CN106851740A - 可配置无线自组网mac分层无线节点的媒介访问控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可配置无线自组网MAC分层无线节点的媒介访问控制系统。所述系统包括：与无线网络相连的LowMAC装置，以及与LowMAC装置通信连接的HighMAC装置；LowMAC装置用于将来自无线网络中的其他节点的第一数据帧上报给HighMAC装置，以及与无线网络中的其他节点进行时钟同步；HighMAC装置用于将第一数据帧上报给所在无线节点中的网络层装置，并从该网络层装置获取待发送的第二数据帧及其帧类型，基于帧类型确定发送第二数据帧的发送时隙，并按照预设的各帧类型的优先级次序，将发送时隙和第二数据帧发送给LowMAC装置；LowMAC装置还用于在时钟同步后，按照发送时隙，将对应的第二数据帧发送至无线网络中。本发明实现了数据收发与数据上层管理的分离，有利于其各自性能和功能改进。

Description

可配置无线自组网MAC分层无线节点的媒介访问控制系统

技术领域

本发明实施例涉及通信技术，尤其涉及一种可配置无线自组网MAC分层无线节点的媒介访问控制系统。

背景技术

无线自组网是由一组无需固定基础设施辅助的可移动终端按需组建的网络，具有单独组网、分布式、自组织、多跳通信、抗毁性强等特点，常常用于军事战场环境、抢险救灾、偏远野外等没有固定设施支持的场合。

在实际应用中，由于环境不同和场合不同，对于数据传输的速率以及环境干扰的要求也有所不同，人们已经不仅仅满足于数据消息的传输，语音、视频等多媒体业务的传输需求日益增加，这就对无线自组网的服务质量(Quality of Service，QoS)和大容量数据传输提出了更高的要求。无线自组网的媒体接入控制层(Medium Access Control，MAC)技术作为数据接入无线信道的直接控制者，主要负责无线信道的划分及分配，负责解决节点间高效共享无线资源的问题，直接影响数据的传输性能和业务的服务质量，影响了网络层的路由选择，同时也会对上层协议的设计造成较大影响，故对无线自组网MAC层新技术的研究具有重要意义。

为了提高MAC层对数据传输的灵活配置，对MAC层的硬件提出了更高的要求。比如，MAC层需要对待发送数据进行调度和发送，这使得MAC层装置越发复杂，不利于对MAC层装置功能和性能的改进。因此，需要对现有技术进行改进。

发明内容

本发明提供一种可配置无线自组网MAC分层无线节点的媒介访问控制系统，以解决现有MAC层装置功能耦合度过高，不便于改进的问题。

本发明实施例提供了一种可配置无线自组网MAC分层无线节点的媒介访问控制系统，包括：与无线网络相连的第一媒介访问控制装置，以及与所述第一媒介访问控制装置通信连接的第二媒介访问控制装置；所述第一媒介访问控制装置用于将来自所述无线网络中的其他节点的第一数据帧上报给所述第二媒介访问控制装置，以及与所述无线网络中的其他节点进行时钟同步；所述第二媒介访问控制装置用于将所述第一数据帧上报给本节点中的网络层装置，并从该网络层装置获取待发送的第二数据帧及其帧类型，基于所述帧类型确定发送第二数据帧的发送时隙，并按照预设的各帧类型的优先级次序，将所述发送时隙和第二数据帧发送给所述第一媒介访问控制装置；所述第一媒介访问控制装置还用于在时钟同步后，按照所述发送时隙，将对应的第二数据帧发送至无线网络中。

本发明通过将节点MAC层按照数据底层收发和数据上层管理分成LowMAC装置和HighMAC装置，能够减少MAC层数据处理的耦合度，实现数据收发与数据上层管理的分离，使模块的配置更灵活，有利于改进数据底层收发和数据上层管理的各自性能和功能。

