CN110049453A - 一种通信设备的传输等待间隔设置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通信设备的传输等待间隔设置方法，以系统中能够通信且距离最远的两个节点之间的单向传输时延为最大传输时延，节点为中心设备或普通终端，由中心设备在系统广播信息中携带最大传输时延或最大传输时延对应的信息，系统中所有设备接收到系统广播信息后，自动调整计算的扩展传输时延。可以在系统中根据所有普通终端之间的传输时延的实际情况，配置合适的扩展传输时延，保证了扩展传输时延设置不会过于保守，增加了系统的传输效率。

Description

一种通信设备的传输等待间隔设置方法

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种通信设备的传输等待间隔设置方法。

背景技术

电力线载波通信支持一种竞争接入传输方式，即在同一时刻，所有的用户首先侦听信道中是否有人传数据，如果没有，则退避一个传输等待时延(这个传输等待时延可以是一系列时间的组合，比如Homeplug系统中，传输等待时延是一个CIFS(ContentionInterframe Spacing)，两个PRS(Priority Resolution Slot和1-16个退避的slot)后，一个用户竞争到信道发送机会(比如下图的发送端)，则开始发送数据。在发送数据后，通常在通信系统中都会由接收端发一个接收反馈信息(ACK)，来告知发送端这个数据是否被成功接收。为了保证ACK数据一定会被收到，而不会和其他用户发送的数据包竞争冲突，在其他所用用户接受数据包的时候，都能够解析到一个传输等待间隔(在Homeplug系统中是FL_AV(Frame length for advanced),该值的最大值为2501.12us)。此时所有的用户接收到这个数据后，都会等待传输等待间隔的时间后，再开始进行到传输等待时延的过程。由于传输等待间隔包含了正常的发送ACK的时间，这样所有用户都等待到了ACK发送完毕后才开始新的信道竞争过程，下一次发送的数据不会和ACK发生冲突。

请参阅图1，如果因为信道条件差等原因，其他用户没有解析到传输等待间隔信息，或者发送方没有侦听到ACK的时候，则该用户会假设发送端发送了一个最长的数据包以及它对应的ACK时间，并退避相应的一个扩展传输时延(在Homeplug系统中，这个时间为EIFS(Extended Interframe Spacing),时间为1695us)。在等待EIFS时间后，再开始传输数据，就肯定不会和这个包的ACK发生冲突，该扩展时延相当于一个最长的数据包发送时间加上2倍的传输时延再加上ACK数据包的发送时间。在电力线载波通信技术中，由于当前的主要电力线载波通信技术(比如Homeplug，G.hn等)都是采用在家庭电力线上网的环境，通常默认的最大发送端到接收端的距离都比较短(通常不超过100米)，因此数据包在电力线上传输的时间通常很短，大约是100/3/108＝0.3us,这个值对于扩展传播时延和传输等待间隔都比较小，完全可以忽略。现有机制完全可以正常运行。

但是在一些需要使用电力线载波技术传输更远距离的应用场景中，比如传输10km，此时传输时延变成33us，而对于有ACK发送而言，最大的由传输造成的时延可以达到67us，这样的数值对于扩展传播时延和传输等待间隔而言都不是可以忽略的。甚至，对于极端情况，已经会造成由于没有考虑67us的传输时延，导致解析了传输等待间隔，退避了相应时间后ACK还没有发出的情况，或者没有解析到传输等待间隔的第三方用户等待扩展传播时延后发送的数据和ACK进行冲突(比如，发送端实际发送的是最长的帧)，如图1的下图所示。类似的缺点会出现在其他任何使用解析传输等待间隔，或者扩展传输时延来避免其他用户和ACK发送数据的冲突，比如Wifi(IEEE802.11)系统，或者Zigbee(IEEE 802.15.4)系统等。

现有的一个比较直接的解决办法是：在设置帧间时延和扩展传输时延的时候，直接考虑最大的传输时延，并在这两个时延中添加2倍的最大传输时延时间，可以解决发送数据包与ACK发生冲突的情况。但是存在以下问题：

在用户退避的时候强行按照最远的传输距离考虑帧间时延和扩展传输时延，造成通信信道的浪费。因为考虑到大部分情况下，用户发送数据包时间不是最大的发送时间，或者数据包不是最大，或者使用高速的传输速率，因此退避最大的传输时延，相对的会影响整个系统的使用效率。比如：对于一个1Kb的包，使用10Mbps传输，传输时延只有100us，而考虑67us。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种通信设备的传输等待间隔设置方法，当一个系统设置预约信道占用的传输等待间隔机制中，增加考虑传输距离的限制，避免因为传输距离过远，造成数据包和很晚发送的ACK包的冲突。同时，直接设置一个非常大的等待ACK包的时间，避免因为用户的等待造成整个系统资源的浪费。

