CN102088704B - 无线Mesh网的双射频多信道数据交互方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无线Mesh网的双射频多信道数据交互方法和系统，所述方法包括：建立网络中的基信道；对各个节点的固定射频端分配固定信道，以及对各个节点的动态射频端分配动态信道；其中，在所述固定信道维护的队列中对接收到的邻居节点发送的数据进行缓存；在所述动态信道维护的队列中对向邻居节点发送的数据进行缓存；依据所述基信道、固定信道和动态信道进行队列调度，完成网络中的数据交互。本发明解决了现有技术中隐藏终端和暴露终端问题，并且提高了信道利用率。

Description

无线Mesh网的双射频多信道数据交互方法和系统

技术领域

本发明涉及无线Mesh网络通信技术领域，特别是涉及一种无线Mesh网的双射频多信道数据交互方法和系统。

背景技术

IEEE 802.16d标准中规定的Mesh网络采用了时分双工(TDD，TimeDivision Duplexing)的工作方式。虽然IEEE 802.16标准中规定的一些机制在一定程度上能避免隐藏终端问题，如调度消息的伪随机调度算法和发送数据前的三次握手过程，但是采用单信道的无线Mesh网络始终无法从根本上解决多跳环境下的隐藏终端和暴露终端问题。

隐藏终端是指在接收节点的覆盖范围内而在发送节点覆盖范围外的节点。隐藏终端因听不到发送节点的发送而可能向同样的接收节点发送分组，造成分组在接收节点处发生碰撞，而导致接收节点无法正确接收。冲突后发送节点要重传冲突的分组，降低了信道利用率并导致吞吐量的迅速下降。暴露终端是指在发送节点覆盖范围之内，而在接收节点覆盖范围之外的节点。暴露终端因能听到发送节点的发送而可能延迟发送，但因为它在接收节点的通信范围之外，它的发送实际上并不会造成冲突。因此，这就引入了不必要的延迟。

总之，需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是：如何能够提供一种无线Mesh网的双射频多信道分配技术，以解决现有技术中隐藏终端和暴露终端问题，并且提高信道利用率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无线Mesh网的双射频多信道分配技术，解决了现有技术中隐藏终端和暴露终端问题，并且提高了信道利用率。

为了解决上述问题，本发明公开了一种无线Mesh网的双射频多信道数据交互方法，包括：

建立网络中的基信道；具体为：

在第一个建立网络的节点的所有可用信道中，任意选取一个信道作为基信道；从网络总信道中除去当前节点的两跳邻居节点的固定信道集合，获得当前节点的可用信道集合；从所述可用信道集合中随机选取一个信道作为当前节点的固定信道；从网络总信道中除去当前节点的固定信道，所剩余的信道作为当前节点的动态信道；

对各个节点的固定射频端分配固定信道，以及对各个节点的动态射频端分配动态信道；其中，在所述固定信道维护的队列中对接收到的邻居节点发送的数据进行缓存；在所述动态信道维护的队列中对向邻居节点发送的数据进行缓存；

依据所述基信道、固定信道和动态信道进行队列调度，完成网络中的数据交互；

所述依据所述基信道、固定信道和动态信道进行队列调度，包括：

通过基信道广播控制子帧，进行当前节点和邻居节点的三次控制子帧MSH-DSCH消息的交互，控制各个节点之间的队列调度；

各个节点通过自身的动态信道将队列中的数据发送至邻居节点；

各个节点通过自身的固定信道接收邻居节点发送的数据；

其中，当一动态信道维护的队列为空时，或者当一动态信道的队列调度时延超过预置时间阈值时，进行动态信道之间的切换。

相应的，本发明还提供了一种无线Mesh网的双射频多信道数据交互系统，包括：

基信道建立单元，用于建立网络中的基信道；具体为：

在第一个建立网络的节点的所有可用信道中，任意选取一个信道作为基信道；

信道分配单元，用于对各个节点的固定射频端分配固定信道，以及对各个节点的动态射频端分配动态信道；其中，在所述固定信道维护的队列中对接收到的邻居节点发送的数据进行缓存；在所述动态信道维护的队列中对向邻居节点发送的数据进行缓存；

