CN111770534B

CN111770534B - 无线自主选频系统动态接入控制方法及相关组件

Info

Publication number: CN111770534B
Application number: CN202010651879.1A
Authority: CN
Inventors: 刘杰; 辜方林; 魏急波; 赵海涛; 熊俊
Original assignee: National University of Defense Technology
Current assignee: National University of Defense Technology
Priority date: 2020-07-08
Filing date: 2020-07-08
Publication date: 2021-04-02
Anticipated expiration: 2040-07-08
Also published as: CN111770534A

Abstract

本申请公开了一种无线自主选频系统动态接入控制方法中，提供了一种通过退避竞争接入信道、预约频点同步、分布式流量控制决策为核心技术的动态接入控制方法。由于不需要中心控制节点进行集中调度，节省了信息采集与集中调度的开销，提高了网络的灵活性以及网络利用率。该方法在流量控制决策过程中综合考虑两跳范围内频点复用的最大利用情况，通过预约的业务量、网络中可用带宽以及节点发送公平性进行流量控制决策，能够最大化地提高网络资源利用率。本申请还提供了一种无线自主选频系统动态接入控制装置、计算机设备及一种可读存储介质，具有上述有益效果。

Description

无线自主选频系统动态接入控制方法及相关组件

技术领域

本申请涉及无线通信网络领域，特别涉及无线自主选频系统动态接入控制方法、装置、计算机设备及一种可读存储介质。

背景技术

无线自主选频系统是无线跳频网络和认知无线网络的基础架构网络，其应用于多跳无线通信环境之中，网络中的节点可以自主地根据跳频网络的跳频图案或者认知无线网络的选频决策选择任意频点进行通信。以往在自主选频系统的研究主要集中在如何选频以及进行点对点之间的选频通信，而随着自主选频系统在多跳无线网络中应用的加深，支持和保障组网传输功能成为自主选频系统在网络应用中的重要问题。为了保障自主选频系统在多跳无线通信环境下的组网传输，需要对请求接入自主选频网络中的节点进行动态接入控制，其基本思想是基于无线多跳环境中两跳范围内的频点冲突模型(两跳范围内频点相同时发送数据会造成信号冲突)，在保障收发节点之间以相同频点接入网络的前提下，动态地控制节点最大化地利用网络资源进行通信。

根据所采用的架构不同，目前的自主选频系统动态接入控制方法主要分为两类：集中式接入控制方法与分布式接入控制方法。

集中式接入控制方法是指网络中所有次级节点都由中心节点进行统一控制。这种方法要求主节点与次级节点之间进行严格的时间同步，需要次级节点将所有请求信息回传到中心节点，中心节点再将控制信息下发到各个节点，因此会带来大量的控制开销，而且由于中心节点的重要程度存在不对等性，因此降低了网络组建的灵活性与抗毁性。

基于分布式接入控制方法的基本思想是不需要统一的主节点进行统一控制，由各个节点之间自主选择接入的频点、自主协商信道占用情况，因此具有灵活性更适合于无线网络环境中。

其中分布式接入控制方法又根据接入信道的方式不同分为基于时隙的接入控制方法与基于竞争的接入控制方法。

基于时隙的接入控制方法要求全网进行严格的时钟同步，在时隙调度不冲突的情况下能够有效地在两跳范围内利用网络资源进行通信，但这种方式在网络状态发生变化时容易造成时隙冲突，因此难以应用于动态无线网络环境中。

基于竞争的接入控制方式由于每次竞争成功都是面向独立的链路进行传输，因此更具有接入控制的灵活性，但由于没有综合考虑网络的资源复用效果，网络资源利用率不高，且难以保证节点发送的公平性。

因此，如何解决自主选频系统在动态组网传输过程中接入方式灵活性差、资源调度利用率低的问题，是本领域技术人员继续解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种无线自主选频系统动态接入控制方法，该方法可以解决自主选频系统在动态组网传输过程中接入方式灵活性差、资源调度利用率低的问题；本申请的另一目的是提供一种无线自主选频系统动态接入控制装置、设备及一种可读存储介质。

