CN111385907B - 一种基于随机接入协议的数据收发设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在无线数字通信网络中基于随机接入协议的数据通信收发设备。所述数据通信收发设备包括数据格式化模块、收发处理模块、信道模块、随机接入协议模块和参数设置模块；所述随机接入协议模块用于执行载波侦听多路访问随机接入协议，控制所述收发处理模块经所述信道模块接收或发送信息；请求发送信息采用码分多址方式进行编码，用于区分网内成员的请求发送信息；当本成员同时收到多个网内成员的请求发送信息时，则通过比较所述发送请求发送信息的成员的传输级别，并控制所述收发处理模块经所述信道模块向传输级别最高的成员发送允许发送信息。本发明降低了基于随机接入协议的数据通信收发业务的冲突概率，提高了信息的实时性和成功率。

Description

一种基于随机接入协议的数据收发设备

技术领域

本发明涉及一种无线数字通信网络中的数据收发设备，尤其是涉及一种在无线数字通信网络中基于随机接入协议的数据收发设备。

背景技术

数据通信收发设备是用户实现信息传输的重要设备。无线通信网络技术的快速发展，为多个用户之间通过数据通信收发设备进行信息交互、协同操作等提供了一种有效的方式。用于多个用户数据通信的数据通信收发设备，其网络协议模块是影响整个网络性能的关键。采用何种网络协议会对用户数据通信收发设备之间的数据吞吐量、发送成功概率、数据冲突概率等起到至关重要的作用。

随机接入协议相对于固定分配协议和受控接入协议来说，显著提高了用户随机入网的灵活性，可根据用户应用场景的态势变化及时调整网络中的用户构成，从而提高了任务完成的成功率。避免冲突的载波侦听多址接入(CSMA/CA)是一种典型随机接入协议，为了降低冲突概率，在侦听到信道空闲时，作为发送方的数据通信收发设备在发送业务数据之前，先向接收方的数据通信收发设备发送请求发送信息，只有当发送方接收到接收方的允许发送信息时才启动数据发送过程。但是，如果存在多个用户的数据通信收发设备同时侦听到信道空闲启动数据发送请求时，则多个用户的请求发送信息会在接收方产生碰撞，从而使得作为接收方的数据通信收发设备均收不到允许发送信号，所有发送请求发送信息的用户都不同发送业务数据，只能是延迟一段时间后再发起数据发送请求。然而，在数据通信网络中，不同用户担任的网络角色是不同的，其所发送的信息类型的重要性或紧迫性也是不同的，即每个用户的传输等级是不同的。而在基于CSMA/CA协议的数据通信网络中，并没有区分用户的传输等级，而是把网内所有用户看作是相同等级的用户，从而使得只要有多个用户发送的请求发送信息产生冲突，则所有的发送方都不能启动业务数据发送过程，显而这样处理是非常不合适的，高传输等级用户的业务数据发送会因低传输等级用户的业务数据发送同时启动，而不能够及时传输业务数据，从而严重降低了多用户之间的信息交互和协同操作任务完成的成功概率。

发明内容

本发明的目的是降低基于随机接入协议的数据收发设备发送业务数据的冲突概率，提高用户发送业务数据的实时性，以提高多用户之间的信息交互和协同操作任务完成的成功概率。

为了实现本发明的目的，本发明提供了一种基于随机接入协议的数据收发设备，所述数据通信收发设备包括：

数据格式化模块，用于将待发送的数据进行格式化处理，并将接收处理后的数据进行格式化解读；

收发处理模块，用于在随机接入协议的控制下对格式化处理后的业务数据进行发射前准备，以及对接收到的数据进行信号处理，并通过信道模块进行信号发送和接收；

信道模块，与所述收发处理模块相连，用于按照规定的工作频段进行数据发射和接收；

随机接入协议模块，用于执行载波侦听多路访问随机接入协议；控制所述收发处理模块经所述信道模块接收网内其它成员的业务数据或请求发送信息或允许发送信息，发送本成员的业务数据；当本成员需要发送业务数据时，控制所述收发处理模块经信道模块先向网内目的接收方发送请求发送信息并等待接收目的接收方发送的允许发送信息；所述请求发送信息采用码分多址方式进行编码，用于区分网内成员的请求发送信息；所述允许发送信息包含被允许发送方地址；

当本成员接收到所述允许发送信息后，则进行地址比对，自身地址与所述允许发送信息中所包含的被允许发送方地址一致的，则控制所述收发处理模块经所述信道模块发送业务数据，否则，接收其它成员的信息后重新启动发送请求发送信息过程；

