CN101155099A - 无线网格网络中实现网络的确定性接入的方法、节点设备 - Google Patents

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CN101155099A CNA2006101524635A CN200610152463A CN101155099A CN 101155099 A CN101155099 A CN 101155099A CN A2006101524635 A CNA2006101524635 A CN A2006101524635A CN 200610152463 A CN200610152463 A CN 200610152463A CN 101155099 A CN101155099 A CN 101155099A
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Abstract

本发明公开了一种无线网格网络中实现网络的确定性接入的方法，包括：网络中的各节点共享分配网格的确定性接入方式选定的时隙MDAOP的周期间隔时间SI；本节点根据SI确定要分配的MDAOP时隙，并将MDAOP时隙信息传送给与其建立确定性接入的邻居节点；与本节点建立确定性接入的邻居节点根据收到的MDAOP信息与所述本节点建立网络的确定性接入。本发明还公开了一种无线网格网络节点设备，包括：消息收发单元、周期间隔时间设定单元、时隙分配单元。利用本发明，可以避免多跳节点在分配MDAOP时隙时产生冲突，减少节点接入信道时的竞争。

Description

无线网格网络中实现网络的确定性接入的方法、节点设备
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及一种无线网格网络中实现网络的确定性接入的方法、节点设备。
背景技术
无线网络技术的发展日新月异，各种802.11x标准不断被更新，新的无线网络架构和技术也不断被提出，如WLAN Mesh(无线网格网络)，其核心指导思想是让网络中的每个节点都可以发送和接收信号，无线Mesh网络也称为多跳网络。在传统的WLAN中，每个客户端均通过一条与AP(接入点)相连的无线链路来访问网络，用户如果要进行相互通信的话，必须首先访问一个固定的AP，这种网络结构被称为单跳网络。而在无线Mesh网络中，无线设备节点可以同时作为AP和路由器，网络中的每个节点都可以与一个或者多个对等节点进行直接通信。在Mesh网络中，一个节点不仅能传送和接收信息，还能充当路由器对其附近节点转发信息。
WLAN Mesh网络中由于每个节点周围都存在多个节点，会导致Mesh节点间和邻居节点进行通信时对周围节点产生干扰，同时在信道接入时，多个Mesh节点同时竞争信道，容易引起冲突。为了让Mesh节点接入信道时尽可能地减少竞争，现有技术中采用了MDA(Mesh Deterministic Access，Mesh的确定性接入)的方法，通过在邻居节点预先分配好信道接入时隙来规避节点间接入的冲突。在这种接入方式中，Mesh节点在和邻居节点协商一个用于两个Mesh节点间业务传输的周期性MDAOP(采用MDA方式选定的时隙)时间。该MDAOP时隙不应和这两个Mesh节点的已占用时隙产生冲突，而在协商成功的MDAOP时间内，这两个Mesh节点的邻居节点也应避免在这段时间内传输数据，以防止对这两个Mesh节点的业务交互产生干扰。
现有协议定义的MDA机制中，Mesh节点可以通过MDAOP通告消息获取到邻居节点的已占用时隙信息(包括TX-RX时隙，干扰时隙)，通告消息的格式如下表1所示：
表1：
 ElementID  Length  MDA AccessFraction  MDA AccessFraction Limit  TX-RXtimes report  Interferingtimes report
 1byte  1byte  0.5byte  0.5byte  variable byte  variable byte
其中，MDA Access Fraction：节点的MDA接入方式的时隙累计在一个MeshDTIM Interval(Mesh的分发传送指示消息间隔)所占的比例。
MDA Access Fraction Limit：节点的MDA接入方式的时隙累计在一个MeshDTIM Interval所占比例允许的上限值。
TX-RX times report：节点发送和接收数据时隙的时间报告，它包括该节点作为发送方或接收方时MDA时隙的时间以及与其邻居节点已知的交互时隙的时间(该节点作为发送方或接收方)。如它本节点或他邻居节点的TBTT时间(周期性发送Beacon的时间)。
Interfering times report：节点受干扰时隙的时间报告，节点所有的邻居节点的TX-RX时间，但是发送或接收节点不是该节点。
TX-RX times report和Interfeing times report的表示方式是相同的，格式如下表2所示：
