CN108282887B - 无线通信方法、装置、通信装置及可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种无线通信方法，簇首接收到的各个簇节点发送的与所述簇首进行数据传输的请求帧；其中，所述请求帧携带有待发数据包的长度信息；根据待发数据包的优先级对所有待发数据包进行排序；其中，包长越短的待发数据包所对应的优先级越高；将待发数据包按照优先级从高到低的顺序依次分配到所述至少两个信道的第一个时隙；若所有信道的第一个时隙分配完毕且有剩余的待发数据包，则将剩余的待发数据包按照优先级从高到低的顺序依次分配到所述至少两个信道的下一时隙。本发明还提供无线通信的装置、通信装置及可读存储介质。本发明使得信道的利用率提升，网络的实时性以及吞吐量都得到改善。

Description

无线通信方法、装置、通信装置及可读存储介质
技术领域
本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种无线通信方法、装置、通信装置及可读存储介质。
背景技术
本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
随着无线技术的发展，无线总线替换有线总线逐渐成为研究热点。无线技术具有灵活接入、便于诊断等优点。现有的无线技术提供了多个信道，比如在2.4GHz频段，基于IEEE802.11的无线局域网(WLAN)提供了11个信道，基于IEEE802.15.4的无线个人局域域网(WPAN)提供了16个信道，但是实际通信往往只用其中一个信道，这造成了信道资源极大的浪费。在MAC层引入多信道技术成为充分利用信道资源，发挥无线技术特有优势的一大途径。现有的对多信道MAC的研究按照协议大致可以分类两类：
1、基于IEEE802.11的研究，其最典型的就是在WLAN中引入多信道MAC。
为了充分发挥WLAN的带宽资源，使其具有替代企业骨干网和最后一英里接入网的能力，WLAN中引入了一种无线网状网的网络架构。通过在每一个节点上装备多个收发器，无线节点可以同时在多个信道上进行无干扰的通信，极大的提高网络吞吐量。无线网络相对于有线网络还容易受到隐藏通信装置的影响。在WLAN中可以在每一个节点上只装备一个收发器，通过执行动态的信道切换避免了隐藏通信装置问题。
2、基于IEEE802.15.4的研究，其最常见的就是在紫峰(ZigBee)中引入多信道MAC。
由于ZigBee和WLAN共用2.4Ghz的信道，WLAN的发射功率远大于ZigBee，为了避免WLAN的干扰，ZigBee采用基于干扰评价以及动态切换信道的方法来解决WLAN干扰的问题。尽管可以切换所有的信道，但是同一时刻只能使用一个信道。除了减少WLAN干扰，ZigBee还可以使用多信道协议解决自干扰的问题。为了避免信标帧碰撞，ZigBee的节点可以在不同的信道上发送超帧结构中的信标。
虽然相对于传统的单信道在吞吐量上有着进步，但是在实时性以及可靠性上仍然不满足无线总线的要求。
发明内容
鉴于此，有必要提供一种无线通信方法，使得信道的利用率提升，网络的实时性以及吞吐量都得到改善，本发明还提供一种装置、通信装置及可读存储介质。
本发明的第一方面提供一种无线通信方法，应用于包括至少两个信道的簇内通信，所述方法包括：
簇首接收到的各个簇节点发送的与所述簇首进行数据传输的请求帧；其中，所述请求帧携带有待发数据包的长度信息；
根据待发数据包的优先级对所有待发数据包进行排序；其中，包长越短的待发数据包所对应的优先级越高；
将待发数据包按照优先级从高到低的顺序依次分配到所述至少两个信道的第一个时隙；
若所有信道的第一个时隙分配完毕且有剩余的待发数据包，则将剩余的待发数据包按照优先级从高到低的顺序依次分配到所述至少两个信道的下一时隙。
进一步的，所述根据优先级从高到底的顺序将待发数据包依次分配到至少两个信道的第一个时隙，包括：
对所述至少两个信道按照优先级从高到低进行排序；
将优先级高的待发数据包依次分配到排序在前的信道的第一个时隙。
进一步的，在所述簇首接收到的各个簇节点发送的与所述簇首进行数据传输的请求帧之前，所述方法还包括：