为解决上述技术问题，本申请提供一种无线自主选频系统动态接入控制方法，包括：

接收节点接收到来自发送节点的包括一跳邻居节点和预约的频点信息的选频同步请求后，根据自身的一跳邻居节点信息以及接收到的所述一跳邻居节点和所述预约的频点信息进行选频同步，得到频点同步成功的频点，作为同步频点反馈至所述发送节点；

接收来自所述发送节点的信道预约请求；所述信道预约请求中包括指示待发送的业务数据的总量的目标吞吐量；

根据所述目标吞吐量，计算保障所述目标吞吐量全量发送的信道占用时间，并反馈至所述发送节点，以便所述发送节点根据所述信道占用时间进行所述业务数据的发送。

可选地，接收节点接收到来自发送节点的包括一跳邻居节点和预约的频点信息的选频同步请求后，根据自身的一跳邻居节点信息以及接收到的所述一跳邻居节点和所述预约的频点信息进行选频同步，得到频点同步成功的频点，作为同步频点反馈至所述发送节点，包括：

所述接收节点根据自身的一跳邻居节点信息以及所述发送节点的一跳邻居节点信息两跳邻居网络内的选频信息；

根据所述选频信息对所述预约的频点信息进行两跳范围内节点频点占用识别；

若判定存在频点占用冲突,向所述发送节点反馈拒绝的决策，以便所述发送节点重新竞争空闲信道的接入权限；

若判定不存在频点占用冲突，向所述发送节点反馈接受的决策，并将所述预约的频点信息对应的频点作为频点同步成功的频点反馈至所述发送节点。

可选地，根据所述目标吞吐量，计算保障所述目标吞吐量全量发送的信道占用时间，并反馈至所述发送节点，以便所述发送节点根据所述信道占用时间进行所述业务数据的发送，包括：

判断目标吞吐量是否小于所述同步频点对应的信道平均吞吐量；

若是，根据节点发送等待时间周期的平均值确定所述信道占用时间；

若否，根据节点发送等待时间周期的平均值与均衡参数的乘积确定所述信道占用时间。

可选地，所述根据节点发送等待时间周期的平均值确定所述信道占用时间，包括：

判断所述同步频点的历史数据传输质量是否达到预设要求；

若是，将所述节点发送等待时间周期的平均值作为所述信道占用时间；

若否，将削减后的所述节点发送等待时间周期的平均值作为所述信道占用时间。

本申请还提供了一种无线自主选频系统动态接入控制装置，应用于接收节点，该装置包括：

选频同步单元，用于接收到来自发送节点的包括一跳邻居节点和预约的频点信息的选频同步请求后，根据自身的一跳邻居节点信息以及接收到的所述一跳邻居节点和所述预约的频点信息进行选频同步，得到频点同步成功的频点，作为同步频点反馈至所述发送节点；

请求接收单元，用于接收来自所述发送节点的信道预约请求；所述信道预约请求中包括指示待发送的业务数据的总量的目标吞吐量；

信道预约计算单元，用于根据所述目标吞吐量，计算保障所述目标吞吐量全量发送的信道占用时间，并反馈至所述发送节点，以便所述发送节点根据所述信道占用时间进行所述业务数据的发送。

本申请还提供了一种无线自主选频系统动态接入控制方法，包括：

发送节点存在待发送的业务数据时，竞争空闲信道的接入权限，并将得到接入权限的所述空闲信道作为频点信道；

占用所述频点信道将当前时刻下的一跳邻居节点和预约的频点信息发送至接收节点，以便所述接收节点根据自身的一跳邻居节点信息以及接收到的所述一跳邻居节点和所述预约的频点信息进行选频同步，得到频点同步成功的频点，作为同步频点；