附图说明

图1是本发明实施例中的无线节点的结构示意图；

图2是本发明实施例中的媒介访问控制系统中的第一媒介访问控制装置的结构示意图；

图3是本发明实施例中的媒介访问控制系统中第二媒介访问控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本发明提供一种可配置无线自组网MAC分层无线节点的媒介访问控制系统，可适用于无线网络中节点在媒介访问控制层接收和发送数据的情况，其中，所述无线网络可以是无线自组网络、或其他利用无线信道传输数据所构成的网络。所述无线节点包括：手机、专用于无线自组网的无线通讯设备等。

当无线节点所接入的无线网络为无线自组网时，无线节点针对省电待机、唤醒入网、数据上报等各环节，设置对应的侦听、入网、建网、和在网等状态。其中，从侦听状态转为入网状态，从入网状态转为建网状态，以及从建网状态转入在网状态，所述无线节点均基于无线自组网中其他节点所发送的不同第一数据帧而执行状态转换，并在相应的状态下启动对应线程来发送第二数据帧。所述无线节点中的媒介访问控制系统不仅根据所接收的各第一数据帧进行状态转换，还利用下述各实施例所述的媒介访问控制系统根据待发送的第二数据帧的帧类型，设置不同的发送时隙，并按照所设置的发送时隙发送对应的第二数据帧，以便适应复杂无线网络环境。其中，所述其他节点主要是所述无线节点的邻接点，甚至二跳节点。

如图1所示，所述无线节点1包括：用于接入无线网络的物理层装置12(物理层基于软件无线电(SDR)技术)、用于接入无线网络的网络层装置13、和媒介访问控制系统11。其中，所述物理层装置12包括：天线模组等。所述网络层装置13包括：用于按照网络层协议对数据进行封装的软件和硬件。

所述媒介访问控制系统11介于物理层装置12和网络层装置13之间，并在硬件上与物理层装置12和网络层装置13相连。其中，如图1所示，所述系统11包括：与所述物理层装置12相连的第一媒介访问控制装置，与所述网络层装置13相连的第二媒介访问控制装置；其中，所述第一媒介访问控制装置和第二媒介访问控制装置之间数据通信。在此，所述第一媒介访问控制装置以下简称为LowMAC装置111，所述第二媒介访问控制装置以下简称为HighMAC装置113。

需要说明的是，HighMAC装置113和LowMAC装置111是根据无线节点中的MAC层硬件结构或软件功能划分设置的。例如，HighMAC装置为ARM芯片，LowMAC装置为FPGA。

所述HighMAC装置113和LowMAC装置111之间可采用直接电连接的方式。为了防止HighMAC装置113和LowMAC装置111中各自所采用的硬件不同而需要在数据传输时进行时钟同步的问题，一种优选方案为，所述媒介访问控制系统11还包括接口装置112。所述接口装置112连接在所述HighMAC装置113和LowMAC装置111之间，用于缓冲所述第一媒介访问控制装置和第二媒介访问控制装置之间数据传输速度差。所述HighMAC装置113和LowMAC装置111在传递数据时，按照所述接口装置112将对应的第二数据帧和第一数据帧封装成接口装置112所支持的串口协议，并通过所述接口装置112进行传递。其中，所述接口装置112举例为McBSP接口。其中，所述第一数据帧可以是包含具体命令(如具体控制某一操作的命令)的指令，例如，所述第一数据帧包括同步确认帧。所述第一数据帧还可以是通过对来自其他节点的至少一个数据包进行分析而得到的、与用于设置发送时隙相关的信息。例如，所述第一数据帧包括超帧、勤务帧等。其中，所述勤务帧可用来表示通信的两无线节点处于广播时隙。连续超帧的时间间隔可用来表示通信的无线节点之间的业务时隙。所述第二数据帧包括但不限于：业务数据帧、和路由协议数据帧等。其中，业务数据帧可由无线节点中的网络层装置13提供。例如，所述业务数据帧包括语音信息、视频信息、文本信息、和图像信息等；所述路由协议数据帧包括：勤务帧、同步确认帧、和数据确认帧等。