所述信道分配单元包括：

第一信道获取子单元，用于从网络总信道中除去当前节点的两跳邻居节点的固定信道集合，获得当前节点的可用信道集合；

固定信道获取子单元，用于从所述可用信道集合中随机选取一个信道作为当前节点的固定信道；

所述信道分配单元还包括：

动态信道获取子单元，用于从网络总信道中除去当前节点的固定信道，所剩余的信道作为当前节点的动态信道；

队列调度单元，用于依据所述基信道、固定信道和动态信道进行队列调度，完成网络中的数据交互；

所述队列调度单元包括：

控制交互子单元，用于通过基信道广播控制子帧，控制各个节点之间的队列调度，进行当前节点和邻居节点的三次控制子帧MSH-DSCH消息的交互；

数据发送子单元，用于各个节点通过自身的动态信道将队列中的数据发送至邻居节点；

数据接收子单元，用于各个节点通过自身的固定信道接收邻居节点发送的数据；

其中，当一动态信道维护的队列为空时，或者当一动态信道的队列调度时延超过预置时间阈值时，进行动态信道之间的切换。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提出了一种基于802.16无线Mesh模式下的双射频多信道数据交互方法，对各个节点的固定射频端分配固定信道，在所述固定信道维护的队列中对接收到的邻居节点发送的数据进行缓存；对各个节点的动态射频端分配动态信道，在所述动态信道维护的队列中对向邻居节点发送的数据进行缓存；并依据所述基信道、固定信道和动态信道进行队列调度，完成网络中的数据交互。通过本发明的方法，节点间信道数据的发送不会影响另一节点的数据接收，解决了Mesh网络中存在的隐藏终端和暴露终端问题，从而降低了网络的碰撞概率，避免了控制消息和数据消息的重发等问题。

进一步，采用本发明选取出的固定信道，避开了两跳邻居节点的固定信道，因此，在接收邻居节点发送的数据时，避免了和周围两跳邻居发生冲突。此外，当一动态信道维护的队列为空时，或者当一动态信道的队列调度时延超过预置时间阈值时，进行信道切换，通过上述动态信道切换，可以避免其他信道上队列长时间得不到处理产生的数据发送延迟，降低了端到端时延。

附图说明

图l是IEEE 802.16分布式无线Mesh网络多信道帧结构的示意图；

图2是本发明一种无线Mesh网的双射频多信道数据交互方法实施例的流程图；

图3是本发明固定射频端、动态射频端所维护的队列的示意图；

图4是本发明一种DRMC MAC协议的双射频多信道数据交互示意图；

图5是本发明另一种DRMC MAC协议的双射频多信道数据交互示意图；

图6是本发明一种无线Mesh网的双射频多信道数据交互系统实施例的结构图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供了一种基于IEEE 802.16d标准Mesh模式的双射频多信道MAC协议，用于实现节点间的同步与节点内部MAC层与射频之间的同步。本发明将多信道引入无线Mesh网络，MAC协议是用来协调多个节点间共享有限的无线信道资源，设计多信道MAC协议的目标有两个：一是解决隐藏终端和暴露终端问题，减少网络的碰撞概率；二是提高信道利用率，充分利用有限的频谱资源。因此MAC层最基本的目标是协调多跳节点间的信道接入以达到信道利用率的最大化。

本发明所采用的技术方案为：基于IEEE 802.16d标准Mesh模式的双射频多信道分配算法DRMC(Dual Radio Multi-Channel Assignment Algorithm)，其包括：无线Mesh网络分布式调度的多信道帧结构、多信道分配算法、数据交互、队列调度。

如图1所示，为IEEE 802.16分布式无线Mesh网络多信道帧结构的示意图。假设网络采用三个信道(N＝3)，分别采用相互不干扰的三个频点。其中一个信道(Ch0)既可以发送控制子帧也可以发送数据子帧，而其他两个信道(Ch1和Ch2)只用来发送数据子帧。控制子帧用来广播网络控制子帧(MSH-NENT和MSH-NCFG)和调度控制子帧(MSH-DSCH)，数据子帧根据控制子帧的交互结果进行分配。

所述多信道分配算法如下：采用混合信道分配方案的思路，其中一个射频分配固定的信道，另一个射频动态使用除本节点使用的固定信道外的其他信道。从基信道、固定射频分配方案和动态射频分配方案三个方面进行设计。

