CN107295566B - 天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入方法和装置，其中方法包括：发送节点在第一信道上确定第一RS；判断第一RS之前的预设时间段内是否接收到冲突信息，冲突信息包括：第二CTS分组和第一接收节点的冲突RTS分组，其中，第二CTS分组为发送节点的通信范围内的其他发送节点对应的接收节点发送至第一信道上的用于允许数据传送的信息；若第一RS之前的预设时间段内接收到冲突信息，则获取退避时间，重新确定向第一接收节点发送第一RTS分组的RS，通过第二信道向第一接收节点发送第一数据。本发明提供的天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入方法和装置，可以解决利用现有技术实现多址接入的过程中信道的利用率有待提高的问题。

Description

天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入方法和装置

技术领域

本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入方法和装置。

背景技术

多址接入是指多个节点或用户实现快速、高效、公平和可靠地共享信道资源。多址接入可以有效提高信道资源的利用率。

现有技术中实现多址接入的过程中可参考图1，图1中包括节点A、节点B、节点C和节点D，其中，各个节点在通过载波侦听技术判断其对应的通信范围内的其他节点是否正在发送数据。节点A向节点B发送数据时，以节点A为圆心的阴影区域为节点A的通信范围，以节点B为圆心的圆形区域为接收节点B的通信范围。一方面，节点C处于发送节点A的通信范围之内，同时处于接收节点B的通信范围之外，此时，节点C为暴露终端，节点C因可以侦听到节点A的数据发送，为了避免与节点A所发送的数据产生数据碰撞而发生不必要的延迟发送，造成信道利用率低。另一方面，节点D处于发送节点A的通信范围之外，同时处于接收节点B的通信范围之内，此时，节点D为隐藏终端，节点D也有可能向节点B发送数据，从而可能会发生数据碰撞，致使接收节点B不能正常接收数据，发送失败的数据需重新发送，进而造成信道利用率低。

然而，利用现有技术实现多址接入的过程中信道的利用率有待提高。

发明内容

本发明实施例提供了一种天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入方法和装置，以解决利用现有技术实现多址接入的过程中信道的利用率有待提高的问题。

本发明的实施例一方面提供了一种天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入方法，包括：第一发送节点在第一信道上确定第一预约时隙(Reservation Slot，简称：RS)，上述第一信道包括至少一个RS，上述第一RS用于上述第一发送节点发送第一数据的请求信息；上述第一发送节点判断上述第一RS之前的预设时间段内是否接收到冲突信息，上述冲突信息包括：第二清除发送(Clear To Send，简称：CTS)分组和第一接收节点的冲突请求发送(Request To Send，简称：RTS)分组，其中，上述第二CTS分组为上述第一发送节点的通信范围内的第二发送节点对应的接收节点发送至上述第一信道上的用于允许数据传送的信息；若上述第一RS之前的预设时间段内未接收到上述冲突信息，则上述第一发送节点在上述第一RS内向接收节点发送第一RTS分组),上述第一RTS分组用于确认上述第一接收节点是否接收上述第一数据；或，若上述第一RS之前的预设时间段内接收到上述冲突信息，则上述第一发送节点获取退避时间，确定第二RS；上述第一发送节点在上述第二RS内向第一接收节点发送第一RTS分组；上述第一发送节点接收上述第一接收节点的第一CTS分组，上述第一CTS分组为上述第一RTS分组的应答；上述第一发送节点通过第二信道向上述第一接收节点发送上述第一数据。

本发明实施例第二方面还提供一种天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入装置，包括：确定模块、判断模块、第一发送模块、第一接收模块、第二发送模块和第二接收模块；上述确定模块用于：在第一信道上确定第一预约时隙RS，上述第一信道包括至少一个RS，上述第一RS用于上述第一发送节点发送第一数据的请求信息；上述判断模块用于：判断上述第一RS之前的预设时间段内是否接收到第二清除发送CTS分组，其中，上述冲突信息为上述第一发送节点的通信范围内的第二发送节点对应的接收节点发送至上述第一信道上的用于允许数据传送的信息；若上述第一RS之前的预设时间段内未接收到上述冲突信息，则上述第一发送模块用于：在上述第一RS内向接收节点发送第一请求发送RTS分组,上述第一RTS分组用于确认上述第一接收节点是否接收上述第一数据；或，若上述第一RS之前的预设时间段内接收到上述冲突信息，则上述第一发送模块用于：获取退避时间，确定第二RS；上述第一发送节点在上述第二RS内向第一接收节点发送第一RTS分组；上述第一接收模块用于：接收上述第一接收节点的第一CTS分组，上述第一CTS分组为上述第一RTS分组的应答；上述第二发送模块用于：通过第二信道向上述第一接收节点发送上述第一数据；上述第二接收模块用于：接收上述第一接收节点的确认字符ACK分组，上述ACK分组为上述第一接收节点成功接收上述第一数据后发送；或，上述第二接收模块用于：接收上述第一接收节点的否定回答NACK分组，上述NACK分组为上述第一接收节点接收上述第一数据失败后发送。

本发明的实施例提供的天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入方法和装置，通过第一发送节点在第一信道上确定第一RS预约时隙时，判断所述第一RS前的预设时间段内是否存在冲突信息，一方面，若不存在冲突信息，则预约第一信道成功，向其接收节点发送RTS分组，进而传输数据，解决了现有技术中暴露终端问题中不必要延时造成的信道浪费的问题；另一方面，若存在冲突信息，则确定退避时间候预约第一信道，再向其接收节点发送RTS分组，进而传输数据，解决了现有技术中隐藏终端问题中数据碰撞造成的信道利用率低的问题。进一步地，本实施例提供的天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入方法中，在发送节点判断需要退避时，考虑了发送节点的通信范围内的其他节点的业务量是否繁忙、发送节点的业务优先级高低以及其队列排队长度等情况下，确定退避时间，从而，解决现有技术中隐藏终端问题和暴露终端问题的同时，具有高优先级业务的发送节点退避时间较短，并且，通过分级方法划分优先级竞争区域保证以高优先级业务的快速接入，从而提高了发送节点发送业务的公平性，保障了服务质量。更进一步地，为了进一步保障高优先级业务的快速接入，在当前阶段预约结束后，节点可以根据CCH上当前预约时隙中预约情况，例如RTS分组、CTS分组发送和接收情况等，在下一预约时隙中进行动态时隙调整和安排，调整竞争微时隙中不同优先级竞争区域的划分比例，使得每个竞争区域的大小可以根据上一时隙的预约冲突情况进行动态调整。

附图说明

图1为本发明天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入方法和装置的现有技术示意图；

图2为本发明天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入方法和装置的使用场景图；

图3为本发明天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入方法和装置实施例一的流程示意图；

图4为本发明天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入方法和装置实施例二的流程示意图；

图5为本发明实施例二中天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入方法中信道划分示意图；

图6为本发明实施例二中天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入方法中确定退避时间流程示意图；

图7a为本发明实施例二中一种天临空地车网络拓扑情景示意图；

图7b为针对图7a所示的网络拓扑情景下本发明提供的带冲突避免的多址接入方法中的信道状态示意图；

图8为本发明实施例三提供的临空地车网络中带冲突避免的多址接入方法中具有不同优先级业务的发送节点在CCH上预约的RS中竞争区域的分布图；

图9a为本发明实施例五天临空地车网络中存在暴露发方与隐藏收方问题的拓扑示意图；

图9b为本发明实施例五天临空地车网络中存在暴露收方与隐藏发方问题的拓扑示意图；

图10a为解决图9a中存在暴露发方问题的信道示意图；

图10b为解决图9a存在隐藏收方问题的信道示意图；

图10c为解决图9b中存在隐藏发方问题的信道示意图；

图10d为解决图9b中存在暴露收方问题的信道示意图；

图11为本发明天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入装置的结构示意图；

图12为本发明天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入装置的另一结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有技术中实现多址接入的过程中各个节点在通过载波侦听技术判断其对应的通信范围内的其他节点是否正在发送数据，存在暴露终端以及隐藏终端带来的信道利用率低的问题。

