CN101119585A - 分布式非协作多点对多点网络、节点及连接建立方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及分布式非协作多点对多点(Mesh，multipoint－to－multipoint)网络构成、该网络中的节点构成及连接建立方法，解决按照现有技术进行的控制信息竞争时，冲突概率大，限制信道利用率和网络吞吐量的问题。该方法包括：第一节点接收数据发送触发信息，根据邻居节点状态生成时延窗口，并根据所述时延窗口生成退避时长；第一节点在所述退避时长后，发送请求信息，与第二节点建立连接。本发明方案在选取时延窗口时，充分考虑当前网络的繁忙程度，通过邻居节点活跃状态，自适应调整本次发送请求信息时所应用的时延窗口，这样可以降低节点间控制信息竞争的冲突概率，提升信道利用率和网络吞吐量。

Description

分布式非协作多点对多点网络、节点及连接建立方法

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及分布式非协作多点对多点(Mesh，multipoint-to-multipoint)网络构成、该网络中的节点构成及连接建立方法。

背景技术

WIMAX(微波接入全球互操作性，Worldwide Interoperability for MicrowaveAccess)是当前比较被看好的无线技术，支持视线范围传输、固定点接入等，目前针对该技术主要存在两种组网模式：点对多点(PMP，Point to Multi Point)模式和Mesh模式。在PMP模式中，整个小区由一个基站(BS，Base Station)管理，所有的用户(SS，Subscriber Station)的通信都需要BS的调度，SS之间不能直接通信。在Mesh模式中，SS之间可构成小规模的1-2跳的多点到多点的无线连接，没有明确的独立上下行链路子帧，每个SS能够与网络中的其它SS建立直接的通信链路。

在Mesh模式中，没有明确的区分上行连接和下行连接，每个SS可以和其他SS创建直接的通信连接。现有技术中有两种数据包传输调度机制：集中调度和分布式调度。集中调度机制中，有一个类似簇头的BS，管理SS如何在不同时隙中共享信道。它的功能类似于PMP模式中的BS，主要的不同点是在Mesh模式中，所有的SS可以和其他的SS建立直接的连接，需要建立SS和BS之间的直接连接。连接上的所有通信由BS来集中管理。

分布式调度机制中，没有类似于BS的集中调度控制，每个SS发送自己的调度信息给邻居节点，并通过自身两跳范围内节点的调度信息来选择带宽接入信道，实现数据无碰撞地传输。分布式调度又分为协作方式和非协作方式。协作方式中，节点通过使用每个帧中一段或全部控制部分，有规则、无竞争地传输自己的调度信息。非协作方式中，节点需要通过竞争方式来发送调度信息，从而实现数据的无碰撞传输。现有技术中上述网络的结构分类如图1所示。

分布式非协作Mesh网络的MAC层采用的是时分多址(TDMA，TimeDivision Multiple Access)方式，时分双工(TDD，Time Division Duplex)模式，所有控制信令和数据包的发送都按时隙发送。这种多址方式能保证传输时延，支持面向连接的服务，也是系统提供服务质量(QoS，Quality of Service)差异化服务、带宽的动态分配的基础。

分布式非协作Mesh网络中标准的调度方法中，控制信息和数据包的发送分配在不同的时隙段进行，数据包发送时隙的分配必须通过控制信息的交换来确定，这样可以避免数据包的碰撞。如图2所示，Mesh帧结构分成控制子帧和数据子帧两部分。控制子帧分网络控制子帧和调度控制子帧两种。前者负责创建和维持不同系统之间的结合；后者负责协作数据传输的调度。数据子帧紧跟在控制子帧后面，并分成许多个时隙带宽。标准将调度消息定义为MSH-DSCH(Mesh Mode Schedule with Distributed Scheduling)，所有的调度命令以及邻居节点的带宽分配情况都在MSH-DSCH消息中发送。