所述HighMAC装置113和LowMAC装置111的具体描述如下：

所述LowMAC装置111用于将来自所述无线网络中的其他节点的第一数据帧上报给所述第二媒介访问控制装置113，以及与所述无线网络中的其他节点进行时钟同步。

具体地，所述LowMAC装置111将来自所述物理层装置12的数据包进行解析，当解析出符合预设上报类型的第一数据帧时，将所述第一数据帧上报给HighMAC装置113。例如，若所述LowMAC装置111从数据包中解析出的数据帧为初始帧，则仅将该初始帧的源地址予以暂存，但不予上报初始帧。若所述LowMAC装置111解析出的数据帧为同步帧，则将其上报至HighMAC装置113。又如，所述LowMAC装置111解析出超帧后，将该超帧上报，同时还暂存该超帧，以便根据连续发送超帧的其他节点进行时钟同步。

本实施例中，如图2所示，按照从物理层装置12侧接收数据包，并对数据包进行解析直至上报给HighMAC装置113的数据流转方向，所述LowMAC装置111至少包括：接收缓存单元1135、和接收处理单元1136。

所述接收缓存单元1135用于缓存接收来自无线网络的数据包(如下述的各种帧数据)。实际上，所述接收缓存单元1135接收物理层装置12所收到的无线网络其他节点的数据包，并按照接收顺序将数据包保存在接收缓存单元1135中。其中，所述接收缓存单元1135举例为缓存队列。

所述接收处理单元1136从接收缓存单元1135中读取数据包，对所读取的数据包进行解析，并根据解析结果执行：时钟同步、将解析出的第一数据帧上报给所述第二媒介访问控制装置、和指示所述第一媒介访问控制装置中的发送处理单元将用于响应解析结果的第三数据帧予以发送中的至少一种。

其中上报给第二媒介访问控制装置的第一数据帧包括但不限于：勤务帧。用于时钟同步的第一数据帧包括但不限于：勤务帧、超帧和同步确认帧。直接交由发送处理单元的第一数据帧包括但不限于：数据确认帧，所述第三数据帧对应举例为数据确认响应帧。

所述接收处理单元1136可根据实际需要设计基于第一数据帧执行各步骤的判断顺序。

本实施例中，所述接收处理单元1136包括：CRC校验模块、接收处理模块、帧同步模块和快速处理模块。其中，所述帧同步模块至少由网络同步控制模块和时钟同步控制模块构成(均未予图示)。

在此，CRC校验模块用于对来自无线网络的数据包进行CRC校验，以确保所接收的数据包为有效数据。接着，经过接收处理模块的解析，从所接收的数据包中得到第一数据帧，根据第一数据帧的帧类型，选择将该第一数据帧交由帧同步模块、快速处理模块或HighMAC装置。若该第一数据帧能用于时钟或网络状态同步，则所述接收处理模块将其交由帧同步模块。所述帧同步模块启动相应的同步控制模块。若该第一数据帧需反馈第二数据帧，则所述接收处理模块将其将其上报给HighMAC装置。若该第一数据帧需被快速反馈，则所述接收处理模块将其提交给快速处理模块，由其生成在当前时隙快速反馈的第三数据帧，并通过LowMAC装置中的发送处理模块予以发送处理。

例如，当接收处理模块得到的解析结果为同步确认帧时，所述接收处理模块将同步确认帧中的发送节点地址、同步帧类型、接收时间等信息作为第一数据帧上报给HighMAC装置113，以便HighMAC装置113对应反馈业务数据帧。

又如，当接收处理模块得到的解析结果为勤务帧时，将勤务帧中的发送节点地址、接收节点地址、勤务帧类型、接收时间等信息作为第一数据帧经由帧同步模块上报给HighMAC装置113；同时，所述帧同步模块还根据收到的来自于同一发送节点地址的多个勤务帧启动其中的网络同步控制模块进行与该发送节点的网络状态同步调整。

再如，当接收处理模块得到的解析结果为超帧时，将超帧中的发送节点地址、接收节点地址、超帧类型、接收时间等信息作为第一数据帧通过帧同步模块上报给HighMAC装置113；同时，所述帧同步模块还根据收到的来自于同一发送节点地址的多个超帧启动其中的时钟同步控制模块进行与该发送节点的时钟同步调整。

