CN102685777B - 基于干扰容限的数据并发传输系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于干扰容限的数据并发传输方法，主要解决无线Ad hoc网络中RTS帧或CTS帧抑制范围过大，导致节点丧失并发传输数据机会的问题。其实现步骤为：每个节点根据虚拟载波侦听确定物理信道的忙闲状态，并根据接收到的控制帧信息及信号功率建立一个邻节点列表；当首发链路收发节点握手时，根据邻节点列表中接收端的接收功率估算正确接收CTS帧或DATA帧的干扰容限，并将其置入生成的RTS帧或CTS帧中；邻节点在接收到首发链路RTS帧或CTS帧后，确认是否并发传输，如果接收到的信号功率小于RTS帧或CTS帧中的干扰容限，则邻节点开始并发，反之不进行并发。本发明具有并发度高、吞吐量大的优点，可用于实现大规模无线自组织通信网络。

Description

基于干扰容限的数据并发传输系统及方法

技术领域

本发明涉及无线通信网络领域，尤其涉及一种通过MAC层和物理层协同实现的无线分组网络媒质接入传输系统及方法，用于解决无线ad hoc网络中当收发节点距离相对较近时RTS或CTS帧抑制范围过大的问题，提高通信并发度和网络容量。

背景技术

随着无线通信技术的发展及无线通信应用的普及，使得具有无中心、临时自组织、分布式协同等特点的无线Ad hoc网络得到了越来越广泛的使用。在无线Ad hoc网络中，RTS或CTS帧有效抑制范围的大小直接影响网络吞吐量、时延等性能指标，如何解决RTS或CTS帧抑制范围过大的问题已成为提高网络性能的关键性问题。

RTS或CTS帧抑制范围过大是指当收发节点距离相对较近时，由于收发节点干扰范围较小，RTS或CTS帧抑制范围太大，而使一些原本能够并发传输数据的节点丧失了并发的机会。当某发送或者接收节点分别有数据要发送或者接收时，首先需要通过RTS或CTS帧进行握手，周围邻节点在接收到上述RTS或CTS帧后，为了避免干扰会在接下来的数据传输过程中保持静默。然而一些在发送节点或接收节点干扰范围之外的邻节点，由于受到RTS或CTS帧的抑制作用而丧失了并发传输数据的机会。如图1，节点A和B通信时，节点A向节点B发送一个RTS帧，节点B收到节点A的RTS帧后回复一个CTS帧；由于节点C和E都在节点A和B的干扰范围Ri以外，节点C可以向节点D发送数据，节点E可以接收节点F发来的数据，但是由于节点C和E同时又在节点A和B的抑制作用范围Rt内，所以节点C和E在分别接收到节点A的RTS帧和节点B的CTS帧后被抑制，在接下来节点A和B的通信过程中保持静默，从而丧失了发送数据和接收数据的机会。

为提高无线Ad hoc网络的吞吐率，国内外在改进RTS或CTS抑制范围、提高并发通信密度，即空间复用度方面进行了许多研究。其中，主要的技术方案有以下三种：

1.发送功率控制，为了避免一些原本能够并发传输数据的节点，由于被RTS或CTS抑制而丧失并发的机会，收发节点在通信时，根据收发节点之间的距离以及节点能正确解调数据所需的信噪比SINR，降低发送RTS和CTS的功率，使其发送范围减小；同时为了防止发送DATA或ACK时发生碰撞，同样减小发送DATA或ACK的功率。这种方法主要的缺点在于减小帧的发送功率，会导致节点的干扰范围变大，从而碰撞的可能性增大。

2.调整载波侦听阈值，为了增加IEEE802.11无线Ad hoc网络中的并发链路，每个节点动态的调整其物理载波侦听阈值，即每个节点采用一个相对较大的载波侦听阈值，当一个节点传输失败次数超过预先规定的次数之后，降低载波侦听阈值，重新发送数据。此类方法的主要缺点是效率低，要以牺牲数据发送的成功率作为提高网络并发度的代价。

