CN106059624A - 一种适用于电力线载波通信系统的多频自组网及通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种适用于电力线载波通信系统的多频自组网及通信方法，包括电力线载波通信系统初始化，配置系统工作频率；具备主站功能的节点搜索电力线载波通信网络，并根据搜索结果判断是否自建新网络；进入组网模式，组建多频多跳电力线载波通信网络；组网结束，进入常规通信模式，实现主站与从站的多频多跳数据通信。本方法支持多频多跳通信，对于改善电力线载波通信系统的可靠性、提高节点接入率、扩大网络覆盖范围具有重要作用；且支持主动上报、双向互动等智能用电业务，可适应电力线载波通信网络未来的发展方向，具有较为广阔的应用前景。
Description
技术领域：
本发明涉及一种多频自组网及通信方法，具体涉及一种适用于电力线载波通信系统的多频自组网及通信方法。
背景技术
由于不同地理位置的链路长度、负载情况、网络分支情况不同，电力线载波通信网络的信道衰减表现出频率选择性。此外，电力线载波通信网络噪声分布也均不相同，噪声也表现出频率选择性。频率选择性衰减和频率选择性噪声直接导致某些频率在某些区域无法正常使用。换言之，电力线载波通信网络具有频率选择性的特点，不同链路的最佳通信频率不同。
在传统单频电力线载波通信网络中，很难找出一个频率来实现主站和大部分网络节点之间的直接通信，也即意味着很多节点需要通过中继、经过多跳来和主站通信。引入中继虽然能够扩大主站的覆盖范围，但也带来了一些问题。例如，在电力线载波通信网络中，采用最多的信道接入方式为载波监听多址接入(Carrier Sense Multiple Access，CSMA)和时分多址接入(Time Division Multiple Access，TDMA)。在TDMA网络中，中继的跳数多意味着需要更多的时隙来完成一个数据包的端到端传输，数据包的端到端时延比较大，且由于多个时隙传输一个相同的数据包，网络的吞吐量较小。在CSMA网络中，同样存在因为多跳而导致的端到端时延大、网络吞吐量较小的问题。此外，CSMA网络吞吐量和业务量不成正比，当业务量大到一定程度时，信道利用率不升反降，而且时延会急剧变大。其主要原因包括以下两个方面：首先当业务量较大时，节点会因为检测到信道繁忙而增加数据发送的等待时间；其次，信道竞争更激烈，冲突概率会变大。
综上所述，在电力线载波通信网络中，若能够采用多频通信技术根据节点所处的环境选择最佳通信频率，则必然能够增加和主站直接通信的节点个数，进而减少中继的个数和跳数，提升网络端到端时延和网络吞吐量性能。然而，多频设备需要多个收发、处理模块，成本较高，很难能够满足消费者的需求，有必要利用单频设备实现多频通信。
因此，亟需一种支持多频多跳的PLC自组网及通信技术，通过为节点选择最佳的工作频率实现大多从站与主站的直接通信，对抗PLC信道的因时因地变化，提高电力线载波通信网络的可靠性和稳定性，并降低网络部署成本。同时，支持中继功能，扩大网络覆盖范围。
发明内容
为了实现上述需求，本发明提供一种适用于电力线载波通信系统的多频自组网及通信方法，用以解决现有的电力线通信系统传输效率低、可靠性低以及性能不稳定的问题。其技术方案如下：
一种适用于电力线载波通信系统的多频自组网及通信方法，所述方法包括：
(1)电力线载波通信系统初始化，配置系统工作频率；
(2)具备主站功能的节点搜索电力线载波通信网络，并根据搜索结果判断是否需要自建新网络；
(3)进入组网模式，组建多频多跳电力线载波通信网络；
(4)组网结束，进入常规通信模式，实现主站与从站的多频多跳数据通信。
优选的，所述步骤(1)中，电力线载波通信系统同时使用多种工作频率进行通信；
所述多种工作频率具体指：多个中心频点和/或带宽不相同的频率；其中，不同工作频率相互重叠或不重叠。
优选的，按照节点的软硬件能力分类，电力线载波通信网络包括认知节点、主站节点、非主站节点和从站节点中的一种或多种；任一电力线载波通信网络至少包括一个主站节点或认知节点，至多包括一个主站节点；
所述认知节点，具备通过软件将自身配置为主站、中继或从站的能力；
所述非主站节点，具备通过软件将自身配置为中继或从站的能力；
所述主站节点仅具备主站功能；
所述从站节点仅具备从站功能。
进一步地，所述认知节点、主站节点、非主站节点和从站节点可以是宽带节点、窄带节点或跨频带节点中的一种；其中，