本发明实施例中通过第一发送节点在第一信道上确定第一RS时，判断所述第一RS前的预设时间段内是否存在冲突信息，一方面，若不存在冲突信息，则预约第一信道成功，向其接收节点发送RTS分组，进而传输数据，解决了现有技术中暴露终端问题中不必要延时造成的信道浪费的问题；另一方面，若存在冲突信息，则确定退避时间候预约第一信道，再向其接收节点发送RTS分组，进而传输数据，解决了现有技术中隐藏终端问题中数据碰撞造成的信道利用率低的问题。

本发明提供的下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

本发明实施例的典型应用对象为天临空地车通信网络。天临空地车通信网络可用于解决目前轨道交通信息传输方面的问题。在轨道交通信息传输方面，目前铁路交通主要通过列车与轨边蜂窝通信系统连接构成列车移动通信系统实现列车信息服务，典型系统如专门为铁路通信设计的全球移动通信系统(Global System for Mobile Communicationsfor Railways，简称：GSM-R)和专门为铁路通信设计的长期演进技术(Long TermEvolution for Railways，简称：LTE-R)等，国外和我国都已经实现了相关技术与系统应用。但这些系统严重依赖于完善的陆侧通信基础设施来构建列车信息网，对于陆侧通信基础设施薄弱的地区，现有方法将面临挑战；同时，蜂窝网络的脆弱性将严重制约车联网对突发事件的应急响应效能。因此充分利用我国在临近空间飞艇和无人机领域的先导优势，建立天临空地车一体化的轨道交通专用信息保障系统，实现天、临、空、地、车五者间的信息一体化传输与处理。

天临空地车通信网络中的车联网部分由于其网络架构物理空间跨度较大，难以普及基础设施的覆盖，所以基于IEEE802.11p的单播主要采用分布式协调功能(DistributedCoordination Function，简称：DCF)方式进行传输。IEEE802.11p的DCF方式主要采用带有冲突检测的载波侦听多路存取(Carrier Sense Multiple Access with CollisionDetection，简称：CSMA/CA)技术，同时IEEE802.11p协议中可以开启RTS/CTS握手机制。其中，无线网络单播主要采用IEEE802.11协议中的CSMA/CA技术。

图2为本发明天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入方法和装置的使用场景图，图3为本发明天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入方法和装置实施例一的流程示意图。参考图3，本实施例提供的天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入方法包括一下内容。

步骤101：第一发送节点在第一信道上确定第一预约时隙RS，所述第一信道包括至少一个RS，所述第一RS用于所述第一发送节点发送第一数据的请求信息。

具体地，参考图3，天临空地车通信网络系统包括：浮空器、空地宽带通信系统、空地移动通信系统、无人机网关通信系统、列车网关通信系统、轨道车辆通信终端(例如行驶在轨道上的列车)、无人机通信终端以及车联网、管理中心和网关等，各设备之间形成无线网络，其中，移动的浮空器、无人机、列车以及无线通信终端之间的通信是本发明提供的天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入方法使用的典型场景。天临空地车网络中的节点为本实施例中的研究对象。以天临空地车通信网络中某一个发生数据发送的节点作为本实施例中的第一发送节点，第一发送节点发送第一数据，对应的接收节点为本实施例中所述的第一接收节点，并且，天临空地车通信网络中，第一发送节点外的其他发送节点为本实施例中的第二发送节点。

进一步地，天临空地车通信网络中用于节点数据传送的信道的可用频段划分为控制信道(Control Channel，简称：CCH)和数据信道(Data Channel，简称：DCH)两个信道，每个信道划分成若干时隙，例如：CCH中的一个时隙称为RS，发送节点在CCH上预约第一RS，第一RS用于所述第一发送节点发送第一数据的控制信息(例如请求信息向第一接收节点发送第一请求发送RTS分组,所述第一RTS分组用于确认所述第一接收节点是否接收所述第一数据)。本实施例中，第一信道以上述CCH为例进行说明，第二信道以上述DCH为例进行说明。

更为具体地，第一发送节点根据自己是否存在需发送的第一数据决定是否在CCH上预约第一RS。

步骤102：所述第一发送节点判断所述第一RS之前的预设时间段内是否接收到冲突信息，所述冲突信息包括：第二清除发送CTS分组和第一接收节点的冲突RTS分组，其中，所述第二CTS分组为所述第一发送节点的通信范围内的第二发送节点对应的接收节点发送至所述第一信道上的用于允许数据传送的信息。

若所述第一RS之前的预设时间段内未接收到所述冲突信息，则执行步骤103’至步骤105；若所述第一RS之前的预设时间段内接收到所述冲突信息，则执行步骤103至步骤105。

步骤103’：所述第一发送节点在所述第一RS内向第一接收节点发送第一请求发送RTS分组,所述第一RTS分组用于确认所述第一接收节点是否接收所述第一数据。

具体地，第一发送节点在其预约的第一RS之前的预设时间段内未接收到所述冲突信息，表明第一发送节点的通信范围内没有第二发送节点对应的接收节点发送至所述第一信道上的CTS分组，即第一发送节点预约的第一RS有效，可以用了发送第一RTS分组。

更为具体地，若第一发送节点其预约的第一RS之前的预设时间段内，接收到RTS分组时，并不一定需要采取退避措施。当第一发送节点其预约的第一RS之前的预设时间段内，只接收到第二RTS分组(本实施例中，第二RTS分组为第二发送节点发送)，而没有接收到第二CTS分组，并且其对应的第一接收节点不能接收到该上述第二RTS分组，表明第一发送节点可以在当前预约时隙(第一RS)中避开已有的第二CTS的发送，即第一发送节点预约第一RS成功。

需要说明的是，步骤103’用于解决现有技术中存在的暴露终端发送数据时造成必要的延迟发送的问题，从而本实施例提供的信道接入方法提高了信道利用率。

步骤103：所述第一发送节点获取退避时间，确定第二RS；所述第一发送节点在所述第二RS内向第一接收节点发送第一RTS分组。

具体地，第一发送节点在其预约的第一RS之前的预设时间段内接收到包含有第二CTS分组的所述冲突信息，表明第一发送节点的通信范围内存在第二发送节点对应的接收节点发送至所述第一信道上的CTS分组，即第一发送节点预约的第一RS失败，不可以用于发送第一RTS分组。还表明第一发送节点的通信范围内的其他节点(第二发送节点)已经预约CCH成功，从而为了避免数据碰撞现象，第一发送节点进行主动退避，在第一RS的基础上退避，并进一步确定退避后的第二RS，并且第一发送节点在所述第二RS内向第一接收节点发送第一RTS分组。

需要说明的是，步骤103用于解决现有技术中存在的隐藏终端发送数据是造成的数据碰撞问题，从而本实施例提供的信道接入方法进一步提高了信道利用率。

另外，所述第一接收节点的冲突RTS指所述第一接收节点正在数据发送操作。若第一发送节点在其预约的第一RS之前的预设时间段内接收到包含有所述第一接收节点的冲突RTS的冲突信息，表明第一发送节点对应的第一接收节点正在进行数据发送操作，此时，不可接收第一发送节点将要发送的第一数据，则第一发送节点进行主动退避。

步骤104：所述第一发送节点接收所述第一接收节点的第一CTS分组，所述第一CTS分组为所述第一RTS分组的应答。

其中，第一发送节点在步骤103’的第一RS中发送第一RTS分组后，或在步骤103的第二RS中发送第一RTS分组后，等待接收所述第一接收节点的第一CTS分组。

如果成功收到第一接收节点发送的第一CTS分组，则表明其预约第一信道(本实施例中为CCH)成功；否则表明其预约第一信道失败。预约信道失败的第一发送节点进行预约碰撞后的退避，即在1个数据传输的时间后再重新开始预约第一信道，直到碰撞次数达到最大发送次数N_r后，第一数据将被丢弃。