3.定向天线，每个节点都采用定向天线来发送数据，使得节点发射数据信号时具有方向性，这样就允许更多的链路能并行传输数据且彼此之间不会相互干扰。但是采用定向天线，仍然存在节点由于被RTS帧或CTS帧抑制从而丧失发送数据机会的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的问题，在现有的IEEE802.11协议的基础上，提出一种基于干扰容限的数据并发传输系统及方法，以提高网络并发度和容量。

本发明的技术方案是这样实现的：

一、术语说明

MAC层：媒质接入控制层，用于物理媒质的获取和使用；

PLCP：物理层汇聚过程子层，PLCP是信息协议数据单元MPDU的附加字段，字段中包含物理层发送器和接收器所需的信息；

DIFS：分布式协同帧间间隔，用于节点竞争媒质时的等待时间；

SIFS：短帧间间隔，用于节点需要立即响应相关操作时的等待时间；

帧：链路层和物理层协议单元；

物理层帧标示符：在PLCP帧头Service字段中添加的1bit信息，用0或1分别表示控制帧或数据帧；

干扰容限：在RTS帧和CTS帧结构中添加的一个当前节点避免被其它节点干扰的信息；

数据帧DATA：承载用户数据业务内容的链路层协议单元；

控制帧：承载信令信息，用于实现控制管理等任务的MAC层协议单元；

RTS/CTS/ACK：三种用于实现802.11无线网络媒质接入控制握手协议的控制帧，分别对应为发送请求帧、发送允许帧和接收确认帧，控制帧有固定的帧长和帧格式；

首发链路：首先发起会话的链路；

并发链路：在不干扰首发链路通信的条件下并行传输的链路；

发送节点：发送帧的无线设备；

接收节点：接收帧的无线设备；

传输范围：在没有干扰的条件下，节点能够成功地传递帧且能正确识别它的范围；

干扰范围：节点在接收状态时由于周围其他节点的干扰而造成数据丢失的最大范围；

通信或会话：发送节点和目的节点间的一次帧收发；

NAV定时器：NAV为英文网络分配向量的缩写。终端在监听到控制帧后，根据帧中的类型字段和发送持续时间字段设置发送或接收NAV定时器。若发送NAV定时器正在计时，表示本终端的相邻终端中有数据正在发送；接收NAV定时器正在计时，表示相邻终端中有数据正在接收。

二、一种基于节点干扰容限的数据并发传输系统，包括：媒质接入控制模块、接收信号解析模块、射频前端模块、模数转换器、数模转换器、MAC层帧提取模块、物理层帧形成模块、调制或编码模块，其中：

A.媒质接入控制模块，包括：

上层协议接口单元，用于从上层协议中接收数据分组，将其组装成媒质接入控制MAC层帧后发送给发送协同单元，并从接收协同单元中收取接收到的MAC层帧，提取其中的数据分组发送给上层协议；

帧发送协同单元，用于根据媒质接入控制协议的指令，实现MAC层帧发送时所必需的握手控制机制，并对帧发送单元发出控制帧和数据帧进行控制；

接收协同单元，用于根据媒质接入控制协议的指令，实现MAC层帧发送时所必需的握手控制机制，根据接收到的帧类型确定响应帧的类型和内容后，通知给帧发送单元；

帧发送单元，用于在帧发送协同单元、帧接收协同单元的控制下发送MAC层帧给外部的物理层帧形成模块；

帧接收单元，用于从外部MAC层帧提取模块接收MAC层帧，并及时提交给接收协同单元，根据接收到的帧的类型和发送持续时间字段通知信道管理单元更改接收和发送网络分配适量NAV定时器；