在此，所述网络同步控制模块用于根据无线网络中的基准节点所发出的预设类型的第一数据帧，进行追随所述基准节点的网络状态的网络同步。

其中，所述基准节点是指位于无线网络中的、为本节点提供网络状态和时钟同步的节点。

其中，所述网络状态包括：侦听状态、入网状态、在网状态、和退网状态。其中，在侦听状态下，节点不予反馈第二数据帧，处于省电模式。在入网状态下，节点唤醒并准备与其他节点通信。在网状态包括：节点入网的在网状态和节点建网的在网状态，两个者的区别在于节点建网不需要根据上级节点来进行时钟和网络级别的同步。退网状态表示节点从无线网络中退出并转入侦听状态的过程。上述各网络状态的变化，可基于第一数据帧而调整。

例如，所述网络同步控制模块在收到初始化帧后，不断侦听接收到的勤务帧信息，当接收的勤务帧与初始化帧所提供的其他节点的节点信息相同时，标志本节点的当前网络状态由侦听状态转为入网状态，并根据所确定的入网状态，调整自身的用于计数各网络状态间隔的计数器，完成与其他节点的网络状态的同步。

所述时钟同步控制模块用于根据无线网络中的基准节点所发出的同一类型的多个第一数据帧，进行与所述基准节点的时钟同步。

具体地，由于不同的通信板上晶振个体的差异性，会导致不同节点运行的时钟频率不同。例如，本节点上采用的时钟为40M晶振，按照标准误差±10ppm来算，频率误差为10/1000000*40M＝400Hz，在一个超帧(大约2s)的时钟计数误差≈±20uS。这样就会导致即使时钟同步控制模块在闭环同步的时候根据上级节点进行时隙同步了，但在一个超帧之后的时隙还是会偏离±20uS的误差。

故而，所述时钟同步控制模块预先设定每个超帧的时长，根据上级节点在一个超帧内的计数(为固定值)来进行时钟同步。比如，上级节点A1在一个超帧内的计数为M，预设M＝时隙长度*时隙数目是固定的，则本节点A2根据自身的时钟计数，计算收到上级节点A1发送的相邻两个勤务帧的间隔为N，对比M和N，再采用相应的算法对本地时钟计数过程进行操作，最终达到M＝N的目的。

所述HighMAC装置113用于将所接收的第一数据帧上报给所连接的网络层装置13，并从该网络层装置13获取待发送的第二数据帧及其帧类型，基于所述帧类型确定发送第二数据帧的发送时隙，并按照预设的各帧类型的优先级次序，将所述发送时隙和第二数据帧发送给所述第一媒介访问控制装置111。

具体地，当HighMAC装置113接收到第一数据帧时，开启与网络层装置13的数据传输线程，并将第一数据帧传递给网络层装置13，以便网络层装置13根据第一数据帧生成或采集对应的第二数据帧。

例如，若所述HighMAC装置113接收到勤务帧时，上报至网络层装置，由所述网络层装置13生成用于响应勤务帧的勤务帧，并交由HighMAC装置113。所述HighMAC装置113在确定所接收的帧为勤务帧后，根据预先确定的勤务帧的发送时隙确定所接收的勤务帧所处时隙之后的广播时隙为发送所生成勤务帧的发送时隙。

又如，若所述HighMAC装置113接收到同步确认帧，将其上报给网络层装置，并得到网络层装置13采集更上层应用所提供的数据帧(如视频数据)并下发给HighMAC装置113。所述HighMAC装置113按照预先确定的对对应该数据帧类型的发送时隙，将在所接收的同步确认帧所处时隙之后的某一业务时隙，作为发送所述数据帧的发送时隙。