所述簇首在超帧开始时向所述各个簇节点广播发送信标帧，其中，所述超帧是IEEE802.15.4中的超帧结构的改进，每一所述超帧均包括基于竞争的CSMA部分以及基于调度的TDMA部分，并剔除了非活跃部分。
进一步的，不同紧急程度的待发数据包在相应的CSMA部分具有不同的帧间间隔以及不同大小的回退窗口；其中，紧急程度越高的待发数据包，其帧间间隔越短且回退窗口越小。
进一步的，所述TDMA部分包括多个时隙，所述时隙的个数大于簇节点的个数。
本发明第二方面提供一种无线通信的装置，应用于包括至少两个信道的簇内通信，所述装置包括：
接收模块，用于簇首接收到的各个簇节点发送的与所述簇首进行数据传输的请求帧；其中，所述请求帧携带有待发数据包的长度信息；
排序模块，用于根据待发数据包的优先级对所有待发数据包进行排序；其中，包长越短的待发数据包所对应的优先级越高；
分配模块，用于将待发数据包按照优先级从高到低的顺序依次分配到所述至少两个信道的第一个时隙；以及
当所有信道的第一个时隙分配完毕且有剩余的待发数据包时，将剩余的待发数据包按照优先级从高到低的顺序依次分配到所述至少两个信道的下一时隙。
进一步的，所述分配模块，具体还用于：
对所述至少两个信道按照优先级从高到低进行排序；
将优先级高的待发数据包依次分配到排序在前的信道的第一个时隙。
进一步的，所述装置还包括：
发送模块，用于在所述簇首接收到的各个簇节点发送的与所述簇首进行数据传输的请求帧之前，所述簇首在超帧开始时向所述各个簇节点广播发送信标帧，其中，所述超帧是IEEE802.15.4中的超帧结构的改进，每一所述超帧均包括基于竞争的CSMA部分以及基于调度的TDMA部分，并剔除了非活跃部分。
本发明第三方面提供一种通信装置，所述通信装置包括处理器，所述处理器用于执行存储装置中存储的程序时实现所述的无线通信方法的步骤。
本发明第四方面提供一种可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被处理器执行时实现所述的无线通信方法的步骤。
本发明提供的无线通信方法、装置、计算机装置及计算机可读存储介质，应用于包括至少两个信道的簇内通信，簇首接收到的各个簇节点发送的与所述簇首进行数据传输的请求帧；其中，所述请求帧携带有待发数据包的长度信息；根据待发数据包的优先级对所有待发数据包进行排序；其中，包长越短的待发数据包所对应的优先级越高；将待发数据包按照优先级从高到低的顺序依次分配到所述至少两个信道的第一个时隙；若所有信道的第一个时隙分配完毕且有剩余的待发数据包，则将剩余的待发数据包按照优先级从高到低的顺序依次分配到所述至少两个信道的下一时隙，本发明基于全局的列队的最早截止时间优先算法，能够让信道的利用率大大增加，网络的实时性以及吞吐量得到了有效的改善。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是WIA-PA的网络结构示意图；
图2是本发明的网络模型结构示意图；
图3是本发明提供的无线通信方法的流程图；
图4是IEEE802.15.4协议中的超帧结构示意图；
图5是本发明的超帧结构示意图；
图6是本发明的超帧中CSMA部分的结构示意图；
图7是本发明的基于全局队列的EDF调度的示意图；
图8是基于本地列队的EDF调度的示意图；
图9是不同的调度算法下包延时的变化情况示意图；
图10是不同调度算法下网络吞吐量的变化情况示意图；
图11是本发明的通信装置的结构示意图。
主要元件符号说明
通信装置 1
处理器 10
存储装置 20
无线通信的装置 100
接收模块 11
排序模块 12
分配模块 13
发送模块 14
接入模块 15
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施例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。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
