CN109547166B - 分布式时分多址协议中的链路层差错控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种分布式时分多址协议中的链路层差错控制方法，主要解决分布式时分多址协议中链路层差错控制问题。本发明利用在网节点在接收时隙处理接收的数据中的应答信息，更新该时隙号对应的应答信息，侦听不同时间的信道决定信道的分配，从而完成对多个缓存队列的发送的应答与信道的复用，利用在网节点在广播时隙和发送时隙发送封装应答信息后的数据完成应答多个发送节点。本发明在提高信道利用率的同时，提高了在网节点应答的效率。
Description
技术领域
本发明属于通信技术领域，更进一步涉及无线通信技术领域中的一种分布式时分多址TDMA(Time Division Multiple Acess)协议中的链路层差错控制方法。本发明可以应用于分布式时分多址TDMA(Time Division Multiple Acess)协议中对用户业务数据传输的链路差错的检测以及数据重传。
背景技术
移动自组织网络是一种特殊的无线移动通信网络，它由一系列带有无线收发装置的可移动节点形成一个多跳的自治系统。在这种网络中不存在中心节点，网络中的每个节点的地位都是平等的，都能进行业务发起和转发。因此它能满足野外活动、救灾以及战场的通信需求，广泛用于救灾工作系统之间、单个士兵之间、以及其它需要临时快速建立通信网络的场合，具有广泛的应用前景。基于时分多址TDMA(Time Division Multiple Acess)的移动自组织网络通过时分复用将信道分给不同的节点进行数据传输，然而由于无线网络带宽低、稳定性差、丢包率高等缺点，传输的可靠性对于移动自组织网络是一个巨大的挑战。所以如何高效地检测数据丢失和差错，尽快地重传数据成为链路差错控制的关键因素。
上海金卓网络科技有限公司在其申请的专利文献“差错控制方法及所适用的媒介访问控制系统”(申请号：201611130993X申请公开号：CN 106788914A)中公开了一种无线自组织网络中的链路层差错控制方法。该方法实现步骤为：(1)发送节点发送一帧业务数据帧到网络中的某节点2；(2)节点2反馈数据确认帧到发送节点；(3)发送节点接收节点2反馈的数据确认帧，并基于所接收的的数据确认帧确定重发或发送新数据。该方法存在的不足之处在于，发送节点在发送完一个数据帧后，会一直等待应答帧，在距离较长，基带处理较慢的情况下，等待时间较长，此时信道处于空闲状态，信道利用率低。
西安电子科技大学在其申请的专利文献“分布式TDMA协议中的时隙组调度方法”(申请号：2018100140448申请公开号：CN 108055115A)中公开了一种分布式TDMA协议中的链路层差错控制方法。该方法实现步骤为：(1)构建由M个复帧组成的超帧，每个复帧由L个N+N时隙组组成，每一个数据时隙对应一个应答时隙；(2)发送一个数据帧后，在其对应的应答时隙接收应答信息；(3)接收节点在收到一个数据帧后，在对应的应答时隙发送应答信息；(4)发送节点接收应答信息，若收到应答信息且应答信息表明发送成果，则下次到达该时隙时可以发送其它数据；若未收到应答信息或者应答信息表明发送出错，则下次到达该时隙时仍然发送该未被成功发送的数据帧。该方法存在的不足之处在于，该方法开辟了专用的应答时隙，当对应的数据时隙无数据发送时，会浪费信道资源，信道利用率低；其次，应答帧只能在对应的应答时隙发送，不能尽快地将差错信息反馈给发送节点。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种分布式时分多址协议中的链路层差错控制方法。本发明利用广播时隙、接收时隙、发送时隙三个时隙类型进行数据应答信息的更新、处理和发送，同时进行缓存队列数据的提取和存放，在网节点在接收时隙侦听不同时间的信道决定信道的分配。在提高信道利用率的同时，提高了应答的效率。
实现本发明目的的思路是：在网节点进入接收时隙，处理接收的数据中的应答信息，更新该时隙号对应的应答信息，发送节点不需要等待接收应答信息可以继续发送数据，在网节点侦听不同时间的信道决定信道的分配。在网节点在进入发送时隙或广播时隙发送封装应答信息后的数据，不需要开辟专用的应答时隙，应答多个在网节点。在减少等待应答信息网络开销。