信道管理单元，用于接收来自外部的射频前端模块的接收信号起始、信号功率指示，以及来自帧接收单元的NAV定时器更新指令，实现信道的状态管理；

退避管理单元，用于在发送不成功时执行退避，当退避定时器计时停止时通知发送协同单元再次发送相应帧；

邻节点列表管理单元，用于MAC层记录邻节点信息；

并发管理控制单元，用于并发节点利用干扰容限和接收到帧的信号功率来管理和控制并发操作；

B.接收信号解析模块，包括：

解调或解码单元，用于接收来自数字信号缓存器的数字中频信号，并对其进行解调或解码操作，从中获得数字基带信号并发送给外部的MAC层帧提取模块；

数字信号缓存器，用于接收并缓存模数转换之后的数字中频信号，并提供给解调或解码单元使用；

物理层帧头处理单元，用于对接收的物理层汇聚过程子层PLCP帧进行处理，提取有关信息；

物理层帧类型识别单元，用于识别从PLCP帧头中提取的帧类型标示符。

三、一种基于干扰容限的数据并发传输的方法，包括如下步骤

A.首发链路数据传输步骤：

(A1)发送节点有数据发送时，从邻节点列表中读取接收节点的接收功率，估算出从接收节点正确接收CTS帧所需的干扰容限，生成相应的RTS帧，并根据当前虚拟载波侦听的忙闲情况确定是否发送，如果虚拟载波侦听为空闲，则发送一个RTS帧，否则，执行退避；

(A2)接收节点收到传输请求帧RTS后，首先更新自己的邻节点列表，根据RTS帧中的信息计算信道占用时间，设置本节点的NAV定时器，并估算出从源节点正确接收数据的干扰容限，生成并回复CTS帧；

(A3)发送节点接收到CTS帧后，发送数据帧DATA，并等待接收ACK帧；

(A4)接收节点收到数据帧DATA后，回复确认帧ACK；

(A5)确定发送节点发送数据帧DATA是否成功，若发送节点接收到ACK帧，则发送节点发送数据帧DATA成功；否则，发送失败，返回步骤A1；

B.并发链路数据传输步骤：

(B1)在并发链路节点有数据发送或接收时，首先接收首发链路发送节点或接收节点发出的帧，并识别接收到帧的PLCP帧头中的帧类型标示符，如果是0，表示接收到的是控制帧；如果是1，表示接收到的是数据帧；

(B2)并发链路发送节点或者接收节点，确定是否接收到首发链路中发送节点发出的RTS帧，若接收到首发链路中发送节点发出的RTS帧，则测量接收到RTS帧信号的功率，并从RTS帧中提取首发链路中发送节点的干扰容限；否则，设置NAV定时器；

(B3)并发链路发送节点或者接收节点，确定接收到的RTS帧信号功率是否小于首发链路中发送节点的干扰容限，若RTS帧信号功率小于首发链路中发送节点的干扰容限，则并发链路发送节点或者接收节点等待一个分布式协同帧间间隔DIFS，准备开始并发数据；否则，设置NAV定时器；

(B4)并发链路发送节点或者接收节点，确定在DIFS时间内是否接收到首发链路中接收节点发出的CTS帧，若接收到首发链路中接收节点发出的CTS帧，则测量接收到CTS帧信号的功率，并从CTS帧中提取首发链路中接收节点的干扰容限；否则，设置NAV定时器；

(B5)并发链路发送节点或者接收节点，确定接收到的CTS帧信号功率是否小于首发链路中接收节点的干扰容限，若CTS帧信号功率小于首发链路中接收节点的干扰容限，则并发链路发送节点或者接收节点等待一个DIFS，准备开始并发数据；否则，设置NAV定时器；

(B6)并发链路发送节点或者接收节点，确定在DIFS时间内是否收到了首发链路中发送节点发出的数据帧DATA的PLCP帧头，若收到了首发链路中发送节点发出的数据帧DATA的PLCP帧头，则并发链路发送或者接收节点停止继续接收首发链路中发送节点物理层帧PLCP，准备开始并发数据；否则，直接准备开始并发数据；