根据所述业务数据的总量确定目标吞吐量，并根据所述目标吞吐量向所述接收节点发送信道预约请求，以便所述接收节点计算保障所述目标吞吐量全量发送的信道占用时间；

占用所述频点信道下的所述同步频点在所述信道占用时间内进行所述业务数据的发送；

在所述业务数据发送完成后，释放所述频点信道。

可选地，节点存在待发送的业务数据时，竞争空闲信道的接入权限，包括：

节点存在待发送的业务数据时，进行信道侦听；

在侦听到空闲信道后向所述空闲信道发送RTS预约帧；

若在超时时间内未收到CTS帧应答，判定发生冲突，采用二进制指数退避方式进行信道退避；

在退避周期结束后，执行所述在侦听到空闲信道后向所述空闲信道发送RTS预约帧的步骤；

若在超时时间收到CTS帧应答，判定竞争得到所述空闲信道的接入权限。

本申请还提供了一种无线自主选频系统动态接入控制装置，应用于发送节点，该装置包括：

频点竞争单元，用于存在待发送的业务数据时，竞争空闲信道的接入权限，并将得到接入权限的所述空闲信道作为频点信道；

选频信息发送单元，用于占用所述频点信道将当前时刻下的一跳邻居节点和预约的频点信息发送至接收节点，以便所述接收节点根据自身的一跳邻居节点信息以及接收到的所述一跳邻居节点和所述预约的频点信息进行选频同步，得到频点同步成功的频点，作为同步频点；

预约请求发送单元，用于根据所述业务数据的总量确定目标吞吐量，并根据所述目标吞吐量向所述接收节点发送信道预约请求，以便所述接收节点计算保障所述目标吞吐量全量发送的信道占用时间；

数据传输单元，用于占用所述频点信道下的所述同步频点在所述信道占用时间内进行所述业务数据的发送；

信道释放单元，用于在所述业务数据发送完成后，释放所述频点信道。

本申请还提供了一种计算机设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现所述的基于接收节点的无线自主选频系统动态接入控制方法，和/或，基于发送节点的无线自主选频系统动态接入控制方法的步骤。

本申请还提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有程序，所述程序被处理器执行时实现所述的基于接收节点的无线自主选频系统动态接入控制方法，和/或，所述的基于发送节点的无线自主选频系统动态接入控制方法的步骤。

本申请所提供的无线自主选频系统动态接入控制方法中，提供了一种通过退避竞争接入信道、预约频点同步、分布式流量控制决策为核心技术的动态接入控制方法。由于不需要中心控制节点进行集中调度，节省了信息采集与集中调度的开销，提高了网络的灵活性以及网络利用率。该方法在流量控制决策过程中综合考虑两跳范围内频点复用的最大利用情况，通过预约的业务量、网络中可用带宽以及节点发送公平性进行流量控制决策，能够最大化地提高网络资源利用率。

本申请还提供了无线自主选频系统动态接入控制装置、计算机设备及一种可读存储介质，具有上述有益效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种无线自主选频系统动态接入控制方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的一种帧交互流程图；

图3为本申请实施例提供的一种帧结构图；

图4为本申请实施例提供的一种应用于接收节点的无线自主选频系统动态接入控制装置的结构框图；

图5为本申请实施例提供的一种应用于发送节点的无线自主选频系统动态接入控制装置的结构框图；

图6为本申请实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。

具体实施方式

本申请的核心是提供无线自主选频系统动态接入控制方法，该方法可以解决自主选频系统在动态组网传输过程中接入方式灵活性差、资源调度利用率低的问题；本申请的另一核心是提供无线自主选频系统动态接入控制装置、计算机设备及一种可读存储介质。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

本实施例提供一种无线自主选频系统动态接入控制方法，该方法中主要涉及发送节点与接收节点之间的交互，从发送节点与接收节点两方面入手介绍动态接入的控制方法。该方法中假定多跳无线选频网络中发送节点当前时刻t的选频频点为f_m，频点f_m对应信道的最大吞吐量为Q_m，频点f₀为公共初始频点，网络中可供选频的频点数为M，发送节点接入业务的目标吞吐量为Q_w，其中两跳范围内节点数为N_node。