参照图2，示出了本发明一种无线Mesh网的双射频多信道数据交互方法实施例的流程图，包括：

步骤201，建立网络中的基信道；

网络中所有的节点周期性地切换到同一个公共信道进行控制子帧的交互，以保证网络的联通性和避免节点间发送数据时发生碰撞，该公共信道称之为基信道(Base Channel，BC)。公共信道的选取可以是任意的，一旦网络中信道数确定，在第一个建立网络的节点的所有可用信道中，任意选取一个信道作为基信道。

已在网节点通过在基信道的控制子帧中周期性地广播MSH-NCFG消息将基信道广播出去，新接入网络的节点通过接收MSH-NCFG消息来获取网络的基信道。如下表所示，为网络的基信道在MSH-NCFG消息中的位置。

表1

网络的控制子帧只存在于基信道。所有在网节点发送MAC管理消息时，首先都会对基信道的控制子帧的时隙采用伪随机算法进行竞争，伪随机算法采用标准中给出的Meshelection算法。基信道的使用保证了网络中所有节点周期性的切换到某一个公共的信道来交互控制消息，为节点采用分布式算法奠定了良好的基础。

步骤202，对各个节点的固定射频端分配固定信道，以及对各个节点的动态射频端分配动态信道；其中，在固定信道维护的队列中对接收到的邻居节点发送的数据进行缓存；在动态信道维护的队列中对向邻居节点发送的数据进行缓存；

1、固定射频端的信道分配：

a)分配原则：固定射频端选取固定信道的原则是：本节点选取的固定信道应该保证和其两跳邻居节点使用的固定信道不相同。

b)分配方法：在多信道MAC协议中，每个节点在本节点内部维护一张邻居列表(Neighbor List，NL)和可用信道表(Free Channel List，FCL)，邻居列表中保存了两跳邻居节点的一些信息，比如邻居节点的节点ID、调度信息、跳数、虚链路SNR、估计传播时延和邻居节点固定信道号。本地维护两跳邻居的信息是通过接收邻居间发送的MSH-NCFG：Network Descriptor消息。一个刚入网的节点要为自己的固定射频端分配一个固定信道，需要根据邻居列表中邻居使用的固定信道号和网络总的信道号来计算本节点可使用的固定信道。所述对各个节点的固定射频端分配固定信道，包括：

b1，从网络总信道中除去当前节点的两跳邻居节点的固定信道集合，获得当前节点的可用信道集合；即，

可用信道集合＝网络总信道-邻居节点的固定信道集合

b2，从所述可用信道集合中随机选取一个信道作为当前节点的固定信道。

所述固定信道号绑定到固定射频端。新节点一旦分配到固定信道，在以后周期性发送的MSH-NCFG：Network Descriptor消息中将本节点的固定信道号携带发送出去，其他邻居节点接收到后将新节点所有信息，包括固定信道号，添加到本地邻居列表。如果节点的邻居列表中的某一个邻居信息长期没有被更新，那么该邻居信息将从邻居列表中删除，邻居使用的固定信道也将被收回，避免节点的移动性问题。

c)固定信道作用：固定射频端使用的固定信道专门用于接收邻居节点发送的数据，这样选取出的固定信道在接收邻居节点发送的数据时，避免了和周围两跳邻居发生冲突。

2、动态射频端的信道分配：

a)分配原则：动态信道可以为除本节点的固定信道外其他所有的信道，动态射频端可以在动态信道间动态切换。

b)分配方法：所述对各个节点的动态射频端分配动态信道，具体为：从网络总信道中除去当前节点的固定信道，所剩余的信道作为当前节点的动态信道。即，

动态信道集合＝网络总信道-当前节点的固定信道

c)动态信道作用：动态射频端主要用于本节点向邻居节点发送数据，通过在不同的信道间切换向处于不同固定接收信道下的邻居发送数据。

如图3所示，本发明固定射频端、动态射频端所维护的队列的示意图。每个节点内部为每个信道维护一个队列，每个接收的数据包或者即将发送的数据包都将进入到对应的队列。具体的，固定射频端对应的固定信道队列是接收队列，主要用于接收来自邻居节点的数据，入队后进行组包等操作。动态射频端对应的N-1个队列分别对应N-1个发送信道，这些信道用来向不同的邻居节点发送数据。

