，作为发送节点100的节点A的计数器109计数从作为接收节点120的节点B所接收的CTS消息的接收的次数(步骤S1313)。如果由计数器109所计数的CTS消息的接收的次数超过一个预先确定的值，则节点A把数据包发送到节点B(步骤S1315)。作为接收节点120的节点B的捎带附加单元127把ACK消息捎带附加到所接收的数据包上(步骤S1317)。通过向节点A，同时向节点C发送由捎带附加单元127将ACK消息捎带附加于其上的数据包，节点B通告数据包已正常得以接收，使得数据包得以传送。
图14说明了作为本发明的一个模拟例子的一个单连接的情形，以及图15说明了作为本发明的另一个模拟例子的一个多连接的情况。以下的表1中描述了该模拟中所使用变量值。
[表1]
  参数   值   注释
  控制包的长度   160个字节   RTS/CTS
  数据包的长度   1024个字节   图中的变量
  DIFS   50us   DCF IFS
  SIFS   10us   短IFS
  补偿时间槽   20us
  Cwmin   32
  Cwmax   1024
  传输范围   10m   RTS/CTS/数据
  数据速率   2Mbps/11Mbps   对于拓扑(a)为2Mbps对于拓扑(b)为10Mbps
图16说明了在如图14中的网络拓扑中，根据一个干扰节点的业务生成速率的增加，一个包的端到端延迟的变化情况；图17说明了如图15中的网络拓扑中，分别激活15个和6个连接时，通过连接所出现的端到端延迟。如图16中所示，可以认为，所有3个可比的机制均显示了端到端的延迟，这些延迟随干扰节点的到达速率的增加而增加。可以认为，在这些系统中，所建议的系统均显示了最好的性能。另外，如图17中所示，连接造成端到端的延迟，相应连接的路径拥有不同数目的连接于它们的被激活的终端，因此，相应连接拥有不同的端到端的延迟。
图18说明了在同样的拥塞状态下一个包长度的端到端延迟的平均值的变化情况。参照图18，可以认为，在如图14中的网络拓扑环境中，当相应数据的长度变化的情况下，考察端到端延迟的平均值，所建议的系统对于相同的包长度，显示了端到端延迟的最低平均值。这意味着，与其它系统相比，所建议的系统的延迟性能是最佳的，而且所有连接所感觉的延迟性能是一致的。
图19说明了在同样的拥塞状态下，当数据传输进行一段预确定的时间时，从一个源节点到一个目标节点所传送的数据的数量。参照图18和19，观察到如图14中所示网络拓扑环境中，在一段预先确定的时间，向目标节点传送时吞吐量的变化。在这一情况中，因为一个相对长的数据包与CTS控制包的冲突，产生了隐藏的主机，所以可以认为，当缩短包的长度时，延迟性能得以改进，从而所建议的系统具有最佳的吞吐量。
如以上所描述的，与DCF相比，根据本发明，甚至是在把基于CSMA/CA的MAC协议扩展到多网段的情况下，专用网络无线通信系统不存在隐藏的主机，具有改进的端到端的延迟特性及良好的吞吐量。另外，根据本发明，通过把一种两个网段的先行(1ook ahead)握手机制的算法施用于基于IEEE 802.11的无线LAN的RTS/CTS握手系统，专用网络无线通信系统可以进行可靠的多网段专用通信。
尽管已经详细地描述了本发明，但应该认识到：在不背离所附权力要求所定义的本发明的构思与范围的情况下，可以对本发明进行多方面的修改、替代以及变动。
对相关应用的交叉参照
本申请要求对韩国知识产权局中2003年10月27日提出的序号为2003-74987的韩国专利申请的优先权，并将其所公开的内容并入此处，以作参考。

Claims (10)

1.一种专用网络无线通信系统，该系统以中继的方式把数据包从一个网段传输到另一个网段，这一通信系统包括：
发送节点，用于发送请求发送消息，以发送数据包；以及
第一接收节点，存在于发送节点的下一个网段中，用于发送清除发送消息，以响应从发送节点所发送的请求发送消息；
其中，响应于所发送的清除发送消息，所述第一接收节点把清除发送消息发送到相继连接于该第一接收节点的第二接收节点，并且在超过预先确定的次数接收到所述第一接收节点所发送的清除发送消息的情况下，所述发送节点把数据包发送到所述第一接收节点，
其中，所述发送节点包括用于计数从所述第一接收节点所接收的清除发送消息的接收次数的计数器。
2.根据权利要求1中所述的通信系统，其中，所述第一或第二接收节点包括：
接收单元，用于接收请求发送消息和清除发送消息中至少之一；
消息转换单元，用于把所接收的清除发送消息转换成请求发送消息；以及
发送单元，用于发送清除发送消息，以响应所接收的请求发送消息和所转换的请求发送消息中至少之一。
3.根据权利要求2中所述的通信系统，其中，如果从存在于下一个网段中的该第二接收节点接收到清除发送消息，则存在于所述发送节点的下一个网段中的所述第一接收节点响应于所转换的请求发送消息，在分布式控制功能内部帧空间时间之后，发送清除发送消息。
4.根据权利要求3中所述的通信系统，其中，所述第一接收节点还包括用于把确认收到消息捎带附加于所接收的数据包的捎带附加单元；
其中，所述发送单元把捎带附加单元向其捎带附加确认收到消息的数据包发送到所述第二接收节点。
5.根据权利要求4中所述的通信系统，其中，所述第一和第二接收节点和所述发送节点具有相同的结构。
6.一种用于专用网络无线通信系统的无线通信方法，该方法以中继的方式把数据包从一个网段传输到另一个网段，该通信方法包括：
(a)发送节点向存在于下一个网段中的接收节点发送请求发送消息，以发送数据包；
(b)响应于所发送的请求发送消息，所述接收节点发送清除发送消息；
(c)响应于所发送的清除发送消息，所述接收节点把清除发送消息发送到相继连接于该接收节点的另一个接收节点；以及
(d)在所述发送节点接收下一个网段的接收节点所发送的清除发送消息超过预先确定的次数的情况下，所述发送节点把数据包发送到下一个网段的接收节点，以及
还包括：(i)所述发送节点计数从所述接收节点所接收的清除发送消息的接收次数。
7.根据权利要求6中所述的通信方法，还包括：
(e)所述接收节点接收请求发送消息和清除发送消息中至少之一；以及
(f)所述接收节点把所接收的清除发送消息转换成请求发送消息；
其中，发送所述清除发送消息，响应于所接收的请求发送消息和所转换的请求发送消息中至少之一。
8.根据权利要求7中所述的通信方法，其中，如果从存在于下一个网段中的另一个接收节点接收到清除发送消息，则存在于所述发送节点的下一个网段中的接收节点响应于所转换的请求发送消息，在分布式控制功能内部帧空间时间之后，发送清除发送消息。
9.根据权利要求8中所述的通信方法，还包括：
(g)所述接收节点把确认收到消息捎带附加于所接收的数据包；以及
(h)把在步骤(g)捎带附加了确认收到消息的数据包发送到另一个接收节点。
10.根据权利要求9中所述的通信方法，其中，所述接收节点和所述发送节点具有相同的结构。
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