在分布式非协作Mesh网络中，由于缺少BS的中心控制，所以每个要发送数据包的SS必须先通过竞争来发送请求消息，从而来获得数据包的具体发送时隙。在竞争过程中，为了减少控制信息的冲突，可以采用时延退避策略，即在发送控制信息之前先延时一段时间，直到信道空闲且退避时间为0才发送，如此可以降低控制信息的冲突概率。如果SS竞争获胜，就可在当前的时隙广播其控制信息；如果失败，则必须等到下一个传输时隙继续参与竞争。标准采用了“请求/授权/确认”三次握手过程来完成连接的建立，握手协议如图3所示。而建立的每一对连接都有一个连接ID(Identity)号，各节点都保有其邻居节点的通信连接的ID以及占用的数据时隙等信息。

由此，源节点A通过竞争发送请求消息给目的节点B，B收到消息后，返回一个授权消息，该消息包括节点B可以提供的全部或者部分空余的带宽时隙。由于授权消息是以广播形式发送，节点B的邻居节点都能收到该消息，并认为B的这些带宽时隙已经被占用。节点A收到授权消息后，即获得了数据发送的具体带宽时隙，然后还要广播一个确认消息，该消息中包含了一个授权消息的副本，告知所有A的邻居节点不可占用A已经分配了的带宽时隙。通过这种方式，所有A和B的邻居节点都能及时更新数据子帧的分配信息，避免重复利用，也就避免了数据包发送的冲突，实现数据包无碰撞地发送和接收。

上述过程中所有的请求、授权和确认消息都包含在MSH-DSCH消息中发送。因此每个SS需要通过竞争来发送MSH-DSCH消息，然后通过三次握手协议，与目的节点达成数据包发送的具体时隙带宽，并告知邻居节点不得占用已分配的时隙带宽，实现无碰撞地发送接收。

在现有技术中，存在有冲突退避方法，确定退避方法的基本原则是根据冲突的历史来确定延迟时间。比较常见的是二进制指数退避方法(BEB)，该方法采用如下公式：

TBEB＝2^i-1(2a)，其中TBEB为已知冲突信息帧的延迟窗口，i为冲突次数，每冲突一次i值加1，a为信息在总线上从一端传输到另一端所需时间，又称为时间槽。

但该方案时延窗口的产生方案固定，并没有考虑到网络变化的实时情况。

现有技术中，并没有对SS控制信息的竞争方案，而在没有判断网络负荷的情况下，不管网络是空闲还是繁忙，节点通常都用相同的方法或概率竞争时隙，显然当信道比较繁忙时，冲突的概率就比较大，这样就限制了信道利用率和网络吞吐量。