本发明采用以下技术方案：

一种通信设备的传输等待间隔设置方法，以系统中能够获得的距离最远的两个节点之间的单向传输时延为最大传输时延，节点为中心设备或普通终端，中心设备在系统广播信息中携带最大传输时延或最大传输时延对应的信息，系统中所有设备接收系统广播信息，自动调整计算的扩展传输时延。

具体的，一个普通终端向中心设备上报数据时，携带上报该数据帧发送时刻的信标标识，中心设备根据每个普通终端上报的信标标识，计算当前时间与携带的时间戳标识的时间差，得到与每个普通终端对应的传输时间，并计算系统中距离最大的两个节点之间通信的传输时延，根据得到的传输时延计算扩展传输时延。

进一步的，信标标识为发送该数据包的绝对时间或能够反映该发送数据包绝对时间的信息。

进一步的，上报数据为现有普通终端接入流程中的信令中携带。

具体的，当距离中心设备最远的普通终端加入或者退出通信系统时，中心设备重新计算系统中的最大传输时延，更新系统信息中广播的扩展传输时延。

进一步的，距离中心设备最远的普通终端加入或退出网络时，向中心节点上报的信令中携带扩展传输时延的值或扩展传输时延对应的信息。

具体的，针对有中心设备的非中心式网络，当其中的一个节点发现当前两个节点之间的传输延时超过由中心设备在系统信息中广播信息中携带的最大传输时延时，该节点将更新的最大传输时延或最大传输时延对应的信息上报给中心设备，中心设备将系统广播信息中携带的最大传输时延或最大传输时延对应的信息更新为节点上报的值。

具体的，节点使用信标帧测量得到节点到剩余节点之间的距离；发送数据时，在设置扩展扩展传输时延时加入测量的传输时延。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明一种通信设备的传输等待间隔设置方法，可以在系统中根据所有普通终端之间的传输时延的实际情况，配置合适的扩展扩展传输时延，保证了扩展传输时延设置不会过于保守，增加了系统的传输效率。

进一步的，每个节点可以测量当前的某个通信链路上的传输时延，并与系统当前使用的扩展传输时延进行比较，如果发现该时延超过了当前使用的扩展传输时延对应最大传输时延，则通知中心节点对扩展传输时延进行更新，保证了系统的传输等待间隔总是更新的。

进一步的，当对应的最大传输时延的两个节点中的一个退出网络后，系统也可以更新最大扩展时延。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为电力线载波通信中设置传输等待间隔的方法；

图2为本发明实施例1流程图；

图3为本发明实施例2流程图；

图4为本发明实施例3流程图。

具体实施方式

本发明提供了一种通信设备的传输等待间隔设置方法，由中心设备在系统广播信息中携带在系统中的最大传输时延或者其对应的信息，对应的信息可以是直接表述的最大传播时延对应的系统的时隙数量，也可以是该最大传播时延的物理取值，最大传输时延指代在系统中能够通信的且距离最远的两个节点之间的传输时延，该节点为中心设备或普通终端，普通终端是通过中心设备接入认证后才能够接入这个通信系统的终端，系统中所有设备接收到系统广播信息后，自动调整在设置传输等待间隔和扩展传输时延的值，以减少不必要的退避时间。当距离中心设备最远的普通终端加入或者退出系统时，中心设备根据更新的最远距离的普通终端调整系统信息中广播的最大传输时延。

本发明一种通信设备的传输等待间隔设置方法，适用于所有普通终端都需要和中心设备通信，不能两个普通终端直接通信的网络，下文称为中心式网络，包括以下步骤：

S1、每个普通终端向中心设备上报数据时，携带上报该数据帧发送时刻的信标标识；

上报数据为现有普通终端接入流程中的信令中携带。

携带的信标标识为：发送该数据包的绝对时间、能够反映该发送数据包绝对时间的信息。

S2、中心设备根据每个普通终端上报的信标标识，计算当前时间与步骤S1中携带的时间戳标识的时间差，得到与每个普通终端对应的传输时间，并分析更新系统中距离最大的两个通信的时间；