所述宽带节点，是指工作频率范围在高频范围内的节点；
所述窄带节点，是指工作频率范围在低频范围内的节点；
所述跨频带节点，是指工作频率范围在跨频带范围内的节点。
进一步地，所述宽带节点间可实现直接通信，所述窄带节点间可实现直接通信；所述跨频带节点与所述任一节点可实现直接通信，所述宽带节点与所述窄带节点可通过所述跨频带节点实现间接通信。
优选的，所述步骤(2)包括，主站节点上电后进入组网模式，自建新的电力线载波通信网络；所述认知节点上电后搜索周围的电力线载波通信网络，若搜索到，与所述电力线载波通信网络进行同步并请求加入，否则通过软件将自身配置为主站，进入组网模式，自建新的电力线载波通信网络；所述非主站节点、所述从站节点上电后搜索周围的电力线载波通信网络，直至搜索到，然后与所述电力线载波通信网络进行同步并请求加入。
优选的，所述步骤(3)包括，电力线载波通信网络按照组网模式下的时隙结构进行工作；
所述组网模式下的时隙结构包括频率同步时隙和网络接入时隙；其中，
所述频率同步时隙依次包括第一下行前导时隙、上行前导时隙和第二下行前导时隙；所述上行前导时隙与第一、二下行前导时隙的结构相同；
所述第一下行前导时隙和第二下行前导时隙，用于主站或授权站点通过下行工作频率发送前导信号；
所述上行前导时隙，用于未接入从站通过上行工作频率发送前导信号；
所述授权站点，是指已加入电力线载波通信网络且收到主站授权命令的中继或从站。
进一步地，组网模式中的消息发送过程为：
在第一下行前导时隙中，主站或授权从站依次通过多种工作频率发送前导信号；
在上行前导时隙中，未连接从站从其在第一下行前导时隙中接收到前导信号的频率中选取一种，并在预设的时间内发送前导信号；
在第二下行前导时隙中，主站或授权从站从其在上行前导时隙中接收到前导信号的频率中选取一种，并在预设的时间内发送前导；
在网络接入时隙中，所述电力线载波通信网络节点采用第二下行前导时隙中主站或授权从站发送前导的频率，通过竞争算法发送/转发注册请求/注册确认消息。
进一步地，所述授权从站接收到未连接节点的注册请求后将其转发至主站，当所述授权从站非中继时，所述主站根据当前网络规模、接收误码率等因素判定是否允许所述未连接节点加入网络，以及是否将所述授权从站提升为中继；当所述授权从站为中继且接收到注册请求的频率和其对下频率相同时，所述主站根据当前网络规模、接收误码率因素判定是否允许所述未连接节点加入网络；否则，所述主站暂不处理注册请求。
优选的，所述步骤(4)包括：电力线载波通信网络切换为常规通信模式，中继通过对上频率与主站或上级节点通信，通过对下频率与下级节点进行通信；其中，
所述上级节点是指所述节点与所述主站通信时必须经过的节点；
所述下级节点是必须通过所述节点才能与所述主站通信的节点。
进一步地，所述常规通信模式下的MAC时隙结构由一个接入时隙和若干传输时隙构成，传输时隙的个数由主站根据信道、网络负载情况确定；其中，
所述接入时隙的时隙结构与组网模式下的MAC时隙结构相同，用于进行网络维护；
所述传输时隙，用于进行数据传输。
进一步地，所述传输时隙由随机接入子时隙、上行前导子时隙和数据传输子时隙三部分构成；其中，
所述随机接入子时隙，用于发送主动上报消息；在所述随机接入子时隙中，中继或从站若无数据发送请求，则将工作频率调整至对下频率，处于数据接收状态；否则将工作频率调整至对上频率，通过竞争算法发送消息；
所述上行前导子时隙，用于和主站直接通信的中继或从站向主站告知上行数据传输请求；在所述上行前导子时隙中，有数据发送请求的中继或从站采用其对上频率在预设的时间内发送前导；
所述数据传输子时隙，用于进行数据传输。
进一步地，所述数据传输子时隙的信道资源使用由主站决定，其包括：所述主站通过预设的频率以广播形式发送竞争接入控制包，所有中继或从站收到所述控制包后在预设的时间内采用所述预设频率通过竞争算法发送数据包；或者，
所述主站授权某特定节点在预设时间范围内独享信道使用权；或者，
所述主站对网络节点进行轮询，依次和每个网络节点进行通信。
进一步地，在所述主站对网络节点轮询的过程中，当中继需要转发数据时，判断所述数据是否需要进行确认，并将工作频率调至对下频率，发送所述数据；
若所述数据不需要确认，所述中继发送完所述数据后将工作频率调整至对上频率，进入接收状态；否则将工作频率保持在对下频率，直至接收到确认数据或当前数据传输子时隙结束。