同时，第一接收节点接收第一RTS分组后，首先判断自身是否处于空闲状态。

具体地，若第一接收节点没有处于空闲状态，即第一接收节点正在收发数据，则第一接收节点不发送所述第一CTS分组。如果第一接收节点处于空闲状态，则第一接收节点收到第一发送节点的第一RTS分组后，需侦听DCH；如果第一接收节点侦听到DCH处于忙的状态，则第一接收节点不发送所述第一CTS分组，如果第一接收节点侦听到DCH空闲，则第一接收节点向第一发送节点发送所述第一CTS分组，从而第一发送节点执行步骤105，同时，第一接收节点开始在DCH上等待接收第一数据。

更为具体地，当第一接收节点侦听到DCH处于忙的状态时，表明存在隐藏终端的数据分组正在占用DCH进行数据发送，若本对节点(第一发送节点与第一接收节点)继续进行后续的第一数据发送会造成在数据碰撞(即暴露终端收方的情况)，因此，此时第一接收节点不向第一发送节点发送第一CTS分组。而如果第一接收节点侦听到DCH处于空闲状态，表明不存在隐藏终端的数据分组正在占用DCH进行数据发送的问题，则第一接收节点第一发送节点发送第一CTS分组，并进一步进行第一数据的传输。

可选的，第一发送节点在限定的时间内节点没有收到第一CTS分组，则在下一个RS中继续预约信道，重复执行步骤101。

步骤105：所述第一发送节点通过第二信道向所述第一接收节点发送所述第一数据。

本实施例提供的天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入方法中，各个发送节点根据在CCH上侦听到的控制分组来决定节点是否需要退避，从而大大降低隐藏终端发方所引起的分组碰撞问题和暴露终端发方所带来的信道资源浪费问题。具体地，本实施例中通过第一发送节点在第一信道上确定第一RS时，判断所述第一RS前的预设时间段内是否存在冲突信息，一方面，若不存在冲突信息，则预约第一信道成功，向其接收节点发送RTS分组，进而传输数据，解决了现有技术中暴露终端问题中不必要延时造成的信道浪费的问题；另一方面，若存在冲突信息，则确定退避时间候预约第一信道，再向其接收节点发送RTS分组，进而传输数据，解决了现有技术中隐藏终端问题中数据碰撞造成的信道利用率低的问题。

图4为本发明天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入方法和装置实施例二的流程示意图，本实施例提供的天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入方法是在实施例一的基础上进行的。即本实施例中所述第一发送节点、第一接收节点、第一数据、第一RTS、第一CTS分组、冲突信息、第一信道以及第二信道等均与实施例一中相同。参考图4，本实施例提供的天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入方法包括一下内容。

步骤201：第一发送节点在第一信道上确定第一预约时隙RS，所述第一信道包括至少一个RS，所述第一RS用于所述第一发送节点发送第一数据的请求信息。

其中，步骤201的具体实现方式与步骤101的具体实现方式相同，在此不再赘述。

步骤202：所述第一发送节点在所述第一信道上所述第一RS前(N_RS-1)个RS中是否接收到所述冲突信息，所述冲突信息包括：第二清除发送CTS分组和第一接收节点的冲突RTS分组，其中，所述第二CTS分组为所述第一发送节点的通信范围内的第二发送节点对应的接收节点发送至所述第一信道上的用于允许数据传送的信息。

其中，图5为本发明实施例二中天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入方法中信道划分示意图，参考图5，天临空地车网络中各节点使用控制信道(CCH)传输控制分组(包括：RTS分组、CTS分组和ACK分组)，使用数据信道(DCH)传输数据分组(DATA分组)，将CCH划分为多个RS，将DCH划分为多个TS。

具体地，CCH上每个RS还包括3个短帧间间隔(SIFS)，其中SIFS为IEEE 802.11MAC协议定义的短帧间间隔。

更为具体地，所述第二信道(本实施例中为DCH)包括至少一个传输时隙TS，所述第一数据DATA在所述DCH上的传输时间为一个T_TS，所述T_TS＝N_RST_RS，T_TS为一个TS的时间，T_RS为一个RS的时间，N_RS为正整数，表示在所述第二信道上一个TS所占时间为所述第一信道上RS所占时间的倍数。即本实施例中DCH中一个TS的时间为CCH中一个RS的时间的整数倍，并且DCH上每进行一次数据分组传输，所需时间均为一个T_TS。为了避免所述第一数据与所述第二发送节点发送的数据发生数据碰撞，所述第一发送节点在所述第一信道上所述第一RS前(N_RS-1)个RS中是否接收到所述冲突信息。

若所述第一RS之前的预设时间段内未接收到所述冲突信息，则执行步骤203’、步骤205至步骤207；若所述第一RS之前的预设时间段内接收到所述冲突信息，则执行步骤203至步骤207。

步骤203’：所述第一发送节点在所述第一RS内向第一接收节点发送第一请求发送RTS分组,所述第一RTS分组用于确认所述第一接收节点是否接收所述第一数据。

其中，步骤203’的具体实现方式与步骤103’的具体实现方式相同，在此不再赘述。

步骤203：所述第一发送节点获取所述冲突信息距离所述第一RS的退避RS的个数，并根据所述退避RS的个数获取退避时间，确定第二RS。

具体地，天临空地车网络中发送节点获取所述冲突信息距离所述第一RS的退避RS的个数，并根据所述退避RS的个数获取退避时间的实现方法如下。

图6为本发明实施例二中天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入方法中退避策略示意图。首先，所述第一发送节点在发送第一RTS分组之前获取所述第一发送节点的当前队列长度为L_current、通过侦听的方式获取所述预设时间段内所述冲突信息的发生次数k以及k个所述冲突信息中与所述第一RS的最近距离n_RS。

若所述冲突信息的发生次数k小于其预设阈值K，表明所述第一发送节点的通信范围内的其他节点的业务量没有超过对应的预设阈值，第一发送节点应在确定的第一RS的基础上再退避N_{b_1}个预约时隙(退避RS的个数为N_{b_1}个预约时隙)后再进行RS预约，此时，所述退避RS的个数N_{b_1}由公式一确定，第一发送节点的退避时间T_{RB_1}由公式二确定：

N_{b_1}＝(N_RS-n_RS) 公式一，

T_{RB_1}＝N_{b_1}T_RS 公式二。

若所述冲突信息的发生次数k大于或等于所述预设阈值K，表明第一发送节点的通信范围内的其他节点的业务量超过对应的预设阈值，此时要根据所述第一发送节点自身的业务优先级，并结合其当前队列长度确定退避时间。

具体地，若所述冲突信息的发生次数k大于或等于所述预设阈值K，且所述第一发送节点的当前队列长度为L_current小于或等于所述第一发送节点的队列长度的预设阈值L_t，则表明所述第一发送节点的退避时间不需考虑其队列长度的影响，需考虑其业务的优先级，此时，第一发送节点的退避RS的个数N_{b_2}由公式三确定以及退避时间T_{RB_2}由公式四确定：

T_{RB_2}＝N_{b_2}T_RS 公式四。

具体地，若所述冲突信息的发生次数k大于或等于所述预设阈值K，且所述第一发送节点的当前队列长度为L_current大于所述第一发送节点的队列长度的预设阈值L_t，则表明第一发送节点的排队较长，同时需要考虑队列长度以及其业务优先级的影响，此时，第一发送节点的退避RS的个数N_{b_3}由公式五确定以及退避时间T_{RB_3}由公式六确定：

T_{RB_3}＝N_{b_3}T_RS 公式六。

其中，N_{b_1}、N_{b_2}和N_{b_3}分别为不同情况下的退避RS的个数，T_{RB_1}、T_{RB_2}和T_{RB_3}分别为N_{b_1}、N_{b_2}和N_{b_3}对应的退避时间，N_RS为正整数，表示在所述第二信道上一个TS所占时间为所述第一信道上RS所占时间的倍数，P_Max为所述第一发送节点的所发送数据的最高优先级，P_i为所述第一数据的优先级，P_i的取值范围为大于等于1并且小于等于P_Max的整数。