表2：
 Number ofIndividualMDAOPs  MDAOPInfo1 ... MDAOPInfon  PeriodicMDAOP Infol ... PeriodicMDAOP Info m
 1byte  3byte  3byte  variable byte  variable byte
其中，各字段的含义如下：
Number of Individual MDAOPs：单个MDAOP信息的数目。
MDAOP Info的信息格式如下：
MDAOP Duration  Offset
1byte  2byte
其中，MDAOP duration表示MDAOP时隙的长度；Offset表示从Mesh DTIMinterval(Mesh的DTIM间隔)起始到子周期内的第一个MDAOP时隙的一个偏置值。
Periodic MDAOP Info的信息格式如下：
    PeriodicMDAOPduration  Periodicity  Number ofoffsets  Offsetl ...  OffsetN     Padding ifrequired
    lbyte  1byte  4bits   12bits   12bits     4bits
其中，Periodic MDAOP duration：周期性MDAOP时隙的长度；Periodicity：DTIM Interval被等距离划分为多少个时间段；Number of offsets：偏置值的个数；Offsetl，...，OffsetN：从Mesh DTIM interval(Mesh的DTIM间隔)起始到子周期内的第一个MDAOP时隙的一个偏置值；Padding if required：补齐位。
根据上述MDAOP Info域内的信息就可以了解到该节点的已占用时隙分布规律。
每个Mesh节点在某个特定大小的时间间隔内要发送MDAOP公告消息，邻居节点收集该消息，记录邻居节点的时隙分布情况。Mesh节点在申请和邻居节点建立MDAOP时会携带自己想要分配到的MDAOP时隙规律。本节点和响应节点会根据收集到的邻居节点的MDAOP公告消息，判断申请时隙是否会产生干扰，并计算本节点和其邻居节点以及响应节点和其邻居节点当前的MDA方式接入的时隙占用比例，如果时隙占用比例在门限范围内，并且要分配的时隙不会和邻居节点互相干扰，那么该MDAOP成功建立。
现有的MDA方案在分配空闲时隙时是依据Mesh DTIM Interval的起始点进行时隙划分，由于同步节点间可能存在不同的DTIM Beacon(DTIM信标)覆盖区域，使得邻居节点的Mesh DTIM Interval起始点不一致，这就会导致空闲时隙的划分上存在冲突。
另外，现有的MDA方案在设计上只针对同步Mesh节点，对于异步Mesh节点则不能支持。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种无线网格网络中实现网络的确定性接入的方法，以解决现有的MDA方案在分配空闲时隙时存在冲突以及不支持异步Mesh节点的问题，避免多跳节点在分配MDAOP时隙时产生冲突，并在异步Mesh节点中实现Mesh的确定性接入，减少Mesh节点接入信道时的竞争。
本发明的另一个目的是提供一种无线网格网络节点设备，以减少Mesh节点接入信道时的竞争，避免对周围节点产生干扰。
为此，本发明提供如下的技术方案：
一种无线网格网络中实现网络的确定性接入的方法，包括以下步骤：
A、网络中的各节点共享分配网格的确定性接入方式选定的时隙MDAOP的周期间隔时间SI；
B、本节点根据所述SI确定要分配的MDAOP时隙，并将MDAOP时隙信息传送给与其建立确定性接入的邻居节点，所述MDAOP时隙信息至少包括：MDAOP时隙长度和分配的MDAOP时隙距离当前本节点发送包含MDAOP时隙信息消息的时间的偏置值；
C、所述与本节点建立确定性接入的邻居节点根据收到的MDAOP信息与所述本节点建立网络的确定性接入。
可选地，所述步骤A具体为：
各节点通过周期性广播消息将所述SI发送给其邻居节点。
可选地，所述步骤A包括：
各节点向其邻居节点发送扫描请求消息；
所述邻居节点收到扫描请求消息后，回应扫描应答消息，并在该消息中携带所述SI。
所述本节点根据SI确定要分配的MDAOP时隙的步骤包括：
B1、本节点收集邻居节点已占用的时隙信息；
B2、根据所述SI及本节点和邻居节点的已占用时隙信息选择空闲的MDAOP时隙作为本节点要分配的MDAOP时隙。
优选地，在所述步骤Bl和B2之间还包括步骤：
如果本节点在预定的时间内未收集到足够的邻居节点的已占用时隙信息，则向未收到该信息的邻居节点发送请求已占用时隙信息的MDAOP通知请求消息；
本节点接收所述邻居节点回应的包含已占用时隙信息的MDAOP通告消息，获取所述邻居节点的已占用时隙信息。
可选地，所述请求MDAOP信息通告消息为单播消息或多播消息。
所述步骤C包括：