进一步地，当中继或从站产生主动上报数据、或接收到目的地址是其自身地址且需要响应的数据时，判断当前时刻在MAC时隙结构中的位置：
处于随机接入子时隙时，若所述中继或从站不能直接与主站进行通信，则采用对上频率通过竞争算法发送所述数据，否则暂不处理；
处于上行前导子时隙中且所述中继或从站能够直接与主站进行通信时，所述中继或从站在其对上频率对应的预设时间范围内发送上行前导信号，否则暂不处理；
处于数据传输子时隙时，若所述中继或从站通过其对上频率接收到了来自主站的竞争接入控制包，则在预设时间内采用对上频率通过竞争算法发送所述数据；若接收到主站的轮询命令，则采用对上频率发送所述数据，否则暂不处理。
与最接近的现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明支持多频多跳通信，增加了节点可通信率，适应电力线载波网络信道特性，改善网络覆盖范围及可靠性。
(2)本发明中电力线载波通信网络工作频率的带宽、中心频点均可以不同，不同的频率可以相互重叠，频率使用灵活，对于适应PLC恶劣的信道条件，保障PLC的稳定性和可靠性具有重要作用。
(3)本发明使用单频设备支持多频通信，且可支持不同类型的节点，可根据实际需求进行部署，在满足业务需求的同时降低建网成本。
(4)本发明中大部分节点可实现与主站的直接通信，减少了中继的跳数和个数，进而减少了网络开销。
(5)本发明支持主动上报、双向交互业务等，可适应未来智能电网的发展方向。
附图说明：
图1为适用于电力线载波通信系统的多频自组网及通信方法流程图；
图2为组网过程中认知节点工作流程图；
图3为组网过程中的MAC时隙结构示意图；
图4为组网过程中不具备主站功能的节点工作流程图；
图5为组网过程中授权站点工作流程图；
图6为电力线载波通信多频多跳网络拓扑实例图；
图7为常规通信时的时隙结构示意图；
图8为本发明支持主动上报业务实例图。
具体实施方式：
本发明提出一种适用于电力线载波通信系统的多频自组网及通信方法，支持上行随机接入，支持主动上报、双向交互、智能采抄等业务。本发明利用单频设备实现多频组网，根据节点的实际信道情况选择最佳工作频率，增加和主站直接通信的从站个数，减少中继的个数和跳数，提升网络端到端时延和吞吐量性能。
所述单频设备是指设备只有一个收/发模块，同时只能在一个频率内接收/发送，而设备在不同的时间内可以调整收/发频率的中心频点和带宽。
如图1所示，具体步骤包括：
(1)电力线载波通信系统初始化，配置系统工作频率；
步骤(1)中，电力线载波通信系统同时使用多种工作频率进行通信；
所述多种工作频率具体指：多个中心频点和/或带宽不相同的频率；其中，不同工作频率相互重叠或不重叠。
按照节点的软硬件能力分类，电力线载波通信网络包括认知节点、主站节点、非主站节点和从站节点中的一种或多种；任一电力线载波通信网络至少包括一个主站节点或认知节点，至多包括一个主站节点；
所述认知节点，具备通过软件将自身配置为主站、中继或从站的能力；其中，
主站具有网络管理和控制功能，管理和控制所述电力线载波通信网络；中继具有数据转发能力，能够转发所述主站和所述从站间的通信数据；从站作为网络终端节点，具有和所述中继及主站通信的能力。
非主站节点，具备通过软件将自身配置为中继或从站的能力；
主站节点仅具备主站功能；
从站节点仅具备从站功能。
所述认知节点、主站节点、非主站节点和从站节点可以是宽带节点、窄带节点或跨频带节点中的一种；其中，
所述宽带节点，是指工作频率范围在高频范围内的节点；
所述窄带节点，是指工作频率范围在低频范围内的节点；
所述跨频带节点，是指工作频率范围在跨频带范围内的节点。
宽带节点间可实现直接通信，所述窄带节点间可实现直接通信；所述跨频带节点与所述任一节点可实现直接通信，所述宽带节点与所述窄带节点可通过所述跨频带节点实现间接通信。
(2)具备主站功能的节点搜索电力线载波通信网络，并根据搜索结果判断是否需要自建新网络；
步骤(2)包括：主站节点上电后进入组网模式，自建新的电力线载波通信网络；如图2所示，所述认知节点上电后搜索周围的电力线载波通信网络，若搜索到，与所述电力线载波通信网络进行同步并请求加入，否则通过软件将自身配置为主站，进入组网模式，自建新的电力线载波通信网络；所述非主站节点、所述从站节点上电后搜索周围的电力线载波通信网络，直至搜索到，然后与所述电力线载波通信网络进行同步并请求加入。
(3)进入组网模式，组建多频多跳电力线载波通信网络；