发明内容

本发明提供一种分布式非协作多点对多点网络，网络节点及连接建立方法，用以解决按照现有技术进行的控制信息竞争时，冲突概率大，限制信道利用率和网络吞吐量的问题。

本发明方法包括：

一种分布式非协作多点对多点网络连接建立方法，包括：

第一节点接收数据发送触发信息，根据邻居节点状态生成时延窗口，并根据所述时延窗口生成退避时长；

第一节点在所述退避时长后，发送请求信息，与第二节点建立连接。

所述的方法，第一节点根据邻居节点活跃状态生成时延窗口，采用如下公式：

CW_k＝MIN{CW_min×αⁿ，CW_max}，

其中CW_K为本次发送请求消息的时延窗口，CW_max和CW_min分别为时延窗口的最大和最小门限值，n为第一节点的活跃邻居节点数，α为比例系数，α＞1。

所述的方法，还包括对时延窗口进行平滑处理的步骤，处理后的时延窗口为：

CW＝β·CW_k+(1-β)CW_k-1，

其中CW_k-1为第一节点上次发送请求信息时的时延窗口，β为平滑因子，0＜β＜1。

所述的方法，当所述第一节点发送请求信息，出现竞争碰撞时，第一节点重新按照所述公式生成时延窗口。

所述的方法，根据所述时延窗口生成退避时长步骤，是在所述时延窗口范围内，生成一个随机数作为退避时长。

所述第一节点发送请求信息，与第二节点建立连接步骤，具体包括：

第一节点向第二节点发送请求信息；

第二节点广播授权消息，携带第二节点可提供的带宽时隙信息；

第一节点广播确认消息，携带所述的授权消息副本。

所述的方法，各节点设置业务时隙使用表，用以存储各节点数据子帧的分配信息，所述邻居节点活跃状态，通过所述业务时隙使用表中各节点数据子帧的分配信息确定。

所述邻居节点活跃状态，定期进行更新。

本发明网络节点包括：

一种分布式非协作多点对多点网络节点，包括：

时延窗口生成单元，用于在接收到数据发送触发消息后，根据邻居节点状态生成时延窗口；

退避时长生成单元，用于根据所述时延窗口生成退避时长；

连接建立单元，用于在所述退避时长后，发送请求信息，与第二节点建立连接。

所述的节点，还包括：

邻居节点活跃状态统计单元，用于统计邻居节点的活跃状态，并将邻居节点活跃状态信息反馈给时延窗口生成单元，由时延窗口生成单元生成时延窗口，采用如下公式：

CW_k＝MIN{CW_min×αⁿ，CW_max}，

其中CW_K为本次发送请求消息的时延窗口，CW_max和CW_min分别表示时延窗口的最大和最小门限值，n为活跃邻居节点数，α为比例系数，α＞1。

所述的节点，还包括：

平滑处理单元，用于对时延窗口进行平滑处理，处理后的时延窗口为：

CW＝β·CW_k+(1-β)CW_k-1，

其中CW_k-1为上次发送请求信息时的时延窗口，β为平滑因子，0＜β＜1。

所述的节点，还包括：

竞争碰撞处理单元，用于在节点发送请求信息出现竞争碰撞时，重新生成时延窗口。

所述连接建立单元进一步包括：

请求信息发送单元，用于向第二节点发送请求信息；

授权消息接收单元，用于接收第二节点广播授权消息，所述授权消息中，携带第二节点可提供的带宽时隙信息；

确认消息发送单元，用于向第二节点广播确认消息，所述广播确认消息中携带所述的授权消息副本。

所述邻居节点活跃状态统计单元还包括：

业务时隙使用表单元，用于存储各邻居节点数据子帧的分配信息，所述邻居节点活跃状态，通过所述业务时隙使用表单元中各节点数据子帧的分配信息确定。

本发明网络包括：

一种分布式非协作多点对多点网络，包括多个网络节点，所述网络节点包括：

时延窗口生成单元，用于在接收到数据发送触发消息后，根据邻居节点状态生成时延窗口；

退避时长生成单元，用于根据所述时延窗口生成退避时长；

连接建立单元，用于在所述退避时长后，发送请求信息，与第二节点建立连接。

所述网络结点还包括：

邻居节点活跃状态统计单元，用于统计邻居节点的活跃状态，并将邻居节点活跃状态信息反馈给时延窗口生成单元，由时延窗口生成单元生成时延窗口，采用如下公式：

CW_k＝MIN{CW_min×αⁿ，CW_max}，

其中CW_K为本次发送请求消息的时延窗口，CW_max和CW_min分别表示时延窗口的最大和最小门限值，n为活跃邻居节点数，α为比例系数，α＞1。

所述网络节点还包括：

平滑处理单元，用于对时延窗口进行平滑处理，处理后的时延窗口为：

CW＝β·CW_k+(1-β)CW_k-1，

其中CW_k-1为上次发送请求信息时的时延窗口，β为平滑因子，0＜β＜1。

所述网络节点还包括：

竞争碰撞处理单元，用于在节点发送请求信息出现竞争碰撞时，重新生成时延窗口。

所述连接建立单元进一步包括：

请求信息发送单元，用于向第二节点发送请求信息；

授权消息接收单元，用于接收第二节点广播授权消息，所述授权消息中，携带第二节点可提供的带宽时隙信息；

确认消息发送单元，用于向第二节点广播确认消息，所述广播确认消息中携带所述的授权消息副本。

所述邻居节点活跃状态统计单元还包括：

业务时隙使用表单元，用于存储各邻居节点数据子帧的分配信息，所述邻居节点活跃状态，通过所述业务时隙使用表单元中各节点数据子帧的分配信息确定。

本发明有益效果如下：

本发明方案在选取时延窗口时，充分考虑当前网络的繁忙程度，通过邻居节点活跃状态，自适应调整本次发送请求信息时所应用的时延窗口，这样可以降低节点间控制信息竞争的冲突概率，提升信道利用率和网络吞吐量。

