CN101720099B - 一种节点协作方法及节点设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种节点协作方法及节点设备，该方法在设定的与接收节点的点对点共享信道上向接收节点传输发送请求；该发送请求携带空闲信道频率资源；若收到接收节点发送的表示收到发送请求的确认消息，将空闲信道作为数据信道，向接收节点传输数据报文；若当前带宽发生变化，重新检测空闲信道；在数据信道上向接收节点传输切换请求，切换请求携带至少一个重新检测的空闲信道的频率资源；至少一个重新检测的空闲信道的总带宽满足发生变化的带宽需求；若接收到接收节点发送的表示收到切换请求的确认消息，在至少一个重新检测的空闲信道上向接收节点传输剩余数据报文。可实现节点动态地接入空闲频谱，满足节点的频谱参数发生动态变化的情况。

Description

一种节点协作方法及节点设备

技术领域

本发明涉及通讯技术领域，尤其涉及一种节点协作方法及节点设备。

背景技术

在分布式网络中，节点可用的频谱参数可以是动态变化的，例如频谱中心频点和带宽均可以发生变化。如何在节点的频谱参数发生动态变化时，实现节点动态地接入空闲频谱以提高频谱利用率，正成为本领域研究的热点。

现有的载波侦听多路访问(CSMA，Carrier Sense Multiple Access)技术将载波侦听技术应用到无线信道接入协议中。每个节点在发送报文前，先对信道进行载波侦听，如果信道空闲，则发送报文；如果信道忙，则根据不同策略退避重发。由于在发送报文前，接收节点和发送节点没有进行任何协商，接收节点只能在预先设定的频段上接收报文，显然，CSMA技术无法满足发送节点的频谱参数发生动态变化的情况。

微软的认知(knows)系统提出了建立多跳广播信道，并通过请求发送(RTS，Request to Send)信令、清除发送(CTS，Clear to Send)信令以及数据传输预留(DTS，Data Transmission reServation)信令来进行发送节点和接收节点之间可用的频谱参数协商。协商过程具体如下：1、发送节点向接收节点发送请求发送RTS信令，该RTS信令携带多个频谱资源；2、接收节点接收到RTS信令后，从中选择一个频谱资源，将选择的频谱资源携带在CTS信令中，发送至发送节点；该CTS信令也将接收节点预约的频谱资源通知周围的邻居节点；3、发送节点接收到CTS信令后，确认和接收节点协商到的频谱资源，并向周围的相邻节点发送携带该频谱资源的DTS信令，将发送节点预约的频谱资源通知周围的邻居节点，避免冲突。

基于多跳共享广播信道可以实现节点动态地接入空闲频谱，满足发送节点的频谱参数发生动态变化的情况。但是，当一个节点占用多跳共享信道时，其他节点就不能使用该多跳共享信道，多跳共享广播信道会造成拥塞。

发明内容

本发明实施例提供了一种节点协作方法及节点设备，可以实现节点动态地接入空闲频谱，满足节点的频谱参数发生动态变化的情况。

为解决上述的技术问题，本发明实施例提供如下技术方案：

本发明实施例提供了一种节点协作方法，包括：

检测空闲信道；

在设定的与接收节点之间的点对点共享信道上向所述接收节点传输发送请求；所述发送请求携带了所述空闲信道的频率资源；

若接收到所述接收节点发送的表示收到所述发送请求的确认消息，则将检测的全部或部分空闲信道作为数据信道，在所述数据信道上向所述接收节点传输数据报文；

若带宽发生变化，则重新检测当前的空闲信道；

在所述数据信道上向所述接收节点传输切换请求，所述切换请求携带了至少一个重新检测的空闲信道的频率资源；所述至少一个重新检测的空闲信道的总带宽满足发生变化的带宽需求；

若接收到所述接收节点发送的表示收到所述切换请求的确认消息，则在所述至少一个重新检测的空闲信道上向所述接收节点传输剩余数据报文。

本发明实施例提供了一种节点设备，包括：

检测单元，用于检测空闲信道；

第一传输单元，用于在设定的与接收节点之间的点对点共享信道上向所述接收节点传输发送请求；所述发送请求携带了所述空闲信道的频率资源；

第二传输单元，用于在接收到所述接收节点发送的表示收到所述发送请求的确认消息时，将所述检测单元检测的全部或部分所述空闲信道作为数据信道，在所述数据信道上向所述接收节点传输数据报文；

