CN107409343A

CN107409343A - 一种无线通信方法

Info

Publication number: CN107409343A
Application number: CN201680011797.2A
Authority: CN
Inventors: 徐敬; 胡莹莹
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-02-11
Filing date: 2016-02-11
Publication date: 2017-11-28
Anticipated expiration: 2036-02-11
Also published as: WO2017136960A1; CN107409343B

Abstract

本发明属于一种无线通信方法，特别是一种对等地在任何两个设备之间实现无线通信的方法，通过发起搜索和作出应答让任何两个设备在需要交换数据时建立起通信路由，在两者之间的众多设备中筛选出合适的转接设备，通信路由并非唯一，由参与转接的中间设备实时状况决定，具有随机性和冗余性，每次数据传送都有可能经过不同的中间设备。众多设备可以同时进行两两之间的通信，互不冲突。设备之间完全对等，不需要基站或中心接入点，无需配置，可随时发起数据交易。本发明若用于手机、汽车、路灯、电器、传感器等设备，将把整个城市乃至众多城市连成一个网络。

Description

一种无线通信方法

技术领域

本发明属于一种无线通信方法，特别是一种对等地在任何两个设备之间实现无线通信的方法。

背景技术

通信方法多种多样，从有线通信到无线通信，传递着语音、图象、视频、文字消息、数据文件，使得人与人之间的沟通变得更加便利。传统的语音通信从模拟方式已完全过渡到数字方式，数字技术的发展将所有信息的传递归结到比特零和比特一的传输过程。以太网技术的出现将独立工作的电脑连接起来成为能共享信息资源的局域网络，进一步互联网在以太网的基础上将全世界的电脑联系在一起。无线局域网WLAN、蓝牙Bluetooth、Zigbee等技术将人们从线束的束缚解放出来，加上移动数字通信技术的推波助澜，现在人们在移动中办公、沟通、获取信息已成为常态。随着智能化程度的提高，无线通信技术正在广泛地应用到各行各业，从联系人与人向联系万物发展。

物联网应运而生，从智能家居、智能交通、智能车间、智能仓储到能想到的任何智能化的应用，都能看到物与物互联互通的需求，无线通信技术正在进一步发展以适应这一变化。

无线局域网WLAN用于物与物互联表现出的不适应主要在于它是基于以AP为中心的星形网络拓扑架构和基于TCP/IP协议需要配置IP地址，前一个因素导致设备和设备之间不能直接连接，虽然WLAN也支持Mesh多跳网络架构，但最终仍需连入AP。后一个因素的复杂性导致没有人工参与基本不能完成，AP的通信距离有限，对于移动的设备从一个AP区域运动到另一个AP区域很难管理。即使是固定设备，比如从手机传一个文件到平板电脑这样一个简单应用，人工操作复杂程度都较大。WiFi联盟发展出的WiFi Direct技术可以实现两个设备之间点到点通信，但仍然不能很好解决多个设备尤其是存在移动设备时的自动组网互通问题。WLAN的通信带宽较高，拥有巨大数量的用户基础，尤其是现有IEEE802.11协议机制非常完善并且有很大的扩充可能，如果能解决自组网的问题，由它发展用于物与物互联通信比较有优势。

相比较WLAN，蓝牙的通信带宽较窄，以点到点拓扑架构为主，能组成很小数量范围的微微网Piconet，再由多个微微网联结成散射网Scatternet。蓝牙的优点是安全性高、功耗小，发展出的Bluetooth Smart技术更是将功耗降到更低，而且通信距离更远。省电对于移动设备非常有意义，如果蓝牙能向自组网方向迈进将对物与物互联通信有更大意义。

从网络拓扑结构来看，Zigbee自组网功能和动态路由方法采取了多跳通信并能解决设备临时加入网络的需要，比较能适应移动中的设备组网通信，但是它的网络中各个设备并非对等，它的低通信带宽特点使得比较适宜传感器设备的组网通信。

考察现有的无线通信技术方法，有基于点到点拓扑架构或是星形架构的单跳通信,也有类似Zigbee的多跳通信，有的能在多个设备之间组网通信但设备之间不对等，能连接的设备数量也有限，加入一个新设备比较困难。

从万物平等的角度来看，联系物与物的通信网络应该是一个对等网络，其中的每个设备都处于平等的地位，设备与设备之间的通信是简单和直接的，就好象人与人之间的沟通，通过问询和打招呼。一个设备和超出它的有效通信距离的另一个设备交换信息，通过邻近的设备转发，每一个设备都可以是一个通信交易的发起者或是被访问的目标，也可以是另一个通信交易中的转发者。

技术问题

本发明的目的是为了实现物与物互联而提供一种在任何两个设备之间通过无线方式进行通信的方法，所有的设备处于对等的地位，不需要基站或中心接入点，在有效通信距离之内，两个设备直接进行沟通，有效通信距离之外的则通过两者之间的设备自动转接，所有设备不需要记录复杂的通信路由信息，通信路由在通信机制中自动产生且具有一定的冗余性。

技术解决方案

为了实现上述目的，本发明基于每个设备都具有无线收发器，通过定时的被动扫描或者主动扫描方式发现有效通信范围内的其它设备，这些其它设备被称为邻居，每一个设备都具有一个全球唯一的身份识别号码，称作MAC地址，因此每个设备都将对等地获得一组邻居设备的MAC地址列表，本发明所提供的通信方法包括：