下面举例进行说明：

图7a为本发明实施例二中一种天临空地车网络拓扑情景示意图，图7b为针对图7a所示的网络拓扑情景下本发明提供的带冲突避免的多址接入方法中的信道状态示意图。

参看图7a，其中发送节点S₁与接收节点D₁之间正在DCH上发送DATA分组，其中，发送节点S₂与接收节点D₁相距一跳。如果此时发送节点S₂在CCH中预约信道成功，那么发送节点S₂在DCH上发送的数据分组会与发送节点S₁正在发送的DATA分组产生碰撞，参考图7b，根据本实施例提供的方法，发送节点S₂进行退避。具体地，发送节点S₂侦听到发送节点S₁与接收节点D₁进行RTS/CTS握手所在的预约时隙，距发送节点S₂所选定的预约时隙相差n_RS个预约时隙，此时k＝1＜K，根据上述图6所述的退避策略，不需考虑发送节点S₂的业务优先级，则其需要再退避(N_RS-n_RS)个预约时隙后，再开始竞争预约CCH。

需要说明的是，天临空地车通信网络中，各个节点之间通过发送不同的数据分组代表发送不同的业务，而不同的业务具备的优先级不同，则不同的数据分组对应的具有不同的优先级，例如根据不同消息种类(数据分组)所对应的接入级别从优先到滞后来划分的话则可排成：语音、视频、尽力而为以及背景信息)，分别对应的优先级可以依次划分为4、3、2以及1，优先级数字越大表示优先级越高。本实施例中，第一发送节点发送的第一数据具备某个优先级。

进一步地，通过图6所示的退避时间的设置，使得退避RS的个数N_{b_2}和退避RS的个数N_{b_3}均为退避RS的个数N_{b_1}的e⁰至e¹倍，即当第一发送节点的通信范围内的其他节点的业务量繁忙(k≥K)时，需退避较长的时间。且优先级高的业务由于退避时间小于优先级低的业务的退避时间，因此有更大的概率率先完成业务的预约和发送。同时对于发送节点的业务优先级相同的节点，在其队列排队较长(L_current>L_t)时，队列长度较长的发送节点退避时间少于队列长度较短的节点，进而使队列长度较长的节点能优先预约发送，从而保障服务质量。

步骤204：所述第一发送节点在所述第二RS内向第一接收节点发送第一RTS分组。

步骤205：所述第一发送节点接收所述第一接收节点的第一CTS分组，所述第一CTS分组为所述第一RTS分组的应答。

可选的，第一接收节点侦听其通信范围内的其他节点的RTS分组/CTS分组，并记录接收到所述第一RTS分组前(N_RS-1)个预约时隙中正在通信的其他收发节点对和相关时间戳，并且超过(N_RS-1)个预约时隙的记录被删除。当第一接收节点正确收到第一RTS分组后，检查当前的第一数据分组发送是否与所记录的其他收发节点对正在进行的数据分组发送有冲突。若没有冲突，则回复第一CTS分组；否则，回复第一否定清除发送(Negative ClearTo Send，简称：NCTS)分组，其中所述第一NCTS分组表明所述第一发送节点需在几个RS后再次预约CCH。

步骤206：所述第一发送节点通过第二信道向所述第一接收节点发送所述第一数据。

具体地，第一发送节点与第一接收节点在CCH上第二RS中完成RTS/CTS握手后，第一发送节点在DCH上开始传输数据分组。

步骤207：所述第一发送节点接收所述第一接收节点的确认字符ACK分组，所述ACK分组为所述第一接收节点成功接收所述第一数据后发送；或，所述第一发送节点接收所述第一接收节点的否定回答NACK分组，所述NACK分组为所述第一接收节点接收所述第一数据失败后发送。

具体地，若第一接收节点成功收到第一数据分组，则在CCH上下一个RS的一开始发送ACK分组进行确认。第一发送节点收到ACK分组后就完成了第一数据分组的成功传输；若第一发送节点在规定的时间内没有收到ACK分组，则进行重传退避，退避时间为1个TS，然后再重新预约CCH。

具体地，若第一接收节点接收第一数据分组失败，则回复发送节点NACK分组。本实施例中，CCH的每个RS的开始为ACK分组的发送预留固定的时间，以避免ACK分组/NACK分组与其他分组之间的碰撞。

本实施例提供的天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入方法中，在发送节点判断需要退避时，考虑了发送节点的通信范围内的其他节点的业务量是否繁忙、发送节点的业务优先级高低以及其队列排队长度等情况下，确定退避时间，从而，解决现有技术中隐藏终端问题和暴露终端问题的同时，具有高优先级业务的发送节点退避时间较短，从而提高了发送节点发送业务的公平性，保障了服务质量。

图8为本发明实施例三提供的临空地车网络中带冲突避免的多址接入方法中具有不同优先级业务的发送节点在CCH上预约的RS中竞争区域的分布图。本实施例是在实施例二的基础上进行的，本实施例具体提供具有不同优先级业务的发送节点在CCH上预约的RS中不同的竞争区域中发送其RTS分组的概率，通过分级方法划分优先级竞争区域保证以高优先级业务的快速接入。

具体地，参考图5，CCH上每个预约时隙包括ACK分组、RTS分组和CTS分组之外，还包括N_CMS个长度为T_CMS的竞争微时隙(Competition Mini-Slot，简称：CMS)，每个预约时隙以ACK分组为开始，RTS分组和CTS分组依次分布在N_CMS个CMS之中。其中，N_CMS个所述CMS包括Q个竞争区域，Q为大于1的整数。本实施例中，参考图8，Q取值为3，则每个预约时隙中N_CMS个所述CMS包括3个竞争区域，分别为高优先级竞争区域、中优先级竞争区域和低优先级竞争区域，并且高优先级竞争区域、中优先级竞争区域和低优先级竞争区域中CMS的数目分别为N_CMS-H、N_CMS-M和N_CMS-L。不同优先级竞争区域可用于不同优先级业务的发送节点发送RTS分组，具体地，参考图8，通过分级方法划分优先级竞争区域为高优先级竞争区域、中优先级竞争区域以及低优先级竞争区域，具体地，高优先级竞争区域仅用于具有高优先级业务的节点发送其RTS，而具有其他优先级业务的节点不可以在此竞争区域内发生对应的RTS；同样地，中优先级竞争区域可用于具有高优先级业务的节点和具有中优先级业务的节点发送其RTS，而具有低优先级业务的节点不可以在中优先级竞争区域内发生对应的RTS。

进一步地，利用优先级区分节点的不同的多媒体业务(本实施例中第一发送节点的第一数据可以为多媒体业务)，具体的，多媒体业务的优先级划分需要与现有多媒体业务的业务要求和特点对应，如低时延、低误码率、低速率直至时延容忍、较高误码率或高速率等，假设多媒体业务的优先级由小到大划分为1<2<P_i<…<P_Max，并且多媒体业务的高优先级、多媒体业务的中优先级和多媒体业务的低优先级阈值分别为P_L和P_H，则有1≤P_i≤P_L为具有低优先级的多媒体业务，P_L＜P_i≤P_H为具有中优先级的多媒体业务，P_H＜P_i≤P_Max为具有高优先级的多媒体业务。

参考图8，优先级越高的竞争区域位于预约时隙中越靠近ACK分组的位置。其中，上述高优先级竞争区域为高优先级业务的节点有专用的竞争区域，在此竞争区域内只允许高优先级业务的节点选择微时隙作为其RTS分组发送时隙；同时，高优先级业务的节点还可以在其余竞争区域选择微时隙作为预约分组发送时隙。中优先级业务的节点可在中优先级竞争区域内选择微时隙作为其RTS分组的发送时隙，还可在低优先级竞争区域内选择微时隙作为其RTS分组的发送时隙。低优先级业务只允许在低优先级竞争区域内选择微时隙作为其RTS分组的发送时隙。