所述检测单元，还用于在带宽发生变化时，重新检测当前的空闲信道；

所述第一传输单元，还用于在所述数据信道上向所述接收节点传输切换请求，所述切换请求携带了至少一个重新检测的空闲信道的频率资源；所述至少一个重新检测的空闲信道的总带宽满足发生变化的带宽需求；

所述第二传输单元，还用于在接收到所述接收节点发送的表示收到所述切换请求的确认消息时，在所述至少一个重新检测的空闲信道上向所述接收节点传输剩余数据报文。

与现有的技术相比，本发明实施例通过与接收节点之间的点对点共享信道向接收节点传输携带空闲信道的频率资源的发送请求，并由接收节点确认后将空闲信道作为数据信道传输数据报文；在带宽发生变化时，可以复用数据信道与接收节点协调新的接入信道的频率资源，从而可以实现节点动态地接入空闲频谱，满足节点的频谱参数发生动态变化的情况。同时，本发明实施例还规避了多跳共享广播信道的拥塞问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中提供的一种节点协作方法的流程图；

图2为本发明实施例中提供的一种检测空闲信道方法的流程图；

图3为本发明实施例中提供的另一种检测空闲信道方法的流程图；

图4为本发明实施例中提供的一种节点设备的结构图；

图5为本发明实施例中提供的一种检测单元的结构图；

图6为本发明实施例中提供的另一种检测单元的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的节点协作方法通过与接收节点之间的点对点共享信道向接收节点传输携带空闲信道的频率资源的发送请求，并由接收节点确认后将空闲信道作为数据信道传输数据报文；在带宽发生变化时，复用数据信道与接收节点协调新的接入信道的频率资源，从而可以实现节点动态地接入空闲频谱，满足节点的频谱参数发生动态变化的情况。

请参阅图1，图1为本发明实施例中提供的一种节点协作方法的流程图。如图1所示，该方法可以包括步骤：

101、检测空闲信道；

举例来说，发送节点可以根据工作频段内每一个信道上信号的强度以及载波侦听的门限，确定信道为忙或空闲。

102、在设定的与接收节点之间的点对点共享信道上向接收节点传输发送请求；该发送请求携带了上述空闲信道的频率资源；

其中，系统可以事先设定一个频段作为与接收节点之间的点对点共享信道，这个点对点共享信道通常不用于传输数据报文，仅在没有其他空闲信道资源时才复用为数据信道。

其中，可以采用中心频率和带宽的形式来表示空闲信道，也可以采用比特位的形式来表示空闲信道，如有5个信道为空闲，发送节点需要占用其中第一、二信道传输数据报文，则可以表示为11000。

103、若接收到接收节点发送的表示收到发送请求的确认消息，则将上述检测的全部或部分空闲信道作为数据信道，在数据信道上向接收节点传输数据报文；

进一步地，本发明实施例提供的节点协作方法中，若上述的步骤102向接收节点传输发送请求之后，若步骤103在预设时间内未接收到接收节点发送的确认消息，则可以重新执行步骤102。

此时，上述的预设时间可以设置为至少大于发送节点的发送请求的传输时间与接收节点的确认消息的传输时间的和。

进一步地，本发明实施例提供的节点协作方法中，若上述的步骤103在数据信道上向接收节点传输数据报文之后，如果没有在预设时间内接收到接收节点发送的数据报文接收响应，则可以在数据信道上重新向接收节点传输数据报文；

此时，预设时间可以设置为至少大于数据报文的传输时间与接收节点的数据报文接收响应的传输时间的和。

104、若带宽发生变化，则重新检测当前的空闲信道；

其中，当发生节点的业务量发生变化或者信道空闲情况发生变换时，均可能导致发生节点带宽发生变化。

105、在上述数据信道上向接收节点传输切换请求，该切换请求携带了至少一个重新检测的空闲信道的频率资源；该至少一个重新检测的空闲信道的总带宽满足发生变化的带宽需求；

其中，切换请求携带的至少一个重新检测的空闲信道的数目可以比上述步骤103中的数据信道的数目多，此时就需要增加一些频谱；当然，切换请求携带的至少一个重新检测的空闲信道的数目也可以比上述步骤103中的数据信道的数目少，此时就需要释放部分当前使用的频谱。

106、若接收到接收节点发送的表示收到切换请求的确认消息，则在上述至少一个重新检测的空闲信道上向接收节点传输剩余数据报文。

进一步地，本发明实施例提供的节点协作方法中，若上述的步骤106在至少一个重新检测的空闲信道上向接收节点传输数据报文之后，如果在预设时间内未接收到接收节点发送的数据报文接收响应，可以重新执行步骤102。