作为交易发起者的第一设备与作为交易目标的第二设备之间通过无线信号进行通信，包括以下步骤：

S1. 所述第一设备发出带有第二设备MAC地址DA、第一设备MAC地址SA、交易事件编号TID的搜索帧给它的所有邻居，再通过邻居转发给它们的所有邻居，由此下去，最后第二设备收到搜索帧；所述搜索帧内还含有发送方向跳转次数FWn，每被收到一次就加1，搜索帧经历的设备在本地存储中记录下和DA、SA、TID、FWn相匹配的值；任何一个设备只接收一次同一DA、SA、TID的所述搜索帧；

S2. 所述第二设备收到所述搜索帧后发出带有同一DA、SA、TID和与之对应本地存储的FWn的搜索回应帧给它所有的邻居，但只有本地对应存储的DA、SA、TID相匹配且对应的FWn值刚好比帧中的小1的邻居会继续转发搜索回应帧给它自己的所有邻居，转发之前，帧中的FWn值被减1，由此下去，最后所述第一设备收到搜索回应帧；所述搜索回应帧内还含有返回方向跳转次数BWn，每被收到一次就加1，搜索回应帧经历的设备在本地存储中对应记录下BWn的值；任何一个设备只接收一次同一DA、SA、TID的所述搜索回应帧；

S3. 所述第一设备发出带有与所述搜索帧对应相同的DA、SA、TID和与之对应本地存储的BWn的数据帧给它的所有邻居；所述数据帧内还含有数据帧序号TXn，数据帧经历的设备在本地存储中记录下TXn的值；只有本地存储的DA、SA、TID相匹配且对应的TXn刚好比帧中的小1以及对应的BWn刚好比帧中的小1的邻居会继续转发所述数据帧给它自己的所有邻居，在转发前，帧中BWn被减1，由此下去，最后所述第二设备收到数据帧；任何一个设备只接收一次同一DA、SA、TID、TXn的所述数据帧；

S4. 所述第二设备收到所述数据帧后发出带有同一DA、SA、TID和与之对应本地存储的FWn的数据回应帧给它所有的邻居；所述数据回应帧内还含有数据回应帧序号RXn，RXn与对应的所述数据帧的TXn一致，数据回应帧经历的设备在本地存储中对应记录下RXn的值；只有本地对应存储的DA、SA、TID相匹配且对应的RXn刚好比帧中的小1以及对应的FWn刚好比帧中的小1的邻居会继续转发所述数据回应帧给它自己的所有邻居，转发前帧中FWn被减1，由此下去，最后所述第一设备收到数据回应帧；任何一个设备只接收一次同一DA、SA、TID、RXn的所述数据回应帧；

S5. 在同一个所述交易事件编号TID下可以连续多次进行步骤S3和S4所述的操作，每次进行S3前将所述 TXn加1。

优选地，任何一个设备的MAC地址长度是48位或64位，在所有的帧中含有指示MAC地址长度的标识位。

优选地，所述交易事件编号TID是由所述第一设备在发出所述搜索帧前产生的48位长度的随机数。

优选地，所述搜索帧中的所述发送方向跳转次数FWn长度是16位，所述搜索帧中还含有16位最大允许跳转次数FWmax，由所述第一设备设置，0<FWmax<2¹⁶–1，在所述搜索帧传送过程中，0≤FWn≤FWmax，所述第一设备设置FWn=0。

优选地，所述搜索回应帧中的所述返回方向跳转次数BWn长度是16位，所述第二设备设置BWn=0。

优选地，所述数据帧序号TXn和所述数据回应帧序号RXn的长度是16位，0≤TXn<2¹⁶–1，0≤RXn<2¹⁶–1，所述第一设备设置TXn从1开始发出所述数据帧。

优选地，所述数据帧和所述数据回应帧可选择是否携带数据报文，数据报文是0~64千位可变长度。

优选地，所述搜索帧、搜索回应帧、数据帧和数据回应帧均含有发送设备MAC地址TA。

优选地，任何一个设备接收到所述搜索帧，或搜索回应帧，或数据帧，或数据回应帧，需要发出确认帧回应发送设备；任何一个设备发出所述搜索帧，或搜索回应帧，或数据帧，或数据回应帧，需要通过接收到所有邻居发出的所述确认帧来确定发送有效，必要时通过重发来确保它的所有邻居收到帧；重发的帧和之前发出的帧完全相同；所述确认帧内含有接收设备的MAC地址RA和发送设备的MAC地址TA；为避免无线信号冲突和确保所述确认帧被可靠接收，采用CSMA/CA协议机制，包括在所述确认帧发出前先经过发出请求发送RTS帧和接收到清除发送CTS帧。

优选地，任何一个设备在发出任何帧前将对整帧数据作CRC-32校验，并将校验结果附在帧尾；任何一个设备在接收任何一帧数据时首先作CRC-32校验，未通过的予以放弃。

优选地，所述第一设备从发出所述搜索帧开始计时，如果在时间段T0内没有收到对应的所述搜索回应帧，即认为所述第二设备不存在于网络中。

优选地，任何一个设备在本地存储搜索回应帧处理标志SR_flag_L，置1时表示此设备已处理过所述搜索回应帧，用以确保只接收一次同一DA、SA和TID的所述搜索回应帧。

进一步优选地，任何一个设备将属于同一交易事件的DA的64位扩展、SA的64位扩展、TID、FWn、BWn、TXn、RXn、SR_flag_L作为一个数组储存在本地，所述BWn、TXn、RXn、SR_flag_L的初始值均为0；所述DA的64位扩展是：如果DA是64位，则和DA相同，如果DA是48位，则在DA的前面补16个0；所述SA的64位扩展同理；DA、SA、TID被作为交易标识和对应本地所述数组的索引。