步骤(3)包括：电力线载波通信网络按照组网模式下的时隙结构进行工作；如图3所示。
所述组网模式下的时隙结构包括频率同步时隙和网络接入时隙(Network AccessTime，NAT)；其中，
所述频率同步时隙依次包括第一下行前导时隙(Downlink Preamble Slot，DPS)、上行前导时隙(Uplink Preamble Slot，UPS)和第二下行前导时隙；所述上行前导时隙与第一、二下行前导时隙的结构相同；
所述第一下行前导时隙和第二下行前导时隙，用于主站或授权站点通过下行工作频率发送前导信号；
所述上行前导时隙，用于未接入从站通过上行工作频率发送前导信号；
所述授权站点，是指已加入电力线载波通信网络且收到主站授权命令的中继或从站。
结合图2、图3、图4和图5所示，组网模式中的消息发送过程为：
在第一下行前导时隙中，主站或授权从站依次通过多种工作频率发送前导信号；
在上行前导时隙中，未连接从站从其在第一下行前导时隙中接收到前导信号的频率中选取一种，并在预设的时间内发送前导信号；
在第二下行前导时隙中，主站或授权从站从其在上行前导时隙中接收到前导信号的频率中选取一种，并在预设的时间内发送前导；
在网络接入时隙中，所述电力线载波通信网络节点采用第二下行前导时隙中主站或授权从站发送前导的频率，通过竞争算法发送/转发注册请求/注册确认消息。
所述授权从站接收到未连接节点的注册请求后将其转发至主站，当所述授权从站非中继时，所述主站根据当前网络规模、接收误码率等因素判定是否允许所述未连接节点加入网络，以及是否将所述授权从站提升为中继；当所述授权从站为中继且接收到注册请求的频率和其下行频率相同时，所述主站根据当前网络规模、接收误码率等因素判定是否允许所述未连接节点加入网络；否则，所述主站暂不处理注册请求。
图6为组网过程中形成的电力线载波通信多频多跳网络拓扑实例图。网络中大部分从站使用不同的频率和主站直接通信，图中从站1和从站2使用频率f2、从站3使用频率f1和主站直接通信；小部分从站经过中继和主站间接通信，图中从站4、从站5通过中继1和主站实现间接通信。从站作为中继时，仅使用一个频率进行数据转发，图中中继1仅使用频率f4转发数据。换言之，中继可以使用2个频率，具体包括对上频率和对下频率，其中，对上频率指中继和主站通信时使用的频率，对下频率表示中继和下级节点通信时使用的频率。
(4)组网结束，进入常规通信模式，实现主站与从站的多频多跳数据通信。
步骤(4)包括：电力线载波通信网络切换为常规通信模式，常规通信时的网络时隙结构如图7所示。中继通过对上频率与主站或上级节点通信，通过对下频率与下级节点进行通信；其中，
所述上级节点是指所述节点与所述主站通信时必须经过的节点；
所述下级节点是必须通过所述节点才能与所述主站通信的节点。
常规通信模式下的媒体接入控制(Medium Access Control，MAC)时隙结构由一个接入时隙和若干传输时隙构成，传输时隙的个数由主站根据信道、网络负载情况确定；其中，
所述接入时隙的时隙结构与组网模式下的MAC时隙结构相同，用于进行网络维护；
所述传输时隙，用于进行数据传输。
传输时隙由随机接入子时隙、上行前导子时隙和数据传输子时隙三部分构成；其中，
所述随机接入子时隙，用于发送主动上报消息；在所述随机接入子时隙中，中继或从站若无数据发送请求，则将工作频率调整至对下频率，处于数据接收状态；否则将工作频率调整至对上频率，通过竞争算法发送消息；
所述上行前导子时隙，用于和主站直接通信的中继或从站向主站告知上行数据传输请求；在所述上行前导子时隙中，有数据发送请求的中继或从站采用其对上频率在预设的时间内发送前导；
所述数据传输子时隙，用于进行数据传输。
所述数据传输子时隙的信道资源使用由主站决定，其包括：所述主站通过预设的频率以广播形式发送竞争接入控制包，所有中继或从站收到所述控制包后在预设的时间内采用所述预设频率通过竞争算法发送数据包；或者，
所述主站授权某特定节点在预设时间范围内独享信道使用权；或者，
所述主站对网络节点进行轮询，依次和每个网络节点进行通信。
在所述主站对网络节点轮询的过程中，当中继需要转发数据时，判断所述数据是否需要进行确认，并将工作频率调至对下频率，发送所述数据；
若所述数据不需要确认，所述中继发送完所述数据后将工作频率调整至对上频率，进入接收状态；否则将工作频率保持在对下频率，直至接收到确认数据或当前数据传输子时隙结束。
