CN105704779A - 一种基于动态感知、跳频传输的mesh网自组网方法 - Google Patents

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徐建鹏
陈奇
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Abstract

本发明涉及一种基于动态感知、跳频传输的MESH网自组网方法，包括组网算法，所述组网算法的握手过程分为5步：RTS-CTS-DS-DATA-ACK，且所述组网算法在链路层需要至少两个信道，所述两个信道包括控制信道和数据信道，所述控制信道的数目为一个，所述数据信道的数目为一个到多个；RTS报文、CTS报文和DS报文通过控制信道发送，所述DATA报文和ACK报文通过数据信道发送，当数据报文较短时，通过DATA-ACK进行报文交互，当报文较长时，通过RTS-CTS预约信道。本发明减少了组网的耗时，增加了网络的带宽，提高了数据报文的传输速率，并且实现了并行传输数据；此外，该方法可对网络拓扑结构进行实时监测和根据网络的变化做出快速响应；而且实现自适应速率的数据报文传输。

Description

一种基于动态感知、跳频传输的MESH网自组网方法
技术领域
本发明涉及MESH网自组网技术领域，特别涉及一种基于动态感知、跳频传输的MESH网自组网方法。
背景技术
目前无线自组网方法主要有IEEE802.15.4，IEEE802.11，BLE等协议，但是在MESH网自组网技术领域，在MESH结构的组网算法上都没有提出有效的解决方案，Mesh网络即”无线网格网络”，它是一个无线多跳网络，是由adhoc网络发展而来，是解决“最后一公里”问题的关键技术之一。在像下一代网络演进的过程中，无线是一个不可或缺的技术。无线mesh可以与其它网络协同通信，应用非常广泛。
传统的MESH结构的组网算法在进行自组网的过程中存在以下弊端：（1）都需耗费大量的时间；（2）在进行网络数据传输的过程中，经常会受到带宽的影响，使得传输速率受到了很大的限制；（3）数据传输和通信握手在同一个信道中进行，无法并行传输数据；（4）无法对网络拓扑结构进行实时监测，也无法对网络变化做出快速响应；（5）无法自适应速率，根据信道状态选择和切换合适的发送速率。
为此，我们提出一种基于动态感知、跳频传输的MESH网自组网方法来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决背景技术而提出的一种基于动态感知、跳频传输的MESH网自组网方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种基于动态感知、跳频传输的MESH网自组网方法，包括组网算法，所述组网算法的握手过程分为5步：RTS-CTS-DS-DATA-ACK，且所述组网算法在链路层需要至少两个信道，所述两个信道包括控制信道和数据信道，所述控制信道的数目为一个，所述数据信道的数目为一个到多个；RTS报文、CTS报文和DS报文通过控制信道发送，所述DATA报文和ACK报文通过数据信道发送，当数据报文较短时，通过DATA-ACK进行报文交互，当报文较长时，通过RTS-CTS预约信道。
在上述技术方案的基础上，可以有以下进一步的技术方案：
优选的，MESH网络为一个纯平面的网络结构，节点的地位是均等的。
优选的，所述RTS和CTS的报文均采用CSMA/CA加上backoff机制。
优选的，所述链路层在RTS报文和CTS报文之后增加DS报文，通过DS报文确定之前的RTS/CTS是否握手的成功。
优选的，通过DS报文来进行选择数据信道号和交换密匙。
优选的，数据报文DATA通过ACK进行信号确认，以保证网络中的每个数据报文正确无误的传输。
本发明通过将组网算法的握手过程分为RTS-CTS-DS-DATA-ACK五个步骤，减少了组网的耗时，通过设置至少两个信道，增加了网络的带宽，提高了数据报文的传输速率；通过将数据传输和通信握手在不同的信道中进行，实现了并行传输数据；通过在链路层在RTS和CTS之后增加DS报文，DS报文可以确定之前的RTS/CTS握手是否成功，以此来对网络拓扑结构进行实时监测；通过在RTS报文和CTS报文传输和握手的过程中采用CSMA/CA加上backoff机制，来根据网络的变化做出快速响应；通过判断是否接收到ACK的确认信号，以此来获得信道状态的信息，从而实现自适应速率的数据报文传输。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明进一步说明。
本发明提出的一种基于动态感知、跳频传输的MESH网自组网方法，包括组网算法，所述组网算法的握手过程分为5步：RTS-CTS-DS-DATA-ACK，以此来减少了组网的耗时，节省了大量的数据传输时间；组网算法在链路层需要至少两个信道，所述两个信道包括控制信道和数据信道，所述控制信道的数目为一个，所述数据信道的数目为一个到多个，通过设置至少两个信道，增加了网络的带宽，提高了数据报文的传输速率。
本方法中的RTS报文、CTS报文和DS报文均通过控制信道发送，所述DATA报文和ACK报文通过数据信道发送。当数据报文较短时，通过DATA-ACK进行报文交互，在数据报文DATA会有ACK的确认信号，这保证了网络中的每个数据报文都能正确无误的传输，同时，通过判断是否接收到ACK的确认信号，以此来获得信道状态的信息，从而进行自适应速率的数据报文传输；当报文较长时，通过RTS-CTS预约信道，所述链路层在RTS报文和CTS报文之后增加DS报文，通过DS报文确定之前的RTS/CTS是否握手的成功，以此来对网络拓扑结构进行实时监测。此外，还可以利用DS报文来实现很多功能如：选择数据信道号、交换密匙等等。
由于该方法中的MESH网络为一个纯平面的网络结构，因此节点之间没有时间同步机制，在控制信道报文碰撞的可能性非常大，节点的地位是均等的，因此RTS和CTS的报文均采用CSMA/CA加上backoff机制组网算法，来根据网络的变化做出快速响应。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于动态感知、跳频传输的MESH网自组网方法，包括组网算法，其特征在于，所述组网算法的握手过程分为5步：RTS-CTS-DS-DATA-ACK，且所述组网算法在链路层至少有两个信道，所述两个信道包括控制信道和数据信道，所述控制信道的数目为一个，所述数据信道的数目为一个到多个；RTS报文、CTS报文和DS报文通过控制信道发送，所述DATA报文和ACK报文通过数据信道发送，当数据报文较短时，通过DATA-ACK进行报文交互，当报文较长时，通过RTS-CTS预约信道。
2.根据权利要求1所述的一种基于动态感知、跳频传输的MESH网自组网方法，其特征在于：MESH网络为一个纯平面的网络结构，节点的地位是均等的。
3.根据权利要求1所述的一种基于动态感知、跳频传输的MESH网自组网方法，其特征在于：所述RTS和CTS的报文均采用CSMA/CA加上backoff机制。
4.根据权利要求1所述的一种基于动态感知、跳频传输的MESH网自组网方法，其特征在于：所述链路层在RTS报文和CTS报文之后增加DS报文，通过DS报文确定之前的RTS/CTS是否握手的成功。
5.根据权利要求1所述的一种基于动态感知、跳频传输的MESH网自组网方法，其特征在于：通过DS报文来进行选择数据信道号和交换密匙。
6.根据权利要求1所述的一种基于动态感知、跳频传输的MESH网自组网方法，其特征在于：数据报文DATA通过ACK进行信号确认，以保证网络中的每个数据报文正确无误的传输。
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