进一步优选地，任何一个设备从在本地存储中建立所述DA的64位扩展、SA的64位扩展、TID、FWn、BWn、TXn、RXn、SR_flag_L这一数组起开始计时，如果在时间段T1内再次收到DA、SA、TID三个数据对应相匹配的帧，则重新开始计时，否则将这一组数据从本地存储中清除。

优选地，所述无线信号是以电磁波为媒质的信号。

有益效果

本发明所提供的无线通信方法，通过发起搜索和作出应答让任何两个设备在需要交换数据时建立起通信路由，在两者之间的众多设备中筛选出合适的转接设备，通信路由并非唯一，由参与转接的中间设备实时状况决定，具有随机性和冗余性，每次数据传送都有可能经过不同的中间设备。众多设备可以同时进行两两之间的通信，互不冲突。设备之间完全对等，不需要基站或中心接入点，无需配置，可随时发起数据交易。本发明若用于手机、汽车、路灯、电器、传感器等设备，将把整个城市乃至众多城市连成一个网络。

附图说明

图1为两个设备之间通信的搜索帧传送过程示意图。

图2为两个设备之间通信的搜索回应帧和数据回应帧传送过程示意图。

图3为两个设备之间通信的数据帧传送过程示意图。

图4为本发明应用于手持设备之间传输文件示意图。

图5为本发明应用于公交车站传输站牌信息到多个手持设备示意图。

图6为本发明应用于车辆之间通过路灯转接通信示意图。

本发明的最佳实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，以下通过实施例以及结合附图，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

作为一个实施例，第一设备与第二设备之间通过无线信号进行通信，先从建立通信路由开始。

对于一个将第二设备MAC地址设置为全1的交易将排除在下面的描述之外，这样一个交易被看作是对所有邻居的一个群发，每个邻居收取帧中的数据报文即可。

通信路由的建立包括第一设备作为交易发起者发出搜索帧和第二设备作为交易目标应答以搜索回应帧。

搜索帧包括多个域，其中含有16位帧类型FT、第二设备MAC地址DA、第一设备MAC地址SA、发送设备MAC地址TA、48位交易事件编号TID、16位发送方向跳转次数FWn、16位最大允许跳转次数FWmax。第一设备设置各个域，FT被设置为代表搜索帧和指示DA、SA、TA的长度分别是48位还是64位，TA=SA，TID为随机数，FWn=0，0<FWmax<2¹⁶ - 1。

第一设备发出搜索帧的同时，在本地存储中记录下一组数据DA_L、SA_L、TID_L、FWn_L、BWn_L、TXn_L、RXn_L、SR_flag_L，前面四个分别对应搜索帧中的DA、SA、TID、FWn，其中DA_L、SA_L是64位长度，分别为DA、SA的64位扩展，如果DA是64位，则DA_L=DA，如果DA是48位，则DA_L为在DA的前面补16个0，SA_L和SA的关系同理，另外，BWn_L、TXn_L、RXn_L均为16位长度，设置BWn_L=TXn_L=RXn_L=0，SR_flag_L为1位长度，设置SR_flag_L=0。

任何一个设备接收到搜索帧后，首先查询本地存储中是否有与搜索帧中DA、SA、TID三个数据对应相匹配的记录，如果有则放弃该帧，如果没有则比较DA和自己的MAC地址：

（a）如果DA和自己的MAC地址不相等，则继续比较FWn和FWmax，如果FWn=FWmax，则放弃该帧，如果FWn<FWmax，则将FWn加1后重新写回到搜索帧的FWn域，并将TA域改写为自己的MAC地址，FT域对应修改TA的长度指示，然后将搜索帧转发出去，同时在本地存储中记录下DA的64位扩展、SA的64位扩展、TID、更新后的FWn、0、0、0、0这一组数据对应为DA_L、SA_L、TID_L、FWn_L、BWn_L、TXn_L、RXn_L、SR_flag_L；

（b）如果DA和自己的MAC地址相等，自己即为第二设备，则将FWn加1，在本地存储中记录下DA的64位扩展、SA的64位扩展、TID、更新后的FWn、0、0、0、0这一组数据对应为DA_L、SA_L、TID_L、FWn_L、BWn_L、TXn_L、RXn_L、SR_flag_L，同时以自己为发起设备发出搜索回应帧。

搜索回应帧包括多个域，其中含有16位帧类型FT、第一设备MAC地址DA、第二设备MAC地址SA、发送设备MAC地址TA、48位交易事件编号TID、16位发送方向跳转次数FWn、16位返回方向跳转次数BWn。第二设备设置各个域，FT被设置为代表搜索回应帧和指示DA、SA、TA的长度分别是48位还是64位，DA和SA分别对应搜索帧的SA和DA，TA=SA，TID和搜索帧中对应值相同，FWn为搜索帧中对应的最后更新的值，BWn=0。第二设备发出搜索回应帧的同时，更新本地对应存储中的SR_flag_L=1。

任何一个设备接收到搜索回应帧后，首先查询本地存储中是否有与搜索回应帧中DA、SA、TID三个数据（此时DA和SA需要互换位置）对应相匹配的记录，如果没有则放弃该帧，如果有则比较DA和自己的MAC地址：