本发明的具体步骤如下：
(1)系统初始化：
(1a)采用闭环同步的方式，每个待入网节点同步自身的本地计数器；
(1b)采用时分多址TDMA接入方式，每个待入网的节点选择自己的广播时隙；
(1c)采用占用时隙尽量分散的方式，每个待入网的节点选取自己的发送时隙；
(1d)将所有完成广播时隙和发送时隙分配的待入网节点，作为在网节点；
(1e)建立一个缓存队列集，每个缓存队列只能存储一帧数据，缓存队列的序号对应复帧的时隙号；
(2)在网节点进入广播时隙：
(2a)在网节点进入广播时隙后，在分布式时分多址协议的勤务帧的帧头中封装链路层差错控制信息中的应答信息；
(2b)在网节点经信道发送封装应答信息后的勤务帧；
(2c)将链路层差错控制信息中的数据确认状态更新为1；
(3)在网节点进入发送时隙：
(3a)判断当前时隙号对应的缓存队列中的数据状态是否为0，若是，则执行步骤(3b)，否则，执行步骤(3e)；
(3b)判断缓冲区中是否有数据，若是，则执行步骤(3c)，否则，在网节点经信道发送封装应答信息后的勤务帧后执行步骤(3f)；
(3c)从在网节点的缓冲区中依次取出一帧数据放到当前缓存队列中；
(3d)将当前缓存队列中的数据状态更新为1；
(3e)在网节点经信道发送封装应答信息后的当前缓存队列中的数据；
(3f)将链路层差错控制信息中的数据确认状态更新为1；
(4)在网节点进入接收时隙：
(4a)判断在网节点侦听时长为最大传播时延的信道时间内是否收到数据，若是，在网节点将该时隙号对应的应答信息更新为1后执行步骤(4b)，否则，在网节点将该时隙号对应的应答信息更新为0后执行步骤(4f)；
(4b)判断收到的数据中的应答信息与缓存队列的数据状态是否相同，若是，数据确认状态不变，否则，将数据确认状态更新为0；
(4c)将收到的数据中的应答信息与缓存队列的数据状态都为1的缓存队列的数据状态更新为0；
(4d)提取缓存队列集中数据状态为1的缓存队列的数据放到缓冲区的头部；
(4e)判断收到的数据的目的节点是否为邻节点，若是，则执行步骤(4f)，否则执行步骤(5)；
(4f)判断在网节点侦听时长为节点号J倍的最大传播时延的信道时间内是否收到数据，若是，则执行步骤(4b)，否则，执行步骤(4g)，0≤J≤32；
(4g)判断链路层差错控制信息中的数据确认状态是否为0，若是，则执行步骤(4h)，否则，执行步骤(5)；
(4h)在网节点经信道发送封装应答信息后的数据确认帧后，将链路层差错控制信息中的数据确认状态更新为1。
(5)结束在网节点在接收时隙的操作。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
第一，由于本发明利用在网节点进入接收时隙时，在网节点更新该时隙号对应的应答信息，克服了现有技术需要发送节点在发送完一个数据帧后，会一直等待应答帧，在距离较长，基带处理较慢的情况下，等待时间较长，此时信道处于空闲状态，信道利用率较低的问题，使得本发明具有能够连续发送数据，接收数据时同时确认多个缓存队列，信道利用率高的优点。
第二，由于本发明利用在网节点经信道发送封装应答信息后的当前缓存队列中的数据，克服了现有技术开辟专用的应答时隙，浪费信道资源，信道利用率低的问题，使得本发明具有不需要开辟专用的应答时隙，发送一次数据同时应答多个发送节点，吞吐量高的优点。
第三，由于本发明利用在网节点在接收时隙侦听不同时间的信道决定信道的分配，克服了现有技术应答帧只能在对应的应答时隙发送，不能尽快地将差错信息反馈给发送节点，效率低的问题，使得本发明具有了在网节点可以利用空闲时隙发送应答信息，效率高的优点。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明时分多址TDMA超帧图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细描述。
参照附图1，对本发明的具体步骤做进一步的详细描述。
步骤1，系统初始化。