C1、所述与本节点建立确定性接入的邻居节点根据收到的MDAOP时隙信息检测所述本节点分配的MDAOP时隙是否合适；
C2、如果可用，则向所述本节点发送MDAOP建立成功的应答消息，与所述本节点建立网络的确定性接入。
C3、如果不可用，则向所述本节点发送MDAOP建立失败的应答消息。
所述步骤Cl具体为：
如果所述与本节点建立确定性接入的邻居节点和其邻居节点在SI周期内的已占用时隙与所述本节点分配的MDAOP时隙不重叠，则确定所述本节点分配的MDAOP时隙可用。
所述MDAOP建立失败的应答消息包括所述与其建立确定性接入的邻居节点建议重新分配的MDAOP时隙信息。
优选地，所述方法还包括：
网络中的各节点测量消息到达其邻居节点的时间差；
根据该时间差修正所述的MDAOP时隙的偏置值。
可选地，所述SI为网络的DTIM间隔。
一种无线网格网络节点设备，包括：消息收发单元，用于与网络内其他节点进行消息交互，还包括：
周期间隔时间设定单元，用于设定网络中的各节点共享的分配网格的确定性接入方式选定的时隙MDAOP的周期间隔时间SI，并将所述SI通知给消息收发单元；
时隙分配单元，用于根据所述SI确定要分配的MDAOP时隙，并将MDAOP时隙信息通知给消息收发单元，所述MDAOP时隙信息至少包括：MDAOP时隙长度和分配的MDAOP时隙距离当前发送MDAOP时隙信息消息的时间的偏置值。
所述节点设备还包括：
邻居节点时隙信息收集单元，用于根据消息收发单元接收的消息获取邻居节点的已占用时隙信息，并将其提供给时隙分配单元；
冲突检测单元，用于根据所述邻居节点的已占用时隙信息检测时隙分配单元分配的MDAOP时隙是否与本节点和目标节点的已占用时隙相冲突。
所述节点设备还包括：
信道占用检测单元，用于根据所述SI及所述邻居节点的已占用时隙信息检测本节点及邻居节点的MDAOP时隙占用信道时间的比例是否超过了预定的门限值，并将检测结果通知消息收发单元。
由以上本发明提供的技术方案可以看出，本发明在Mesh节点需要与传输路径上的邻居节点建立网格的确定性接入方式选定的时隙MDAOP时，确定本节点要申请的MDAOP，并将MDAOP时隙信息传送给与其建立确定性接入的邻居节点，所述MDAOP时隙信息至少包括：MDAOP时隙长度和下一个MDAOP时隙距离当前发送包含MDAOP时隙信息消息的时间的偏置值，然后，与本节点建立确定性接入的邻居节点就可以根据收到的MDAOP时隙信息与本节点建立网络的确定性接入。在本发明中，由于本节点将需要分配的下一个MDAOP时隙距离当前发送包含MDAOP时隙信息消息的时间的偏置值通知给了需要与其使用MDA机制进行通信的邻居节点，因而可以使邻居节点参照相同的起始点进行时隙划分，避免了Mesh网络中多跳节点由于起始点不一致而产生MDAOP时隙分配冲突的问题。利用本发明，不论是对于Mesh网络中的同步节点还是异步节点，都可以无冲突地分配各节点的MDAOP时隙，有效地减少了Mesh节点接入信道时的竞争，降低了Mesh节点和邻居节点通信时对周围节点的干扰。
附图说明
图1是本发明方法的一个优选实施例的实现流程图；
图2是本发明中Mesh节点的时隙分布规律示意图；
图3是WLAN Mesh网络拓扑图；
图4是图3所示WLAN Mesh网络中各节点的MDAOP时隙一种分布示意图；
图5是图3所示WLAN Mesh网络中各节点的MDAOP时隙另一种分布示意图；
图6是本发明无线网格网络节点设备第一实施例的原理框图；
图7是本发明无线网格网络节点设备第二实施例的原理框图。
具体实施方式
本发明的核心在于在无线网格网络中，当节点需要与传输路径上的邻居节点使用MDA机制进行通信时，首先确定本节点要分配的MDAOP时隙，并将MDAOP信息传送给与其建立确定性接入的邻居节点，所述MDAOP时隙信息至少包括：MDAOP时隙长度和下一个MDAOP时隙距离当前发送包含MDAOP时隙信息消息的时间的偏置值，然后，邻居节点根据收到的MDAOP信息与本节点建立网络的确定性接入。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参照图l，图1是本发明方法的一个优选实施例的实现流程，包括以下步骤：
步骤101：网络中的各节点共享分配网格的确定性接入方式选定的时隙MDAOP的周期间隔时间SI。
各节点可以通过周期性广播消息将SI发送给其邻居节点；也可以通过扫描方式获取SI，即各节点向其邻居节点发送扫描请求消息；邻居节点收到扫描请求消息后，向该节点回应扫描应答消息，并在该消息中携带SI信息。
如图2所示，SI作为单个MDAOP分配时隙的一个周期间隔时间，可以是Mesh DTIM Interval(Mesh的DTIM间隔)，也可以是其他时间，比如MeshDTIM Interval的2倍。
步骤102：本节点收集邻居节点的已占用时隙信息。
已占用时隙信息包括：节点的TX-RX时隙(包括MDAOP时隙和其他的已知的与其邻居节点交互的时隙)、节点的Interfering时隙(该节点的邻居节点的TX-RX时隙，但非该节点的TX-RX时隙)，这些时隙信息至少包括：时隙长度和时隙距离当前发送MDAOP信息通告消息的时间的偏置值。