（a）如果DA和自己的MAC地址不相等，则比较本地存储中对应标志位SR_flag_L是否为1，如果为1则放弃该帧，否则继续比较本地存储中对应的FWn_L和搜索回应帧中的FWn，如果FWn_L≠FWn - 1，则放弃该帧，如果FWn_L=FWn - 1，将FWn_L写到搜索回应帧的FWn域，并将BWn加1后重新写到搜索回应帧的BWn域，将TA域改写为自己的MAC地址，FT域对应修改TA的长度指示，然后将搜索回应帧转发出去，同时在本地存储中更新以DA、SA、TID三个数据（此时DA和SA需要互换位置）为索引相匹配的一组数据DA_L、SA_L、TID_L、FWn_L、BWn_L、TXn_L、RXn_L、SR_flag_L中的BWn_L为更新后的BWn，并且设置TXn_L=RXn_L=0，SR_flag_L=1；

（b）如果DA和自己的MAC地址相等，自己即为第一设备，则将BWn加1，在本地存储中更新以DA、SA、TID三个数据（此时DA和SA需要互换位置）为索引相匹配的一组数据DA_L、SA_L、TID_L、FWn_L、BWn_L、TXn_L、RXn_L、SR_flag_L中的BWn_L为更新后的BWn，并且设置TXn_L=RXn_L=0，SR_flag_L=1。其中，SR_flag_L为搜索回应帧处理标志，置1时表示此设备已处理过搜索回应帧。

至此，从第一设备到第二设备之间的通信路由建立完成。

通信路由建立后，第一设备通过发出数据帧和第二设备进行通信，第二设备通过数据回应帧来应答，在数据帧和数据回应帧中可选择是否携带数据报文。在同一个交易事件编号TID下可以连续多次进行通信。

数据帧包括多个域，其中含有16位帧类型FT、第二设备MAC地址DA、第一设备MAC地址SA、发送设备MAC地址TA、48位交易事件编号TID、16位返回方向跳转次数BWn、16位数据帧序号TXn、0~64千位可变长度数据报文VLM。第一设备设置各个域，FT被设置为代表数据帧和指示DA、SA、TA的长度分别是48位还是64位，DA、SA、TID与对应搜索帧的一致，TA=SA，BWn与本地存储的以DA、SA、TID三个数据为索引相匹配的一组数据DA_L、SA_L、TID_L、FWn_L、BWn_L、TXn_L、RXn_L、SR_flag_L中的BWn_L相同，设置TXn=TXn_L，VLM为发送报文。0≤TXn<2¹⁶–1，第一设备的TXn_L从1开始。第一设备每发出一个数据帧后，TXn_L加1。

任何一个设备接收到数据帧后，首先查询本地存储中是否有与数据帧中DA、SA、TID三个数据对应相匹配的记录，如果没有则放弃该帧，如果有则比较对应的本地存储中的TXn_L和数据帧中的TXn，如果TXn_L≠TXn - 1，则放弃该帧，如果TXn_L=TXn - 1，则比较DA和自己的MAC地址：

（a）如果DA和自己的MAC地址不相等，继续比较本地存储的BWn_L和数据帧中的BWn，如果BWn_L≠BWn - 1，则放弃该帧，如果BWn_L=BWn - 1，则将BWn_L写到数据帧的BWn域，将TXn_L加1，并将TA域改写为自己的MAC地址，FT域对应修改TA的长度指示，然后将数据帧转发出去；

（b）如果DA和自己的MAC地址相等，自己即为第二设备，则从数据帧中取出数据报文VLM，设置对应的TXn_L=TXn，同时以自己为发起设备发出数据回应帧。

数据回应帧包括多个域，其中含有16位帧类型FT、第一设备MAC地址DA、第二设备MAC地址SA、发送设备MAC地址TA、48位交易事件编号TID、16位发送方向跳转次数FWn、16位数据回应帧序号RXn、0~64千位可变长度数据回应报文VLR。第二设备设置各个域，FT被设置为代表数据回应帧和指示DA、SA、TA的长度分别是48位还是64位，SA、DA、TID与对应的数据帧的DA、SA、TID一致，TA=SA，FWn与本地存储的以DA、SA、TID三个数据（此时DA和SA需要互换位置）为索引相匹配的一组数据DA_L、SA_L、TID_L、FWn_L、BWn_L、TXn_L、RXn_L、SR_flag_L中的FWn_L相同，RXn与对应的数据帧的TXn一致，VLR为数据回应报文。第二设备每发出一个数据回应帧后，设置RXn_L=RXn。

任何一个设备接收到数据回应帧后，首先查询本地存储中是否有与数据回应帧中DA、SA、TID三个数据（此时DA和SA需要互换位置）对应相匹配的记录，如果没有则放弃该帧，如果有则比较对应的本地存储中的RXn_L和数据回应帧中的RXn，如果RXn_L≠RXn - 1，则放弃该帧，如果RXn_L=RXn – 1，则比较DA和自己的MAC地址：

（a）如果DA和自己的MAC地址不相等，则继续比较本地存储的FWn_L和数据回应帧中的FWn，如果FWn_L≠FWn - 1，则放弃该帧，如果FWn_L=FWn - 1，则将FWn_L写到数据回应帧的FWn域，将对应的RXn_L加1，并将TA域改写为自己的MAC地址，FT域对应修改TA的长度指示，然后将数据回应帧转发出去；