(B7)并发链路中发送节点与接收节点开始并发传输数据，且并发传输过程步骤与首发链路数据传输步骤A1～A5一致。

本发明具有如下优点：

1)本发明通过终端设备根据MAC层帧提取模块提取接收到的控制帧信息，以及物理层信道管理模块测量并记录所接收到信号的功率，来建立和更新一个邻节点列表，使终端设备发送RTS帧或回复CTS帧时，能够根据邻节点列表中接收端的接收功率估算出分别从接收端或者发送端正确接收CTS帧或者数据帧DATA所需的干扰容限，并将干扰容限放到生成的RTS帧或CTS帧中，使得原本可以并发传输数据的终端在接收到RTS帧或CTS帧时能够根据信号功率和其中的干扰容限确认可以并发，从而避免被RTS帧或CTS帧抑制。

2)本发明与现有的支持并发通信的媒质接入控制方法相比，增大了网络中同时可以并行传输的链路，不仅能显著提高无线网络通信并发度和网络吞吐量，而且可避免这些方法所引起的协议过于复杂、不能充分实现空间复用的缺点。

附图说明

图1为本发明的原理示意图；

图2为本发明的系统结构框图；

图3为本发明系统中的媒质接入控制模块结构框图；

图4为本发明系统中的接收信号解析模块结构框图；

图5为本发明并发传输方法的总流程框图；

图6为本发明并发传输方法中的首发链路数据传输子流程图；

图7为本发明并发传输方法中的并发链路数据传输子流程图；

图8为本发明并发传输方法中含有干扰容限信息的RTS帧和CTS帧结构图；

图9为本发明并发传输方法中含有帧类型标识符的PLCP帧头结构图。

具体实施方式

为使本发明目的、技术方案以及优点更加清楚明白，下面参照附图对本发明进行进一步的详细说明。

参照图1，本发明技术原理如下：

设节点A与节点B之间的通信为首发链路通信过程，节点C与节点D，节点E与节点F，节点G与节点H这三对节点之间的通信为并发通信过程。当节点A与节点B通信时，节点A和节点B进行握手，节点A向节点B发送RTS帧，节点B收到节点A的RTS帧后，握手过程结束；在上述节点A与节点B握手过程中，节点C收到节点A发出的RTS帧后，根据图9识别PLCP帧头中的帧标示符是为0，确定接收接收到的是控制帧，测量接收到信号的功率，然后MAC层从RTS帧中提取出节点A正确接收数据的干扰容限，节点C根据接收到信号的功率小于节点A正确接收数据的干扰容限，确定自己可以向节点D并行发送数据，则节点C开始向节点D发送RTS帧；节点E收到节点B发出的CTS帧后，识别PLCP帧头中的帧标示符为0，确定接收到的是控制帧，并测量接收到信号的功率，然后MAC层从CTS帧中提取出节点B正确接收数据的干扰容限，节点E根据接收到信号的功率小于节点B正确接收数据的干扰容限，确定可以并发，则节点E在接收到节点F的RTS帧后向节点F回复CTS帧，开始并发传输数据；节点G收到节点A发出的RTS帧后，根据识别PLCP帧头中的帧标示符为0，确定接收到的是控制帧，并测量接收到信号的功率，然后MAC层从RTS帧中提取出节点A正确接收数据的干扰容限，节点G根据接收到信号的功率小于节点A正确接收数据的干扰容限，确定可以向节点H发送RTS帧，则等待一个DIFS准备发送RTS帧；在DIFS计时器结束之前，节点节点G收到节点B发出的CTS帧，同样节点G根据接收到信号的功率小于节点B正确接收数据的干扰容限，确定自己可以向节点H发送RTS帧，则重新等待一个DIFS准备发送RTS；在DIFS计时器结束之前，节点G收到节点A发出的DATA帧，根据识别DATA帧的PLCP帧头中的帧标示符为1，确定接收到的是数据帧DATA，然后节点G在接收完PLCP，等待一个DIFS后，向节点H发送RTS帧，开始并发传输数据。