当中继或从站产生主动上报数据、或接收到目的地址是其自身地址且需要响应的数据时，判断当前时刻在MAC时隙结构中的位置：
处于随机接入子时隙时，若所述中继或从站不能直接与主站进行通信，则采用对上频率通过竞争算法发送所述数据，否则暂不处理；
处于上行前导子时隙中且所述中继或从站能够直接与主站进行通信时，所述中继或从站在其对上频率对应的预设时间范围内发送上行前导信号，否则暂不处理；
处于数据传输子时隙时，若所述中继或从站通过其对上频率接收到了来自主站的竞争接入控制包，则在预设时间内采用对上频率通过竞争算法发送所述数据；若接收到主站的轮询命令，则采用对上频率发送所述数据，否则暂不处理。因此，如图8所示，本发明支持主动上报业务。
本发明支持多频多跳通信，对于改善电力线载波通信系统的可靠性、提高节点接入率，扩大PLC网络覆盖范围具有重要作用，本发明支持主动上报、双向互动等智能用电业务，可适应PLC网络未来的发展方向，具有较为广阔的应用前景。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (15)
1.一种适用于电力线载波通信系统的多频自组网及通信方法，其特征在于，所述方法包括：
(1)电力线载波通信系统初始化，配置系统工作频率；
(2)具备主站功能的节点搜索电力线载波通信网络，并根据搜索结果判断是否需要自建新网络；
(3)进入组网模式，组建多频多跳电力线载波通信网络；
(4)组网结束，进入常规通信模式，实现主站与从站的多频多跳数据通信。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，电力线载波通信系统同时使用多种工作频率进行通信；
所述多种工作频率具体指：多个中心频点和/或带宽不相同的频率；其中，不同工作频率相互重叠或不重叠。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，按照节点的软硬件能力分类，电力线载波通信网络包括认知节点、主站节点、非主站节点和从站节点中的一种或多种；任一电力线载波通信网络至少包括一个主站节点或认知节点，至多包括一个主站节点；
所述认知节点，具备通过软件将自身配置为主站、中继或从站的能力；
所述非主站节点，具备通过软件将自身配置为中继或从站的能力；
所述主站节点仅具备主站功能；
所述从站节点仅具备从站功能。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述认知节点、主站节点、非主站节点和从站节点可以是宽带节点、窄带节点或跨频带节点中的一种；其中，
所述宽带节点，是指工作频率范围在高频范围内的节点；
所述窄带节点，是指工作频率范围在低频范围内的节点；
所述跨频带节点，是指工作频率范围在跨频带范围内的节点。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述宽带节点间可实现直接通信，所述窄带节点间可实现直接通信；所述跨频带节点与所述任一节点可实现直接通信，所述宽带节点与所述窄带节点可通过所述跨频带节点实现间接通信。
6.如权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)包括：主站节点上电后进入组网模式，自建新的电力线载波通信网络；所述认知节点上电后搜索周围的电力线载波通信网络，若搜索到，与所述电力线载波通信网络进行同步并请求加入，否则通过软件将自身配置为主站，进入组网模式，自建新的电力线载波通信网络；所述非主站节点、所述从站节点上电后搜索周围的电力线载波通信网络，直至搜索到，然后与所述电力线载波通信网络进行同步并请求加入。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)包括：电力线载波通信网络按照组网模式下的时隙结构进行工作；
所述组网模式下的时隙结构包括频率同步时隙和网络接入时隙；其中，
所述频率同步时隙依次包括第一下行前导时隙、上行前导时隙和第二下行前导时隙；所述上行前导时隙与第一、二下行前导时隙的结构相同；
所述第一下行前导时隙和第二下行前导时隙，用于主站或授权站点通过下行工作频率发送前导信号；
所述上行前导时隙，用于未接入从站通过上行工作频率发送前导信号；
所述授权站点，是指已加入电力线载波通信网络且收到主站授权命令的中继或从站。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述组网模式中的消息发送过程为：