如图2所示，在一个SI内某节点有6个MDAOP时隙，21表示第一个MDAOP时隙距离T0的偏置值offsetl，22表示第二个MDAOP时隙距离参考T0的偏置值offset2。其中，T0表示当前发送包含MDAOP信息的消息的时间。
除上述参数外，MDAOP信息还可以包括：特定的时隙周期信息，如图2中的23，表示该MDAOP时隙在一个Mesh DTIM Interval时间内反复的周期时长；还可以包括：分配时隙的数目，而且每个MDAOP时隙的持续时间可以不同，如图2中24表示第2个MDAOP时隙的持续时间；发送MDAOP信息节点的发送和接收占用的时隙信息及其邻居节点的发送和接收数据占用的时隙信息等信息。
步骤103：判断本节点是否收集到足够的邻居节点的已占用时隙信息。如果还未收集到足够的邻居节点发送和接收数据的时隙信息，则进到步骤104；否则，进到步骤106。
比如，可以设定一个等待定时器，在该定时时间内接收邻居节点发送的MDAOP信息通告消息，根据这些收集到的已占用时隙信息选择空闲的时隙作为本节点要分配的MDAOP时隙；也可以根据本节点的邻居节点的数量来确定收集到的邻居节点发送和接收数据的时隙信息是否足够。此时，同样也可以设置一个定时器，如果本节点在该定时器的定时时间内未收集到足够数量的邻居节点的已占用时隙信息，则向未收到其MDAOP通告信息的邻居节点发送请求已占用时隙信息的MDAOP通告请求消息；邻居节点收到该消息后，向本节点回应包含已占用时隙信息的MDAOP通告消息。本节点接收所述邻居节点回应的MDAOP信息通告消息，获取所述邻居节点的已占用时隙信息。本节点向邻居节点发送的请求MDAOP信息通知消息可以是单播消息，也可以是多播消息。为了防止邻居节点故障或链路故障收不到邻居节点的回应消息而使本节点一直处于等待状态，同样可以在本节点向邻居节点发送请求已占用时隙信息的MDAOP通告请求消息后，启动一个第二等待定时器，在该定时器超时后，本节点根据收集到的所有邻居节点已占用时隙信息选择空闲的时隙作为本节点要分配的MDAOP时隙。
步骤104：向邻居节点发送请求已占用时隙信息的MDAOP通告请求消息。
步骤105：邻居节点发送MDAOP通告消息，通告自己的时隙占用情况。然后，返回步骤103。
步骤106：本节点根据SI及自身和目标节点的已占用时隙选择空闲的MDAOP时隙作为本节点要分配的MDAOP时隙，并根据该时隙分配计算本节点和邻居节点的MAF(Mesh接入占用比例)。
因为在本节点发送消息到邻居节点接收到该消息之间会有一定的时间，通常该时间可忽略不计，但为了精确起见，可以在分配MDAOP时隙时考虑该时间。为此，网络中的各节点测量消息到达其邻居节点的时间差，这个差值是节点发送帧的时间到目标节点回应应答帧的时间差值的1/2。这样，就可以根据该时间差修正MDAOP时隙的偏置值，以得到更精确的时隙信息。
步骤107：判断本节点和其邻居节点的MAF(Mesh接入占用比例)是否超过了预定的门限MAF Limit(Mesh接入占用比例门限)。如果超过，则进到步骤108；否则，进到步骤109。
步骤108：结束本次流程。
步骤109：本节点向与其建立确定性接入的邻居节点发送MDAOP建立请求消息，并在该消息中携带要分配的MDAOP信息。
所述MDAOP信息至少包括：MDAOP时隙长度和分配的MDAOP时隙距离当前发送包含MDAOP时隙信息消息的时间的偏置值。
步骤110：与本节点建立确定性接入的邻居节点接收本节点发送的MDAOP建立请求消息。
步骤111：与本节点建立确定性接入的邻居节点检查分配的时隙是否会和本节点的已占用时隙相冲突，以及本节点和邻居节点的MAF(Mesh接入占用比例)是否超过了预定的门限MAF Limit(Mesh接入占用比例门限)。如果不会有冲突并且本节点及邻居节点的信道占用情况未超过预定的门限，则进到步骤112；否则，进到步骤113。
所述邻居节点在判断分配的时隙是否会和自己的已占用时隙冲突时，可以检查本节点的TX-RX时隙和Interfering时隙与所述本节点分配的MDAOP时隙是否有重叠，如果有重叠，则确定分配的MDAOP时隙有冲突，不可用，否则确定分配的MDAOP时隙可用。
步骤112：与本节点建立确定性接入的邻居节点向本节点发送成功的响应消息，与所述本节点建立网络的确定性接入。
步骤113：与本节点建立确定性接入的邻居节点向所述本节点发送失败的响应消息，拒绝MDAOP建立请求，同时可以在失败的响应消息上携带建议新的MDAOP时隙信息。
本节点与邻居节点间建立MDAOP时隙后，本节点就可以在该时隙内发送数据给该邻居节点或通过该邻居节点转发数据。
在本发明中，本节点分配MDAOP时隙后向邻居节点发送的MDAOP建立请求消息中携带MDAOP信息，邻居节点发送的MDAOP通告消息中携带TX-RX时隙和Interfering时隙等信息。所有这些时隙信息中均包括了时隙距离当前发送消息的时间的偏置值，也就是说，所有消息中时隙的偏置值都以当前发送该消息的时刻为参考点。