采用闭环同步的方式，每个待入网节点同步自身的本地计数器；所述本地计数器是指，每个节点用来确定自身当前时隙号的计数器，每经过一个时隙的时间间隔后本地计数器加1，以一个超帧的时隙个数为周期递增，超帧的结构如图2所示，一个超帧由M个复帧组成，每个复帧由L个时隙组成。
采用时分多址TDMA接入方式，每个待入网的节点选择自己的广播时隙；所述时分多址TDMA接入方式是指，每个待入网的节点在M个复帧内从0号复帧开始，选择第一个未被占用的复帧0号时隙，作为该待入网的节点的广播时隙，8≤M≤32。
采用占用时隙尽量分散的方式，每个待入网的节点选取自己的发送时隙；所述占用时隙尽量分散的方式是指，每个待入网的节点在L个时隙内从0号时隙开始，每间隔L/n个时隙选取一个发送时隙；当该时隙被其它节点选取为它的发送时隙时，选取下一个最近的未被占用的时隙作为本节点的发送时隙，8≤L≤64，1≤n＜L。
将所有完成广播时隙和发送时隙分配的待入网节点，作为在网节点。
建立一个缓存队列集，每个缓存队列只能存储一帧数据，缓存队列的序号对应复帧的时隙号。
步骤2，在网节点进入广播时隙。
在网节点进入广播时隙后，在分布式时分多址协议的勤务帧的帧头中封装链路层差错控制信息中的应答信息。
在网节点经信道发送封装应答信息后的勤务帧。
将链路层差错控制信息中的数据确认状态更新为1；所述的数据确认状态是指，当发送数据后的在网节点收到接收节点应答信息后，判断应答信息与缓存队列的数据状态是否相同，若是，数据确认状态不变，否则，将数据确认状态更新为0；将在网节点发送一帧勤务帧或者数据帧后的数据确认状态更新为1。
步骤3，在网节点进入发送时隙。
(3.1)判断当前时隙号对应的缓存队列中的数据状态是否为0，若是，则执行本步骤的(3.2)，否则，执行本步骤的(3.5)。
(3.2)判断缓冲区中是否有数据，若是，则执行本步骤的(3.3)，否则，在网节点经信道发送封装应答信息后的勤务帧后执行本步骤的(3.6)；所述的缓冲区是指，在网节点将产生的业务数据存放到缓冲区，当在网节点进入发送时隙且对应的缓存队列为空闲状态时，从缓冲区取出业务数据放到空闲队列中。
(3.3)从在网节点的缓冲区中依次取出一帧数据放到当前缓存队列中。
(3.4)将当前缓存队列中的数据状态更新为1。
(3.5)在网节点经信道发送封装应答信息后的当前缓存队列中的数据。
(3.6)将链路层差错控制信息中的数据确认状态更新为1。
步骤4，在网节点进入接收时隙。
(4.1)判断在网节点侦听时长为最大传播时延的信道时间内是否收到数据，若是，在网节点将该时隙号对应的应答信息更新为1后执行本步骤的(4.2)，否则，在网节点将该时隙号对应的应答信息更新为0后执行本步骤的(4.6)。
(4.2)判断收到的数据中的应答信息与缓存队列的数据状态是否相同，若是，数据确认状态不变，否则，将数据确认状态更新为0。
(4.3)将收到的数据中的应答信息与缓存队列的数据状态都为1的缓存队列的数据状态更新为0。
(4.4)提取缓存队列集中数据状态为1的缓存队列的数据放到缓冲区的头部。
(4.5)判断收到的数据的目的节点是否为邻节点，若是，则执行本步骤的(4.6)，否则执行步骤5。
(4.6)判断在网节点侦听时长为节点号J倍的最大传播时延的信道时间内是否收到数据，若是，则执行本步骤的(4.2)，否则，执行本步骤的(4.7)，0≤J≤32。
(4.7)判断链路层差错控制信息中的数据确认状态是否为0，若是，则执行本步骤的(4.8)，否则，执行步骤5。
(4.8)在网节点经信道发送封装应答信息后的数据确认帧后，将链路层差错控制信息中的数据确认状态更新为1。
步骤5，结束在网节点在接收时隙的操作。
Claims (6)
1.一种分布式时分多址协议中的链路层差错控制方法，其特征在于，在网节点进入接收时隙时，在网节点更新时隙号对应的应答信息，将所有应答信息的数据状态更新为0，同时将缓存队列数据状态为1的数据状态更新为0，提取缓存队列集中数据状态为1的缓存队列的数据放到缓冲区的头部，在网节点发送数据时将应答信息封装到待发送的数据中，该方法具体步骤包括如下：
(1)系统初始化：
(1a)采用闭环同步的方式，每个待入网节点同步自身的本地计数器；