在此，所述帧类型包括但不限于以下至少一种：勤务帧类型、路由协议数据类型、同步确认帧类型、数据确认帧类型、业务数据帧类型。其中，优先级最高的帧类型为勤务帧类型，其次，各优先级由高到低的帧类型依次为路由协议数据类型、同步确认帧类型、数据确认帧类型、和业务数据类型。其中，所述业务数据类型包括：语音业务数据类型、视频业务数据类型和其他业务数据类型。其中，优先级由高到低排序为语音业务数据类型、视频业务数据类型和其他业务数据类型。

当所述HighMAC装置113中包含多个优先级类型的第二数据帧时，按照上述优先级由高到低的顺序，依次将各优先级的第二数据帧发送给LowMAC装置111。

其中，所述HighMAC装置113可以将所述发送时隙单独封装在路由协议数据类型的第二数据帧中，通过接口装置112发送给LowMAC装置111。所述HighMAC装置113也可以将所述发送时隙封装在相应第二数据帧的头信息中并通过接口装置112发送给LowMAC装置111。其中，若所述数据帧的数量为多个，则所述HighMAC装置113可根据预先获取的其他节点的时隙占用情况，确定待发送各数据帧的发送时隙，并形成用于管理数据帧发送的MAC管理列表，以便管理有效的相邻节点、和二跳节点。

在此，所述HighMAC装置113除了参考各相邻接点占用的时隙，还可以预设有用于确定各第二数据帧的发送时隙的原则，举例如下：

1)勤务帧：在本节点占用的广播时隙发送。

2)数据帧：在本节点占用的业务时隙发送业务队列的数据。

3)同步确认帧：若在非本节点占用的广播时隙内收到以本节点为基准节点的下级节点发来的勤务帧，则在业务时隙内发送要求回复的同步确认帧。

4)数据确认帧：若在非本节点占用的业务时隙内，收到的本节点为目的节点，且需要回复同步确认帧的数据帧，则在业务时隙内发送所述数据确认帧。

在一种可选方案中，如图3所示，所述HighMAC装置113包括：上传单元1114、时序处理单元1112、数据接收单元1111和下发单元1113。

其中，所述上传单元1114用于将所接收的第一数据帧上传给网络层装置13。

所述数据接收单元1111与网络层装置13相连，包含对应各帧类型的缓存队列，用于通过解析所述网络层装置13所提供的第二数据帧的帧类型，将所述第二数据帧分配到相应的缓存队列中。

所述时序处理单元1113用于根据所确定的帧类型，确定对应第二数据帧的发送时隙。

所述下发单元1113与所述时序处理单元1113相连，用于按照预设的各缓存队列的优先级由高到低的顺序，将各缓存队列中的第二数据帧及其发送时隙发送给第一媒介访问控制装置113。

具体地，所述上报单元1114将来自LowMAC装置111的各第一数据帧上报给网络层装置，并开通网络层装置13与数据接收单元1111的传输线程，由数据接收单元1111接收第二数据帧、确定帧类型、和分配入队缓存。时序处理单元1112按照预先确定的各帧类型的发送时隙，为该第二数据帧分配发送时隙，并由下发单元1113按照各帧类型的由高到低的优先级，将各第二数据帧和发送时隙下发给LowMAC装置111。

其中，时序处理单元1112可根据所接收的第一数据帧所在帧类型，确定待发送的数据响应按照广播时隙规则或业务时隙规则分配发送时隙。

例如，所述时序处理单元1112接收的第一数据帧为确认帧，按照预设的各时隙与第一数据帧类型的对应关系，将待发送的对应数据确认帧的第二数据帧分配到在接收所述数据确认帧所在时隙之后的业务时隙中。其中，所述业务时隙可以被固定为业务时隙周期中的固定业务时隙位置；也可以通过监测至少一跳节点发送数据的发送时隙，来确定本节点的第二数据帧的发送时隙。

又如，当所述时序处理单元1112接收到同一节点发送的多个勤务帧时，根据预设的勤务帧类型与发送时隙的对应关系，确定对应的第二数据帧(即同步确认帧)的发送时隙为广播时隙周期中的某一固定广播时隙。