第一发送节点根据所述第一数据的优先级P_i，确定所述第一RTS分组在每个所述竞争区域发送的概率p_tj由公式七确定：

其中，p_tj为所述第一RTS分组在第j个竞争区域发送的概率，N_CMS-j为第j个竞争区域中所述CMS的个数，j为大于等于1且小于等于Q的整数。

所述第一发送节点根据每个所述竞争区域发送的概率在对应的竞争区域向所述第一接收节点发送所述第一RTS分组。

例如：假设节点A具有高优先级的多媒体业务(P_H＜P_i≤P_Max)，节点A选择某一竞争区域发送其RTS分组的概率与节点A业务的优先级有关，由于节点A具有高优先级的多媒体业务，则节点A可以在RS内的所有优先级竞争区域内发送其RTS，并且其选择高优先级区域发送其RTS分组的概率p_tH由公式八确定，节点A选择中优先级竞争区域发送其RTS分组的概率p_tM由公式九确定，节点A选择低优先级竞争区域发送其RTS分组的概率p_tL由公式十确定：

假设节点B具有中优先级的多媒体业务(P_L＜P_i≤P_H)，节点B不被允许在高优先级竞争区域中发送其RTS分组，则节点B在高优先级竞争区域中发送其RTS分组的概率为零，节点B选择中优先级竞争区域发送其RTS分组的概率p_tM由公式十一确定，节点B选择低优先级竞争区域发送其RTS分组的概率p_tL由公式十二确定：

假设节点C具有中优先级的多媒体业务(1≤P_i≤P_L)，节点C在高优先级竞争区域或中优先级竞争区域中发送其RTS分组的概率均为零，节点C选择低优先级竞争区域发送其RTS分组的概率p_tL由公式十三确定：

需要说明的是，RS中CMS的各个竞争区域的竞争微时隙个数之和与此RS中竞争微时隙的总数，可由公式十四表示：

N_CMS-H+N_CMS-M+N_CMS-L＝N_CMS 公式十四。

另外，公式八至公式十三中的p_tH、p_tM和p_tL分别表示节点在高优先级竞争区域、中优先级竞争区域以及低优先级竞争区域中发送其RTS的概率。

本实施例提供的天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入方法中通过设置RS中CMS分为不同优先级的竞争区域，并且根据节点业务优先级的不同，节点在不同的竞争区域发送其RTS分组的概率不同，从而，具有越高优先级业务的节点在越高的优先级竞争区域发送RTS分组的概率越大，从而保障具有高优先级业务的节点优先接入信道，也就是说，通过分级方法划分优先级竞争区域保证以高优先级业务的快速接入。本实施例中通过优先级区分策略提供的保证服务质量(Quality of Service，简称：QoS)的无线节点接入方法，在预约微时隙中通过划分不同优先级的竞争区域使得节点快速地接入信道，减少了数据碰撞概率，提高了网络吞吐量，同时减少了分组时延，提高了网络性能，并保证了节点接入信道的公平性。

实施例四

本实施例是在实施例三的基础上进行的。为了进一步保障高优先级业务的快速接入，在当前阶段预约结束后，节点可以根据CCH上当前预约时隙中预约情况，例如RTS分组、CTS分组发送和接收情况等，在下一预约时隙中进行动态时隙调整和安排，调整竞争微时隙中不同优先级竞争区域的划分比例，使得每个竞争区域的大小可以根据上一时隙的预约冲突情况进行动态调整。具体调整方式为：第一发送节点根据所述第一RS中每个所述竞争区域占所述N_CMS的比例以及每个所述竞争区域中发生所述冲突信息的概率，确定所述第一发送节点发送第二数据时对应的RS中每个所述竞争区域的比例。从而，第一发送节点通过自适应调整不同优先级竞争区域的划分比例的方法保障服务质量。

其中，每个所述竞争区域中发生所述冲突信息的概率p_b-j由公式十五确定，所述第一发送节点发送第二数据时对应的RS中每个所述竞争区域的比例N_CMS-Q′由公式十六以及公式十七确定：

N_CMS-Q′＝min(N_CMS-Q×(1+p_b-Q),N_CMS) 公式十六，

其中，p_b-j为发送所述第一数据时第j个所述竞争区域中发生所述冲突信息的概率，N_CTS-j为发送所述第一数据时第j个所述竞争区域中所述第一发送节点的通讯范围内其他节点发送CTS分组的个数，N_RTS-j为发送所述第一数据时第j个所述竞争区域中所述第一发送节点的通讯范围内其他节点发送RTS分组的个数，j为大于等于1且小于等于Q的整数，

第Q个竞争区域为每个RS中的所有竞争区域中最先发生的竞争区域，N_CMS-Q为发送所述第一数据时第Q个竞争区域包含的CMS的个数，N_CMS为发送所述第一数据时每个RS中的所有CMS的个数，p_b-Q为发送所述第一数据时第Q个竞争区域中发生所述冲突信息的概率，N_CMS-Q′为发送所述第二数据时第Q个竞争区域包含的CMS的个数，

p_b-x为发送所述第一数据时第x个所述竞争区域中发生所述冲突信息的概率，N_CMS-x为发送所述第一数据时第x个竞争区域包含的CMS的个数，N_CMS-x′为发送所述第二数据时第x个竞争区域包含的CMS的个数，j为大于等于1且小于等于Q的整数。

具体地，本实施例中，Q取值为3。则每个预约时隙中N_CMS个所述CMS包括3个竞争区域，分别为高优先级竞争区域、中优先级竞争区域和低优先级竞争区域，并且高优先级竞争区域、中优先级竞争区域和低优先级竞争区域中CMS的数目分别为N_CMS-H、N_CMS-M和N_CMS-L。则针对上述竞争区域下一帧中各竞争区域预约微时隙数目N_CMS-H′、N_CMS-M′和N_CMS-L′分别由公式十八、公式十九以及公式二十确定：

N_CMS-H′＝min(N_CMS-H×(1+p_b-H),N_CMS) 公式十八，

并且，调整前后CMS的总个数不改变，N_CMS-H′、N_CMS-M′与N_CMS-L′之和仍为此RS中竞争微时隙的总数，可由公式二十一表示：

N_CMS-H'+N_CMS-M'+N_CMS-L'＝N_CMS 公式二十一。

其中，公式十八至公式二十中：N_CTS-H、N_CTS-M和N_CTS-L分别为发送所述第一数据时3个所述竞争区域中所述第一发送节点的通讯范围内其他节点发送CTS分组的个数，N_RTS-H、N_RTS-M和N_RTS-L为发送所述第一数据时3个所述竞争区域中所述第一发送节点的通讯范围内其他节点发送RTS分组的个数，p_b-H、p_b-M以及p_b-L分别为发送所述第一数据时3个所述竞争区域中发生所述冲突信息的概率，并且分别由公式二十二至公式二十四确定：

进一步地，由于第一发送节点发送RTS分组后，只有收到第一接收节点回复的CTS分组时才预约CCH成功，进而可以开始第一数据的发送。因此，用p_b-H、p_b-M以及p_b-L表示当前时隙高优先级竞争区域、中优先级竞争区域和低优先级竞争区域发生预约冲突的概率。根据预约冲突概率可以调整下一预约时隙的各个优先级竞争区域划分比例。由于预约时隙和数据传输时隙的倍数约束关系(一个传输时隙的时间长度T_TS等于N_RS个预约时隙的时间长度T_RS，即T_TS＝N_RST_RS)，而且一个预约时隙中竞争微时隙的总数目是一定的(N_CMS)，因此调整后下一时隙的竞争微时隙数目总数仍应为N_CMS。首先考虑高优先级竞争区域：N_CMS-H′，当前时隙的高优先级竞争区域微时隙数目为N_CMS-H，侦听到的冲突概率为p_b-H，在此基础上，要想保证下一时隙高优先级竞争区域不发生冲突，则下一时隙的高优先级竞争区域数目应为：N_CMS-H×(1+p_b-H)，同时考虑到竞争微时隙的总数目，因此下一时隙高优先级竞争区域数目为公式二十一所示。从而，为了保证下一时隙高优先级业务可以无冲突预约发送，增加高优先级业务的成功接入概率，进一步保证天临空地车网络中QoS。