步骤203，依据所述基信道、固定信道和动态信道进行队列调度，完成网络中的数据交互。其包括子步骤：

c1，通过基信道广播控制子帧，控制各个节点之间的队列调度，进行当前节点和邻居节点的三次控制子帧MSH-DSCH消息的交互；

c2，各个节点通过自身的动态信道将队列中的数据发送至邻居节点；

c3，各个节点通过自身的固定信道接收邻居节点发送的数据；

如图4所示，为DRMC MAC协议的双射频多信道数据交互示意图；其中，图4(a)为各个节点的动态信道和固定信道分配示意图；图4(b)为多信道的队列调度示意图；图4(c)为节点的本地时隙表的示意图。以下所述的“Ch”为信道的简称。

具体的，节点C使用Ch2作为固定信道，Ch0和Ch1为动态信道。上层传送两个单播数据包给MAC层，根据该数据包携带的下一跳节点的ID，在本地邻居列表中查看下一跳节点使用的固定信道，分别将数据包缓存到相应的信道所对应的队列中，也即，该信道为下一跳节点的固定信道，为本节点的动态信道。如图4(b)所示，节点C接收的其中两个数据包缓存到Ch0对应的队列，另外两个数据包缓存到Ch1对应的队列。Ch2是节点C使用的固定信道，用于缓存接收分组，进行组包等操作。同样的，节点B和节点D将上层传下来的单播数据包缓存在对应的队列中。

由于动态射频端连接多个信道，因此需要建立一个动态射频端的信道切换原则控制射频端在合适的时间切换到合适的信道上发送数据。动态信道切换原则：①当一动态信道维护的队列为空时，进行信道切换；或者，②当一动态信道的队列调度时延超过预置时间阈值时，进行信道切换，通过上述动态信道切换，可以避免其他信道上队列长时间得不到处理，而产生的数据发送延迟，降低了端到端时延。

本发明详细地设计了一种基于802.16dmesh模式下的双射频多信道分配算法。该算法提高了系统的平均信道吞吐量，降低了端到端时延，并且还解决了mesh网络中存在的隐藏终端和暴露终端问题，从而降低了网络的碰撞概率，避免了控制消息和数据消息的重发等问题。因此多信道的MAC协议对提高网络性能有着重要的意义。

下面举一个具体的例子对本发明一种无线Mesh网的双射频多信道数据交互方法进行详细说明。

参见图4，节点A、B、C、D、E呈链状拓扑结构，第一个建立网络的节点选取Ch0为基信道。进一步分析，入网后的每个节点的固定信道如何分配。假设节点A是第一个建立网络的节点，接着节点B、C、D、E依次入网，入网原则按照IEEE 802.16分布式无线Mesh网络的入网原则，此处不详细介绍。

步骤401，节点A建立网络后，节点A选择Ch0作为网络中的基信道；

步骤402，对各个节点的固定射频端分配固定信道，以及对各个节点的动态射频端分配动态信道；

节点A从网络可用的三个信道中选择一个信道Ch0作为自己的固定射频端的固定信道。将除去节点A使用的固定信道Ch0以外的其他信道Ch1和Ch2作为节点A的动态信道。

节点B通过节点A接入网络，通过接收节点A发送的MSH-DSCH：Network Descriptor消息，节点B在本地建立邻居列表，并添加邻居A的信息。从网络总信道中除去邻居节点A的固定信道Ch0，节点B得到本节点的可用信道列表{1，2}。节点B从可用信道列表中随机选取一个信道作为自己的固定信道。假设节点B选取Ch1作为自己的固定信道，则信道{0，2}成为节点B的动态信道。

节点C从网络总信道中除去两跳邻居节点A和B的固定信道，获得节点B的可用信道Ch2，将Ch2作为节点B的固定信道。从网络总信道中除去节点C的固定信道Ch2，所剩余的信道Ch0和Ch1作为节点C的动态信道。D、节点E|的固定信道和动态信道的分配情况此处不再赘述，可参见上述分配方法。节点D、E获取固定信道和动态信道的方法同节点B的方法一致，此处不再赘述，则最终形成图3中所示的信道分配结果。

步骤403，通过基信道广播控制子帧，控制各个节点之间的队列调度，进行节点C和节点B的三次控制子帧MSH-DSCH消息的交互；

以节点C作为请求节点为例，假设此时节点C的MAC调度器在Ch1上，调度器首先为Ch1对应的队列中的数据包请求预约时隙。预约时隙的过程和IEEE 802.16无线Mesh网络标准MAC协议中的三次握手过程相同，该预约过程在基信道中的控制子帧中完成。