本发明提供的无线通信方法可以用于个人计算机、蜂窝电话、个人数字助理等可以采用无线区域网络和无线局域网络标准的电子设备，这些电子设备能够与其他设备进行无线通信，可以结合各种设备以及系统使用，所述设备和系统可以包括发射器、接收器、无线通信站、无线通信设备、无线接入点、调制解调器、个人计算机、台式计算机、手持式设备、局域网、广域网、无线广域网、无线体域网等。
本发明提供的无线通信方法在一实施例中可以是建立在面向工业过程自动化的工业无线网络(WIA-PA，Wireless Networks for Industrial Automation ProcessAutomation)之上，应当理解的是，本发明所提供的无线通信方法还可以用于其他的无线网络之上。
WIA-PA是我国自主研究的工业无线标准，成为继SP100、Wireless-HART之后的第三大工业无线国际标准，是基于IEEE 802.15.4标准的用于工业过程测量、监视与控制的无线网络系统。
WIA-PA网络采用了星型和网状相结合的两层网络拓扑结构，其结构可以参看图1所示。WIA-PA网络由主控计算机、网关设备、路由设备、现场设备和手持设备等五类物理设备构成。WIA-PA网络的第一层为网状结构，由网关设备和路由设备构成，主要功能是完成全网的集中式管理、调度以及可靠的簇间通信；WIA-PA网络的第二层为星型结构，包括现场设备和路由设备，星型网络单独成簇，其主要功能是完成簇内通信和工业现场数据采集。WIA-PA网状结构网络能够保证可靠的网络通信，星型网络使现场设备协议变得简单，使现场设备加入和退出网络更加灵活。
本发明所提供的无线通信方法可应用于簇内通信，如图2所示，可将位于簇中心的路由设备称为簇首，环绕路由设备的现场设备称为簇节点，在其他的无线网路系统中，将协调器称为簇首，与协调器通信的周边设备称为簇节点。
为了更好地阐述本发明，对此作出以下合理的假设：1、网络中有N个不同的信道可以被使用，且拥有相同的带宽，其中N为大于1的正整数(即，至少两个信道)；2、每一个簇内节点都装备一个半双工的收发器，一个收发器每次只能工作在一个信道上，但是可以随时切换自己的信道；3、每一个簇首节点都装备N个半双工的收发器且可以同时工作。
图3为本发明第一实施方式提供的无线通信方法的示意流程图，如图3所示，本实施方式的无线通信方法可包括以下步骤：
S11：簇首接收到的各个簇节点发送的与所述簇首进行数据传输的请求帧；其中，所述请求帧携带有待发数据包的长度信息。
簇首与多个簇节点构成簇内星型网络拓扑结构，网络内有至少两个信道(例如有四个信道)。在步骤S11之前，簇首可以先通过至少两个信道先向簇节点广播发送信标帧(Beacon Frame)。在超帧开始时，簇首构造信标帧，信标帧可以采用IEEE802.15.4协议中的信标帧结构，信标帧可以用来与设备同步、识别个域网、同步个域网中的设备、描述超帧结构等，信标帧的结构可以包括超帧长度、竞争期长度、通知帧时隙协议参数等信息。
在一实施方式中，超帧的结构可以采用IEEE802.15.4协议中的超帧结构，如图4所示，在IEEE802.15.4协议中，超帧以簇首发送的信标作为分解，超帧由两部分组成：活跃期和非活跃期，活跃期可分为16个相等大小的时隙。簇节点在活跃期进行数据通信，而非活跃期则为低功耗模式，超帧的竞争期CAP紧邻信标帧，并且可以包括延续到整个活跃期的结束，CAP阶段是时隙CSMA(Carrier Sense Multiple Access，载波侦听多路访问)。如果簇节点需要与簇首进行数据通信，则簇节点可以申请GTS时隙，每个GTS时隙可以占据若干个超帧的时隙，多个GTS时隙可形成非竞争的CFP，CFP阶段是TDMA协议。
在IEEE802.15.4协议中CFP阶段是可选阶段，CFP阶段的存在需要在CAP阶段预约，如果CAP阶段没有预约，就没有CFP阶段，为解决IEEE802.15.4协议中存在的问题，本发明的超帧结构还可以是基于IEEE802.15.4的超帧结构的改进。改进的超帧结构可如图5所示，改进的每一所述超帧均包括基于竞争的CSMA部分以及基于调度的TDMA部分，并剔除了非活跃部分，CSMA部分用于请求和调度，TDMA部分用于数据的传输，TDMA阶段是传输实时性数据不可缺少的部分，因此，改进的超帧结构可以应用于周期性的实时数据通信，改进的超帧也可以是通过簇首发送的信标作为分解。