在一种优选情况下，所述时序处理单元1112根据所接收的第一数据帧的帧类型，指示LowMAC装置111调整网络状态。

例如，所述时序处理单元1112根据来自基准节点的连续勤务帧，指示LowMAC装置111中的网络同步控制模块将当前的网络状态由休眠状态转为入网状态。

在此基础上，所述时序处理单元1112还用于维护与所述无线节点通信的其他节点信息。

例如，当LowMAC装置111接收到初始帧和勤务帧等时，将相应帧的源地址上报给时序处理单元1112，则所述时序处理单元1112构建所能接收的各节点的源地址的路由表。所述时序处理单元1112可在节点唤醒期间定时向路由表中的各节点地址发送用于维持通信的超帧等。

在一种可选方案中，所述时序处理单元1112还可以根据前述的流控管理单元1137上报的流控信息调整各第二数据帧的发送时隙。例如，时序处理单元1112根据所述流控信息，将待发送的第二数据帧的发送时隙推迟预设数量的子时隙。

所述下发单元根据调整后的各发送时隙将各对应的第二数据帧发送给LowMAC装置111。

当时钟同步控制模块调整了时钟同步后，LowMAC装置111用于按照所述发送时隙，将对应的第二数据帧发送至无线网络中。

具体地，如图2所示，按照从HighMAC装置113将第二数据帧发送给LowMAC装置111，并由LowMAC装置111将第二数据帧进行封装处理后通过物理层装置12发送到无线网络中的其他节点的数据流转方向，所述LowMAC装置111至少包括：分类单元1131、队列管理单元1132、发送处理单元1133、和发送缓存单元1134。

所述分类单元1131与接口装置112相连，用于根据预设的第二数据帧中的类别字段，对第二数据帧进行分类缓存。

所述队列管理单元1132连接在分类单元1131和发送处理单元1133输入端之间，用于根据分类优先级调度缓存的第二数据帧。

具体地，当HighMAC装置113发送了多种帧类型的第二数据帧时，所述分类单元1131根据第二数据帧中的类型字段(如TYPE字段)进行分类，并保存到队列管理单元1132中。所述队列管理单元1132根据预设的分类优先级调整所缓存的各第二数据帧的发送顺序，并按照发送顺序将各第二数据帧传递给所述发送处理单元1133。其中，类型字段中表示了第二数据帧为流控帧、与发送业务数据相关的数据帧、管理帧等。其中，与发送业务数据相关的数据帧包括：MAC协议数据、业务数据、和路由协议数据等。

所述发送处理单元1133用于按照当前与其他节点的时钟同步，在相应的发送时隙将数据帧进行同步发送处理，其中，所述数据帧包括：第二媒介控制访问装置所提供的第二数据帧和基于所述接收处理单元的指示所生成的第三数据帧。

其中，所述发送处理单元1133可根据帧同步模块所进行的时钟同步，将所同步的其他节点的数据帧的发送时隙进行同步处理，同时将各数据帧进行封装和CRC校验。

所述发送处理单元1133按照同步后的业务时隙和所接收的对应数据帧或数据确认帧的发送时隙，向其他节点发送数据帧或数据确认帧。

当所述发送处理单元1133将数据帧信息进行封装和CRC校验后，存入发送缓存单元1134中，以供物理层装置12提取。

如图1、2和3所示，本发明的无线节点的结构举例如下：

无线节点包括：网络层装置13、媒介访问控制系统11、物理层装置12。

其中，所述媒介访问控制系统11包括：HighMAC装置113、接口装置112和LowMAC装置111。其中，HighMAC装置113包括：与网络层装置13相连的数据接收单元1111、与数据接收单元1111相连的时序处理单元1112、和连接在时序处理单元1112与接口装置112之间的下发单元1113。所述接口装置112为McBSP接口。所述LowMAC装置111包括：与接口装置112相连的分类单元1131、与分类单元1131相连的队列管理单元1132、与队列管理单元1132相连的发送处理单元1133、与发送处理单元1133相连的发送缓存单元1134，以及，与物理层装置12相连的接收缓存单元1135、连接在接口装置112和接收缓存单元1135之间的接收处理单元1136、以及连接在接收处理单元1136和接口单元之间的流控管理单元1137。