当本成员同时收到多个网内成员的请求发送信息时，则按照指挥控制类平台优于非指挥控制类平台、业务数据更新率高的优于更新率低的原则比较所述发送请求发送信息的成员的传输级别，并控制所述收发处理模块经所述信道模块向传输级别最高的成员发送允许发送信息；

参数设置模块，用于设置所述随机接入协议模块的初始网络参数。

进一步，在本发明所公开的技术方案中，所述请求发送信息包括发送方的平台类型、待发送业务数据的更新率、目的接收方的平台类型、目的接收方地址；当本成员同时收到多个网内成员的请求发送信息时，所述随机接入协议模块控制所述收发处理模块经所述信道模块仅向传输级别最高的成员发送允许发送信息，所述传输级别的判定步骤为：

步骤一：根据所接收到的请求发送信息，比较发送方的平台类型，指挥控制类发送方的传输级别高于非指挥控制类发送方；

步骤二：根据所接收到的请求发送信息，比较待发送业务数据的更新率，更新率高的发送方的传输级别高于更新率低的发送方的传输级别；

步骤三：根据所接收到的请求发送信息，比较所述请求发送信息中的目的接收方的平台类型，指挥控制类目的接收方的传输级别高于非指挥控制类目的接收方的传输级别。

进一步，在本发明所公开的技术方案中，所述随机接入协议模块中还设置有延迟发送次数记录单元，用于记录本成员待发送业务数据被延迟发送次数，并包含在所述请求发送信息中；当本成员同时收到多个网内成员的请求发送信息时，所述随机接入协议模块读取所述成员的延迟发送次数；如果延迟发送次数大于等于3，则延迟发送次数值越大，所述成员的传输级别越高；否则，按照指挥控制类平台优于非指挥控制类平台、业务数据更新率高的优于更新率低的原则比较所述发送请求发送信息的成员的传输级别。

进一步，在本发明所公开的技术方案中，所述收发处理模块采用码分多址方式对所述请求发送信息进行编码，用于区分网内成员的请求发送信息；网内各成员用于实现码分多址的编码为各不相同的、两两正交的伪随机序列。

进一步，在本发明所公开的技术方案中，所述收发处理模块在发送请求发送信息前，控制所述信道模块采用载波侦听技术先检测网内是否有另一个信息传输正在处理之中；如果有，则不启动请求发送信息的发送过程，否则，启动。

进一步，在本发明所公开的技术方案中，所述收发处理模块经信道模块向网内目的接收方发送请求发送信息，在预先设置的时间内未接收到目的接收方发送的允许发送信息时，则所述收发处理模块采用退避算法随机退避一段时间后，重新启动所述请求发送信息的发送过程。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

①降低了数据收发设备发送业务数据的冲突概率，提高了信息发送的实时性。在现有技术中，基于CSMA/CA协议的数据通信网络的数据通信收发设备，当发送方的数据通信收发设备请求发送信号在接收方产生冲突时，接收方不向任何发送方的数据通信收发设备发送允许发送信号，从而使得任何发送方都不能启动业务数据发送过程。而在本发明所公开的技术方案中，数据通信收发设备采用码分多址方式区分请求发送信息，当请求发送信号在接收方产生冲突时，接收方也能够通过码分多址方式区分用户的请求发送信息，并通过比较发送方的传输级别，向传输级别最高的发送方发送允许发送信息，启动业务数据发送过程。因此，本发明与现有技术相比，降低了数据通信收发设备发送业务数据的冲突概率，即使在发送方请求发送信息冲突时，也能够启动业务数据发送，从而提高了用户信息发送的实时性。

②提高了高传输级别用户发送信息的成功概率。在现有技术中，网内用户的传输等级是相同的，当发送方数据通信收发设备的请求发送信号在接收方产生冲突时，接收方不向任何发送方发送允许发送信号，从而使的任何发送方都无法发送业务数据，不论该用户的传输级别高低。这种现象会随着网内用户数据的增加而显著恶化，从而可能导致高传输级别用户的信息长时间发送不出去，会影响整个网络的协同操作，难以保障协同任务的完成。而在本发明所公开的技术方案中，当请求发送信号在接收方产生冲突时，数据通信收发设备通过传输级别比较，高传输级别用户的数据通信收发设备也能发送业务数据，提高了高传输级别用户发送信息的成功概率，为顺利完成协同任务提高了有利条件。