本发明方案中，网络中各节点不需要交换状态信息，只需通过各节点在一段时间内记录的邻居节点活跃状态，即可确认网络的繁忙程度，减轻了网络开销，节省了网络资源。

附图说明

图1为现有技术中网络结构分类图；

图2为现有技术中Mesh网络的帧结构示意图；

图3为现有技术中三次握手协议图；

图4为本发明方案中分布式非协作多点对多点网络结构示意图；

图5为本发明方案中分布式非协作多点对多点网络节点的结构示意图；

图6为本发明方案中分布式非协作多点对多点网络连接建立方法流程图；

图7为本发明方案中分布式非协作多点对多点网络连接建立过程中，第一节点与与第二节点三次信息交换的流程图；

图8为本发明方案中节点活跃状态判断的流程图；

图9为本发明方案中节点发送请求信息冲突时的退避方法流程图；

图10为本发明方案中具体连接建立过程的另一个流程图；

图11为本发明方案与BEB方法网络吞吐量的比较图；

图12为本发明方案与BEB方法丢包率的比较图。

具体实施方式

下面结合说明书附图来说明本发明的具体实施方式。

考虑到一个节点过去一段时间内邻居节点的活跃状态，在一定程度上反映了信道的繁忙状况，即网络的负荷情况，本发明通过对过去一段时间内活跃的邻居节点数量进行统计，来确定网络的繁忙情况，从而自适应调整节点的时延退避窗口大小。

如图4所示，是本发明分布式非协作多点对多点网络结构示意图，在该网络结构下，每个节点发送自己的调度信息给邻居节点，并通过自身两跳范围内节点的调度信息来选择带宽接入信道，实现数据无碰撞地传输。节点间需要通过竞争方式来发送调度信息，从而实现数据的无碰撞传输。

如图5所示，是本发明方案分布式非协作多点对多点网络设定的网络节点500的结构示意图，从图中可见，该网络节点包括以下部分：

时延窗口生成单元501，用于在接收到数据发送触发消息后，根据邻居节点状态生成时延窗口；

退避时长生成单元502，用于根据所述时延窗口生成退避时长；

连接建立单元503，用于在所述退避时长后，发送请求信息，与第二节点建立连接。

进一步，在所述的节点上，还包括：

邻居节点活跃状态统计单元504，用于统计邻居节点的活跃状态，并将邻居节点活跃状态信息反馈给时延窗口生成单元，由时延窗口生成单元生成时延窗口，采用如下公式：

CW_k＝MIN{CW_min×αⁿ，CW_max}，

其中CW_K为本次发送请求消息的时延窗口，CW_max和CW_min分别表示时延窗口的最大和最小门限值，n为活跃邻居节点数，α为比例系数，α＞1。

平滑处理单元505，用于对时延窗口进行平滑处理，处理后的时延窗口为：

CW＝β·CW_k+(1-β)CW_k-1，

其中CW_k-1为上次发送请求信息时的时延窗口，β为平滑因子，0＜β＜1。

该系统竞争碰撞处理单元506，用于在节点发送请求信息出现竞争碰撞时，重新生成时延窗口。

上述方案中，连接建立单元503还可以进一步设置：

请求信息发送单元5031，用于向第二节点发送请求信息；

授权消息接收单元5032，用于接收第二节点广播授权消息，所述授权消息中，携带第二节点可提供的带宽时隙信息；

确认消息发送单元5033，用于向第二节点广播确认消息，所述广播确认消息中携带所述的授权消息副本。

上述方案中，邻居节点活跃状态统计单元504还可以进一步设置：

业务时隙使用表单元5041，用于存储各邻居节点数据子帧的分配信息，所述邻居节点活跃状态，通过所述业务时隙使用表单元中各节点数据子帧的分配信息确定。

结合上述分布式非协作多点对多点网络节点及结构的方案，本发明分布式非协作多点对多点网络连接建立过程如图6所示，包括以下步骤：

S601、第一节点接收数据发送触发信息。

第一节点要向第二节点发送数据，首先要有一个触发该流程的触发信息，该触发信息可以是上层发送来的消息，也可以是其它网络节点发送给第一网络节点的数据发送消息。根据该触发信息，第一节点启动连接建立过程。