图9a为本发明实施例五天临空地车网络中存在暴露发方与隐藏收方问题的拓扑示意图，图9b为本发明实施例五天临空地车网络中存在暴露收方与隐藏发方问题的拓扑示意图。本实施例是在实施例四的基础上进行的，具体地，本实施例进一步举例说明根据本发明提供的天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入方法解决暴露终端以及解决隐藏终端的问题，起到提高信道利用率的过程。

参考图9a，节点A先向节点B发送数据传输时，发送节点C处于节点A的通信范围内，同时处于节点B的通信范围外，现有技术中暴露终端节点C采用载波侦听技术虽然可以成功发送数据节点E，但是会存在不必要的发送延迟，造成信道利用率不高。

图10a为解决图9a为存在暴露发方问题的信道示意图,参考图10a，采用本发明提供的天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入方法，若节点A先向节点B发送RTS分组，而节点C获取在其RS之前的(N_RS-1)个时隙中冲突信息，由于节点B在节点C的通信范围之外，则节点C不会获取到节点B发送给节点A的CTS分组，从而节点C无需延迟地发送至节点E的数据DATA(C-＞E)，而是与节点A与节点B之间的数据传输DATA(A-＞B)在DCH同一个传输时隙传送，提高了信道利用率。

若是节点C和节点A同时发送各自的RTS分组，则它们都能正确收到各自的CTS分组，也能无冲突地发送DATA分组和接收ACK分组。

进一步地，参考图9a和图10c，节点A先向节点B发送数据传输时，节点D处于节点A的通信范围外，同时处于节点B的通信范围内，节点D为隐藏终端。当节点D作为数据接收方时，只要它能从节点F正确接收到RTS分组而不被收方B回复给发方A的CTS分组发送破坏，那么它们的数据分组发送都能成功。

对于隐藏收方D，只要它能从节点F正确接收到RTS分组而不被收方B回复给发方A的CTS分组发送破坏，那么它们的数据分组发送都能成功。

由于本发明采用不同信道来发送控制分组(包括RTS、CTS和ACK分组)和数据分组，并且采用RS与TS时隙匹配对齐、ACK和DATA发送位置固定的方法，避免了不同方向发送之间的干扰碰撞影响，即消除了CTS、ACK分组发送造成数据分组发送失败的问题，从而实现了相邻节点对的并行分组发送，彻底解决了上述暴露终端类型的问题。

若是节点C和节点A同时发送各自的RTS分组，则它们都能正确收到各自的CTS分组，也能无冲突地发送DATA分组和接收ACK分组。

参考图9b，节点A先向节点B发送数据传输时，发送节点D处于节点A的通信范围外，同时处于节点B的通信范围内，现有技术中隐藏终端节点D采用载波侦听技术不能获知节点A正在发送数据，则也发送数据，由于节点D处于节点B的通信范围内，因此引起数据碰撞，造成数据不能成功传输。

图10c为解决图9b中存在隐藏发方问题的信道示意图,参考图10c，采用本发明提供的天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入方法，若节点A先向节点B发送RTS分组，而节点D获取在其RS之前的(N_RS-1)个时隙中冲突信息，由于节点D在节点B的通信范围之内，则节点D获取到节点B发送给节点A的CTS分组，从而节点D需延迟地发送至节点F的数据DATA(D-＞F)。具体地，隐藏终端发送节点D主动取消发送RTS分组，采用退避策略，退避至DATA(A-＞B)在DCH传输时隙中的最后一个RS中发送其RTS分组，则节点D发送至节点F的数据DATA(D-＞F)与DATA(A-＞B)不会发生数据碰撞，进一步提高了信道利用率。

再进一步地，图10d为解决图9b中存在暴露收方问题的信道示意图，参考图9b和图10d，节点A先向节点B发送数据传输时，节点C处于节点A的通信范围内，同时处于节点B的通信范围外，节点C为暴露终端。当节点C作为数据接收方时，从节点E正确接收到RTS分组后，接收节点C在回复CTS分组之前要侦听DCH的状态是否在忙。如果DCH处于忙的状态，则该节点C处于接收受限状态,只能发送数据分组(或者发送RTS分组),而不向其对应的发送节点回复CTS分组。从而避免了节点E向节点C发送的数据与DATA(A-＞B)造成碰撞，使得双方数据传送失败。

因此，本发明提供的天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入方法中，采用CCH来发送控制分组(包括:RTS分组、CTS分组和ACK分组)，同时采用DCH发送数据分组，并且采用RS与TS时隙匹配对齐，并通过ACK分组和DATA分组发送位置固定的方法，避免了不同方向发送之间的干扰碰撞影响，消除了CTS分组或ACK分组发送造成数据分组发送失败的问题，从而实现了发送节点与其通信范围内的其他节点对的并行分组发送，解决了上述暴露终端类型的问题。

本发明提供的天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入方法使得隐藏终端类节点(包括:隐藏终端做发送端或暴露终端做接收端)为已经存在的数据分组发送进行退避，从而避免造成正在进行的数据分组发送失败或自身的数据分组发送失败，减小了无效发送干扰范围，以便更大限度地提高空分复用效率。

本发明提供的天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入方法中，接收节点在回复CTS分组之前要侦听DCH的状态是否在忙。如果DCH处于忙的状态，则该节点处于接收受限状态从而不向其对应的发送节点回复CTS分组。此时该节点只能发送数据分组(或者发送RTS分组)，但是不能接收数据分组(不能回复CTS分组)。从而解决了暴露收方问题，同时又允许暴露发方发起数据分组发送，并完成数据分组发送。

综上所述，本发明从暴露终端做发送端、暴露终端做接收端、隐藏终端做发送端以及隐藏终端做接收端四个方面改善了网络的多址性能。具体地，首先利用预约时隙退避和竞争微时隙选择退避机制大大减少了不同类型通信节点对间的竞争干扰程度，从而只剩下极少数节点与发方能够同时发送RTS分组，大大减少了无效RTS分组发送限制相邻节点进行信道预约和数据分组发送的影响。其次，本方法通过分级方法划分优先级竞争区域保证了高优先级业务的快速接入，同时，还考虑了节点队列的排队情况，保证了同等优先级情况下排队较长的节点优先预约，也保证了节点间的公平性。再次，协议可以允许暴露终端类节点(包括:暴露终端做发送端和隐藏终端做接收端)与发送节点同时收发数据分组，提高了并行发送机会，同时最大限度地降低了预约分组的碰撞区间。最后，协议采用发送节点在发送RTS分组前先侦听(N_RS-1)个预约时隙，接收节点收到RTS分组后侦听DCH再回复CTS分组的方法，解决了无效RTS分组发送所带来的干扰限制问题以及隐藏终端类节点(包括:隐藏终端做发送端和暴露终端做接收端)造成分组碰撞的问题。

图11为本发明天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入装置的结构示意图。具体地，参考图11，包括：确定模块11、判断模块12、第一发送模块13、第一接收模块14、第二发送模块15和第二接收模块16。

具体的，所述确定模块11用于：在第一信道上确定第一预约时隙RS，所述第一信道包括至少一个RS，所述第一RS用于所述第一发送节点发送第一数据的请求信息。所述判断模块12用于：判断所述第一RS之前的预设时间段内是否接收到冲突信息，所述冲突信息包括：第二清除发送CTS分组和第一接收节点的冲突RTS分组，其中，所述第二CTS分组为所述第一发送节点的通信范围内的第二发送节点对应的接收节点发送至所述第一信道上的用于允许数据传送的信息。若所述第一RS之前的预设时间段内未接收到所述冲突信息，则所述第一发送模块13用于：在所述第一RS内向接收节点发送第一请求发送RTS分组,所述第一RTS分组用于确认所述第一接收节点是否接收所述第一数据。或，若所述第一RS之前的预设时间段内接收到所述冲突信息，则所述第一发送模块13用于：获取退避时间，确定第二RS；所述第一发送节点在所述第二RS内向第一接收节点发送第一RTS分组。所述第一接收模块14用于：接收所述第一接收节点的第一CTS分组，所述第一CTS分组为所述第一RTS分组的应答。所述第二发送模块15用于：通过第二信道向所述第一接收节点发送所述第一数据。所述第二接收模块16用于：接收所述第一接收节点的确认字符ACK分组，所述ACK分组为所述第一接收节点成功接收所述第一数据后发送。或，所述第二接收模块16用于：接收所述第一接收节点的否定回答NACK分组，所述NACK分组为所述第一接收节点接收所述第一数据失败后发送。