S3、中心设备将步骤S2得到的最大传输时延值在系统广播中广播出来；

广播的内容为距离1.5km、对应的时间5us、5us对应的时隙数或广播系统中更新的扩展传输时延值；

S4、中心式网络中所有的普通终端接收到步骤S3广播的最大传输时延值后，自动调整计算的扩展传输时延，以及在接收传输等待间隔后需要额外退避的时间；

扩展传输时延为当一个节点侦听到其他节点在传输后，决定需要退避的最长时间，该时间与系统中两个节点之间最大传输时延相关，相当于最大传输时延加一个常数。中心设备广播了最大传输时延为5us，每个普通终端应该在系统扩展传输时延值的基础上增加5us；同时，该普通终端在每个读到的帧长间隔中增加最大传输时延。

S5、普通终端a加入或退出网络时，向中心设备发送加入或退出网络的信令，向中心设备上报的信令中携带扩展传输时延的值或扩展传输时延对应的信息；

S6、中心设备接收到普通终端a退出网络的信令后，查找当前广播的最大传输时延对应的终端就是普通终端a，则计算去除普通终端a后的最大传输时延(如上文的3us)，并将系统广播的最大传输时延更新为3us。

当距离中心设备最远的普通终端加入或者退出通信系统时，中心设备重新计算系统中的最大传输时延，更新系统信息中广播的扩展传输时延。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

实施例1

请参阅图2

S101、每个普通终端向中心设备上报Homeplug中的Who_RU.Req、Assoc.Req或Get_key.req帧数据时，携带上报该数据帧发送时刻的信标标识，信标标识为当天0点的slot数，或者是中心设备广播的某个绝对时间的对应信息；

S102、中心设备当前存储的最大传输时延为1km，普通终端a上报了一个发送的时间戳为3us；中心设备接收到该时间戳的时间为8us，根据(8-3)*10^-6*3*10⁸＝1.5km，则将系统的最大传输时延更新为1.5km；

S103、广播的内容是距离1.5km，或是对应的时间5us，或是5us对应的时隙数(比如Homeplug系统一个时隙为1.28us，那么5us可以对应为4时隙；还可以广播系统中的更新的扩展传输时延值，比如homeplug系统中，EIFS从1695增加到1705us；

S104、中心设备广播最大传输时延为5us，每个普通终端应该在系统扩展传输时延值的基础上增加5us，比如Homeplug系统，应将EIFS的1695.0us增加到1700us。同时，该普通终端应该在每个读到的帧长间隔中增加最大传输时延，比如，在Homeplug系统中读到的一个帧的FL为100slot，则该普通终端在读到FL后，应退避100+4＝104个slot；

S105、普通终端a退出网络时，向中心设备发送退出网络的信令；

S106、中心设备接收到普通终端a退出网络的信令后，查找当前广播的最大传输时延对应的终端就是普通终端a，则计算去除普通终端a后的最大传输时延(如上文的3us)，并将系统广播的最大传输时延更新为3us。

针对有中心设备的非中心式网络：

通过使用信标帧的测量，每个节点可以测量与另一个节点之间的距离。当其中的一个节点(可以是发送端也可以是接收端)发现当前这两个节点之间的距离超过了由中心设备在系统信息中广播信息中携带的最大传输时延时，该节点将该更新的最大传输时延或最大传输时延对应的信息上报给中心设备，中心设备更新在系统广播信息中携带的最大传输时延。当该最大传输时延中的两个节点中的一个退出网络时，中心设备也可以计算不包括该中心设备以外的系统中最大传输时延，并在系统消息广播中更新最大传输时延或最大传输时延对应的信息。