此时，预设时间可以设置为至少大于数据报文的传输时间与数据报文接收响应的传输时间的和值的若干倍。

对于接收节点而言，如果在预设时间内没有在上述至少一个重新检测的空闲信道上收到发送节点上述的数据报文，则接收节点可以回退到上一个成功建立连接发送节点的信道上接收发送节点重发的发送请求。

其中，发送节点重发发送请求的时延大于接收节点回退到上一个成功建立连接发送节点的信道的时延，保证发送节点重发时，接收节点已经切换到上一个成功建立连接发送节点的信道上。

进一步地，本发明实施例提供的节点协作方法中，若上述的步骤103之后，如果带宽没有发生变化，则继续在协商的数据信道上向接收节点传输数据报文，直至数据报文传输完毕。

其中，上述步骤106中的剩余数据报文可以是上述步骤103在数据信道上向接收节点传输数据报文，当带宽发生变化时剩余的部分数据报文；或者，可以是上述步骤103在数据信道上向接收节点传输数据报文时因为传输失败而剩余的部数据报文分下来的；又或者，可以是原始的全部数据报文，本发明实施例不作限定。

请一并参阅图2，图2为本发明实施例中提供的一种检测空闲信道方法的流程图。如图2所示，该方法可以包括步骤：

201、利用快速傅立叶变换模块获取工作频段内每一个信道的功率谱密度函数P(f)；

其中，P(f)可以是一段时间内的平均值，也可以是某一个时刻的瞬时值。

202若P(f)的值大于设定的门限最大值，则确定P(f)对应的信道为忙信道；

203、若P(f)的值小于设定的门限最小值，则确定P(f)对应的信道为空闲信道；

204、若P(f)的值介于门限最小值和门限最大值之间时，如果P(f)的一阶导数小于设定的负边缘门限，则确定P(f)的波形为下升沿；

205、如果P(f)的一阶导数大于设定的正边缘门限，则确定P(f)的波形为上升沿；

206、P(f)的波形介于设定的下升沿和设定的上升沿之间的信道为空闲信道。

请一并参阅图3，图3为本发明实施例中提供的另一种检测空闲信道方法的流程图。如图3所示，该方法可以包括步骤：

301、利用快速傅立叶变换模块获取工作频段内每一个信道的功率谱密度函数P(f)；

302、如果P(f)的一阶导数小于设定的负边缘门限，则确定P(f)的波形为下升沿；

303、如果P(f)的一阶导数大于设定的正边缘门限，则确定P(f)的波形为上升沿；

304、P(f)的波形介于设定的下升沿和设定的上升沿之间的信道为空闲信道。

上述对本发明实施例提供的节点协作方法进行了介绍，本发明实施例通过与接收节点之间的点对点共享信道向接收节点传输携带空闲信道的频率资源的发送请求，并由接收节点确认后将空闲信道作为数据信道传输数据报文；在带宽发生变化时，可以复用数据信道与接收节点协调新的接入信道的频率资源，从而可以实现节点动态地接入空闲频谱，满足节点的频谱参数发生动态变化的情况。同时，本发明实施例避免了采用多跳共享广播信道技术带来的多跳共享广播信道拥塞问题。

请一并参阅图4，图4为本发明实施例中提供的一种节点设备的结构图。如图4所示，该节点设备可以包括：

检测单元401，用于检测空闲信道；

第一传输单元402，用于在设定的与接收节点之间的点对点共享信道上向接收节点传输发送请求，该发送请求携带了检测单元401检测的空闲信道的频率资源；

第二传输单元403，用于在接收到接收节点发送的表示收到发送请求的确认消息时，将检测单元401检测的全部或部分空闲信道作为数据信道，在数据信道上向接收节点传输数据报文；

其中，检测单元401，还用于在带宽发生变化时，重新检测空闲信道；

第一传输单元402，还用于在数据信道上向接收节点传输切换请求，该切换请求携带了至少一个重新检测的空闲信道的频率资源；至少一个重新检测的空闲信道的总带宽满足发生变化的带宽需求；