第一次握手：节点C首先发送MSH-DSCH：Request消息给节点B，节点B分配固定信道Ch1的时隙0和时隙1给节点C，表示为<(0，1)，1>。由于每个节点都维护一张二维表，用来标记每个信道时隙的使用情况。节点B分配给节点C两个时隙的同时将本地时隙表中Ch1对应的时隙标识出来，表示已被占用，其他节点不可用。

第二次握手：节点B回复MSH-DSCH：Grant消息给节点C，节点C接收后将本地时隙表Ch1的时隙更新。

第三次握手：节点C回复MSH-DSCH：Confirm消息给节点B。

由于每个节点只有一个发送射频，因此不同的发送信道不能将相同的发送时隙分配给不同的邻居，因此节点C在更新Ch1的同时，将除Ch1外的其他发送信道(Ch0)的{0，1}时隙状态设置为不可用，防止节点C的其他邻居(如节点D)将Ch0的{0，1}分配给节点C，从而避免和Ch1中的{0，1}时隙发生冲突。

步骤404，节点C通过自身的动态信道将队列中的数据发送至节点B，节点B通过自身的固定信道接收节点C发送的数据。

DRMC的运行结果是使节点C在<(0，1)，1>时隙给节点B发送数据，同时在<(0，1)，2>时隙接收节点D的数据而不产生冲突，提高了信道利用率，从而增加了网络的吞吐量。

可以理解的是，如果节点C的MAC调度器在没有超出阈值时间阈值的情况下将Ch1对应的队列调度完毕，调度器将自动跳转到Ch0对应的发送队列，按照同样的方式向节点D请求时隙。如果节点C的MAC调度器在Ch1调度的时间(即队列调度时延)超过调度时间阈值，则强制调度器跳转到其他信道(Ch0)队列，防止其他信道的队列长时间不被调度而产生“饿死”的现象。于是节点C的MAC调度器将调度Ch0对应队列中的数据，节点C向节点D发送请求，同时携带节点C的Ch0信道时隙表。节点D接收到节点C的请求后，查找本地接收信道可用时隙。首先查找到Ch0的{0，1}时隙，但由于节点C发送的请求中携带了节点C的Ch0时隙{0，1}不可用的信息，因此节点D分配{2，3}时隙给节点C，分配结果为<(2，3)，0>，并发送MSH-DSCH：Grant消息给C。节点C接收到节点D的授权消息后，更新本地时隙表。首先将Ch0中的{2，3}时隙状态置为不可用，接着将其他发送信道(Ch1)的{2，3}时隙也置为不可用。此时，节点C的发送包调度完毕。同样，节点B和节点D也使用相同的原则进行包调度与时隙分配。最终形成如图4(c)所示的时隙表分配的结果。

下面，针对DRMC解决隐藏发送终端问题做以下分析：如图5所示，本发明另一种DRMC MAC协议的双射频多信道数据交互示意图。其中，图5(a)为各个节点的动态信道和固定信道分配示意图；图5(c)为节点的本地时隙表的示意图。节点A向节点B发送时隙请求，节点B在其接收信道Ch1分配{0，1}时隙给节点A。此时隐藏终端C向节点D发送请求，节点D在其接收信道Ch0分配{0，1}时隙给节点C。因此节点C在Ch0信道的{0，1}时隙发送并不会影响节点B在Ch1的{0，1}时隙接收，解决了隐藏发送终端问题，避免了数据碰撞的同时，节省了控制消息的开销。

参照图6，示出了本发明一种无线Mesh网的双射频多信道数据交互系统实施例的结构图，包括：

基信道建立单元601，用于建立网络中的基信道；

信道分配单元602，用于对各个节点的固定射频端分配固定信道，以及对各个节点的动态射频端分配动态信道；其中，在所述固定信道维护的队列中对接收到的邻居节点发送的数据进行缓存；在所述动态信道维护的队列中对向邻居节点发送的数据进行缓存；