实施例2

请参阅图3

S201、中心设备向全网广播该系统中的最大传输时延；

该时延指的是系统中距离最远的两个通信节点(可以是中心设备，也可以是其他终端)之间的传输时延，比如3us。

S202、普通终端a准备和普通终端b进行通信，普通终端a在给发送给普通终端b的数据帧中携带该数据帧发送时刻的标识；

携带发送时刻的标识，可以是发送该数据包的绝对时间，或者能够反映该发送数据包相对时间的信息，如相当于当天0点的时隙数，或者是中心设备广播的某个绝对时间的对应信息。

S203、普通终端b解析数据帧中携带的发送时刻的标识，计算出普通终端a和普通终端b之间的传送距离；

比如普通终端a的数据帧中携带的发送的时间戳为3us。普通终端b接收到该时间戳的时间为8us，可以计算出普通终端a和b的传输时延为5us。

S204、普通终端b发现普通终端a和普通终端b的传输时延大于中心设备广播的最大传输时延，则向中心设备发送一个帧，告知测量的最大时延；

可选的，可以携带该最大时延传输的对应普通终端a的标识。该最大传输时延的内容与步骤S103完全一致。

S205、中心设备接收到该最大传输时延后，检查自己存储的最大传输时延是否需要更新，如果需要更新，则在系统广播信息更新该最大传输时延；

该最大传输时延的内容与步骤S103完全一致。

S206、普通终端a或者普通终端b退出网络时，向中心设备发送退出网络的信令；

S207、中心设备接收到普通终端a或者普通终端b退出网络的信令后，查找当前广播的最大传输时延对应的终端就是普通终端a和普通终端b之间的链路，则计算去除普通终端a或者普通终端b后的最大传输时延，并将系统广播的最大传输时延更新。

实施例3

请参阅图4，针对中心式和非中心式网络：

通过使用信标帧的测量，每两个节点之间就获得了两者之间的距离。在发送数据的时候，发送方在设置传输等待间隔的时候将测量的传播时延考虑进去，从而其他的第三方设备在解析传输等待间隔的时候相当于了解到了传输时延带来的额外退避时间，进而退避足够的时间避免和ACK冲突。发送端也自动调整自身的扩展传输时延，进而避免自身等待ACK反馈的时间不足，提前进行下一帧的传输。

S301、普通终端a准备和普通终端b进行通信，普通终端a在给发送给普通终端b的数据帧中携带该数据帧发送时刻的标识；

S302、普通终端b获取了和普通终端a之间的传输时延；

S303、普通终端b向普通终端a发送专用信令，携带在步骤S302中测量的传输时延，或者，普通终端b在给普通终端a发送的数据帧中携带该传输时延；传输时延的格式同步骤S204；

S304、普通终端a给普通终端b发送数据，或者普通终端b给普通终端a发送数据的时候，在设置的传输等待间隔中，会增加2倍的该传输时延。并在发送的数据帧中携带该修改的最大传输时延；

比如，在系统homeplug系统中，传输等待间隔FL计算为100us，而在步骤S203中普通终端a获知到普通终端b的传输时延为4us，则更新计算的FL为100+4*2＝108us；

S305、其他普通终端解析到该传输等待间隔后，在该传输等待间隔内不再接收数据。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种通信设备的传输等待间隔设置方法，其特征在于，以系统中能够获得的距离最远的两个节点之间的单向传输时延为最大传输时延，节点为中心设备或普通终端，中心设备在发送的系统广播信息中携带最大传输时延或最大传输时延对应的信息，系统中所有设备接收系统广播信息，自动调整计算的扩展传输时延。

2.根据权利要求1所述的通信设备的传输等待间隔设置方法，其特征在于，一个普通终端向中心设备上报数据时，携带上报该数据帧发送时刻的信标标识，中心设备根据每个普通终端上报的信标标识，计算当前时间与携带的时间戳标识的时间差，得到与每个普通终端对应的传输时间，并计算系统中距离最大的两个节点之间通信的传输时延，根据得到的传输时延计算扩展传输时延。

3.根据权利要求2所述的通信设备的传输等待间隔设置方法，其特征在于，信标标识为发送该数据包的绝对时间或能够反映该发送数据包绝对时间的信息。

4.根据权利要求2所述的通信设备的传输等待间隔设置方法，其特征在于，上报数据为现有普通终端接入流程中的信令中携带。

5.根据权利要求1所述的通信设备的传输等待间隔设置方法，其特征在于，当距离中心设备最远的普通终端加入或者退出通信系统时，中心设备重新计算系统中的最大传输时延，更新系统信息中广播的扩展传输时延。

6.根据权利要求5所述的通信设备的传输等待间隔设置方法，其特征在于，距离中心设备最远的普通终端加入或退出网络时，向中心设备上报的信令中携带扩展传输时延的值或扩展传输时延对应的信息。

7.根据权利要求1所述的通信设备的传输等待间隔设置方法，其特征在于，针对有中心设备的非中心式网络，当其中的一个节点发现当前两个节点之间的传输延时超过由中心设备在系统信息中广播信息中携带的最大传输时延时，该节点将更新的最大传输时延或最大传输时延对应的信息上报给中心设备，中心设备将系统广播信息中携带的最大传输时延或最大传输时延对应的信息更新为节点上报的值。

8.根据权利要求1所述的通信设备的传输等待间隔设置方法，其特征在于，节点使用信标帧测量得到节点到剩余节点之间的距离；发送数据时，在设置扩展传输时延时加入测量的传输时延。