根据IEEE802.15.4协议的自身规定，CFP阶段用于传输的时隙最多只有7个，因此，大大限制了其在实时流量上的通信能力，为了解决其存在的问题，在改进的超帧结构中，可以在TDMA部分分为多个时隙，时隙的个数大于簇节点的个数，其中，时隙的个数与簇节点的个数之间的差值在预设数值范围，例如为3；假设簇节点的个数为20，则可在TDMA部分分为21个或者21个以上的时隙，多出的几个时隙是作为备用的冗余时隙，防止突发情况，因此可提高实时流量上的通信能力。
簇节点在接收到信标帧之后，进入请求阶段，在请求阶段，簇节点读取信标帧携带的参数信息，并可以记录在本地缓存中，簇节点如果有保证时隙需求，则在竞争期通过时隙载波侦听多路访问及冲突避免机制(CSMA/CA机制)接入信道，所有的信道都能够被簇节点用于向簇首发送请求，并且每条信道能够分配到数据近似均匀的簇节点，并向簇首发送请求与簇首进行数据传输的请求帧，请求帧携带有待发数据包的长度信息。CSMA/CA机制大致为：簇节点向簇首发送待发数据包前先侦听信道，如果信道空闲，继续等待一段时间，信道还空闲才将待发数据包发送。这段继续等待的时间称为帧间间隔(IFS)。
为了进一步地提高数据包的实时性，在改进的超帧结构中，如图6所示，不同紧急程度的待发数据包在相应的CSMA部分具有不同的帧间间隔以及不同大小的回退窗口，紧急程度越高的待发数据包，其帧间间隔越短且回退窗口越小。假设，紧急的数据包的帧间间隔是UIFS，具有实时性的数据包的帧间间隔是RIFS，无实时性的数据包的帧间间隔是NIFS，并满足UIFS＜RIFS＜NIFS，且紧急的数据包的回退窗口小于具有实时性的数据包的回退窗口，具有实时性的数据包的回退窗口小于无实时性的数据包的回退窗口。
回退窗口的作用在于：在CSMA阶段中如果两个簇节点同时在相同信道上发包可能会发生碰撞，那么每一个簇节点应当都再随机等待一段时间再次发送。这段等待时间就称为回退窗口。在IEEE802.15.4协议中，假设两个簇节点第一次碰撞后会在(0，2^1)个时隙中随机选择一个时隙，两个簇节点其中一个选了接下来的1时隙，另一个选了2时隙就不会发生碰撞了。如果两个簇节点恰好又选了同一个时隙，那么就会再次发生碰撞，那么这一次碰撞后就会在(0，2^2)中随机选择，以此类推，因此，两个节点每次碰撞后可选的时隙范围都是一样的。当为不同紧急程度的待发数据包设置不同的大小的回退窗口，也就是说为两个簇节点设置不同的可选时隙范围，就可以降低碰撞的几率。待发数据包的紧急程度由高到底，相应的回退窗口的大小可以呈指数增长，例如，两个簇节点在第一次碰撞的时候，第一个簇节点(待发送数据包的优先级高)可选的时隙是(0，2^1)，第二个簇节点(待发送数据包的优先级低)可选的时隙是(0，2^3)，第二个簇节点可选的时隙范围比第一个簇节点可选的时隙范围宽，这样他们同时选同一个时隙的可能性就大大降低，紧急数据包的可选时隙范围小，可以提升紧急数据包的实时性。
S12：根据待发数据包的优先级对所有待发数据包进行排序；其中，包长越短的待发数据包所对应的优先级越高。
待发数据包的大小在其产生时就已经确定，待发数据包的截止时间与其包长正相关，若待发数据包越长，则其截止时间越长，相应的，若待发数据包越短，则其截止时间越短，因此，截止时间越短的待发数据包，其优先级越高，截止时间越长的待发数据包，其优先级越低，可以用Pi(i＝1，2，3，4，5...N)来表示待发数据包的优先级和包长，i越小，待发数据包的优先级越高，包长越长，传输每个包的时间记为t(Pi)。
S13：将待发数据包按照优先级从高到低的顺序依次分配到至少两个信道的第一个时隙。
S14：若所有信道的第一个时隙分配完毕且有剩余的待发数据包，则将剩余的待发数据包按照优先级从高到低的顺序依次分配到所述至少两个信道的下一时隙。
簇首处理完请求阶段收集到的请求帧后，产生调度信息并在原信道上广播，调度信息包括为各簇节点待发送数据包分配的信道和时隙，先为高优先级的待发数据包分配到所有信道的第一时隙，以便于高优先级的待发数据包得到优先服务，如果所有信道的第一时隙都分配完毕，就开始依次分配所有信道的第二时隙，如果还有待发数据包未分配信道和时隙，则一直重复执行此过程，直到所有的待发数据包都分配到信道和时隙。