需要说明的是，上述各个模块可以设置于天临空地车网络中任一个发送节点中，即天临空地车网络中任一个发送节点可以实现上述各个模块的功能。

图11提供的天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入装置可用于实现实施例二中的天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入方法，此装置中各个模块其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。

图12为本发明天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入装置的另一结构示意图。具体地，图12提供的天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入装置是在图11的基础上进行的。

参考图12，天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入装置中所述第一发送模块13包括：获取单元131、退避RS的个数确定单元132和退避时间确定单元133。

具体的，所述获取单元131用于：获取所述第一发送节点的当前队列长度为L_current、所述预设时间段内所述冲突信息的发生次数k以及k个所述冲突信息中与所述第一RS的最近距离n_RS。

若所述冲突信息的发生次数k小于预设阈值K，所述退避RS的个数确定单元132用于根据公式一确定退避RS的个数，所述退避时间确定单元133用于根据公式二确定退避时间。

若所述冲突信息的发生次数k大于或等于所述预设阈值K，且所述第一发送节点的当前队列长度为L_current小于或等于所述第一发送节点的队列长度的预设阈值L_t，则所述退避RS的个数确定单元132用于根据公式三确定所述退避RS的个数，所述退避时间确定单元133用于根据公式死确定所述退避时间。

若所述冲突信息的发生次数k大于或等于所述预设阈值K，且所述第一发送节点的当前队列长度为L_current大于所述第一发送节点的队列长度的预设阈值L_t，则所述退避RS的个数确定单元132用于根据公式五确定所述退避RS的个数，所述退避时间确定单元133用于根据公式六确定所述退避时间。

进一步的，参考图12，所述第一发送模块13还包括：概率确定单元134和RTS分组发送单元135。

所述概率确定单元134用于：根据所述第一数据的优先级，确定所述第一RTS分组在每个所述竞争区域发送的概率由公式七确定。

其中，所述第一信道上的每个所述RS包括：N_CMS个长度为T_CMS的竞争微时隙CMS，N_CMS个所述CMS包括Q个竞争区域，Q为大于1的整数，

所述RTS分组发送单元135用于：根据每个所述竞争区域发送的概率在对应的竞争区域向所述第一接收节点发送所述第一RTS分组。

再进一步的，参考图12，本发明提供的天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入装置，还包括：竞争区域比例调整模块17。

具体的，竞争区域比例调整模块17用于根据所述第一RS中每个所述竞争区域占所述N_CMS的比例以及每个所述竞争区域中发生所述冲突信息的概率，确定所述第一发送节点发送第二数据时对应的RS中每个所述竞争区域的比例；

其中，所述每个所述竞争区域中发生所述冲突信息的概率由公式十五确定，所述第一发送节点发送第二数据时对应的RS中每个所述竞争区域的比例由公式十六和公式十七确定。

图12提供的天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入装置可用于实现实施例四中的天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入方法，此装置中各个模块以及单元的其实现原理类似，在此不再赘述。

综上所述，图12提供的天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入装置可以实现本发明上述实施例提供的天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入方法。具体地，通过第一发送节点在第一信道上确定第一RS预约时隙时，判断所述第一RS前的预设时间段内是否存在冲突信息，一方面，若不存在冲突信息，则预约第一信道成功，向其接收节点发送RTS分组，进而传输数据，解决了现有技术中暴露终端问题中不必要延时造成的信道浪费的问题；另一方面，若存在冲突信息，则确定退避时间候预约第一信道，再向其接收节点发送RTS分组，进而传输数据，解决了现有技术中隐藏终端问题中数据碰撞造成的信道利用率低的问题。进一步地，本实施例提供的天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入方法中，在发送节点判断需要退避时，考虑了发送节点的通信范围内的其他节点的业务量是否繁忙、发送节点的业务优先级高低以及其队列排队长度等情况下，确定退避时间，从而，解决现有技术中隐藏终端问题和暴露终端问题的同时，具有高优先级业务的发送节点退避时间较短，并且，通过分级方法划分优先级竞争区域保证以高优先级业务的快速接入，从而提高了发送节点发送业务的公平性，保障了服务质量。更进一步地，为了进一步保障高优先级业务的快速接入，在当前阶段预约结束后，节点可以根据CCH上当前预约时隙中预约情况，例如RTS分组、CTS分组发送和接收情况等，在下一预约时隙中进行动态时隙调整和安排，调整竞争微时隙中不同优先级竞争区域的划分比例，使得每个竞争区域的大小可以根据上一时隙的预约冲突情况进行动态调整。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入方法，其特征在于，包括：

第一发送节点在第一信道上确定第一预约时隙RS，所述第一信道包括至少一个RS，所述第一RS用于所述第一发送节点发送第一数据的请求信息；

所述第一发送节点判断所述第一RS之前的预设时间段内是否接收到冲突信息，所述冲突信息包括：第二清除发送CTS分组和第一接收节点的冲突RTS分组，其中，所述第二CTS分组为所述第一发送节点的通信范围内的第二发送节点对应的接收节点发送至所述第一信道上的用于允许数据传送的信息；

若所述第一RS之前的预设时间段内未接收到所述冲突信息，则所述第一发送节点在所述第一RS内向所述第一接收节点发送第一请求发送RTS分组,所述第一RTS分组用于确认所述第一接收节点是否接收所述第一数据；

或，

若所述第一RS之前的预设时间段内接收到所述冲突信息，则所述第一发送节点获取退避时间，确定第二RS；所述第一发送节点在所述第二RS内向第一接收节点发送第一RTS分组；

所述第一发送节点接收所述第一接收节点的第一CTS分组，所述第一CTS分组为所述第一RTS分组的应答；

所述第一发送节点通过第二信道向所述第一接收节点发送所述第一数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二信道包括至少一个传输时隙TS，所述第一数据在所述第二信道上的传输时间为一个T_TS，所述T_TS＝N_RST_RS，其中，T_TS为一个TS的时间，T_RS为一个RS的时间，N_RS为正整数，表示在所述第二信道上一个TS所占时间为所述第一信道上RS所占时间的倍数，

所述第一发送节点判断所述第一RS之前的预设时间段内是否接收到冲突信息，包括：

所述第一发送节点在所述第一信道上所述第一RS前(N_RS-1)个RS中是否接收到所述冲突信息，以避免所述第一数据与所述第二发送节点发送的数据发生数据碰撞。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

所述第一发送节点获取退避时间，确定第二RS，包括：

所述第一发送节点获取所述冲突信息距离所述第一RS的退避RS的个数，并根据所述退避RS的个数获取退避时间，确定第二RS。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述第一发送节点获取所述冲突信息距离所述第一RS的退避RS的个数，并根据所述退避RS的个数获取退避时间，包括：

所述第一发送节点获取所述第一发送节点的当前队列长度为L_current、所述预设时间段内所述冲突信息的发生次数k以及k个所述冲突信息中与所述第一RS的最近距离n_RS；

若所述冲突信息的发生次数k小于预设阈值K，则所述退避RS的个数为N_{b_1}＝(N_RS-n_RS)，所述退避时间为T_{RB_1}＝N_{b_1}T_RS；

若所述冲突信息的发生次数k大于或等于所述预设阈值K，且所述第一发送节点的当前队列长度为L_current小于或等于所述第一发送节点的队列长度的预设阈值L_t，则所述退避RS的个数

所述退避时间T_{RB_2}＝N_{b_2}T_RS；

若所述冲突信息的发生次数k大于或等于所述预设阈值K，且所述第一发送节点的当前队列长度为L_current大于所述第一发送节点的队列长度的预设阈值L_t，则所述退避RS的个数