下面参照图3所示本发明中WLAN Mesh网络拓扑图进一步举例描述本发明。
参照图3，在该WLAN Mesh网络中有五个节点，分别为：节点A、节点B、节点C、节点D、节点E。
假设各节点的MDAOP时隙占用情况的一种分布如图4所示。Mesh网络中共享单个MDAOP分配时隙的周期间隔时间参数SI，MDAOP的Periodicity参数为SI的等分数目，Individual MDAOP即该MDAOP以SI为周期反复。Periodic MDAOP即该MDAOP在一个Mesh DTIM Interval时间内会等间隔反复Periodicity次，而该MDAOP又以SI为周期再反复。
下面举例说明Mesh节点间建立MDAOP时隙的过程。
以下各表中TX-RX表示节点的发送/接收时隙，MAF表示Mesh接入占用比例，MAF Limit表示Mesh接入占用比例门限，其中表中的MAF和MAFLimit以1/30作为单位(在具体实施过程中，可以选择按现有技术中以1/16作为单位，无需限制，实施例中为了方便计算，采用1/30为单位)。MAF Limit为各节点的预置参数。
例1：
(1)节点A意图与节点C建立MDAOP，收集邻居节点的已占用时隙信息：
节点A在T0时刻收集到邻居节点B时隙占用情况和MAF以及MAF Limit如表3所示：
表3：
TX-RX时隙 干扰时隙 MAF  MAFLimit
    Individual       Per_odic     Periodic 7 15
数目 偏置值 时隙长度 数目 偏置值 时间段 时隙长度 数目 偏置值 时间段 时隙长度
1 6 1 1 3 3 1 1 8 3 1
节点A在T0+1时刻收集到邻居节点C时隙占用情况和MAF门限如表4所示：
表4：
       TX-RX     干扰 MAF  MAF Limit
       Individual                    Periodic   7     18
数目 偏置值 时隙长度 数目     偏置值 时间段     时隙长度
  1    5   1   2    2   7    3   1   1
(2)节点A在T0+2时刻决策请求的空闲时隙(MDAOP时隙)相对于当前发送包含MDAOP时隙信息消息的时间的偏置值offset为3，periodicity(时间段)为3，duration(时隙长度)为1，则计算出本节点的MAF为7，节点B、节点C的MAF为10。发现各个节点的MAF值均没有超过预定的门限，发送MDAOP建立请求消息。
(3)节点C在T0+2时刻收到节点A发送的MDAOP建立请求消息，节点C自己收集到的邻居节点的时隙占用情况和MAF和MAF Limit如下：
节点A的时隙占用情况和MAF门限如表5所示：
表5：
             TX-RX      Interfering   MAF   MAFLimit
             Periodic      Individual    4     18
数目 偏置值  时间段  时隙长度   数目  偏置值 时隙长度
 1   1    3    1     1   4   1
邻居节点B的时隙占用情况和MAF门限如表6所示：
表6：
                 TX-RX         Interfering  MAF  MAFLimit
    Individual         Periodic            Periodic  7  15
数目  偏置值  时隙长度 数目 偏置值 时间段 时隙长度 数目 偏置值 时间段 时隙长度
1  4   1 1 1 3   1 1 6 3 1
节点D的时隙占用情况和MAF门限如表7所示：
表7：
            TX-RX     Interfering   MAF   MAF Limit
            Periodic     Individual    4      21
数目  偏置值    时间段 时隙长度 数目  偏置值   时隙长度
 1   6     3   1   1    4     1
节点E的时隙占用情况和MAF门限如表8所示：
表8：
    TX-RX              Intefering  MAF  MAFLimit
    Periodic     lndividual    Periodic    7    18
数目 偏置值 时间段 时隙长度 数目 偏置值 时隙长度 数目 偏置值  时间段   时隙长度
1 6 3  1 1 4 1 1 2    3     1
(4)节点C判决当前申请的时隙是空闲的，并和其邻居节点的占用时隙不发生冲突，并依据申请的时隙计算出本节点、节点B和节点E的MAF为10，节点A、节点D的MAF为7。MAF都不超过门限，向节点A发送成功的应答消息。