参照图2，本发明的系统包括：媒质接入控制模块10、接收信号解析模块20、模数转换器30、MAC层帧提取模块40、物理层帧形成模块50、调制或编码模块60、数模转换器70、射频前端模块80、物理层信道管理模块90和天线。其中：

媒质接入控制模块10、物理层帧形成模块50、调制或编码模块60、数模转换器70与射频前端模块80依次单向连接，构成数据发送通道；射频前端模块80、模数转换器30、接收信号解析模块20、MAC层帧提取模块40与媒质接入控制模块10依次单向连接，构成数据接收通道。射频前端模块80与物理信道管理模块90双向连接传递控制与通知消息；物理信道管理模块90与媒质接入控制模块10单向连接，向该媒质接入控制模块通知信道状态；媒质接入控制模块10与接收信号解析模块20双向连接，传递接收信号解析所需的控制指令和相关信息；射频前端模块80与天线双向连接接收和发送无线信号。

当媒质接入控制模块10发送数据帧时，首先从邻节点列表中读取接收节点的接收功率，估算出从接收节点正确接收数据的干扰容限，并将上层数据分组一起组装成MAC层帧发给物理层帧形成模块50，在该物理层帧形成模块中添加物理层传输所需字段，包括前导序列和帧定位序列，以及在前导码帧头中添加帧类型标示符，构成物理层帧；然后将物理层帧传递给调制或编码模块60；调制或编码模块60执行编码、扩频和调制功能，将物理层帧转变为适合在无线信道中传输的中频数字信号，并传给数模转换器70转换为中频模拟信号；数模转换器70在物理信道管理模块90的配合下，将该信号传给射频前端模块80，经过变频、滤波和放大操作后转变为射频无线信号；最后将射频无线信号通过天线发出。

当射频前端模块80接收到来自天线的微弱无线高频信号，经过放大、滤波和变频之后，转变为无线中频信号，传送给模数转换器30，将该无线中频信号转换为中频数字信号；同时，射频前端模块80将检测到的无线射频信号的起止时间和功率大小信息通知给物理信道管理模块90，同时将无线射频信号功率值通知给媒质接入控制模块10；该物理信道管理模块90将起止时间和功率大小信息转变为物理载波侦听消息，并传输给媒质接入控制模块10；经模数转换之后的中频数字信号由模数转换器30传递给接收信号解析模块20；接收信号解析模块20经接收信号解析模块20解调后在媒质接入控制模块10的控制下进行物理层帧头处理和帧类型识别，并将中间结果通知给媒质接入控制模块10；经接收信号解析模块20解调后的信号发送给MAC层帧提取模块40，从中提取出MAC层数据帧或控制帧传输给媒质接入控制模块10。

参照图3，本发明所述媒质接入控制模块包括：上层协议接口101、发送协同单元102、帧发送单元103、接收协同单元104、帧接收单元105、信道管理单元106、退避管理单元107、邻节点列表管理单元108和并发控制管理单元109。其中上层协议接口101分别通过发送协同单元102和帧发送单元103单向连接到外部物理层帧形成模块80，构成上层协议的数据帧发送通道。帧接收单元105与外部MAC层帧提取模块20单向连接，并单向连接到帧接收协同单元104，该帧接收协同单元单向连接到上层协议接口101，构成去往上层协议的数据帧接收通道。帧接收协同单元104与帧发送单元103单向连接，根据接收到的帧类型通知103发出相应的控制帧。退避管理单元106单向连接到发送协同单元102和物理信道管理单元107，根据退避算法执行退避以及更改信道状态管理信息。帧接收单元105单向连接到物理信道管理单元106，根据接收到的帧中发送持续时长字段和类型设置相应NAV定时器。物理信道管理单元107同时与接收信号解析模块20中的物理层帧类型识别单元202单相连接，根据不同的帧类型进行不同的相应。邻节点列表管理单元108与帧发送协同单元102单向相连，在节点有数据发送生成RTS帧时，从邻节点列表中提取相应的信息；同时与帧接收单元105和外部的物理信道管理模块90单向连接，根据接收到的帧信息和信号功率更新和维护邻节点列表。并发管理控制单元109分别与物理信道管理模块90、帧接收单元105、帧发送协同单元102和帧接收协同单元104单向相连，综合接收到帧信息以及信号功率来控制帧发送协同单元和帧接收协同单元是否执行并发的命令；同时与信号解析模块20中的物理层帧头处理单元203单向相连，用于在满足并发条件时，当接收完PLCP后停止继续接收数据帧。