③避免了因多次冲突用户业务数据长时间发送不出去的发生。在基于CSMA/CA协议的数据通信网络中，当发送方的数据收发设备的请求发送信号在接收方产生冲突时，任何发送方都无法发送业务数据；只能通过随机退避一段时间后再次尝试。冲突概率也会随着用户数量的增加显著上升。当发送方的数据通信收发设备发送请求发送信号再次产生冲突时，也不会因为上一次的冲突发生而优先发送，从而有可能导致网内用户因多次冲突而长时间无法将其业务数据发送出去，从而严重影响整个网络用户之间信息交换和协同操作。而在本发明所公开的技术方案中，所述数据通信收发设备中设置有延迟次数记录单元，通过设置延迟次数，当用户冲突达到一定次数后，可优先发送延迟次数多的用户的业务信息，避免了用户因冲突长时间业务数据发送不出去的情况发生。

本发明的其它优点和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1基于随机接入协议的数据收发设备组成示意图。具体

实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

在现有技术中，基于CSMA/CA协议的数据通信网络的数据通信收发设备，如果存在多个用户的数据通信收发设备同时侦听到信道空闲启动数据发送请求时，则多个用户的请求发送信息会在接收方产生碰撞，从而使得作为接收方的数据通信收发设备均收不到允许发送信号，所有发送请求发送信息的用户都不同发送业务数据，只能是延迟一段时间后再发起数据发送请求，从而使得用户的业务数据因冲突而降低了实时性，而且，冲突概率也会随着网内用户数量的增加而显著上升。如何使得接收方在请求发送信号产生碰撞时还能够区分用户，并优先保障高传输等级用户能够发送业务数据，这是解决问题的关键。

为了解决现有技术存在的问题，本发明实施例公开了一种基于随机接入协议的数据通信收发设备，所述数据通信收发设备的组成示意图如图1所示。所述数据通信收发设备包括：

数据格式化模块，用于将待发送的数据进行格式化处理，并将接收处理后的数据进行格式化解读；在实施过程中，所述数据格式化模式可根据预先设置的数据格式标准对待发送的数据进行格式化处理，并对接收处理后的数据进行格式化解读，呈现给用户。

收发处理模块，用于在随机接入协议的控制下对格式化处理后的业务数据进行发射前准备，以及对接收到的数据进行信号处理，并通过信道模块进行信号发送和接收；在实施过程中，所述收发处理模块与所述数据格式化模块相连接，将格式处理后的待发送数据进行信道编码、加密、扩频、调制、变频等处理过程，处理后的数据再送往信道模块；对信道模块接收后的信号进行变频、放大、解调、解扩、解码、解密等处理，然后再送往数据格式化模块。

信道模块，与所述收发处理模块相连，用于按照规定的工作频段进行数据发射和接收；不同频段的传输性能是不同的，用户可根据传输要求合理设置工作频段。

随机接入协议模块，用于执行载波侦听多路访问随机接入协议；控制所述收发处理模块经所述信道模块接收网内其它成员的业务数据或请求发送信息或允许发送信息，发送本成员的业务数据；当本成员需要发送业务数据时，控制所述收发处理模块经信道模块先向网内目的接收方发送请求发送信息并等待接收目的接收方发送的允许发送信息；所述请求发送信息采用码分多址方式进行编码，用于区分网内成员的请求发送信息；所述允许发送信息包含被允许发送方地址；在本发明实施例所公开的方案中，用户数据通信收发设备所发送的请求发送信息是通过码分多址的方式进行编码区分的，当接收方的数据通信收发设备收到多个请求发送信息时，仍然能够码分多址的方式进行区分，然后再采用传输级别判定的方式，区分用户的传输等级，保证高等级用户发送信息。而在现有技术中，网内用户所发送的请求发送信息是不加以区分的，只要接收方收到多个用户的请求发送信息，则判定为冲突，发生冲突的用户不论传输级别高低，均不能启动业务数据发送过程。

进一步，在本发明实施例所公开的技术方案中，当本成员接收到所述允许发送信息后，则进行地址比对，自身地址与所述允许发送信息中所包含的被允许发送方地址一致的，则控制所述收发处理模块经所述信道模块发送业务数据，否则，接收其它成员的信息后重新启动发送请求发送信息过程；

当本成员同时收到多个网内成员的请求发送信息时，则按照指挥控制类平台优于非指挥控制类平台、业务数据更新率高的优于更新率低的原则比较所述发送请求发送信息的成员的传输级别，并控制所述收发处理模块经所述信道模块向传输级别最高的成员发送允许发送信息；