请参考图1，图1为本实施例提供的一种无线自主选频系统动态接入控制方法的流程图，该方法主要包括：

步骤s110、发送节点存在待发送的业务数据时，竞争空闲信道的接入权限，并将得到接入权限的空闲信道作为频点信道；

多跳无线选频系统中的节点(发送节点)在有业务需要发送时，需要通过竞争的方式获取信道的接入权限。其中，具体的竞争接入权限的实现方式不做限定，可选地，可以通过侦听与指数退避的方式竞争信道。具体地，一种实现方式如下：

(1)节点存在待发送的业务数据时，进行信道侦听；

(2)在侦听到空闲信道后向空闲信道发送RTS预约帧；

(3)若在超时时间内未收到CTS帧应答，判定发生冲突，采用二进制指数退避方式进行信道退避；

(4)在退避周期结束后，执行在侦听到空闲信道后向空闲信道发送RTS预约帧的步骤；

(5)若在超时时间收到CTS帧应答，判定竞争得到空闲信道的接入权限。

发送节点通过侦听与指数退避的方式竞争信道，在侦听到初始频点f0对应的信道为空闲时进行RTS(Request to send)预约帧发送，若发送节点在超时时间内未收到CTS(clear to send)帧应答，则认为已经发生冲突，通过采用二进制指数退避的方式进行退避，其退避的周期T_b是在[0,W_i-1]区间服从均匀分布的一个随机整数，其中W_i当前竞争时刻指数退避的最大值，其中

W_i＝2ⁱ*W₀

W₀是初始退避周期数，i为预约帧重传的次数(最大重传次数为N_r)。在退避周期T_b内节点不侦听信道也不进行发送帧，直至退避周期结束再侦听重发RTS帧，直至发送节点收到CTS帧，则代表竞争到频点信道的接入权限。

上述基于指数退避以及侦听竞争信道的方式可以在避免信道冲突的同时保证信道的充分利用，本实施例中仅以上述信道竞争占用的实现方式为例进行介绍，其它实现方式均可参照上述实现方式的介绍，在此不再赘述。

步骤s120、发送节点占用频点信道将当前时刻下的一跳邻居节点和预约的频点信息发送至接收节点；

发送节点将当前时刻t的一跳邻居节点和自己预约的频点信息置于RTS帧中发送到接收节点，以便发送节点与接收节点进行选频同步，从而可以更充分的利用更多的频谱资源。

步骤s210、接收节点接收到来自发送节点的包括一跳邻居节点和预约的频点信息的选频同步请求后，根据自身的一跳邻居节点信息以及接收到的一跳邻居节点和预约的频点信息进行选频同步，得到频点同步成功的频点，作为同步频点反馈至发送节点；

接收节点综合自身的一跳邻居节点信息以及发送节点的一跳邻居节点信息形成两跳邻居网络内的选频信息，接收节点据此对发送节点的频点做出拒绝或者接受的决策，本实施例中通过在确定可以占用的空闲信道后，通过帧交互协商的方式在频点不冲突的前提下进行收发频点的同步，通过综合两跳邻居节点的预约控制信息做出有效决策，可以有效解决竞争式入网接入控制方法难以达到的最大化网络吞吐量和公平性问题。

而具体的选频同步的实现过程在此不做限定。可选地，一种实现方式如下：

(1)接收节点根据自身的一跳邻居节点信息以及发送节点的一跳邻居节点信息两跳邻居网络内的选频信息；

(2)根据选频信息对预约的频点信息进行两跳范围内节点频点占用识别；

(3)若判定存在频点占用冲突,向发送节点反馈拒绝的决策，以便发送节点重新竞争空闲信道的接入权限；

(4)若判定不存在频点占用冲突，向发送节点反馈接受的决策，并将预约的频点信息对应的频点作为频点同步成功的频点反馈至发送节点。

定义在时刻t节点k占用频点m的状态为w_mk(t)＝1，反之w_mk(t)＝0。两跳之内的节点不能占用同一个频点，如果节点在两跳范围内多个节点占用相同的频点，冲突就会产生。因此对预约的频点作出接受决策的依据为：