参照图4，本发明所述接收信号解析模块包括：数字信号缓存单元201、物理层帧类型识别单元202、物理层帧头处理单元203和解调或解码单元204。其中数字信号缓存器201与外部模数转换模块30单向连接，接收并缓存经转换之后的数字中频信号；同时与解调或解码单元204单向相连。物理层帧头处理单元203与解调或解码单元204和物理层帧类型识别单元202单向相连，用于提取PLCP帧头并将PLCP帧头中帧标示符交给物理层帧类型识别单元识别帧的类型。物理层帧类型识别单元202同时与媒质接入控制模块10中的并发控制管理单元109单相连接，将识别出的帧类型交给并发控制管理单元进行识别。同时物理层帧头处理单元203与媒质接入控制模块10中的帧接收单元105单相连接，用于提取完整的MAC层帧。

参照图5，本发明无线分组网络媒质接入控制方法的实现，包括如下步骤：

步骤1，首发链路发送节点有数据发送，开始侦听信道状态。

步骤2，首发链路发送节点侦听到信道状态为空闲，则准备发送数据；若侦听到信道状态为忙，则执行退避。

步骤3，首发链路开始传输数据。

参照图6，本步骤的具体实现如下：

(3a)首发链路中的发送节点有数据发送时，从邻节点列表中读取接收节点的接收功率，估算出从接收节点正确接收数据的干扰容限，生成如图8所示的RTS帧，该RTS帧是在原有的RTS帧的帧头中添加干扰容限tolerance后形成的一个新的RTS帧；

(3b)根据当前虚拟载波侦听的忙闲情况确定是否发送，如果虚拟载波侦听为闲，则发送一个发送请求帧RTS，否则，执行退避，直到节点成功发送出RTS帧；

(3c)首发链路中的接收节点收到RTS帧后，首先更新自己的邻节点列表，并根据RTS中的信息计算信道占用时间，设置本节点的NAV定时器，并估算出从源节点正确接收数据的干扰容限，生成如图8所示的CTS帧，并发送CTS；

(3d)首发链路中的发送节点正确接收到CTS帧后，发送数据帧DATA，并等待接收确认帧ACK帧；

(3e)首发链路中的接收节点收到数据帧DATA后，向首发链路中的发送节点回复ACK帧，该发送节点接收到ACK帧后，则表明发送节点发送成功。

步骤4，并发链路节点接收到首发链路节点发出的帧，根据帧中包含的信息确定是否可以并发传输数据。

参照图7，本步骤的具体实现如下；

(4a)并发链路节点有数据发送或接收时，首先接收首发链路发送或接收节点发出的帧，并通过识别如图9所示的PLCP帧头中的帧标示符为0或1，确定接收到的帧是控制帧或数据帧，若为0，表明接收到的是控制帧；若为1，则表明接收到的是数据帧，该PLCP帧头是在原来的PLCP帧头中添加帧类型标示符后形成的一个新的PLCP帧头；

(4b)并发链路发送节点或者接收节点确定是否收到首发链路中发送节点发出的RTS帧，如果收到首发链路RTS帧，则测量接收到RTS帧信号的功率，并从RTS帧中提取首发链路中发送节点的干扰容限；否则，等待一个DIFS时间间隔后，执行步骤4d；

(4c)并发链路发送节点或者接收节点确定接收到的RTS信号功率是否小于首发链路中发送节点的干扰容限，如果接收到的RTS信号功率小于首发链路中发送节点的干扰容限，则等待一个DIFS，准备并发传输数据；否则，设置网络分配适量NAV定时器，该定时器是为了使并发链路发送节点或者接收节点保持静默，避免发送数据；