S602、第一节点根据邻居节点状态生成时延窗口。

在连接建立的过程中，第一节点和第二节点周围的邻居节点都可以侦听到它们发出的控制信息，由此判断它们的状态。该状态判断中，可以采用如下方案：

如果某节点侦听到其邻居节点有数据要发送，则设置该邻居节点状态为活跃，反之处于休眠状态。在过去的一个周期T内，设定第一节点有n个邻居节点处于活跃状态，可以得到第一节点时延窗口的一个初步取值CW_k：

CW_k＝MIN{CW_min×αⁿ，CW_max}(公式1)

其中，α为比例系数，α＞1。CW_max和CW_min则分别表示时延窗口的最大和最小门限值，即CW_k的取值必须在[CW_min，CW_max]之间，而CW_min和CW_max这两个值可根据Mesh帧控制时隙的多少以及网络覆盖度来确定。

进一步，在该方案中还可以对时延窗口进行平滑调整，以避免时延窗口变化过大，具体可以采用如下方案：

在上述时延竞争窗口的判断过程中，若本次根据公式1得到的时延窗口的初步取值为CW_k，而该第一节点上次发送请求信息时的时延窗口为CW_k-1为避免一些偶然因素导致时延窗口跳跃过快，对其作处平滑理。最后的时延竞争窗口CW的取值为：

CW＝β·CW_k+(1-β)CW_k-1(公式2)

其中β为平滑因子，0＜β＜1。

S603、根据所述时延窗口生成退避时长。

在此竞争过程中，第一节点首先通过侦听，判断控制时隙是否空闲。若发现该控制时隙空闲，则该第一节点在其时延窗口[0，CW]内生成一个随机数作为它的退避时长，延迟一段时间再发送请求信息。而节点若发现控制时隙繁忙，则持续侦听控制信道，直到其有空闲时隙为止，再在其时延窗口内生成一个随机数作为它的退避时长，延迟一段时间再发送请求信息。而这个过程中的时延窗口CW也是按照本发明方案中基于邻居节点活跃状态的时延窗口设定方法确定的。

若在请求信息发送时，还有其它节点也通过同一时隙发送请求信息，则会出现竞争碰撞，这时的结果是上述几个节点的请求信息皆发送失败。而这几个节点在等待一段时间仍没有收到目的节点的反馈信息后，认为请求信息发送失败，再次在其各自的时延窗口CW中随机生成一个退避时长，开启退避定时器，在退避一段时间后重新发送请求信息。而这个过程中的时延窗口CW也是按照本发明方案中基于邻居节点活跃状态的时延窗口设定方法确定的。

S604、第一节点在所述退避时长后，发送请求信息，与第二节点建立连接。

该方法中，第一节点以竞争方式通过专用控制时隙发送请求信息MSH-DSCH，其中包括连接的ID，需求的最小时隙等信息。

上述步骤S604可以进一步细化，如图7所示，包括：

S6041、第一节点向第二节点发送请求信息；

第一节点竞争成功之后，通过专用控制时隙发送请求信息MSH-DSCH，其中包括连接的ID，需求的最小时隙等信息。

S6042、第二节点广播授权消息，携带第二节点可提供的带宽时隙信息；

若请求信息发送成功，则第二节点回复一个授权信息，该授权消息包括第二节点可以提供的全部或者部分空余的带宽时隙，由于授权消息是以广播形式发送，第二节点的邻居节点都能收到该授权消息，并认为这些带宽时隙已经被占用。

S6043、第一节点广播确认消息，携带所述的授权消息副本。

第一节点收到授权消息后，即获得了数据发送的具体带宽时隙，按照协议规定，还要发送一个确认消息，该确认消息以广播形式发送，该确认消息中包含了一个授权消息的副本，告知第一节点的所有邻居节点不可占用该第一节点已经分配了的带宽时隙。