其中，k代表发送节点，n代表系统中在发送节点两跳之内的任意节点，M为网络中可供选频的总频点数，m为占用的频点，t为时刻。

接收节点将决策的结果加入CTS帧中反馈回发送节点，若发送节点收到“接受”的决策结果，则代表频点同步成功，若接收到“拒绝”的决策结果则需要重新开启步骤s110竞争接入的流程。本实施例中仅以上述选频同步的实现方式为例进行介绍，其它实现方式均可参照上述介绍，在此不再赘述。

步骤s130、发送节点根据业务数据的总量确定目标吞吐量，并根据目标吞吐量向接收节点发送信道预约请求；

发送节点将自己目标吞吐量Q_w通过RTS帧发往接收节点进行信道预约，根据目标业务量大小预约申请目标吞吐量。

步骤s220、接收节点接收到来自发送节点的信道预约请求后，根据所述信道预约请求中包括目标吞吐量计算保障目标吞吐量全量发送的信道占用时间，并反馈至发送节点；其中，目标吞吐量指示待发送的业务数据的总量；

本实施例中接收节点综合发送节点申请的目标吞吐量决策出发送节点此次接入信道能够占用的最大时间，生成的业务数据尽量保证在一次信道以及时隙占用中完成，避免重复占用信道对于时间以及信道资源的浪费，可以实现最大化的网络吞吐量，实现时隙调度的高效资源利用。

具体地，计算计算保障目标吞吐量全量发送的信道占用时间的方式本实施例中不做限定，可选地，一种实现方式如下：

(1)判断目标吞吐量是否小于同步频点对应的信道平均吞吐量；

(2)若是，根据节点发送等待时间周期的平均值确定信道占用时间；

(3)若否，根据节点发送等待时间周期的平均值与均衡参数值的乘积确定信道占用时间。

通过判断目标吞吐量的大小与信道平均吞吐量进行比较，若小于信道平均吞吐量，说明节点采用平均吞吐量发送时就可以保证目标吞吐量，为避免信道占用时间的浪费，可以根据节点发送等待时间周期的平均值确定信道占用时间；若不小于信道平均吞吐量，说明节点采用平均吞吐量发送时不能保证目标吞吐量，此时需要适当地提高节点占据信道的时长，又需要保证其他节点的接入机会，本实施例中根据节点发送等待时间周期的平均值与均衡参数值(用于实现吞吐量和接入公平性的衡量参数，具体计算方式不做限定)的乘积确定信道占用时间，可以保证信道占用时间的精准选择。

其中，根据节点发送等待时间周期的平均值确定信道占用时间的过程，可以直接将节点发送等待时间周期的平均值作为信道占用时间，也可以基于平均值进行运算后作为信道占用时间，本实施例中对此不做限定。可选地，可以根据频点的历史传输质量进行设定，一种根据节点发送等待时间周期的平均值确定信道占用时间的实现方式如下：

(2.1)判断同步频点的历史数据传输质量是否达到预设要求；

(2.2)若是，将节点发送等待时间周期的平均值作为信道占用时间；

(2.3)若否，将削减后的节点发送等待时间周期的平均值作为信道占用时间。

其中，具体的时间削减算法不做限定。

在历史传输质量较差时进行信道占用时间的削减，可以尽量避免低质量的业务数据传输，保证整体传输质量。而相应地，根据节点发送等待时间周期的平均值与均衡参数的乘积确定信道占用时间的实现方式也可以参照上述确定方式，根据历史传输质量进行时间的设定，在此不再赘述。

具体地，基于上述信道占用时间的确定方式下的一种实现方式如下：

接收节点根据发送节点预约的目标吞吐量Q_w、两跳范围内节点数N_node，节点发送等待时间周期为T_c(在该时间周期内每个节点都有机会获取到信道)，已知频点f_m对应的信道最大吞吐量Q_m，在考虑最大化保障吞吐量以及节点接入公平性影响，决策计算出发送节点占据信道的最长时间T_w。

首先，发送节点占据信道的最长时间应该小于节点发送等待时间周期才能保证其它节点有机会获取到信道，即：

T_w<T_c (公式2)