在第一下行前导时隙中，主站或授权从站依次通过多种工作频率发送前导信号；
在上行前导时隙中，未连接从站从其在第一下行前导时隙中接收到前导信号的频率中选取一种，并在预设的时间内发送前导信号；
在第二下行前导时隙中，主站或授权从站从其在上行前导时隙中接收到前导信号的频率中选取一种，并在预设的时间内发送前导；
在网络接入时隙中，所述电力线载波通信网络节点采用第二下行前导时隙中主站或授权从站发送前导的频率，通过竞争算法发送/转发注册请求/注册确认消息。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述授权从站接收到未连接节点的注册请求后将其转发至主站，当所述授权从站非中继时，所述主站根据当前网络规模、接收误码率等因素判定是否允许所述未连接节点加入网络，以及是否将所述授权从站提升为中继；当所述授权从站为中继且接收到注册请求的频率和其对下频率相同时，所述主站根据当前网络规模、接收误码率等因素判定是否允许所述未连接节点加入网络；否则，所述主站暂不处理注册请求。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)包括：电力线载波通信网络切换为常规通信模式，中继通过对上频率与主站或上级节点通信，通过对下频率与下级节点进行通信；其中，
所述上级节点是指所述节点与所述主站通信时必须经过的节点；
所述下级节点是必须通过所述节点才能与所述主站通信的节点。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述常规通信模式下的MAC时隙结构由一个接入时隙和若干传输时隙构成，传输时隙的个数由主站根据信道、网络负载情况确定；其中，
所述接入时隙的时隙结构与组网模式下的MAC时隙结构相同，用于进行网络维护；
所述传输时隙，用于进行数据传输。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述传输时隙由随机接入子时隙、上行前导子时隙和数据传输子时隙三部分构成；其中，
所述随机接入子时隙，用于发送主动上报消息；在所述随机接入子时隙中，中继或从站若无数据发送请求，则将工作频率调整至对下频率，处于数据接收状态；否则将工作频率调整至对上频率，通过竞争算法发送消息；
所述上行前导子时隙，用于和主站直接通信的中继或从站向主站告知上行数据传输请求；在所述上行前导子时隙中，有数据发送请求的中继或从站采用其对上频率在预设的时间内发送前导；
所述数据传输子时隙，用于进行数据传输。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述数据传输子时隙的信道资源使用由主站决定，其包括：所述主站通过预设的频率以广播形式发送竞争接入控制包，所有中继或从站收到所述控制包后在预设的时间内采用所述预设频率通过竞争算法发送数据包；或者，
所述主站授权某特定节点在预设时间范围内独享信道使用权；或者，
所述主站对网络节点进行轮询，依次和每个网络节点进行通信。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，在所述主站对网络节点轮询的过程中，当中继需要转发数据时，判断所述数据是否需要进行确认，并将工作频率调至对下频率，发送所述数据；
若所述数据不需要确认，所述中继发送完所述数据后将工作频率调整至对上频率，进入接收状态；否则将工作频率保持在对下频率，直至接收到确认数据或当前数据传输子时隙结束。
15.如权利要求10所述的方法，其特征在于，当中继或从站产生主动上报数据、或接收到目的地址是其自身地址且需要响应的数据时，判断当前时刻在MAC时隙结构中的位置：
处于随机接入子时隙时，若所述中继或从站不能直接与主站进行通信，则采用对上频率通过竞争算法发送所述数据，否则暂不处理；
处于上行前导子时隙中且所述中继或从站能够直接与主站进行通信时，所述中继或从站在其对上频率对应的预设时间范围内发送上行前导信号，否则暂不处理；
处于数据传输子时隙时，若所述中继或从站通过其对上频率接收到了来自主站的竞争接入控制包，则在预设时间内采用对上频率通过竞争算法发送所述数据；若接收到主站的轮询命令，则采用对上频率发送所述数据，否则暂不处理。
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