上述方案中，可以在每个节点均存放一个业务时隙使用表，该业务时隙使用表存储各节点数据子帧的分配信息，各邻居节点活跃状态，通过所述业务时隙使用表中各节点数据子帧的分配信息确定。通过这种方式，所有节点的邻居节点都能及时更新数据子帧的分配信息，避免重复利用，也就避免了数据包发送的冲突，实现数据包无碰撞地发送和接收。

上述方案中，节点活跃状态可以是随着网络的繁忙、空闲程度的转换而及时更新的，设节点j是节点i的邻居节点，在某一时刻节点j是处于“活跃”(Active)还是“休眠”(Sleep)状态，通过侦听节点j的控制信息来获取和更新，节点j的状态更新方法如图8所示，包括：

S801、初始时设定节点j为“休眠”状态；

S802、若源节点i侦听到邻居节点j建立连接请求发送数据的控制信息，则节点j的状态修改为“活跃”，同时启动定时器(Timer T)；

S803、定时器计时；

S804、若定时器时间到，则转移到步骤S801；否则转移到步骤S802。

上述方案中，如果多个节点同时发起请求，则会出现碰撞情况，节点的退避方法流程如图9所示，包括：

S901、统计活跃节点数量n；

S902、有数据包到达；

S903、根据活跃节点n值及之前的时延窗口CW的取值，自适应调整当前时延窗口CW；

S904、生成[0，CW]之间的随机数作为退避时长，并启动退避时长定时器；

S905、如果发现数据子帧的所有时隙都已分配完，则停止退避时长定时器，否则进行退避时长定时器计时；

S906、当退避时长定时器时间到，发送控制信息，请求建立连接；

S907、如果控制信息发生碰撞，连接建立失败，无法收到回复信息，则转移到步骤S902，否则进入步骤S908；

S908、控制信息交互成功，连接建立成功，可以进行数据传输。

下面看一个实际的例子，在基于802.16分布式非协作Mesh网络中，为便于分析，我们对网络作如下简化：

假定有100个节点随机分布在1000m*1000m的方形区域内，每个节点的最大传输距离都为R＝250m，位于彼此的传输范围内的节点为邻居节点，各节点关系对等。α＝2，β＝0.7；

同一时隙，相邻节点中只能有一个节点发送控制信息。相邻节点需要通过竞争来获得发送控制信息的时隙。若两节点同时发送控制信息，发生碰撞，控制信息则丢失；

各节点数据的到达服从泊松分布，所有节点互相平等，竞争机会均等；

仅讨论控制信息的发送与冲突，不考虑数据发送的具体情况。控制信息交互成功，连接建立后，数据即默认发送成功；

无缓冲区，即在当前数据包未发送之前到来的新包，都默认为丢失。

按照本发明方案，具体连接建立过程如图10所示，包括：

S1001、设定初始时延窗口大小为CWmin；

S1002、侦听邻居节点的控制信息，若邻居节点在发送控制信息，则活跃节点数目active_n加1，活跃节点定时器开启，时间为T；

S1003、时间T后，活跃节点数目active_n减1；

S1004、新的数据到达；

S 1005、判断当前节点状态，若节点繁忙则丢包；若空闲则开启退避时长定时器；

S1006、确定时延窗口大小CW为

CW＝0.7×Min{CW_min×2^active_n，CW_max}+0.3×CW

S1007、生成[0，CW]之间的随机整数k，作为退避时长，并开启退避时长定时器；

S1008、退避时长到达，发送请求信息。若两相邻节点同时发送，则发生碰撞，请求信息丢失，跳至步骤S1009，反之进入步骤S1010；

S1009、等待一段时间，没有收到目的节点的回复信息，退避次数加1，重置退避时长定时器，回到步骤S1006；

S1010、等待一段时间，收到目的节点的回复信息，连接建立成功，默认发送数据成功，此后继续往复进行。

上述实例运行结果表明，采用本发明后，网络的吞吐量获得很大提升，特别是在网络负载比较大的情况下，网络吞吐量的提高比较明显。如图11、12所示，和常用的BEB方法相比，在网络负载越大的情况下对吞吐量的改善越明显，其成功发包的数量有所上升，而丢包率降低了。