（b）如果DA和自己的MAC地址相等，自己即为第一设备，则从数据回应帧中取出数据回应报文VLR，设置对应的RXn_L=RXn。

第一设备根据数据量大小，在同一个交易事件编号TID下可以分成多次数据帧发送给第二设备，每次发送数据帧前将TXn加1。

任何一个设备接收到搜索帧，或搜索回应帧，或数据帧，或数据回应帧，需要发出确认帧回应发送设备。任何一个设备发出搜索帧，或搜索回应帧，或数据帧，或数据回应帧，需要通过接收到所有邻居发出的确认帧来确定发送有效，必要时通过重发来确保它的所有邻居收到帧。重发的帧和之前发出的帧完全相同。确认帧内含有接收设备的MAC地址RA和发送设备的MAC地址TA。为避免无线信号冲突和确保确认帧被可靠接收，采用CSMA/CA协议机制，包括在确认帧发出前先经过发出请求发送RTS帧和接收到清除发送CTS帧。

任何一个设备在发出任何帧前将对整帧数据作CRC-32校验，并将校验结果附在帧尾。任何一个设备在接收到任何一帧数据时首先作CRC-32校验，未通过的予以放弃。

搜索超时：第一设备从发出搜索帧开始计时，如果在时间段T0内没有收到对应的搜索回应帧，即认为第二设备不存在于网络中。1≤T0≤2¹⁶–1，单位为毫秒，设置典型值T0=1024。

交易超时：任何一个设备从在本地存储中建立DA_L、SA_L、TID_L、FWn_L、BWn_L、TXn_L、RXn_L、SR_flag_L这一数组起开始计时，如果在时间段T1内再次收到DA、SA、TID三个数据对应相匹配的帧，则重新开始计时，否则将这一组数据从本地存储中清除。1≤T1≤2¹⁶ –1，单位为毫秒，设置典型值T1=32768。

第一设备建立起到第二设备的数据传送通道，第二设备也会建立起一个反方向的数据传送通道到第一设备。

以上所述的通信以无线信号为基础，媒质是电磁波。电磁波包括无线电波、红外线、可见光等，其中的无线电波中的ISM频段免费用于工业、科学和医疗，也广泛用于了民生，长波频段则适用于海上通信。

本发明的实施方式

下面结合附图对本发明作更具体的详细描述。

本发明的一个实施例包括搜索帧、搜索回应帧、数据帧、数据回应帧的传送过程参见图1、图2、图3。

图1、图2、图3中的A到Y为分布在一定区域内的对等设备，以A为圆心的虚线圆圈代表设备A的有效信号范围，同理也表示出了设备B和设备N的有效信号范围。其中任何一个设备都具有相似的这样一个范围，圈在其中的设备代表了它的邻居，每一个设备都通过周期性的被动扫描或主动扫描获得邻居的MAC地址。从图1可以看出，设备A的邻居为B、C、D、E，设备B的邻居为A、C、D、G、H、J，设备N的邻居为H、J、K、L、M。

实施例为第一设备A发起一个对第二设备N的数据交易。

图1表达的是搜索帧传送过程，首先设备A在媒质空闲时发出一个搜索帧，设备A设置各个域，FT被设置为代表搜索帧和指示DA、SA、TA的长度分别是48位还是64位，DA为设备N的MAC地址，SA为设备A的MAC地址，TA=SA，TID为随机数，FWn=0，设置FWmax=1000。

设备A发出搜索帧的同时，在本地存储中记录下一组数据DA_L、SA_L、TID_L、FWn_L、BWn_L、TXn_L、RXn_L、SR_flag_L，前面四个分别对应搜索帧中的DA、SA、TID、FWn，其中DA_L、SA_L是64位长度，分别为DA、SA的64位扩展，如果DA是64位，则DA_L=DA，如果DA是48位，则DA_L为在DA的前面补16个0，SA_L和SA的关系同理，另外，BWn_L、TXn_L、RXn_L均为16位长度，设置BWn_L=TXn_L=RXn_L=0，SR_flag_L为1位长度，设置SR_flag_L=0。

对于设备A，FWn_L=0，BWn_L=0，记作“0，0”，如图1中所示。

设备A发出的搜索帧会被它的邻居收到，它通过邻居发出的确认帧来确认收到，必要时通过重发来确保它的所有邻居收到这个搜索帧。作为邻居的设备B、C、D、E都将收到，它们首先查询本地存储中是否有与搜索帧中DA、SA、TID三个数据对应都相匹配的记录，显然没有，于是比较DA和自己的MAC地址，显然不相等，继续比较FWn和FWmax，因为FWn=0，FWmax=1000，所以FWn<FWmax成立，于是将FWn加1后重新写回到搜索帧的FWn域，此时FWn=1，并将TA域改写为它们自己的MAC地址，FT域对应修改TA的长度指示，然后将搜索帧转发出去，同时在它们本地存储中记录下DA的64位扩展、SA的64位扩展、TID、更新后的FWn、0、0、0、0这一组数据对应为DA_L、SA_L、TID_L、FWn_L、BWn_L、TXn_L、RXn_L、SR_flag_L，其中，TXn_L、RXn_L均为16位长度，SR_flag_L为1位长度。对于这几个设备，FWn_L=1，BWn_L=0，记作“1，0”，如图1中所示。