(1b)采用时分多址TDMA接入方式，每个待入网的节点选择自己的广播时隙；
(1c)采用占用时隙尽量分散的方式，每个待入网的节点选取自己的发送时隙；
(1d)将所有完成广播时隙和发送时隙分配的待入网节点，作为在网节点；
(1e)建立一个缓存队列集，每个缓存队列只能存储一帧数据，缓存队列的序号对应复帧的时隙号；
(2)在网节点进入广播时隙：
(2a)在网节点进入广播时隙后，在分布式时分多址协议的勤务帧的帧头中封装链路层差错控制信息中的应答信息；
(2b)在网节点经信道发送封装应答信息后的勤务帧；
(2c)将链路层差错控制信息中的数据确认状态更新为1；
(3)在网节点进入发送时隙：
(3a)判断当前时隙号对应的缓存队列中的数据状态是否为0，若是，则执行步骤(3b)，否则，执行步骤(3e)；
(3b)判断缓冲区中是否有数据，若是，则执行步骤(3c)，否则，在网节点经信道发送封装应答信息后的勤务帧后执行步骤(3f)；
(3c)从在网节点的缓冲区中依次取出一帧数据放到当前缓存队列中；
(3d)将当前缓存队列中的数据状态更新为1；
(3e)在网节点经信道发送封装应答信息后的当前缓存队列中的数据；
(3f)将链路层差错控制信息中的数据确认状态更新为1；
(4)在网节点进入接收时隙：
(4a)判断在网节点侦听时长为最大传播时延的信道时间内是否收到数据，若是，在网节点将该时隙号对应的应答信息更新为1后执行步骤(4b)，否则，在网节点将该时隙号对应的应答信息更新为0后执行步骤(4f)；
(4b)判断收到的数据中的应答信息与缓存队列的数据状态是否相同，若是，数据确认状态不变，否则，将数据确认状态更新为0；
(4c)将收到的数据中的应答信息与缓存队列的数据状态都为1的缓存队列的数据状态更新为0；
(4d)提取缓存队列集中数据状态为1的缓存队列的数据放到缓冲区的头部；
(4e)判断收到的数据的目的节点是否为邻节点，若是，则执行步骤(4f)，否则执行步骤(5)；
(4f)判断在网节点侦听时长为节点号J倍的最大传播时延的信道时间内是否收到数据，若是，则执行步骤(4b)，否则，执行步骤(4g)，0≤J≤32；
(4g)判断链路层差错控制信息中的数据确认状态是否为0，若是，则执行步骤(4h)，否则，执行步骤(5)；
(4h)在网节点经信道发送封装应答信息后的数据确认帧后，将链路层差错控制信息中的数据确认状态更新为1；
(5)结束在网节点在接收时隙的操作。
2.根据权利要求1所述的分布式时分多址协议中的链路层差错控制方法，其特征在于，步骤(1a)中所述本地计数器是指，每个节点用来确定自身当前时隙号的计数器，每经过一个时隙的时间间隔后本地计数器加1，以一个超帧的时隙个数为周期递增。
3.根据权利要求1所述的分布式时分多址协议中的链路层差错控制方法，其特征在于，步骤(1b)中所述时分多址TDMA接入方式是指，每个待入网的节点在M个复帧内从0号复帧开始，选择第一个未被占用的复帧0号时隙，作为该待入网的节点的广播时隙，8≤M≤32。
4.根据权利要求1所述的分布式时分多址协议中的链路层差错控制方法，其特征在于，步骤(1c)中所述占用时隙尽量分散的方式是指，每个待入网的节点在L个时隙内从0号时隙开始，每间隔L/n个时隙选取一个发送时隙；当该时隙被其它节点选取为它的发送时隙时，选取下一个最近的未被占用的时隙作为本节点的发送时隙，8≤L≤64，1≤n＜L。
5.根据权利要求1所述的分布式时分多址协议中的链路层差错控制方法，其特征在于，步骤(2c)中所述的数据确认状态是指，当发送数据后的在网节点收到接收节点应答信息后，判断应答信息与缓存队列的数据状态是否相同，若是，数据确认状态不变，否则，将数据确认状态更新为0；将在网节点发送一帧勤务帧或者数据帧后的数据确认状态更新为1。
6.根据权利要求1所述的分布式时分多址协议中的链路层差错控制方法，其特征在于，步骤(3b)中所述的缓冲区是指，在网节点将产生的业务数据存放到缓冲区，当在网节点进入发送时隙且对应的缓存队列为空闲状态时，从缓冲区取出业务数据放到空闲队列中。
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