同时，由于每次接入都会产生一定量的退避、预约、同步等开销，为了保证网络中信道资源的利用率，尽量增加每次接入成功所发送的数据量，在目标吞吐量小于频点f_m对应的信道平均吞吐量时，即：

此时说明节点采用平均吞吐量发送时就能够保证目标吞吐量，因此发送节点占据信道的最长时间T_w在取T_c时间内的平均值时，决策能够保障在满足发送节点目标吞吐量的同时又能保证其它节点的接入公平性，此时有：

T_w具体取值在此不做限定。

而在目标吞吐量大于等于频点f_m对应的信道平均吞吐量时，即：

此时说明节点采用平均吞吐量发送时不能够保证目标吞吐量，此时需要适当地提高节点占据信道的最长时间，但又需要保证其它节点的接入机会。

其中可取T_w为：

T_w具体取值在此不做限定。

其中

为一种均衡参数，α和β为吞吐量保障与公平性保障的衡量系数，α越大则选择的T_w更能保障目标吞吐量，β越大则选择的T_w更能满足节点接入的公平性。其中

α+β＝1(0≤α,β≤1) (公式7)

本实施例中接收节点综合发送节点申请的目标吞吐量、两跳网络内的资源利用情况以及节点的发送公平性，决策出发送节点此次接入信道能够占用的最大时间，可以有效平衡频段占用时间的同时保证业务数据的高效传输。

步骤s140、发送节点占用频点信道下的同步频点在信道占用时间内进行业务数据的发送；

发送节点在接收到CTS帧反馈的频点“接受”的决策结果，以及信道占用的时间T_w长度后开始发送数据帧，目的接收节点在收到数据帧后发送应答帧进行应答，发送节点将在整个T_w时间内将占用频点信道发送数据帧。由于数据帧和应答帧中携带该节点需要占用信道的时间值，因此非目的接收节点收到该时间值后会在该时间段内保持该频点的发送沉默，从而能够保障发送节点无冲突占用频点信道进行传输的目的。

步骤s150、发送节点在业务数据发送完成后，释放频点信道。

其中，频点信道的释放过程不做限定，可以分为发送节点的主动释放以及被动释放两种释放方法。

在节点主动释放过程指在发送节点在信道占用时间T_w内的最后一帧数据帧中携带信道释放信息，接收到信道释放信息的节点解除静默状态，恢复初始频点的接收状态，并开始新一轮的动态接入控制。

节点被动释放过程指在维持静默的节点在超时时间内没有收到对应频点内发送数据帧，或者发送节点与目的接收节点之间失去链接则直接恢复初始频点的接收状态，并开始新一轮的动态接入控制。

基于上述介绍，本实施例提供的无线自主选频系统动态接入控制方法中，提供了一种通过退避竞争接入信道、预约频点同步、分布式流量控制决策为核心技术的动态接入控制方法。由于不需要中心控制节点进行集中调度，节省了信息采集与集中调度的开销，提高了网络的灵活性以及网络利用率。该方法在流量控制决策过程中综合考虑两跳范围内频点复用的最大利用情况，通过预约的业务量、网络中可用带宽以及节点发送公平性进行流量控制决策，能够最大化地提高网络资源利用率。

为加深理解，本实施例中介绍一种基于上述实现方式的帧交互实现过程，如图2所示为一种帧交互流程图。其中，A节点需要向B节点发送数据，C、D节点分别为A、B节点的邻居节点。

1、退避竞争接入阶段

初始时刻节点A节点通过指数退避竞争的方式获取到到信道接入的权限，以初始频点f₀发送RTS预约帧。

2、频点同步与信道预约

接收节点B在初始频点f₀处等待接收，在B节点接收到RTS预约帧后，B节点综合预约信息与两跳邻居节点的网络资源利用情况通过公式(2)作出A的选频决策，再根据目标吞吐量通过公式(4)或者公式(7)计算出A可占用信道时间，B节点通过初始频率f₀发送CTS帧到节点A，其中CTS帧携带选频决策、信道占用时间信息以及自己需要预约的频率f₂，节点B再将接收频点切换到f₁进行接收；A节点收到CTS帧后，确认自己的发送频点为f₁，通过公式(2)作出B的选频决策，并在发送的DATA帧中携带B节点可以使用频率f2的应答。