(5)MDAOP建立成功。
假设Mesh节点间的拓扑结构仍如图3所示，各节点的MDAOP时隙占用情况的另一种分布如图5所示。Mesh网络中共享单个MDAOP分配时隙的周期间隔时间参数SI，MDAOP的Periodicity参数为SI的等分数目，即MDAOP的周期为SI/Periodicity。
下面进一步举例详细说明Mesh节点间建立MDAOP时隙的过程。
例2：
(1)节点A意图与节点C建立MDAOP，节点A向邻居节点发送请求MDAOP信息通知的消息。
(2)节点A在T0时刻接收到节点B发送的MDAOP信息通知消息，节点B的时隙占用情况和MAF门限如表9所示：
表9：
    TX-RX            Interfering   MAF   MAFLimit
    Periodic     Individual     Periodic   17    21
数目     偏置值    时隙长度 时间段 数目 偏置值 时隙长度 数目 偏置值 时间段 时隙长度
2 3  6  1  1 3 1  4   2 1 7 3   3
(3)节点A在T0+1时刻接收到节点C发送的MDAOP信息通知消息，节点C的时隙占用情况和MAF门限如表10所示：
表10：
                   TX-RX     Interfering    MAF  MAFLimit
    Individual           Periodic                  Periodic    17  21
数目 偏置值 时隙长度 数目 偏置值 时间段 时隙长度 数目   偏置值 时间段     时隙长度
1 3   2 1 5 3   1 2   2   6 3     1     3
(4)节点A收集到邻居节点B、节点C的已占用时隙信息，决策请求空闲时隙(MDAOP时隙)对于当前发送包含MDAOP时隙信息消息的时间偏置值offset为1，periodicity为3，duration为1，则计算出本节点的MAF为17、节点B、节点C节点的MAF为20。发现各个节点的MAF值没有超过门限，于是向节点C发送MDAOP建立请求消息。
(5)节点C收到节点A发送的MDAOP建立请求消息后，向邻居节点发送请求邻居节点已占用时隙信息的MDAOP通告请求的消息。
(6)节点C在T0+10时刻接收到节点A发送的包含已占用时隙信息的MDAOP通告消息，节点A的时隙占用情况和MAF门限如表11所示：
表11：
           TX-RX                  Interfering    MAF  MAFLimit
           Periodic     Individual     Periodic    14   21
数目 偏置值 时隙长度 时间段 数目 偏置值 时隙长度 数目 偏置值 时间段 时隙长度
1 3   1 3 1 24   2 1 7 3   3
(7)节点C在T0+11时刻接收到节点B发送的包含已占用时隙信息的MDAOP通告消息，节点B的时隙占用情况和MAF门限如表12所示：
表12：
                TX-RX                 Interfering    MAF  MAFLimit
  Individual             Periodic                 Periodic    17   21
数目 偏置值 时隙长度 数目 偏置值 时间段 时隙长度 数目     偏置值 时间段     时隙长度
1 23   2 1 5 3   1 2 2   6   3     1  3
(8)节点C在T0+12时刻接收到节点D发送的包含已占用时隙信息的MDAOP通告消息，节点D的时隙占用情况和MAF门限如表13所示：
表13：
    TX-RX            Interfering  MAF  MAFLimit
    Periodic     Individual     Periodic  17   21
数目 偏置值 时隙长度 时间段 数目 偏置值 时隙长度 数目 偏置值 时间段 时隙长度
1 5   3 3 1 22   2 1 4 3   2
(9)节点C在T0+14时刻接收到节点E发送的包含已占用时隙信息的MDAOP通告消息，节点E的时隙占用情况和MAF门限如表14所示：
表14：
                  TX-RX                   Interfering  MAF   MAFLimit
    Individual            Periodic                   Periodic  17   18
数目 偏置值 时隙长度 数目 偏置值 时间段 时隙长度 数目      偏置值   时间段    时隙长度
1 20   2 1 3 3   3 2     2   9    3  1  1