队列调度单元603，用于依据所述基信道、固定信道和动态信道进行队列调度，完成网络中的数据交互。

进一步，所述基信道建立单元建立网络中的基信道具体为：在第一个建立网络的节点的所有可用信道中，任意选取一个信道作为基信道。

在本发明的一个优选实施例中，所述信道分配单元包括：

第一信道获取子单元，用于从网络总信道中除去当前节点的两跳邻居节点的固定信道集合，获得当前节点的可用信道集合；

固定信道获取子单元，用于从所述可用信道集合中随机选取一个信道作为当前节点的固定信道。

进一步，所述信道分配单元还包括：

动态信道获取子单元，用于从网络总信道中除去当前节点的固定信道，所剩余的信道作为当前节点的动态信道。

在本发明的另一个优选实施例中，所述队列调度单元包括：

控制交互子单元，用于通过基信道广播控制子帧，控制各个节点之间的队列调度，进行当前节点和邻居节点的三次控制子帧MSH-DSCH消息的交互；

数据发送子单元，用于各个节点通过自身的动态信道将队列中的数据发送至邻居节点；

数据接收子单元，用于各个节点通过自身的固定信道接收邻居节点发送的数据；

其中，当一动态信道维护的队列为空时，或者当一动态信道的队列调度时延超过预置时间阈值时，进行动态信道之间的切换。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上对本发明所提供的一种无线Mesh网的双射频多信道数据交互方法和系统，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，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (2)

1.一种无线Mesh网的双射频多信道数据交互方法，其特征在于，包括：

建立网络中的基信道；具体为：

在第一个建立网络的节点的所有可用信道中，任意选取一个信道作为基信道；从网络总信道中除去当前节点的两跳邻居节点的固定信道集合，获得当前节点的可用信道集合；从所述可用信道集合中随机选取一个信道作为当前节点的固定信道；从网络总信道中除去当前节点的固定信道，所剩余的信道作为当前节点的动态信道；

对各个节点的固定射频端分配固定信道，以及对各个节点的动态射频端分配动态信道；其中，在所述固定信道维护的队列中对接收到的邻居节点发送的数据进行缓存；在所述动态信道维护的队列中对向邻居节点发送的数据进行缓存；

依据所述基信道、固定信道和动态信道进行队列调度，完成网络中的数据交互；

所述依据所述基信道、固定信道和动态信道进行队列调度，包括：

通过基信道广播控制子帧，进行当前节点和邻居节点的三次控制子帧MSH-DSCH消息的交互，控制各个节点之间的队列调度；

各个节点通过自身的动态信道将队列中的数据发送至邻居节点；

各个节点通过自身的固定信道接收邻居节点发送的数据；

其中，当一动态信道维护的队列为空时，或者当一动态信道的队列调度时延超过预置时间阈值时，进行动态信道之间的切换。

2.一种无线Mesh网的双射频多信道数据交互系统，其特征在于，包括：

基信道建立单元，用于建立网络中的基信道；具体为：

在第一个建立网络的节点的所有可用信道中，任意选取一个信道作为基信道；

信道分配单元，用于对各个节点的固定射频端分配固定信道，以及对各个节点的动态射频端分配动态信道；其中，在所述固定信道维护的队列中对接收到的邻居节点发送的数据进行缓存；在所述动态信道维护的队列中对向邻居节点发送的数据进行缓存；

所述信道分配单元包括：

第一信道获取子单元，用于从网络总信道中除去当前节点的两跳邻居节点的固定信道集合，获得当前节点的可用信道集合；

固定信道获取子单元，用于从所述可用信道集合中随机选取一个信道作为当前节点的固定信道；

所述信道分配单元还包括：

动态信道获取子单元，用于从网络总信道中除去当前节点的固定信道，所剩余的信道作为当前节点的动态信道；

队列调度单元，用于依据所述基信道、固定信道和动态信道进行队列调度，完成网络中的数据交互；

所述队列调度单元包括：

控制交互子单元，用于通过基信道广播控制子帧，控制各个节点之间的队列调度，进行当前节点和邻居节点的三次控制子帧MSH-DSCH消息的交互；

数据发送子单元，用于各个节点通过自身的动态信道将队列中的数据发送至邻居节点；

数据接收子单元，用于各个节点通过自身的固定信道接收邻居节点发送的数据；

其中，当一动态信道维护的队列为空时，或者当一动态信道的队列调度时延超过预置时间阈值时，进行动态信道之间的切换。

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