设备B转发出的搜索帧会被它的邻居收到，它通过邻居发出的确认帧来确认收到，必要时通过重发来确保它的所有邻居收到这个搜索帧。作为邻居的设备A、C、D、G、H、J都将收到，它们首先查询本地存储中是否有与搜索帧中DA、SA、TID三个数据对应相匹配的记录，显然对于设备A、C、D成立，于是设备A、C、D放弃该帧，对于设备G、H、J不成立，于是设备G、H、J比较DA和自己的MAC地址，显然不相等，继续比较FWn和FWmax，因为FWn=1，FWmax=1000，所以FWn<FWmax成立，于是将FWn加1后重新写回到搜索帧的FWn域，此时FWn=2，并将TA域改写为它们自己的MAC地址，FT域对应修改TA的长度指示，然后将搜索帧转发出去，同时在它们本地存储中记录下DA的64位扩展、SA的64位扩展、TID、更新后的FWn、0、0、0、0这一组数据对应为DA_L、SA_L、TID_L、FWn_L、BWn_L、TXn_L、RXn_L、SR_flag_L，其中，TXn_L、RXn_L均为16位长度，SR_flag_L为1位长度。对于这几个设备，FWn_L=2，BWn_L=0，记作“2，0”，如图1中所示。与设备B同理，设备C、D、E转发出搜索帧，使得设备X、Y也具有相同的“FWn_L，BWn_L”数值为“2，0”，如图1中所示。

设备H会收到来自B、C转发的搜索帧，先收到的会作本地记录，及至收到下一个时，因本地记录与帧中DA、SA、TID三个数据对应相匹配，因而放弃该帧，不会影响本地记录。设备G与H的情形相似。

可以看出，FWn_L或FWn表达了以交易发起者为参考的跳转层级关系。如果交易发起者A和交易目标N相距非常远，中间需要很多转接设备层层相连，本实施例只能依据同理原则，对其作简化描述。

下一个层级，搜索帧被转发到设备K、L、N、U，它们因此具有了相同的“FWn_L，BWn_L”数值为“3，0”，如图1中所示。设备N因为比较DA和自己的MAC地址结果相等，因而确定它自己为第二设备，于是准备以自己为发起设备发出搜索回应帧，同时在本地存储中记录下DA的64位扩展、SA的64位扩展、TID、3、0、0、0、0这一组数据对应为DA_L、SA_L、TID_L、FWn_L、BWn_L、TXn_L、RXn_L、SR_flag_L，其中，TXn_L、RXn_L均为16位长度，SR_flag_L为1位长度。其余设备仍将搜索帧转发下去，直到满足FWn=FWmax的层级为止，或是没有更多的设备存在于网络中可供转发。

图2表达了搜索回应帧传送过程，首先发起设备N在媒质空闲时发出一个搜索回应帧，FT被设置为代表搜索回应帧和指示DA、SA、TA的长度分别是48位还是64位，DA为设备A的MAC地址，SA为设备N的MAC地址，TA=SA，TID为搜索帧中对应值，FWn为搜索帧对应的最后更新的值，FWn=3，BWn=0。

设备N发出搜索回应帧的同时，在本地存储中更新以DA、SA、TID三个数据（此时DA和SA需要互换位置）为索引相匹配的一组数据DA_L、SA_L、TID_L、FWn_L、BWn_L、TXn_L、RXn_L、SR_flag_L中的SR_flag_L=1。对于设备N，FWn_L=3，BWn_L=0，记作“3，0”，如图2中所示。

设备N发出的搜索回应帧会被它的邻居收到，它通过邻居发出的确认帧来确认收到，必要时通过重发来确保它的所有邻居收到这个搜索回应帧。作为邻居的设备H、J、K、L、M都将收到，它们首先查询本地存储中是否有与搜索回应帧中DA、SA、TID三个数据（此时DA和SA需要互换位置）对应相匹配的记录，设备M因没有而放弃该帧，设备H、J、K、L有，于是它们比较DA和自己的MAC地址，显然不相等，继续比较本地存储的FWn_L和搜索回应帧中的FWn，设备K和L因为FWn_L≠FWn – 1，因而放弃该帧，而设备H和J满足FWn_L=FWn – 1，于是将FWn_L写到搜索回应帧的FWn域，并将BWn加1后重新写到搜索回应帧的BWn域，将TA域改写为它们自己的MAC地址，FT域对应修改TA的长度指示，然后将搜索回应帧转发出去，同时在本地存储中更新以DA、SA、TID三个数据（此时DA和SA需要互换位置）为索引相匹配的一组数据DA_L、SA_L、TID_L、FWn_L、BWn_L、TXn_L、RXn_L、SR_flag_L中的BWn_L为更新后的BWn，以及设置SR_flag_L=1。对于设备H和J，FWn_L=2，BWn_L=1，记作“2，1”，如图2中所示。

设备B会收到来自设备H、J转发的搜索回应帧，先收到的会作本地记录，将本地存储的“FWn_L，BWn_L”数值记为“1，2”，以及设置SR_flag_L=1，及至收到下一个时，因满足SR_flag_L=1，因而放弃该帧，不会影响本地记录。设备C会收到来自H转发的搜索回应帧，因满足条件，其本地存储的“FWn_L，BWn_L”数值记为“1，2”，如图2中所示。而设备G会收到来自J转发的搜索回应帧，但不满足条件FWn_L=FWn – 1，因而放弃该帧。设备B和C会收到对方转发的搜索回应帧，因不满足条件而放弃。

可以看出，BWn_L或BWn表达了以交易目标为参考的跳转层级关系。如果交易目标N和交易发起者A相距非常远，中间需要很多转接设备层层相连，本实施例只能依据同理原则，对其作简化描述。

下一个层级，搜索回应帧被设备B转发到设备A，被设备C转发到设备A和Y，同理设备Y不满足条件而放弃该帧，设备A作为目标设备接收该帧并仅接收一次，其“FWn_L，BWn_L”数值为“0，3”，如图2中所示。设备A的SR_flag_L被设置为1。