(10)节点C收集到邻居节点A、节点B、节点D、节点E的已占用时隙信息，根据请求的MDAOP时隙计算出本节点的MAF为20，节点A的MAF为17，节点B的MAF为20，节点D，节点E的MAF为20，节点C发现节点E的MAF超过门限值，在T0+15时刻向节点A发送MDAOP建立失败消息。失败消息中携带建议的MDAOP信息，信息包括：offset＝7，duration＝1。
由上述各实例可以看出，利用本发明，可以有效地避免多跳节点在分配MDAOP时隙时产生冲突，并在异步Mesh节点中实现Mesh的确定性接入，减少Mesh节点接入信道时的竞争。
为了实现本发明，需要Mesh网络节点设备共享分配MDAOP时隙的周期间隔时间参数SI，并且在向其他邻居节点通告自己的已占用时隙信息时，将分配的MDAOP时隙(包含在已占用时隙信息内)以及其他已占用时隙(比如Beacon的TBTT)距离当前发送包含MDAOP时隙信息消息的时间的偏置值传送给邻居节点，从而使网络中各节点可以依据相同的时间点来确定时隙信息。为此，本发明还提供了一种无线网格网络节点设备。
参照图6，图6是本发明无线网格网络节点设备第一实施例的原理框图：
该节点设备包括：通过信号相连的周期间隔时间设定单元61、消息收发单元63、时隙分配单元62。其中，消息收发单元63用于与网络内其他节点进行消息交互。
周期间隔时间设定单元61用于设定网络中的各节点共享的分配网格的确定性接入方式选定的时隙MDAOP的周期间隔时间SI，SI可以是Mesh DTIMInterval(Mesh的DTIM间隔)或Mesh DTIM Interval的整数倍。消息收发单元63可以通过周期性广播消息将所述SI发送给其邻居节点，也可以在收到邻居节点发送的扫描请求消息后，通过扫描应答消息将所述SI发送给其邻居节点。
时隙分配单元62用于根据所述SI确定要分配的MDAOP时隙，并将MDAOP信息通知给消息收发单元，所述MDAOP时隙信息至少包括：MDAOP时隙长度和分配的MDAOP时隙距离当前发送MDAOP时隙信息消息的时间的偏置值。除此之外，还可以包括：特定的时隙周期信息、分配时隙的数目、发送MDAOP信息节点的发送和接收占用的时隙信息及其邻居节点的发送和接收占用的时隙信息等信息。
网络中的各节点设备根据统一的SI进行确定分配MDAOP时隙的周期间隔，并且都以当前发送MDAOP时隙信息消息的时间点来确定分配的MDAOP的偏置值，从而可以使网络中的各节点设备占用的MDAOP时隙不会产生冲突。邻居节点设备间建立MDAOP时隙的过程可参照前面本发明方法的描述，在此不再赘述。
为了进一步提高MDAOP建立的效率，本发明的无线网格网络节点设备第二实施例的原理如图7所示：
在该实施例中，增加了邻居节点时隙信息收集单元64、冲突检测单元65、信道占用情况检测单元66。其中，邻居节点时隙信息收集单元64用于根据消息收发单元63接收的消息获取邻居节点的已占用时隙信息，并将其提供给时隙分配单元62。
时隙分配单元62可以根据预定时间内邻居节点时隙信息收集单元64收集的邻居节点的已占用时隙信息以及时隙间隔时间设定单元61设定的S1参数来分配MDAOP时隙，选择其中空闲的时隙。如果在预定时间内邻居节点时隙信息收集单元64未收集到足够的邻居节点的已占用时隙信息，还可以由消息收发单元63主动向未收到其已占用时隙信息的邻居节点发送MDAOP通告请求消息。本节点设备接收邻居节点回应的MDAOP信息通知消息，获取该邻居节点的已占用时隙信息。
时隙分配单元62分配MDAOP时隙后，由冲突检测单元65根据所述邻居节点的已占用时隙信息及分配的本节点的MDAOP时隙检测分配的MDAOP时隙是否与邻居节点的已占用时隙相冲突。另外，为了进一步保障节点设备对信道的占用比例不会超过预定的门限值，还可以由信道占用情况检测单元66检测本节点及邻居节点的MDAOP时隙占用信道时间的比例是否超过了预定的门限值，并将检测结果通知消息收发单元。只有在分配的MDAOP时隙不会与邻居节点的MDAOP时隙相冲突，并且对信道的占用比例不会超过预定的门限值时，才由消息收发单元63将分配的MDAOP时隙的信息发送给需要与本节点设备建立MDA通信或者需要进行消息转发的邻居节点设备。当本节点需要与其他节点设备建立MDA通信时，消息收发单元63可以通过MDAOP建立请求消息将分配的MDAOP的信息发送给邻居节点设备。如果本节点设备收到了其他节点设备的MDAOP建立请求消息，则分别由冲突检测单元65和信道占用检测单元66分别检测该消息中需要分配的MDAOP信息是否与本节点设备的已占用时隙是否有冲突、邻居节点及本节点的MDAOP时隙占用信道时间的比例是否超过了预定门限。如果没有，则由消息收发单元63向对方节点设备回应MDAOP建立成功的应答消息，否则，向对方节点设备回应MDAOP建立失败的应答消息，而且还可以在该消息中携带本节点建议重新分配的时隙信息。具体处理流程可参照前面本发明方法中的描述，在此不再赘述。
虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。