其中，如图2所示，所述发送处理单元1133包括：TDMA模块和CRC校验模块。所述接收处理单元1136包括：快速转发模块、帧同步模块、接收处理模块和CRC校验模块。

所述无线节点的工作过程举例如下：

当物理层装置12将所接收的数据包发送至接收缓存单元1135时，接收处理单元1136中的CRC校验模块对数据包进行校验，并将校验通过的数据包交由接收处理模块进行数据帧解析从而得到第一数据帧。

若所述第一数据帧可用于时钟同步，则所述接收处理单元中的帧同步模块基于该第一数据帧进行时钟同步，同时通过快速转发模块将所述第一数据帧通过HighMAC装置113中的上报单元传递给网络层装置，并由网络层装置反馈第二数据帧至数据接收单元。数据接收单元根据该第二数据帧的帧类型将其保存在对应的缓存队列中，并由时序处理单元1112从预先确定的所述帧类型的各发送时隙中选择一发送时隙。下发单元1113按照帧类型的优先级，从各帧类型所对应的缓存队列中将相应的第二数据帧通过接口装置发送给LowMAC装置。LowMAC装置中的分类模块按照帧类型将所述第二数据帧存入队列管理模块，并由队列管理模块按照当前的网络状态同步或时钟同步，将第二数据帧提供给发送处理单元，并通过物理层装置发送至无线网络中。

为了缓解多第一数据帧上报HighMAC装置113时的数据拥堵，以及缓解第二数据帧在无法及时发送时的数据拥堵，所述LowMAC装置111中还包括连接在接收处理单元1136和接口装置112之间的流控管理单元1137。

所述流控管理单元1137用于与所述HighMAC装置113进行待发出的第二数据帧和/或待上报的第一数据帧的流量控制。

在此，所述流控管理单元1137可以包括一队列缓存。接收处理单元1136将所要上报的第一数据帧存入队列缓存，所述流控管理单元1137从所述队列缓存中逐个提取第一数据帧，并通过接口装置112上报给HighMAC装置113。

在一种可选方案中，所述流控管理单元1137还可以在发送缓存单元1134中待发送的第二数据帧的数量大于1时，生成包含待发送的第二数据帧的数量的流控信息、或将所述数量封装在第一数据帧中，上报给HighMAC装置113。所述HighMAC装置113根据所接收的流控信息调整发送第二数据帧的发送时隙，以减缓LowMAC装置111的数据积压。

本发明按照数据底层收发和数据上层管理，将节点MAC层分成HighMAC装置和LowMAC装置，能够减少MAC层数据处理的耦合度，实现了数据收发与数据上层管理的分离，有利于对数据底层收发和数据上层管理的各自性能和功能改进。另外，在两个MAC装置之间设置接口装置，有利于解决两MAC装置之间数据传输同步问题。利用流控管理单元能够向HighMAC装置提供LowMAC装置的数据收发拥堵情况，有利于HighMAC装置调整第二数据帧的发送时隙。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种可配置无线自组网MAC分层系统，其特征在于，包括：

与无线网络相连的第一媒介访问控制装置，以及与所述第一媒介访问控制装置通信连接的第二媒介访问控制装置；

所述第一媒介访问控制装置用于将来自所述无线网络中的其他节点的第一数据帧上报给所述第二媒介访问控制装置，以及与所述无线网络中的其他节点进行时钟同步；

所述第二媒介访问控制装置用于将所述第一数据帧上报给本节点的网络层装置，并从该网络层装置获取待发送的第二数据帧及其帧类型，基于所述帧类型确定发送第二数据帧的发送时隙，并按照预设的各帧类型的优先级次序，将所述发送时隙和第二数据帧发送给所述第一媒介访问控制装置；