其中图11是BEB方法和本发明网络吞吐量的比较图，其横坐标为数据到达率n(个/单位时间)，表示各节点每单位时间有n个新包达到，换言之，每隔1/n单位时间有一个包到达，而纵坐标为成功发包的个数。从图11中可以看到，在数据达到率相同的情况下，本发明相比BEB方法，其成功发包率的提高在12％以上。其中图11中曲线的左边部分似乎没有区别，这是由于一来此时到达的数据包量较小，不管是BEB方法还是本发明，其成功发包率都比较大，因此，成功发包量差别比较小。二来，由于此时成功发包量的数值比较小，在纵坐标的最大值和刻度都比较大的情况下区别自然也不明显。此外，从图11中还可以看到，比例系数α的取值的不同，仿真结果也有所不同。α的最优取值需要根据网络大小，邻居节点的数量等条件确定。

图12是BEB方法和本发明丢包率的比较图，其横坐标和图11一样也是数据达到率，而纵坐标则是丢包率。从图12中可以看到，在数据到达率相同的情况下，本发明的丢包率有所下降。从图上看，当数据流量很小和很大时，丢包率似乎都相差不大，但实际上这两种情况有明显区别。第一种情况，当数据流量很大时，因为仿真中数据包的缓冲区设置的很小，由此当数据包到达率超过一定范围，大部分的包都丢失，从概率上看来的确相差不大，但实际使用中一来缓冲区不可能像仿真中这么小，二来数据达到率也不会这么大的，此时本发明对丢包率改善的就会明显起来。例如，数据到达率为每5单位时间到达一个包时，BEB和本发明的丢包率都达到90％以上，此时仅从丢包率上看差别比较小，但结合图11可以看到，此时成功发送的数据包数量还是有很大差别的，从吞吐量上看，本发明明显得到了提高。

而图12的第二种情况，当数据流量很小时，丢包率实际上差别很大，在图12中曲线的左边部分差别比较小是因为这是的丢包率数值比较小，放在纵轴为百分比的图上看不出来。例如，数据到达率为每250单位时间到达一个包时，BEB方法仿真的丢包率为0.25％，而本发明α取2时，丢包率为0.13％，α取2.2时，丢包率为0.16％，α取1.8时，丢包率为0.14％，实际上的差别近乎一倍，但放在图上显现不出来罢了。

综上，本发明和常用的BEB方法相比，吞吐量有明显改善，成功发包的数量有所上升，而丢包率则降低了。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (20)

1.一种分布式非协作多点对多点网络连接建立方法，其特征在于，包括：

第一节点接收数据发送触发信息，根据邻居节点状态生成时延窗口，并根据所述时延窗口生成退避时长；

第一节点在所述退避时长后，发送请求信息，与第二节点建立连接。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一节点根据邻居节点活跃状态生成时延窗口，采用如下公式：

CW_k＝MIN{CW_min×αⁿ，CW_max}，

其中CW_K为本次发送请求消息的时延窗口，CW_max和CW_min分别为时延窗口的最大和最小门限值，n为第一节点的活跃邻居节点数，α为比例系数，α＞1。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括对时延窗口进行平滑处理的步骤，处理后的时延窗口为：

CW＝β·CW_k+(1-β)CW_k-1，

其中CW_k-1为第一节点上次发送请求信息时的时延窗口，β为平滑因子，0＜β＜1。

4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，当所述第一节点发送请求信息，出现竞争碰撞时，第一节点重新按照所述公式生成时延窗口。

5.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，根据所述时延窗口生成退避时长步骤，是在所述时延窗口范围内，生成一个随机数作为退避时长。

6.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述第一节点发送请求信息，与第二节点建立连接步骤，具体包括：

第一节点向第二节点发送请求信息；

第二节点广播授权消息，携带第二节点可提供的带宽时隙信息；

第一节点广播确认消息，携带所述的授权消息副本。

7.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，各节点设置业务时隙使用表，用以存储各节点数据子帧的分配信息，所述邻居节点活跃状态，通过所述业务时隙使用表中各节点数据子帧的分配信息确定。