第二传输单元403，还用于在接收到接收节点发送的表示收到切换请求的确认消息时，在上述的至少一个重新检测的空闲信道上向接收节点传输数据报文。

请一并参阅图5，图5为本发明实施例中提供的一种检测单元401的结构图。如图5所示，该检测单元401可以包括：

第一获取子单元4011，用于利用快速傅立叶变换模块获取工作频段内每一个信道的功率谱密度函数P(f)；

第一比较子单元4012，用于将第一获取子单元4011获取的P(f)的值分别与设定的门限最大值、门限最小值进行比较；

第一确定子单元4013，用于当第一比较子单元4012的比较结果为P(f)的值大于设定的门限最大值时，确定P(f)对应的信道为忙信道；

当第一比较子单元4012的比较结果为P(f)的值小于设定的门限最小值时，确定P(f)对应的信道为空闲信道；

第二比较子单元4014，用于当第一比较子单元4012的比较结果为P(f)的值介于门限最小值和门限最大值之间时，将P(f)的一阶导数分别与设定的负边缘门限、正边缘门限进行比较；

第二确定子单元4015，用于当第二比较子单元4014的比较结果为P(f)的一阶导数小于设定的负边缘门限，则确定P(f)的波形为下升沿；

当第二比较子单元4014的比较结果为P(f)的一阶导数大于设定的正边缘门限，则确定P(f)的波形为上升沿；P(f)的波形介于下升沿和上升沿之间的信道为空闲信道。

请一并参阅图6，图6为本发明实施例中提供的另一种检测单元401的结构图。如图6所示，该检测单元401可以包括：

第二获取子单元4016，用于利用快速傅立叶变换模块获取工作频段内每一个信道的功率谱密度函数P(f)；

第三比较子单元4017，用于将第二获取子单元4016获取的P(f)的一阶导数分别与设定的负边缘门限、正边缘门限进行比较；

第三确定子单元4018，用于当第三比较子单元4017的比较结果为P(f)的一阶导数小于设定的负边缘门限，则确定P(f)的波形为下升沿；

当第三比较子单元4017的比较结果为P(f)的一阶导数大于设定的正边缘门限，则确定P(f)的波形为上升沿；P(f)的波形介于下升沿和上升沿之间的信道为空闲信道。

进一步地，第一传输单元401，还用于在向接收节点传输发送请求之后，若第二传输单元402在预设时间内未接收到接收节点发送的表示收到发送请求的确认消息，则重新在设定的与接收节点之间的点对点共享信道上向接收节点传输携带了检测单元401检测的空闲信道的频率资源的发送请求。

其中，上述的预设时间至少大于发送请求的传输时间与确认消息的传输时间的和。

上述对本发明实施例提供的节点设备进行了介绍，本发明实施例提供节点设备通过与接收节点之间的点对点共享信道向接收节点传输携带空闲信道的频率资源的发送请求，并由接收节点确认后将空闲信道作为数据信道传输数据报文；在带宽发生变化时，可以复用数据信道与接收节点协调新的接入信道的频率资源，从而可以实现节点动态地接入空闲频谱，满足节点的频谱参数发生动态变化的情况。同时，本发明实施例避免了采用多跳共享广播信道技术带来的多跳共享广播信道拥塞问题。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：只读存储器(ROM)、随机存取器(RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上对本发明实施例所提供的一种节点协作方法及节点设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上可知，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种节点协作方法，应用于频谱参数动态变化的分布式网络，其特征在于，包括：

检测空闲信道；

在设定的与接收节点之间的点对点共享信道上向所述接收节点传输发送请求；所述发送请求携带了所述空闲信道的频率资源；

若接收到所述接收节点发送的表示收到所述发送请求的确认消息，则将检测的全部或部分空闲信道作为数据信道，在所述数据信道上向所述接收节点传输数据报文；

若带宽发生变化，则重新检测当前的空闲信道；

在所述数据信道上向所述接收节点传输切换请求，所述切换请求携带了至少一个重新检测的空闲信道的频率资源；所述至少一个重新检测的空闲信道的总带宽满足发生变化的带宽需求；

若接收到所述接收节点发送的表示收到所述切换请求的确认消息，则在所述至少一个重新检测的空闲信道上向所述接收节点传输剩余数据报文。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测空闲信道的步骤包括：

利用快速傅立叶变换模块获取工作频段内每一个信道的功率谱密度函数；

若所述功率谱密度函数的值大于设定的门限最大值，则确定所述功率谱密度函数对应的信道为忙信道；

若所述功率谱密度函数的值小于设定的门限最小值，则确定所述功率谱密度函数对应的信道为空闲信道；

若所述功率谱密度函数的值介于所述门限最小值和所述门限最大值之间时，如果所述功率谱密度函数的一阶导数小于设定的负边缘门限，则确定所述功率谱密度函数的波形为下升沿；如果所述功率谱密度函数的一阶导数大于设定的正边缘门限，则确定所述功率谱密度函数的波形为上升沿；功率谱密度函数的波形介于下升沿和上升沿之间的信道为空闲信道。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测空闲信道的步骤包括：