从图2可以看出，在第一设备A和第二设备N之间，被筛选出来的设备B、C、H、J将成为构成通信路由的转接设备，可能的路由是A-B-J-N、A-B-H-N、A-C-H-N，具体是哪一条完全由通信当时的设备状态决定，因为每个设备都在抢占通信权，所以能接通的路由一定是未受其它信号干扰的。从此可以看出这一建立通信路由的方法具有随机性和冗余性。

接下来第一设备A发出数据帧，发送过程如图3所示。首先设备A在媒质空闲时发出一个数据帧，其中，FT被设置为代表数据帧和指示DA、SA、TA的长度分别是48位还是64位，DA为第二设备N的MAC地址，SA为第一设备A的MAC地址，TA=SA，TID与对应搜索帧的一致，BWn=3，设置TXn=1代表第一次数据帧，VLM为发送数据报文。设置本地存储中对应的TXn_L=1，RXn_L=0。

如图3所示，设备A发出的数据帧会被它的邻居收到，它通过邻居发出的确认帧来确认收到，必要时通过重发来确保它的所有邻居收到这个数据帧。作为邻居的设备B、C、D、E都将收到，它们首先查询本地存储中是否有与搜索帧中DA、SA、TID三个数据对应都相匹配的记录，显然有，于是比较TXn_L=TXn – 1也满足，再比较DA和各自的MAC地址，显然不相等，继续比较BWn和BWn_L，因为BWn=3，只有设备B和C满足BWn_L=BWn - 1，而设备D和E不满足所以放弃该帧。于是设备B和C将数据帧的BWn域改写为2，将TXn_L加1，结果TXn_L=1，并将TA域改写为它们自己的MAC地址，FT域对应修改TA的长度指示，然后将数据帧转发出去。经过相似的过程，设备G和Y因为不满足BWn_L=BWn – 1而放弃，设备H和J则满足条件继续转发数据帧，最后第二设备N收到数据报文VLM。其间，设备H会先后收到来自设备B和C的转发数据帧，由于收到其中一个后将本地存储中对应的TXn_L加1，导致后收转发数据帧时不再满足TXn_L=TXn – 1，因而实现了仅接收了一次同样的数据帧。设备N会先后收到来自H和J的转发数据帧，同理也只接收一次。

第二设备N发出数据回应帧的过程如图2所示，主要以是否满足FWn_L=FWn – 1为判据，过程与数据帧传送相似，因而不再赘述。数据回应帧经由设备H、J及至设备B、C，最后由第一设备A接收。

第一设备A可以继续发出多个数据帧，第二设备对应以数据回应帧应答。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

工业实用性

图4为本发明应用于手持设备之间传输文件的示意，手持设备A和手持设备B互为邻居，因而在设备A中能知道设备B及其它如设备C、D、E的MAC地址，于是设备A可以将文件通过简单的操作就能发给设备B。及至设备A和设备B相距甚远，因为相互知道对方的MAC地址，通过中间设备的转接，它们仍可以交换数据。

图5为本发明应用于公交车站传输站牌信息到多个手持设备的示意，公交车站的站牌设备A向邻居群发行车路线等消息，手持设备B和C都会收到，设备B或C可以进一步和站牌设备A进行交互，以获取更多信息。设备B或C记录了站牌设备A的MAC地址，即使远离，也能随时通过中间设备转接来获取站牌设备A的信息。

图6为本发明应用于车辆之间通过路灯转接通信的示意，路灯设备覆盖广，位置固定，可以形成基础的通信转发节点，汽车设备或是汽车上的手持设备借助路灯作为中间设备转发数据，可以使得汽车与汽车之间进行通信，由于汽车在不断改变位置，应以短的数据帧进行交易，每次交易都要重新发起搜索以建立新的通信路由。公路网纵横交错，覆盖面大，以路灯作为基础的通信转发节点，可以联结到整个城市乃至多个城市的所有设备。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims

一种无线通信方法，基于每个设备都具有无线收发器，通过定时的被动扫描或者主动扫描方式发现有效通信范围内的其它设备，这些其它设备被称为邻居，每一个设备都具有一个全球唯一的身份识别号码，称作MAC地址，因此每个设备都将对等地获得一组邻居设备的MAC地址列表，其特征在于，作为交易发起者的第一设备与作为交易目标的第二设备之间通过无线信号进行通信，包括以下步骤：

S1. 所述第一设备发出带有第二设备MAC地址DA、第一设备MAC地址SA、交易事件编号TID的搜索帧给它的所有邻居，再通过邻居转发给它们的所有邻居，由此下去，最后第二设备收到搜索帧；所述搜索帧内还含有发送方向跳转次数FWn，每被收到一次就加1，搜索帧经历的设备在本地存储中记录下和DA、SA、TID、FWn相匹配的值；任何一个设备只接收一次同一DA、SA、TID的所述搜索帧；

S2. 所述第二设备收到所述搜索帧后发出带有同一DA、SA、TID和与之对应本地存储的FWn的搜索回应帧给它所有的邻居，但只有本地对应存储的DA、SA、TID相匹配且对应的FWn值刚好比帧中的小1的邻居会继续转发搜索回应帧给它自己的所有邻居，转发之前，帧中的FWn值被减1，由此下去，最后所述第一设备收到搜索回应帧；所述搜索回应帧内还含有返回方向跳转次数BWn，每被收到一次就加1，搜索回应帧经历的设备在本地存储中对应记录下BWn的值；任何一个设备只接收一次同一DA、SA、TID的所述搜索回应帧；