8.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述邻居节点活跃状态，定期进行更新。

9.一种分布式非协作多点对多点网络节点，其特征在于，包括：

时延窗口生成单元，用于在接收到数据发送触发消息后，根据邻居节点状态生成时延窗口；

退避时长生成单元，用于根据所述时延窗口生成退避时长；

连接建立单元，用于在所述退避时长后，发送请求信息，与第二节点建立连接。

10.如权利要求9所述的节点，其特征在于，还包括：

邻居节点活跃状态统计单元，用于统计邻居节点的活跃状态，并将邻居节点活跃状态信息反馈给时延窗口生成单元，由时延窗口生成单元生成时延窗口，采用如下公式：

CW_k＝MIN{CW_min×αⁿ，CW_max}，

其中CW_K为本次发送请求消息的时延窗口，CW_max和CW_min分别表示时延窗口的最大和最小门限值，n为活跃邻居节点数，α为比例系数，α＞1。

11.如权利要求10所述的节点，其特征在于，还包括：

平滑处理单元，用于对时延窗口进行平滑处理，处理后的时延窗口为：

CW＝β·CW_k+(1-β)CW_k-1，

其中CW_k-1为上次发送请求信息时的时延窗口，β为平滑因子，0＜β＜1。

12.如权利要求9、10或11所述的节点，其特征在于，还包括：

竞争碰撞处理单元，用于在节点发送请求信息出现竞争碰撞时，重新生成时延窗口。

13.如权利要求9、10或11所述的节点，其特征在于，所述连接建立单元进一步包括：

请求信息发送单元，用于向第二节点发送请求信息；

授权消息接收单元，用于接收第二节点广播授权消息，所述授权消息中，携带第二节点可提供的带宽时隙信息；

确认消息发送单元，用于向第二节点广播确认消息，所述广播确认消息中携带所述的授权消息副本。

14.如权利要求10所述的节点，其特征在于，所述邻居节点活跃状态统计单元还包括：

业务时隙使用表单元，用于存储各邻居节点数据子帧的分配信息，所述邻居节点活跃状态，通过所述业务时隙使用表单元中各节点数据子帧的分配信息确定。

15.一种分布式非协作多点对多点网络，包括多个网络节点，其特征在于，所述网络节点包括：

时延窗口生成单元，用于在接收到数据发送触发消息后，根据邻居节点状态生成时延窗口；

退避时长生成单元，用于根据所述时延窗口生成退避时长；

连接建立单元，用于在所述退避时长后，发送请求信息，与第二节点建立连接。

16.如权利要求15所述的网络，其特征在于，所述网络结点还包括：

邻居节点活跃状态统计单元，用于统计邻居节点的活跃状态，并将邻居节点活跃状态信息反馈给时延窗口生成单元，由时延窗口生成单元生成时延窗口，采用如下公式：

CW_k＝MIN{CW_min×αⁿ，CW_max}，

其中CW_K为本次发送请求消息的时延窗口，CW_max和CW_min分别表示时延窗口的最大和最小门限值，n为活跃邻居节点数，α为比例系数，α＞1。

17.如权利要求16所述的网络，其特征在于，所述网络节点还包括：

平滑处理单元，用于对时延窗口进行平滑处理，处理后的时延窗口为：

CW＝β·CW_k+(1-β)CW_k-1，

其中CW_k-1为上次发送请求信息时的时延窗口，β为平滑因子，0＜β＜1。

18.如权利要求16或17所述的网络，其特征在于，所述网络节点还包括：

竞争碰撞处理单元，用于在节点发送请求信息出现竞争碰撞时，重新生成时延窗口。

19.如权利要求16或17所述的网络，其特征在于，所述连接建立单元进一步包括：

请求信息发送单元，用于向第二节点发送请求信息；

授权消息接收单元，用于接收第二节点广播授权消息，所述授权消息中，携带第二节点可提供的带宽时隙信息；

确认消息发送单元，用于向第二节点广播确认消息，所述广播确认消息中携带所述的授权消息副本。

20.如权利要求19所述的网络，其特征在于，所述邻居节点活跃状态统计单元还包括：

业务时隙使用表单元，用于存储各邻居节点数据子帧的分配信息，所述邻居节点活跃状态，通过所述业务时隙使用表单元中各节点数据子帧的分配信息确定。

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