可以先对所述所有信道按照优先级从高到低进行排序，并，将优先级高的待发数据包依次分配到排序在前的信道的第一个时隙，如果有多个待发数据包的优先级相同(如多个待发数据包的优先级均为P1)，则可将多个待发数据包随机分配到有所信道的第一时隙。
每条信道上待发送的数据包构成一个本地队列，所有信道上的待发送的数据包构成一个全局队列，通过步骤S13以及S14，一条信道上的本地列队是根据优先级进行的EDF调度，并且全部信道的全局列队也是根据优先级进行的EDF调度，因此，基于全局列调度的最长时间为最后一个待发数据包分配到的信道所用时间长度。假设簇内可同时使用的信道数量为4条，簇节点为16个并都需要通过该4条信道中的一条与簇首进行通信，16个簇节点总共有16个待发数据包需要发送，并且16个待发数据包中包括3个一级待发数据包，3个二级待发数据包，4个三级待发数据包，2个四级待发数据包，4个五级待发数据包，基于全局列队的EDF调度算法如下：将3个一级待发数据包分配到前三个信道的第一时隙，将其中一个二级待发数据包分配到另一个信道的第一时隙，将剩余的2个二级待发数据包分配到前两个信道的第二时隙，将2个三级待发数据包分配到后两个信道的第二时隙，依次类推，所有待发数据包分配到相应的信道和时隙(可参看图7)，此时，得到的基于全局列队调度的最长时间为：
t_global_max
＝t(P2)+t(P3)+t(P4)+t(P5)
而仅仅基于本地列队EDF调度算法(可参看图8)，是为每一个待发送的数据包确定时隙时，只对本信道上排队的数据包进行最早截止时间优先的调度，是仅在每条信道上分别进行的EDF调度。尽管在每条信道上已经尽力保证优先级最高的待发数据包最先得到服务，但是从全局来看，调度结果不能令人满意，在一可能调度结果中，最长调度时间为：
t_local_max
＝t(P3)+t(P3)+t(P5)+t(P5)
显然，t_global_max＜t_local_max。
本发明选取了网络吞吐量和传输延时作为性能指标，利用网络仿真工具OPNET对本发明进行仿真实验。为了更为直观地看出本发明的性能，本发明设置了对照协议，对照协议与本发明在调度算法上有所不同，本发明提出的协议应用了全局调度，对照协议只应用了本地调度，仿真参数如表1所示，仿真结果中的每个数据是多次仿真取得的平均值。
表1网络仿真参数
参数 数值
网络范围 10*10m
信道数目 4
信道带宽 250kbps
簇数目 4
簇大小 4/5/6/7
包大小 100/150/200/250bits
发包间隔 指数分布、均值0.005-0.015
在实时性方面，可参看图9所示，图9为不同的调度算法下包延时的变化情况。首先，从图9中可以看出，随着簇大小的增长，两种调度算法下的延时都随之增长，主要是因为随着簇的不断变大，网络负载也越来越大，这就意味着节点必须等待更长的时间去发包；其次，全局调度算法的性能在各种簇大小的情况下都优于局部调度算法，这是因为局部调度的情况下，簇节点必须在自己分配的信道上等待空余时隙，而没有将其他信道上可能出现的空余时隙充分利用，因此基于全局列队的调度算法的最长调度时长小于基于本地列队的调度算法的最长调度时长。
在吞吐量方面，可参看图10所示，图10为不同调度算法下网络吞吐量的变化情况。首先，从图10中可以看出，随着簇大小的增长，两种调度算法下的网络吞吐量都随之增长，这是因为随着簇大小的增长，网络中有更多的簇节点发送数据，簇过大也会导致吞吐量的增长趋于平缓，这是因为大量簇节点发包导致碰撞发生的可能性大大增加；其次，应用了全局调度算法的网络的吞吐量在各种簇大小的情况下都优于局部调度算法，这是因为在全局队列下的调度使得信道利用率大大增加。
因此，本发明所提供的无线通信方法，能够大大提升信道的利用率，并且能够让网络的实时性以及吞吐量都得到改善。
可以理解的是，在步骤S14之后，则可以重新执行S11，进行新一轮的流程，以使各簇节点再与簇首进行通信。
图11为本发明提供的通信装置1的一种实施例的结构图，如图11所示，所述通信装置1可应用上述各实施方式，所述通信装置1可以是簇首，下面对本发明所提供的通信装置1进行描述，所述通信装置1可以包括无线通信的装置100，通信装置1还可包括处理器10和存储装置20，以及存储在所述存储装置20中并可向所述处理器10上运行的计算机程序(指令)，例如通信控制程序等等。