参数设置模块，用于设置所述随机接入协议模块的初始网络参数，包括用户的角色、网络时钟、工作频率、传输速率等。

在现有技术中，基于CSMA/CA协议的数据通信网络，并没有区分用户的传输等级，而是把网内所有用户看作是相同等级的用户，从而使得只要有多个用户发送的请求发送信息产生冲突，则所有的发送方都不能启动业务数据发送过程，高传输等级用户的业务数据发送会因低传输等级用户的业务数据发送同时启动，而不能够及时传输业务数据，从而严重降低了多用户之间的信息交互和协同操作任务完成的成功概率。而在本发明实施例所公开的技术方案中，数据通信收发设备采用码分多址方式区分请求发送信息，当请求发送信号在接收方产生冲突时，接收方也能够通过码分多址方式区分用户的请求发送信息，并通过比较发送方的传输级别，向传输级别最高的发送方发送允许发送信息，启动业务数据发送过程。即使在发送方请求发送信息冲突时，也能够启动业务数据发送，从而提高了用户信息发送的实时性，尤其是高传输级别用户发送信息的成功概率。

进一步，在本发明实施例所公开的技术方案中，所述请求发送信息包括发送方的平台类型、待发送业务数据的更新率、目的接收方的平台类型、目的接收方地址；当本成员同时收到多个网内成员的请求发送信息时，所述随机接入协议模块控制所述收发处理模块经所述信道模块仅向传输级别最高的成员发送允许发送信息，所述传输级别的判定步骤为：

步骤一：根据所接收到的请求发送信息，比较发送方的平台类型，指挥控制类发送方的传输级别高于非指挥控制类发送方；

步骤二：根据所接收到的请求发送信息，比较待发送业务数据的更新率，更新率高的发送方的传输级别高于更新率低的发送方的传输级别；

步骤三：根据所接收到的请求发送信息，比较所述请求发送信息中的目的接收方的平台类型，指挥控制类目的接收方的传输级别高于非指挥控制类目的接收方的传输级别。

在现有技术中，网内用户的传输等级是相同的，当发送方数据通信收发设备的请求发送信号在接收方产生冲突时，接收方不向任何发送方发送允许发送信号，从而使的任何发送方都无法发送业务数据，不论该用户的传输级别高低。而在本发明实施例所公开的技术方案中，当请求发送信号在接收方产生冲突时，数据通信收发设备通过传输级别比较，高传输级别用户的数据通信收发设备也能发送业务数据，提高了高传输级别用户发送信息的成功概率，为顺利完成协同任务提高了有利条件。

在现有技术中，当网内发送方的数据通信收发设备的请求发送信号在接收方产生冲突时，任何发送方都无法发送业务数据；只能通过随机退避一段时间后再次尝试；当发送方的数据通信收发设备发送请求发送信号再次产生冲突时，也不会因为上一次的冲突发生而优先发送，从而有可能导致网内用户因多次冲突而长时间无法将其业务数据发送出去，从而严重影响整个网络用户之间信息交换和协同操作。为了解决该技术问题，在本发明实施例所公开的技术方案中，所述随机接入协议模块中还设置有延迟发送次数记录单元，用于记录本成员待发送业务数据被延迟发送次数，并包含在所述请求发送信息中；当本成员同时收到多个网内成员的请求发送信息时，所述随机接入协议模块读取所述成员的延迟发送次数；如果延迟发送次数大于等于3，则延迟发送次数值越大，所述成员的传输级别越高；否则，按照指挥控制类平台优于非指挥控制类平台、业务数据更新率高的优于更新率低的原则比较所述发送请求发送信息的成员的传输级别。在本发明实施例中，所述数据通信收发设备中设置有延迟次数记录单元，通过设置延迟次数，当用户冲突达到一定次数后，可优先发送延迟次数多的用户的业务信息，避免了用户因冲突长时间业务数据发送不出去的情况发生。

进一步，在本发明实施例所公开的技术方案中，所述收发处理模块采用码分多址方式对所述请求发送信息进行编码，用于区分网内成员的请求发送信息；网内各成员用于实现码分多址的编码为各不相同的、两两正交的伪随机序列。两两正交的伪随机序列用于码分多址区分用户发送的请求发送信号，可提高所述请求发送信号的自相关性，降低互相关性，有利于提高抗噪声干扰能力，以提高网内用户交互信息的可靠性。

进一步，在本发明实施例所公开的技术方案中，所述收发处理模块在发送请求发送信息前，控制所述信道模块采用载波侦听技术先检测网内是否有另一个信息传输正在处理之中；如果有，则不启动请求发送信息的发送过程，否则，启动。进一步，在本发明实施例所公开的技术方案中，所述收发处理模块经信道模块向网内目的接收方发送请求发送信息，在预先设置的时间内未接收到目的接收方发送的允许发送信息时，则所述收发处理模块采用退避算法随机退避一段时间后，重新启动所述请求发送信息的发送过程。