3、数据发送

A节点开始以频率f₁发送数据帧，并将接收频率切换到f₂，B节点以频率f₁接收A节点的DATA帧，并以频率f₂发送ACK帧。

4、信道释放

在A节点占据信道时间达到决策的最大值时，A节点向B节点发送预约频点f₁结束的信息，B节点收到后向A节点发出频点f₂结束的信息，并将频点切换回初始频率f₀，A节点在收到B节点发送的ACK帧后也将接收频点切换回初始频点f₀。邻居节点C、D节点在接收到不是发给自己的RTS、CTS以及DATA、ACK帧时，通过更新网络矢量时间，并且在该网络矢量时间内C、D节点保持对应频点信道处于静默状态(不进行帧发送)。而若节点在选定频点进行接收期间若超时未收到对应频点信道的帧，则应该将节点的频点切换回初始接收频率f₀，并开启新一轮的退避竞争接入。

在宽带自主选频系统中一次完整的动态接入过程需要发送四种类型结构的帧：RTS帧、CTS帧、DATA帧以及ACK帧，本实施例中对于具体的帧结构不做限定，如图3所示为本实施例提供的一种自主选频系统动态接入技术的帧结构图。

RTS帧、CTS帧、DATA帧以及ACK帧四种帧结构都由MAC帧头、特殊信息以及CRC校验组成，其中MAC帧头是包括帧类型在内的定义其MAC层身份的信息，CRC是用来检验完整一帧数据是否正确的信息。RTS携带的特殊信息包括本节点下一阶段发送需要的频点信息、周围邻居节点选频信息以及业务目标吞吐量信息；CTS帧携带包括本节点反馈给发送RTS帧节点的选频决策信息、占用频点信道时间信息以及本节点需要预约的发送频点信息；DATA帧携带包括本节点反馈给发送CTS帧节点的选频决策信息、是否进行信道释放的信息以及需要发送的数据；ACK帧携带包括本节点反馈给发送DATA帧节点的正确接收的帧序列号以及是否进行信道释放的信息。

请参考图4，图4为本实施例提供的一种无线自主选频系统动态接入控制装置的结构框图；该装置应用于接收节点，主要包括：选频同步单元110、请求接收单元120以及信道预约计算单元130。本实施例提供的无线自主选频系统动态接入控制装置可与上述基于接收节点的无线自主选频系统动态接入控制方法相互对照。

其中，选频同步单元110主要用于接收到来自发送节点的包括一跳邻居节点和预约的频点信息的选频同步请求后，根据自身的一跳邻居节点信息以及接收到的一跳邻居节点和预约的频点信息进行选频同步，得到频点同步成功的频点，作为同步频点反馈至发送节点；

请求接收单元120主要用于接收来自发送节点的信道预约请求；信道预约请求中包括指示待发送的业务数据的总量的目标吞吐量；

信道预约计算单元130主要用于根据目标吞吐量，计算保障目标吞吐量全量发送的信道占用时间，并反馈至发送节点，以便发送节点根据信道占用时间进行业务数据的发送。

请参考图5，图5为本实施例提供的一种无线自主选频系统动态接入控制装置的结构框图；该装置应用于发送节点，主要包括：频点竞争单元210、选频信息发送单元220、预约请求发送单元230、数据传输单元240以及信道释放单元250。本实施例提供的无线自主选频系统动态接入控制装置可与上述基于发送节点的无线自主选频系统动态接入控制方法相互对照。

其中，频点竞争单元210主要用于存在待发送的业务数据时，竞争空闲信道的接入权限，并将得到接入权限的空闲信道作为频点信道；

选频信息发送单元220主要用于占用频点信道将当前时刻下的一跳邻居节点和预约的频点信息发送至接收节点，以便接收节点根据自身的一跳邻居节点信息以及接收到的一跳邻居节点和预约的频点信息进行选频同步，得到频点同步成功的频点，作为同步频点；