所述处理器10可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述通信装置1的控制中心，利用各种接口和线路连接整个通信装置1的各个部分。
所述存储装置20可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器10通过运行或执行存储在所述存储装置20内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储装置20内的数据，实现各种功能。所述存储装置20可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据等。此外，存储装置20可以包括高速随机存取存储装置，还可以包括非易失性存储装置，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储装置件、闪存器件、或其他易失性固态存储装置件。
所述无线通信的装置100，可用于簇首接收到的各个簇节点发送的与所述簇首进行数据传输的请求帧；其中，所述请求帧携带有待发数据包的长度信息；根据待发数据包的优先级对所有待发数据包进行排序；其中，包长越短的待发数据包，其优先级越高；将待发数据包按照优先级从高到低的顺序依次分配到所述至少两个信道的第一个时隙；若所有信道的第一个时隙分配完毕且有剩余的待发数据包，则将剩余的待发数据包按照优先级从高到低的顺序依次分配所述至少两个信道的第二个时隙，以此类推，直到所有的待发数据包都分配到信道和时隙，通过所述无线通信的装置100，能够大大提升信道的利用率，并且能够让网络的实时性以及吞吐量都得到改善。
所述处理器10执行所述计算机程序时实现上述各个实施例中无线通信方法中的步骤，例如图3所示的步骤S11-S14。或者，所述处理器10执行所述计算机程序时实现各模块/单元的功能。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储装置20中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述通信装置1中的执行过程。例如，所述无线通信的装置100可以包括接收模块11、排序模块12和分配模块13，如图11所示，各模块具体功能如下：
所述接收模块11，可用于簇首接收到的各个簇节点发送的与所述簇首进行数据传输的请求帧；其中，所述请求帧携带有待发数据包的长度信息。
所述排序模块12，可用于根据待发数据包的优先级对所有待发数据包进行排序；其中，包长越短的待发数据包所对应的优先级越高。
所述分配模块13，可用于将待发数据包按照优先级从高到低的顺序依次分配到所述至少两个信道的第一个时隙；以及
当所有信道的第一个时隙分配完毕且有剩余的待发数据包时，将剩余的待发数据包按照优先级从高到低的顺序依次分配到所述至少两个信道的下一时隙。
进一步的，所述分配模块，具体还用于：对所述至少两个信道按照优先级从高到低进行排序；将优先级高的待发数据包依次分配到排序在前的信道的第一个时隙。
进一步的，所述装置100还可以包括发送模块14。所述发送模块14，可用于在所述簇首接收到的各个簇节点发送的与所述簇首进行数据传输的请求帧之前，所述簇首在超帧开始时向所述各个簇节点广播发送信标帧，其中，所述超帧是IEEE802.15.4中的超帧结构的改进，每一所述超帧均包括基于竞争的CSMA部分以及基于调度的TDMA部分，并剔除了非活跃部分。
进一步的，所述装置100还包括接入模块15，所述接入模块15用于所述各个簇节点在竞争期通过CSMA/CA机制接入信道，并向所述簇首发送所述请求帧，其中，不同紧急程度的待发数据包在相应的CSMA部分具有不同的帧间间隔以及不同大小的回退窗口；其中，紧急程度越高的待发数据包所对应的帧间间隔越短且回退窗口越小。
进一步的，所述TDMA部分包括多个时隙，所述时隙的个数大于簇节点的个数。
本领域技术人员可以理解，所述示意图仅仅是通信装置1的示例，并不构成对通信装置1的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述通信装置1还可以包括其他的硬件部分。