(4d)并发链路发送或者接收节点确定在DIFS时间内，是否收到首发链路中接收节点发出的CTS帧，如果收到首发链路CTS帧，则测量接收到CTS信号的功率，并从CTS帧中提取首发链路中发送节点的干扰容限；否则，等待一个DIFS后，执行步骤(4f)；

(4e)并发链路发送或者接收节点确定接收到的CTS信号功率是否小于首发链路中发送节点的干扰容限，如果接收到的CTS信号功率小于首发链路中接收节点的干扰容限，则等待一个DIFS，准备并发传输数据；否则，设置NAV定时器；

(4f)并发链路发送或者接收节点确定在DIFS时间内，是否收到首发链路中发送节点发出的数据帧的物理链路会聚子层PLCP，如果收到首发链路数据帧DATA的PLCP，则并发链路发送或者接收节点停止继续接收首发链路中发送节点发出的数据，等待一个DIFS，准备并发；否则，直接等待一个DIFS后，准备并发。

步骤5，并发链路中发送节点与接收节点开始并发传输数据，该步骤与首发链路数据传输步骤一致。

Claims (5)

1.一种基于节点干扰容限的数据并发传输系统，包括：媒质接入控制模块、接收信号解析模块、模数转换器、MAC层帧提取模块、物理层帧形成模块、调制或编码模块、数模转换器、射频前端模块、物理层信道管理模块，其中：

A.媒质接入控制模块，包括：

上层协议接口，用于从上层协议中接收数据分组，将其组装成媒质接入控制MAC层帧后发送给发送协同单元，并从接收协同单元中收取接收到的MAC层帧，提取其中的数据分组发送给上层协议；

帧发送协同单元，用于根据媒质接入控制协议的指令，实现MAC层帧发送时所必需的握手控制机制，并对帧发送单元发出控制帧和数据帧进行控制；

接收协同单元，用于根据媒质接入控制协议的指令，实现MAC层帧发送时所必需的握手控制机制，根据接收到的帧类型确定响应帧的类型和内容后，通知给帧发送单元；

帧发送单元，用于在帧发送协同单元、帧接收协同单元的控制下发送MAC层帧给外部的物理层帧形成模块；

帧接收单元，用于从外部MAC层帧提取模块接收MAC层帧，并及时提交给接收协同单元，根据接收到的帧的类型和发送持续时间字段通知信道管理单元更改接收和发送网络分配适量NAV定时器；

退避管理单元，用于在发送不成功时执行退避，当退避定时器计时停止时通知发送协同单元再次发送相应帧；

信道管理单元，用于接收来自外部的射频前端模块的接收信号起始、信号功率指示，以及来自帧接收单元的NAV定时器更新指令，实现信道的状态管理；

邻节点列表管理单元，用于MAC层记录邻节点信息；

并发管理控制单元，用于并发节点利用干扰容限和接收到帧的信号功率来管理和控制并发操作，对接收到邻节点帧的信号功率和邻节点列表中该节点的干扰容限进行比较，当接收到的信号功率小于该节点的干扰容限时，并发管理控制单元则控制该节点进行并发传输，否则，并发管理控制单元控制该节点保持静默；

B.接收信号解析模块，包括：

解调或解码单元，用于接收来自数字信号缓存器的数字中频信号，并对其进行解调或解码操作，从中获得数字基带信号并发送给外部的MAC层帧提取模块；

物理层帧头处理单元，用于对接收的物理层汇聚过程子层PLCP帧进行处理，提取有关信息；

物理层帧类型识别单元，用于识别从PLCP帧头中提取的帧类型标示符；

数字信号缓存器，用于接收并缓存模数转换之后的数字中频信号，并提供给解调或解码单元使用。

2.根据权利要求1所述的基于节点干扰容限的数据并发传输系统，其中邻节点列表管理单元，由媒质接入控制模块产生和维护，当节点检测到有邻节点存在时，在邻节点列表中记录邻节点地址、接收到各邻节点信号的功率以及该功率所对应的干扰容限，并周期性地根据接收到的信息更新邻节点列表。