S3. 所述第一设备发出带有与所述搜索帧对应相同的DA、SA、TID和与之对应本地存储的BWn的数据帧给它的所有邻居；所述数据帧内还含有数据帧序号TXn，数据帧经历的设备在本地存储中记录下TXn的值；只有本地存储的DA、SA、TID相匹配且对应的TXn刚好比帧中的小1以及对应的BWn刚好比帧中的小1的邻居会继续转发所述数据帧给它自己的所有邻居，在转发前，帧中BWn被减1，由此下去，最后所述第二设备收到数据帧；任何一个设备只接收一次同一DA、SA、TID、TXn的所述数据帧；

S4. 所述第二设备收到所述数据帧后发出带有同一DA、SA、TID和与之对应本地存储的FWn的数据回应帧给它所有的邻居；所述数据回应帧内还含有数据回应帧序号RXn，RXn与对应的所述数据帧的TXn一致，数据回应帧经历的设备在本地存储中对应记录下RXn的值；只有本地对应存储的DA、SA、TID相匹配且对应的RXn刚好比帧中的小1以及对应的FWn刚好比帧中的小1的邻居会继续转发所述数据回应帧给它自己的所有邻居，转发前帧中FWn被减1，由此下去，最后所述第一设备收到数据回应帧；任何一个设备只接收一次同一DA、SA、TID、RXn的所述数据回应帧；

S5. 在同一个所述交易事件编号TID下可以连续多次进行步骤S3和S4所述的操作，每次进行S3前将所述TXn加1。
如权利要求1所述的无线通信方法，其特征在于，任何一个设备的MAC地址长度是48位或64位，在所有的帧中含有指示MAC地址长度的标识位。
如权利要求1所述的无线通信方法，其特征在于，所述交易事件编号TID是由所述第一设备在发出所述搜索帧前产生的48位长度的随机数。
如权利要求1所述的无线通信方法，其特征在于，所述搜索帧中的所述发送方向跳转次数FWn长度是16位，所述搜索帧中还含有16位最大允许跳转次数FWmax，由所述第一设备设置，0<FWmax<2¹⁶–1，在所述搜索帧传送过程中，0≤FWn≤FWmax，所述第一设备设置FWn=0。
如权利要求1所述的无线通信方法，其特征在于，所述搜索回应帧中的返回方向跳转次数BWn长度是16位，所述第二设备设置BWn=0。
如权利要求1所述的无线通信方法，其特征在于，所述数据帧序号TXn和所述数据回应帧序号RXn的长度是16位，0≤TXn<2¹⁶–1，0≤RXn<2¹⁶–1，所述第一设备设置TXn从1开始发出所述数据帧。
如权利要求1所述的无线通信方法，其特征在于，所述数据帧和所述数据回应帧可选择是否携带数据报文，数据报文是0~64千位可变长度。
如权利要求1所述的无线通信方法，其特征在于，所述搜索帧、搜索回应帧、数据帧和数据回应帧均含有发送设备MAC地址TA。
如权利要求1所述的无线通信方法，其特征在于，任何一个设备接收到所述搜索帧，或搜索回应帧，或数据帧，或数据回应帧，需要发出确认帧回应发送设备；任何一个设备发出所述搜索帧，或搜索回应帧，或数据帧，或数据回应帧，需要通过接收到所有邻居发出的所述确认帧来确定发送有效，必要时通过重发来确保它的所有邻居收到帧；重发的帧和之前发出的帧完全相同；所述确认帧内含有接收设备的MAC地址RA和发送设备的MAC地址TA；为避免无线信号冲突和确保所述确认帧被可靠接收，采用CSMA/CA协议机制，包括在所述确认帧发出前先经过发出请求发送RTS帧和接收到清除发送CTS帧。
如权利要求1所述的无线通信方法，其特征在于，任何一个设备在发出任何帧前将对整帧数据作CRC-32校验，并将校验结果附在帧尾；任何一个设备在接任何一帧数据时首先作CRC-32校验，未通过的予以放弃。
如权利要求1所述的无线通信方法，其特征在于，所述第一设备从发出所述搜索帧开始计时，如果在时间段T0内没有收到对应的所述搜索回应帧，即认为所述第二设备不存在于网络中。
如权利要求1所述的无线通信方法，其特征在于，任何一个设备在本地存储搜索回应帧处理标志SR_flag_L，置1时表示此设备已处理过所述搜索回应帧，用以确保只接收一次同一DA、SA和TID的所述搜索回应帧。
如权利要求1和12所述的无线通信方法，其特征在于，任何一个设备将属于同一交易事件的DA的64位扩展、SA的64位扩展、TID、FWn、BWn、TXn、RXn、SR_flag_L作为一个数组储存在本地，所述BWn、TXn、RXn、SR_flag_L的初始值均为0；所述DA的64位扩展是：如果DA是64位，则和DA相同，如果DA是48位，则在DA的前面补16个0；所述SA的64位扩展同理；DA、SA、TID被作为交易标识和对应本地所述数组的索引。
如权利要求13所述的无线通信方法，其特征在于，任何一个设备从在本地存储中建立所述DA的64位扩展、SA的64位扩展、TID、FWn、BWn、TXn、RXn、SR_flag_L这一数组起开始计时，如果在时间段T1内再次收到DA、SA、TID三个数据对应相匹配的帧，则重新开始计时，否则将这一组数据从本地存储中清除。
如权利要求1至14任一项所述的无线通信方法，其特征在于，所述无线信号是以电磁波为媒质的信号。