所述第一媒介访问控制装置还用于在时钟同步后，按照所述发送时隙，将对应的第二数据帧发送至无线网络中。

2.根据权利要求1所述的可配置无线自组网MAC分层无线节点的媒介访问控制系统，其特征在于，所述第一媒介访问控制装置包括：

接收缓存单元，用于缓存接收来自无线网络的数据包；

从所述接收缓存单元读取所述数据包的接收处理单元，用于对所读取的数据包进行解析，并根据解析结果执行：时钟同步、将解析出的第一数据帧上报给所述第二媒介访问控制装置、和指示所述第一媒介访问控制装置中的发送处理单元将用于响应解析结果的第三数据帧予以发送中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的可配置无线自组网MAC分层无线节点的媒介访问控制系统，其特征在于，所述接收处理单元包括：帧同步模块；其中，所述帧同步模块包括：

网络同步控制模块，用于根据无线网络中的基准节点所发出的预设类型的第一数据帧，进行追随所述基准节点的网络状态的网络同步；

时钟同步控制模块，用于根据无线网络中的基准节点所发出的同一类型的多个第一数据帧，进行与所述基准节点的时钟同步。

4.根据权利要求2所述的可配置无线自组网MAC分层无线节点的媒介访问控制系统，其特征在于，所述第一媒介访问控制装置包括：

发送处理单元，用于按照当前与其他节点的时钟同步，在相应的发送时隙将数据帧进行同步发送处理，其中，所述数据帧包括：第二媒介控制访问装置所提供的第二数据帧和基于所述接收处理单元的指示所生成的第三数据帧；

与所述发送处理单元相连的发送缓存单元，用于缓存待发送至无线网络的所述数据帧。

5.根据权利要求4所述的可配置无线自组网MAC分层无线节点的媒介访问控制系统，其特征在于，所述第一媒介访问控制装置还包括：

与接口装置相连的分类单元，用于根据预设的第二数据帧中的类别字段，对第二数据帧进行分类缓存；

连接在分类单元和所述发送处理单元输入端之间的队列管理单元，用于根据分类优先级调度缓存的第二数据帧。

6.根据权利要求1所述的可配置无线自组网MAC分层无线节点的媒介访问控制系统，其特征在于，所述第二媒介访问控制装置包括：

上传单元，用于将所接收的第一数据帧上传给网络层装置；

与所述网络层装置相连的数据接收单元，包含对应各帧类型的缓存队列，用于通过解析所述网络层装置所提供的第二数据帧的帧类型，将所述第二数据帧分配到相应的缓存队列中；

与所述数据接收单元相连的时序处理单元，用于根据所确定的帧类型，确定对应第二数据帧的发送时隙；

与所述时序处理单元相连的下发单元，用于按照预设的各缓存队列的优先级由高到低的顺序，将各缓存队列中的第二数据帧发送给第一媒介访问控制装置。

7.根据权利要求6所述的可配置无线自组网MAC分层无线节点的媒介访问控制系统，其特征在于，所述时序处理单元用于根据所接收的第一数据帧的帧类型，指示第一媒介访问控制装置调整网络状态。

8.根据权利要求1所述的可配置无线自组网MAC分层无线节点的媒介访问控制系统，其特征在于，还包括：连接在所述第一媒介访问控制装置和第二媒介访问控制装置之间的接口装置，用于缓冲所述第一媒介访问控制装置和第二媒介访问控制装置之间数据传输速度差。

9.根据权利要求8所述的可配置无线自组网MAC分层无线节点的媒介访问控制系统，其特征在于，所述接口装置包括：设置在所述第二媒介访问控制装置中的接口驱动单元，以及设置在所述第一媒介访问控制装置中的接口单元；

其中，所述接口单元用于提供所述第一媒介访问控制装置和第二媒介访问控制装置之间串行数据传输方式。

10.根据权利要求8所述的可配置无线自组网MAC分层无线节点的媒介访问控制系统，其特征在于，所述第一媒介访问控制装置包括：

与所述接口装置相连的流控管理单元，用于与所述第二媒介访问控制装置进行待发出的第二数据帧和/或待上报的第一数据帧的流量控制。