尽管本发明的实施方案已公开如上所述，但其并不仅仅限于说明书及其具体实施例中所列的运用方式。它完全可以被应用于适合本发明的各种情况。对于熟悉本领域的人员而言，可简单地实现另外的修改。因此在不违背权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和在此描述的图例。

Claims (5)

1.一种基于随机接入协议的数据通信收发设备，其特征在于，所述数据通信收发设备包括：

数据格式化模块，用于将待发送的数据进行格式化处理，并将接收处理后的数据进行格式化解读；

收发处理模块，用于在随机接入协议的控制下对格式化处理后的业务数据进行发射前准备，以及对接收到的数据进行信号处理，并通过信道模块进行信号发送和接收；

信道模块，与所述收发处理模块相连，用于按照规定的工作频段进行数据发射和接收；

随机接入协议模块，用于执行载波侦听多路访问随机接入协议；控制所述收发处理模块经所述信道模块接收网内其它成员的业务数据或请求发送信息或允许发送信息，发送本成员的业务数据；当本成员需要发送业务数据时，控制所述收发处理模块经信道模块先向网内目的接收方发送请求发送信息并等待接收目的接收方发送的允许发送信息；所述请求发送信息采用码分多址方式进行编码，用于区分网内成员的请求发送信息；所述允许发送信息包含被允许发送方地址；

当本成员接收到所述允许发送信息后，则进行地址比对，自身地址与所述允许发送信息中所包含的被允许发送方地址一致的，则控制所述收发处理模块经所述信道模块发送业务数据，否则，接收其它成员的信息后重新启动发送请求发送信息过程；

当本成员同时收到多个网内成员的请求发送信息时，则按照指挥控制类平台优于非指挥控制类平台、业务数据更新率高的优于更新率低的原则比较所述发送请求发送信息的成员的传输级别，并控制所述收发处理模块经所述信道模块向传输级别最高的成员发送允许发送信息；

参数设置模块，用于设置所述随机接入协议模块的初始网络参数；

所述请求发送信息包括发送方的平台类型、待发送业务数据的更新率、目的接收方的平台类型、目的接收方地址；当本成员同时收到多个网内成员的请求发送信息时，所述随机接入协议模块控制所述收发处理模块经所述信道模块仅向传输级别最高的成员发送允许发送信息，所述传输级别的判定步骤为：

步骤一：根据所接收到的请求发送信息，比较发送方的平台类型，指挥控制类发送方的传输级别高于非指挥控制类发送方；

步骤二：根据所接收到的请求发送信息，比较待发送业务数据的更新率，更新率高的发送方的传输级别高于更新率低的发送方的传输级别；

步骤三：根据所接收到的请求发送信息，比较所述请求发送信息中的目的接收方的平台类型，指挥控制类目的接收方的传输级别高于非指挥控制类目的接收方的传输级别。

2.根据权利要求1所述的基于随机接入协议的数据通信收发设备，其特征在于，所述随机接入协议模块中还设置有延迟发送次数记录单元，用于记录本成员待发送业务数据被延迟发送次数，并包含在所述请求发送信息中；当本成员同时收到多个网内成员的请求发送信息时，所述随机接入协议模块读取所述成员的延迟发送次数；如果延迟发送次数大于等于3，则延迟发送次数值越大，所述成员的传输级别越高；否则，按照指挥控制类平台优于非指挥控制类平台、业务数据更新率高的优于更新率低的原则比较所述发送请求发送信息的成员的传输级别。

3.根据权利要求2所述的基于随机接入协议的数据通信收发设备，其特征在于，所述收发处理模块采用码分多址方式对所述请求发送信息进行编码，用于区分网内成员的请求发送信息；网内各成员用于实现码分多址的编码为各不相同的、两两正交的伪随机序列。

4.根据权利要求3所述的基于随机接入协议的数据通信收发设备，其特征在于，所述收发处理模块在发送请求发送信息前，控制所述信道模块采用载波侦听技术先检测网内是否有另一个信息传输正在处理之中；如果有，则不启动请求发送信息的发送过程，否则，启动。

5.根据权利要求3所述的基于随机接入协议的数据通信收发设备，其特征在于，所述收发处理模块经信道模块向网内目的接收方发送请求发送信息，在预先设置的时间内未接收到目的接收方发送的允许发送信息时，则所述收发处理模块采用退避算法随机退避一段时间后，重新启动所述请求发送信息的发送过程。

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