3.根据权利要求1所述的基于节点干扰容限的数据并发传输系统，其中物理层帧头处理单元，在接收到解调之后的数据时，识别PLCP并提取service字段中的帧类型标示符，并交给帧类型识别单元。

4.根据权利要求1所述的基于节点干扰容限的数据并发传输系统，其中物理层帧类型识别单元，对物理层帧头处理单元从PLCP中所提取帧类型标示符进行识别，如果帧类型标示符是0，则表示接收到的帧是控制帧，如果是1，则表示接收到的帧是数据帧。

5.一种基于干扰容限的数据并发传输方法，包括如下步骤：

A.首发链路数据传输步骤：

(A1)发送节点有数据发送时，从邻节点列表中读取接收节点的接收功率，估算出从接收节点正确接收CTS帧所需的干扰容限，生成相应的RTS帧，并根据当前虚拟载波侦听的忙闲情况确定是否发送，如果虚拟载波侦听为空闲，则发送一个RTS帧，否则，执行退避；

(A2)接收节点收到传输请求帧RTS后，首先更新自己的邻节点列表，根据RTS帧中的信息计算信道占用时间，设置本节点的NAV定时器，并估算出从源节点正确接收数据的干扰容限，生成并回复CTS帧；

(A3)发送节点接收到CTS帧后，发送数据帧DATA，并等待接收ACK帧；

(A4)接收节点收到数据帧DATA后，回复确认帧ACK；

(A5)确定发送节点发送数据帧DATA是否成功，若发送节点接收到ACK帧，则发送节点发送数据帧DATA成功；否则，发送失败，返回步骤A1；

B.并发链路数据传输步骤：

(B1)在并发链路节点有数据发送或接收时，首先接收首发链路发送节点或接收节点发出的帧，并识别接收到帧的PLCP帧头中的帧类型标示符，如果是0，表示接收到的是控制帧；如果是1，表示接收到的是数据帧；

(B2)并发链路发送节点或者接收节点确定是否收到首发链路中发送节点发出的RTS帧，如果收到首发链路RTS帧，则测量接收到RTS帧信号的功率，并从RTS帧中提取首发链路中发送节点的干扰容限；否则，等待一个DIFS时间间隔后，执行步骤(B4)；

(B3)并发链路发送节点或者接收节点确定接收到的RTS信号功率是否小于首发链路中发送节点的干扰容限，如果接收到的RTS信号功率小于首发链路中发送节点的干扰容限，则等待一个DIFS，准备并发传输数据；否则，设置网络分配适量NAV定时器，该定时器是为了使并发链路发送节点或者接收节点保持静默，避免发送数据；

(B4)并发链路发送或者接收节点确定在DIFS时间内，是否收到首发链路中接收节点发出的CTS帧，如果收到首发链路CTS帧，则测量接收到CTS信号的功率，并从CTS帧中提取首发链路中发送节点的干扰容限；否则，等待一个DIFS后，执行步骤(B6)；

(B5)并发链路发送或者接收节点确定接收到的CTS信号功率是否小于首发链路中发送节点的干扰容限，如果接收到的CTS信号功率小于首发链路中接收节点的干扰容限，则等待一个DIFS，准备并发传输数据；否则，设置NAV定时器；

(B6)并发链路发送或者接收节点确定在DIFS时间内，是否收到首发链路中发送节点发出的数据帧的物理链路会聚子层PLCP，如果收到首发链路数据帧DATA的PLCP，则并发链路发送或者接收节点停止继续接收首发链路中发送节点发出的数据，等待一个DIFS，准备并发；否则，直接等待一个DIFS后，准备并发；

(B7)并发链路中发送节点与接收节点开始并发传输数据，且并发传输过程步骤与首发链路数据传输步骤A1～A5一致。