Claims (14)

1.一种无线网格网络中实现网络的确定性接入的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、网络中的各节点共享分配网格的确定性接入方式选定的时隙MDAOP的周期间隔时间SI；
B、本节点根据所述SI确定要分配的MDAOP时隙，并将MDAOP时隙信息传送给与其建立确定性接入的邻居节点，所述MDAOP时隙信息至少包括：MDAOP时隙长度和分配的MDAOP时隙距离当前本节点发送包含MDAOP时隙信息消息的时间的偏置值；
C、所述与本节点建立确定性接入的邻居节点根据收到的MDAOP信息与所述本节点建立网络的确定性接入。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A具体为：
各节点通过周期性广播消息将所述SI发送给其邻居节点。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A包括：
各节点向其邻居节点发送扫描请求消息；
所述邻居节点收到扫描请求消息后，回应扫描应答消息，并在该消息中携带所述SI。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述本节点根据SI确定要分配的MDAOP时隙的步骤包括：
B1、本节点收集邻居节点已占用的时隙信息；
B2、根据所述SI及本节点和邻居节点的已占用时隙信息选择空闲的MDAOP时隙作为本节点要分配的MDAOP时隙。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步骤B1和B2之间还包括步骤：
如果本节点在预定的时间内未收集到足够的邻居节点的已占用时隙信息，则向未收到该信息的邻居节点发送请求已占用时隙信息的MDAOP通知请求消息；
本节点接收所述邻居节点回应的包含已占用时隙信息的MDAOP通告消息，获取所述邻居节点的已占用时隙信息。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述请求MDAOP信息通告消息为单播消息或多播消息。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C包括：
C1、所述与本节点建立确定性接入的邻居节点根据收到的MDAOP时隙信息检测所述本节点分配的MDAOP时隙是否合适；
C2、如果可用，则向所述本节点发送MDAOP建立成功的应答消息，与所述本节点建立网络的确定性接入。
C3、如果不可用，则向所述本节点发送MDAOP建立失败的应答消息。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤C1具体为：
如果所述与本节点建立确定性接入的邻居节点和其邻居节点在SI周期内的已占用时隙与所述本节点分配的MDAOP时隙不重叠，则确定所述本节点分配的MDAOP时隙可用。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述MDAOP建立失败的应答消息包括所述与其建立确定性接入的邻居节点建议重新分配的MDAOP时隙信息。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
网络中的各节点测量消息到达其邻居节点的时间差；
根据该时间差修正所述的MDAOP时隙的偏置值。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述SI为网络的DTIM间隔。
12.一种无线网格网络节点设备，包括：消息收发单元，用于与网络内其他节点进行消息交互，其特征在于，还包括：
周期间隔时间设定单元，用于设定网络中的各节点共享的分配网格的确定性接入方式选定的时隙MDAOP的周期间隔时间SI，并将所述SI通知给消息收发单元；
时隙分配单元，用于根据所述SI确定要分配的MDAOP时隙，并将MDAOP时隙信息通知给消息收发单元，所述MDAOP时隙信息至少包括：MDAOP时隙长度和分配的MDAOP时隙距离当前发送MDAOP时隙信息消息的时间的偏置值。
13.根据权利要求12所述的无线网格网络节点设备，其特征在于，所述节点设备还包括：
邻居节点时隙信息收集单元，用于根据消息收发单元接收的消息获取邻居节点的已占用时隙信息，并将其提供给时隙分配单元；
冲突检测单元，用于根据所述邻居节点的已占用时隙信息检测时隙分配单元分配的MDAOP时隙是否与本节点和目标节点的已占用时隙相冲突。
14.根据权利要求12或13所述的无线网格网络节点设备，其特征在于，所述节点设备还包括：
信道占用检测单元，用于根据所述SI及所述邻居节点的已占用时隙信息检测本节点及邻居节点的MDAOP时隙占用信道时间的比例是否超过了预定的门限值，并将检测结果通知消息收发单元。
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