所述通信装置1集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
在本发明所提供的几个实施例中，应当理解的是，所述的方法和装置，也可以通过其他的方式来实现，以上所描述的装置实施例仅是示意性的，所述模块的划分，仅仅是一种逻辑功能划分，实现时可以有另外的划分方式。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个装置也可以由同一个装置或系统通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种无线通信方法，应用于包括至少两个信道的簇内通信，其特征在于，所述方法包括：
簇首接收各个簇节点发送的与所述簇首进行数据传输的请求帧；其中，所述请求帧携带有待发数据包的长度信息；
根据待发数据包的优先级对所有待发数据包进行排序；其中，包长越短的待发数据包所对应的优先级越高；
将待发数据包按照优先级从高到低的顺序依次分配到所述至少两个信道的第一个时隙；
若所有信道的第一个时隙分配完毕且有剩余的待发数据包，则将剩余的待发数据包按照优先级从高到低的顺序依次分配到所述至少两个信道的下一时隙，所述根据优先级从高到底的顺序将待发数据包依次分配到至少两个信道的第一个时隙，包括：
对所述至少两个信道按照优先级从高到低进行排序；
将优先级高的待发数据包依次分配到排序在前的信道的第一个时隙。
2.根据权利要求1所述的无线通信方法，其特征在于，在所述簇首接收各个簇节点发送的与所述簇首进行数据传输的请求帧之前，所述方法还包括：
所述簇首在超帧开始时向所述各个簇节点广播信标帧，其中，所述超帧是IEEE802.15.4中的超帧结构的改进，每一所述超帧均包括基于竞争的CSMA部分以及基于调度的TDMA部分，并剔除了非活跃部分。
3.根据权利要求2所述的无线通信方法，其特征在于，在所述簇首在超帧开始时向所述各个簇节点广播信标帧之后，所述方法还包括：
所述各个簇节点在竞争期通过CSMA/CA机制接入信道，并向所述簇首发送所述请求帧，其中，不同紧急程度的待发数据包在相应的CSMA部分具有不同的帧间间隔以及不同大小的回退窗口；其中，紧急程度越高的待发数据包所对应的帧间间隔越短且回退窗口越小。
4.根据权利要求2所述的无线通信方法，其特征在于，所述TDMA部分包括多个时隙，所述时隙的个数大于簇节点的个数。
5.一种无线通信的装置，应用于包括至少两个信道的簇内通信，其特征在于，所述装置包括：
接收模块，用于簇首接收各个簇节点发送的与所述簇首进行数据传输的请求帧；其中，所述请求帧携带有待发数据包的长度信息；
排序模块，用于根据待发数据包的优先级对所有待发数据包进行排序；其中，包长越短的待发数据包所对应的优先级越高；
分配模块，用于将待发数据包按照优先级从高到低的顺序依次分配到所述至少两个信道的第一个时隙；以及
当所有信道的第一个时隙分配完毕且有剩余的待发数据包时，将剩余的待发数据包按照优先级从高到低的顺序依次分配到所述至少两个信道的下一时隙，所述分配模块，还用于：
对所述至少两个信道按照优先级从高到低进行排序；
将优先级高的待发数据包依次分配到排序在前的信道的第一个时隙。
6.根据权利要求5所述的无线通信的装置，其特征在于，所述装置还包括：
发送模块，用于在所述簇首接收各个簇节点发送的与所述簇首进行数据传输的请求帧之前，所述簇首在超帧开始时向所述各个簇节点广播发送信标帧，其中，所述超帧是IEEE802.15.4中的超帧结构的改进，每一所述超帧均包括基于竞争的CSMA部分以及基于调度的TDMA部分，并剔除了非活跃部分。
7.一种通信装置，其特征在于，所述通信装置包括处理器，所述处理器用于执行存储装置中存储的程序时实现如权利要求1-4中任意一项所述的无线通信方法的步骤。
8.一种可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任意一项所述的无线通信方法的步骤。
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