所述退避时间T_{RB_3}＝N_{b_3}T_RS；

其中，N_{b_1}、N_{b_2}和N_{b_3}分别为不同情况下的退避RS的个数，T_{RB_1}、T_{RB_2}和T_{RB_3}分别为N_{b_1}、N_{b_2}和N_{b_3}对应的退避时间，N_RS为正整数，表示在所述第二信道上一个TS所占时间为所述第一信道上RS所占时间的倍数，P_Max为所述第一发送节点的所发送数据的最高优先级，P_i为所述第一数据的优先级，P_i的取值范围为大于等于1并且小于等于P_Max的整数。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

所述第一发送节点通过第二信道向所述第一接收节点发送所述第一数据之后，还包括：

所述第一发送节点接收所述第一接收节点的确认字符ACK分组，所述ACK分组为所述第一接收节点成功接收所述第一数据后发送；

或，

所述第一发送节点接收所述第一接收节点的否定回答NACK分组，所述NACK分组为所述第一接收节点接收所述第一数据失败后发送。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

所述第一信道上的每个所述RS包括：N_CMS个长度为T_CMS的竞争微时隙CMS，N_CMS个所述CMS包括Q个竞争区域，Q为大于1的整数，

所述第一发送节点向所述第一接收节点发送第一RTS分组，包括：

所述第一发送节点根据所述第一数据的优先级，确定所述第一RTS分组在每个所述竞争区域发送的概率

其中，p_tj为所述第一RTS分组在第j个竞争区域发送的概率，N_CMS-j为第j个竞争区域中所述CMS的个数，j为大于等于1且小于等于Q的整数；

所述第一发送节点根据每个所述竞争区域发送的概率在对应的竞争区域向所述第一接收节点发送所述第一RTS分组；

其中，第j个竞争区域的优先级阈值为P_j和P_(j-1)，若所述第一发送节点的第一数据优先级P_i符合P_j≥P_i＞P_(j-1)，则第j个竞争区域以及优先级小于所述第j个竞争区域的优先级的竞争区域，均为所述第一发送节点可用于发送所述第一RTS分组的区域。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：

所述第一发送节点根据所述第一RS中每个所述竞争区域占所述N_CMS的比例以及每个所述竞争区域中发生所述冲突信息的概率，确定所述第一发送节点发送第二数据时对应的RS中每个所述竞争区域的比例；

其中，所述每个所述竞争区域中发生所述冲突信息的概率

所述第一发送节点发送第二数据时对应的RS中每个所述竞争区域的比例为N_CMS-Q′＝min(N_CMS-Q×(1+p_b-Q),N_CMS)

和

其中，p_b-j为发送所述第一数据时第j个所述竞争区域中发生所述第二CTS分组的概率，N_CTS-j为发送所述第一数据时第j个所述竞争区域中所述第一发送节点的通讯范围内其他节点发送CTS分组的个数，N_RTS-j为发送所述第一数据时第j个所述竞争区域中所述第一发送节点的通讯范围内其他节点发送RTS分组的个数，j为大于等于1且小于等于Q的整数，

第Q个竞争区域为每个RS中的所有竞争区域中最先发生的竞争区域，N_CMS-Q为发送所述第一数据时第Q个竞争区域包含的CMS的个数，N_CMS为发送所述第一数据时每个RS中的所有CMS的个数，p_b-Q为发送所述第一数据时第Q个竞争区域中发生所述冲突信息的概率，N_CMS-Q′为发送所述第二数据时第Q个竞争区域包含的CMS的个数，

p_b-x为发送所述第一数据时第x个所述竞争区域中发生所述冲突信息的概率，N_CMS-x为发送所述第一数据时第x个竞争区域包含的CMS的个数，N_CMS-x′为发送所述第二数据时第x个竞争区域包含的CMS的个数，j为大于等于1且小于等于Q的整数。

8.一种天临空地车网络中带冲突避免的分级多址接入装置，其特征在于，包括：确定模块、判断模块、第一发送模块、第一接收模块、第二发送模块和第二接收模块；

所述确定模块用于：在第一信道上确定第一预约时隙RS，所述第一信道包括至少一个RS，所述第一RS用于所述第一发送节点发送第一数据的请求信息；

所述判断模块用于：判断所述第一RS之前的预设时间段内是否接收到冲突信息，所述冲突信息包括：第二清除发送CTS分组和第一接收节点的冲突RTS分组，其中，所述冲突信息为所述第一发送节点的通信范围内的第二发送节点对应的接收节点发送至所述第一信道上的用于允许数据传送的信息；

若所述第一RS之前的预设时间段内未接收到所述冲突信息，则所述第一发送模块用于：在所述第一RS内向接收节点发送第一请求发送RTS分组,所述第一RTS分组用于确认所述第一接收节点是否接收所述第一数据；

或，

若所述第一RS之前的预设时间段内接收到所述冲突信息，则所述第一发送模块用于：获取退避时间，确定第二RS；所述第一发送节点在所述第二RS内向第一接收节点发送第一RTS分组；

所述第一接收模块用于：接收所述第一接收节点的第一CTS分组，所述第一CTS分组为所述第一RTS分组的应答；

所述第二发送模块用于：通过第二信道向所述第一接收节点发送所述第一数据；

所述第二接收模块用于：接收所述第一接收节点的确认字符ACK分组，所述ACK分组为所述第一接收节点成功接收所述第一数据后发送；

或，

所述第二接收模块用于：接收所述第一接收节点的否定回答NACK分组，所述NACK分组为所述第一接收节点接收所述第一数据失败后发送。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一发送模块包括：获取单元、退避RS的个数确定单元和退避时间确定单元；

所述获取单元用于：获取所述第一发送节点的当前队列长度为L_current、所述预设时间段内所述冲突信息的发生次数k以及k个所述冲突信息中与所述第一RS的最近距离n_RS；

若所述冲突信息的发生次数k小于预设阈值K，所述退避RS的个数确定单元用于根据N_{b_1}＝(N_RS-n_RS)确定退避RS的个数，所述退避时间确定单元用于根据为T_{RB_1}＝N_{b_1}T_RS确定退避时间，T_RS为一个RS的时间；

若所述冲突信息的发生次数k大于或等于所述预设阈值K，且所述第一发送节点的当前队列长度为L_current小于或等于所述第一发送节点的队列长度的预设阈值L_t，则所述退避RS的个数确定单元用于根据

确定所述退避RS的个数，所述退避时间确定单元用于根据T_{RB_2}＝N_{b_2}T_RS确定所述退避时间；

若所述冲突信息的发生次数k大于或等于所述预设阈值K，且所述第一发送节点的当前队列长度为L_current大于所述第一发送节点的队列长度的预设阈值L_t，则所述退避RS的个数确定单元用于根据

确定所述退避RS的个数，所述退避时间确定单元用于根据T_{RB_3}＝N_{b_3}T_RS确定所述退避时间；

其中，N_{b_1}、N_{b_2}和N_{b_3}分别为不同情况下的退避RS的个数，T_{RB_1}、T_{RB_2}和T_{RB_3}分别为N_{b_1}、N_{b_2}和N_{b_3}对应的退避时间，N_RS为正整数，表示在所述第二信道上一个TS所占时间为所述第一信道上RS所占时间的倍数，P_Max为所述第一发送节点的所发送数据的最高优先级，P_i为所述第一数据的优先级P_i的取值范围为大于等于1并且小于等于Max的整数。

10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，

所述第一信道上的每个所述RS包括：N_CMS个长度为T_CMS的竞争微时隙CMS，N_CMS个所述CMS包括Q个竞争区域，Q为大于1的整数，

所述第一发送模块还包括：概率确定单元和RTS分组发送单元；

所述概率确定单元用于：根据所述第一数据的优先级，确定所述第一RTS分组在每个所述竞争区域发送的概率

其中，P_tj为所述第一RTS分组在第j个竞争区域发送的概率，N_CMS-j为第j个竞争区域中所述CMS的个数，j为大于等于1且小于等于Q的整数；

所述RTS分组发送单元用于：根据每个所述竞争区域发送的概率在对应的竞争区域向所述第一接收节点发送所述第一RTS分组。

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