预约请求发送单元230主要用于根据业务数据的总量确定目标吞吐量，并根据目标吞吐量向接收节点发送信道预约请求，以便接收节点计算保障目标吞吐量全量发送的信道占用时间；

数据传输单元240主要用于占用频点信道下的同步频点在信道占用时间内进行业务数据的发送；

信道释放单元250主要用于在业务数据发送完成后，释放频点信道。

本实施例提供一种计算机设备，主要包括：存储器以及处理器。

其中，存储器用于存储程序；

处理器用于执行程序时实现如上述实施例介绍的无线自主选频系统动态接入控制方法的步骤，具体可参照上述基于接收节点的无线自主选频系统动态接入控制方法，和/或，基于发送节点的无线自主选频系统动态接入控制方法的步骤的介绍。

请参考图6，为本实施例提供的计算机设备的结构示意图，该计算机设备可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上处理器(central processingunits，CPU)322(例如，一个或一个以上处理器)和存储器332。其中，存储器332可以是短暂存储或持久存储。更进一步地，中央处理器322可以设置为与存储器332通信，在计算机设备301上执行存储器332中的一系列指令操作。

计算机设备301还可以包括一个或一个以上电源326，一个或一个以上有线或无线网络接口350，一个或一个以上输入输出接口358，和/或，一个或一个以上操作系统341，例如Windows ServerTM，Mac OS XTM，UnixTM,LinuxTM，FreeBSDTM等等。

上面图1所描述的无线自主选频系统动态接入控制方法中的步骤可以由本实施例介绍的计算机设备的结构实现。

本实施例公开一种可读存储介质，其上存储有程序，程序被处理器执行时实现如上述实施例介绍的基于接收节点的无线自主选频系统动态接入控制方法，和/或，基于发送节点的无线自主选频系统动态接入控制方法的步骤，具体可参照上述实施例中对无线自主选频系统动态接入控制方法的介绍，在此不再赘述。

该可读存储介质具体可以为U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的可读存储介质。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本申请所提供的无线自主选频系统动态接入控制方法、装置、计算机设备及可读存储介质进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种无线自主选频系统动态接入控制方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的无线自主选频系统动态接入控制方法，其特征在于，接收节点接收到来自发送节点的包括一跳邻居节点和预约的频点信息的选频同步请求后，根据自身的一跳邻居节点信息以及接收到的所述一跳邻居节点和所述预约的频点信息进行选频同步，得到频点同步成功的频点，作为同步频点反馈至所述发送节点，包括：

3.如权利要求1所述的无线自主选频系统动态接入控制方法，其特征在于，根据所述目标吞吐量，计算保障所述目标吞吐量全量发送的信道占用时间，并反馈至所述发送节点，以便所述发送节点根据所述信道占用时间进行所述业务数据的发送，包括：

4.如权利要求3所述的无线自主选频系统动态接入控制方法，其特征在于，所述根据节点发送等待时间周期的平均值确定所述信道占用时间，包括：

判断所述同步频点的历史数据传输质量是否达到预设要求；

5.一种无线自主选频系统动态接入控制装置，其特征在于，应用于接收节点，该装置包括：

6.一种无线自主选频系统动态接入控制方法，其特征在于，包括：

在所述业务数据发送完成后，释放所述频点信道。

7.如权利要求6所述的无线自主选频系统动态接入控制方法，其特征在于，节点存在待发送的业务数据时，竞争空闲信道的接入权限，包括：

节点存在待发送的业务数据时，进行信道侦听；

在侦听到空闲信道后向所述空闲信道发送RTS预约帧；

8.一种无线自主选频系统动态接入控制装置，其特征在于，应用于发送节点，该装置包括：

9.一种计算机设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述的无线自主选频系统动态接入控制方法，和/或，如权利要求6至7任一项所述的无线自主选频系统动态接入控制方法的步骤。

10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有程序，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述的无线自主选频系统动态接入控制方法，和/或，如权利要求6至7任一项所述的无线自主选频系统动态接入控制方法的步骤。