利用快速傅立叶变换模块获取工作频段内每一个信道的功率谱密度函数；

如果所述功率谱密度函数的一阶导数小于设定的负边缘门限，则确定所述功率谱密度函数的波形为下升沿；

如果所述功率谱密度函数的一阶导数大于设定的正边缘门限，则确定所述功率谱密度函数的波形为上升沿；

功率谱密度函数的波形介于下升沿和上升沿之间的信道为空闲信道。

4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，在向所述接收节点传输发送请求之后，还包括：

若在预设时间内未接收到所述接收节点发送的表示收到所述发送请求的确认消息，则重新在设定的与接收节点之间的点对点共享信道上向所述接收节点传输携带了所述空闲信道的频率资源的发送请求。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预设时间至少大于所述发送请求的传输时间与所述确认消息的传输时间的和。

6.一种节点设备，应用于频谱参数动态变化的分布式网络，其特征在于，包括：

检测单元，用于检测空闲信道；

第一传输单元，用于在设定的与接收节点之间的点对点共享信道上向所述接收节点传输发送请求；所述发送请求携带了所述空闲信道的频率资源；

第二传输单元，用于在接收到所述接收节点发送的表示收到所述发送请求的确认消息时，将所述检测单元检测的全部或部分所述空闲信道作为数据信道，在所述数据信道上向所述接收节点传输数据报文；

所述检测单元，还用于在带宽发生变化时，重新检测当前的空闲信道；

所述第一传输单元，还用于在所述数据信道上向所述接收节点传输切换请求，所述切换请求携带了至少一个重新检测的空闲信道的频率资源；所述至少一个重新检测的空闲信道的总带宽满足发生变化的带宽需求；

所述第二传输单元，还用于在接收到所述接收节点发送的表示收到所述切换请求的确认消息时，在所述至少一个重新检测的空闲信道上向所述接收节点传输剩余数据报文。

7.根据权利要求6所述的节点设备，其特征在于，所述检测单元包括：

第一获取子单元，用于利用快速傅立叶变换模块获取工作频段内每一个信道的功率谱密度函数；

第一比较子单元，用于将所述功率谱密度函数的值分别与设定的门限最大值、门限最小值进行比较；

第一确定子单元，用于当所述功率谱密度函数的值大于设定的门限最大值时，确定所述功率谱密度函数对应的信道为忙信道；当所述功率谱密度函数的值小于设定的门限最小值时，确定所述功率谱密度函数对应的信道为空闲信道；

第二比较子单元，用于当所述功率谱密度函数的值介于所述门限最小值和所述门限最大值之间时，将所述功率谱密度函数的一阶导数分别与设定的负边缘门限、正边缘门限进行比较；

第二确定子单元，用于当所述功率谱密度函数的一阶导数小于设定的负边缘门限，则确定所述功率谱密度函数的波形为下升沿；当所述功率谱密度函数的一阶导数大于设定的正边缘门限，则确定所述功率谱密度函数的波形为上升沿；功率谱密度函数的波形介于下升沿和上升沿之间的信道为空闲信道。

8.根据权利要求6所述的节点设备，其特征在于，所述检测单元包括：

第二获取子单元，用于利用快速傅立叶变换模块获取工作频段内每一个信道的功率谱密度函数；

第三比较子单元，用于将所述功率谱密度函数的一阶导数分别与设定的负边缘门限、正边缘门限进行比较；

第三确定子单元，用于当所述功率谱密度函数的一阶导数小于设定的负边缘门限，则确定所述功率谱密度函数的波形为下升沿；当所述功率谱密度函数的一阶导数大于设定的正边缘门限，则确定所述功率谱密度函数的波形为上升沿；功率谱密度函数的波形介于下升沿和上升沿之间的信道为空闲信道。

9.根据权利要求6或7或8所述的节点设备，其特征在于，

所述第一传输单元，还用于在向所述接收节点传输发送请求之后，若所述第二传输单元在预设时间内未接收到所述接收节点发送的表示收到所述发送请求的确认消息，则重新在设定的与接收节点之间的点对点共享信道上向所述接收节点传输携带了所述空闲信道的频率资源的发送请求。

10.根据权利要求9所述的节点设备，其特征在于，所述预设时间至少大于所述发送请求的传输时间与所述确认消息的传输时间的和。

Images