CN115226226A - 一种无线自组网混合自适应信道接入方法 - Google Patents

一种无线自组网混合自适应信道接入方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115226226A
CN115226226A CN202210892185.6A CN202210892185A CN115226226A CN 115226226 A CN115226226 A CN 115226226A CN 202210892185 A CN202210892185 A CN 202210892185A CN 115226226 A CN115226226 A CN 115226226A
Authority
CN
China
Prior art keywords
node
time
data
message
transmission
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210892185.6A
Other languages
English (en)
Inventor
王霄峻
夏畅
肖智星
戚子越
汤飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southeast University
Original Assignee
Southeast University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southeast University filed Critical Southeast University
Priority to CN202210892185.6A priority Critical patent/CN115226226A/zh
Publication of CN115226226A publication Critical patent/CN115226226A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/04—Wireless resource allocation
    • H04W72/044—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
    • H04W72/0446—Resources in time domain, e.g. slots or frames
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/08—Non-scheduled access, e.g. ALOHA
    • H04W74/0808—Non-scheduled access, e.g. ALOHA using carrier sensing, e.g. carrier sense multiple access [CSMA]
    • H04W74/0816—Non-scheduled access, e.g. ALOHA using carrier sensing, e.g. carrier sense multiple access [CSMA] with collision avoidance
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/08—Non-scheduled access, e.g. ALOHA
    • H04W74/0833—Random access procedures, e.g. with 4-step access
    • H04W74/0841—Random access procedures, e.g. with 4-step access with collision treatment
    • H04W74/085—Random access procedures, e.g. with 4-step access with collision treatment collision avoidance
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明公开了一种无线自组网混合自适应信道接入方法。采用混合接入方式竞争传输资源，包括获取数据传输资源的分布式调度机制和直接竞争的信道接入机制，以分布式调度机制获得传输资源为主；若当前帧的资源分配向量占比低于阈值，节点可以使用直接竞争的信道接入机制进行数据传输。其中，资源分配向量用于标识已调度传输资源，包括数据微时隙和控制时隙。资源分配向量标识起到保护预约资源、控制时隙的作用。本发明通过在以数据微时隙为调度单元的无线自组网分布式调度机制中，加入直接竞争的信道接入机制，形成调度接入和竞争接入两种方式混合的信道接入机制，达到降低信道接入时延的目的。

Description

一种无线自组网混合自适应信道接入方法
技术领域
本发明属于网络通信技术领域，尤其涉及一种无线自组网混合自适应信道接入方法。
背景技术
目前，无线Mesh网络作为一种能组建灵活的广域无线局域网(Wireless LocalArea Networks，WLAN)的技术被大量研究，它的应用前景广泛，如智能交通、多媒体接入、环境监测等。这些应用往往在保证吞吐量的同时，具有很高的服务质量(qualify ofservice，QoS)要求，因此需要网络具备相应的能力保证其QoS要求。
IEEE 802.16中获取数据传输资源的分布式调度机制包括以下特点：采用同步收发传输；将时间划分为帧，帧中的控制时隙用于信令交互，数据微时隙用于数据传输的基本单元；在控制时隙中完成的三次握手和可用资源广播是调度数据传输资源的基本手段。节点通过监听其他节点三次握手和可用资源的常规广播，获得当前可用资源集合；当前发送节点通过与接收节点的三次握手，获得两跳之内无冲突的传输资源。
载波侦听多路访问/冲突避免(Carrier Sense Multiple Access withCollision Avoidance，CSMA/CA)为准同步算法，当节点有数据包要发送时，首先需“等待”分布式帧间间隙(Distributed Inter-frame Spacing，DIFS)时间，若DIFS时间内，信道保持空闲状态，则发送数据；否则，退避。如果节点发送数据后超时未收到确认(Acknowledge,ACK)消息，则退避重传；否则，数据发送成功。节点根据ACK消息判断是否发生错误，如果发生错误，重传数据包或部分数据包；否则数据包正确接收。
时隙ALOHA为同步算法，有时钟信号用于全网的同步。它将时间分为同样大小的时间片，每次用户有数据要发时，需等到下一个时间片的开始时刻才能发送数据，避免了用户数据发送的随意性，减少了数据产生冲突的可能性，提高了信道利用率。
使用分布式调度机制时，由于控制子帧在前、数据子帧在后，一旦延时要求较高的数据包在数据子帧部分到达，等待时延大。为此需要合理利用空闲的数据微时隙传输该类型数据，才能将降低数据包延时，并提供QoS保障。不同类型的接入方法有不同的缺点：调度算法存在信道接入时延过高的问题，CSMA/CA和ALOHA存在信道利用率低的问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种无线自组网混合自适应信道接入方法,以解决信道接入时延过高的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：
一种无线自组网混合自适应信道接入方法，包括如下步骤：
步骤S1.初始化资源分配向量，用于标识已调度传输资源，资源分配向量包括已调度的数据微时隙和所有的控制时隙；在调度传输资源开始之前，每一帧内所有控制时隙都用资源分配向量标记，每一帧开始前都以资源分配向量为初始化值；
步骤S2.启动数据传输资源调度，利用选举算法计算管理消息下一次传输机会，在控制时隙发起调度，通过三次握手为当前在等待发送的数据包申请传输资源，并为数据包绑定数据传输资源，并将数据包发送至物理层；
步骤S3.生成资源分配向量，根据收到分布式调度MSH-DSCH中的授权消息和授权确认消息，生成当前帧的包含传输资源调度情况的资源分配向量；
步骤S4.判断是否切换接入方式，控制时隙结束之后，节点需要根据当前资源分配向量的标识情况，判断是否能切换另一种接入方式，切换条件为当前帧内连续空闲数据微时隙能否满足启动直接竞争的信道接入机制的最低要求；如果满足判定条件，则切换至直接竞争的信道接入机制，跳至步骤S5；否则，不切换，跳至步骤S6；
步骤S5.启动直接竞争的信道接入，根据支持的接入方式，选择以下接入方式之一：载波侦听多路访问/冲突避免接入或时隙ALOHA接入；
步骤S6.进入下一帧，再次执行步骤S2操作。
进一步的，步骤S2包括发送节点生成MSH-DSCH过程和接收节点处理MSH-DSCH过程。
进一步的，步骤S2中发送节点生成MSH-DSCH过程，具体包括以下步骤：
步骤2.1.1：在MSH-DSCH发送前，通过选举算法计算下一次MSH-DSCH传输机会；
步骤2.1.2：当发送节点发送MSH-DSCH前，根据本地的数据包队列，生成MSH-DSCH申请消息以及可用信息，将生成的MSH-DSCH申请消息以及可用信息负载在MSH-DSCH管理消息中，MSH-DSCH管理消息发送MSH-DSCH，设置定时器；发送后等待授权消息，定时器溢出未收到授权消息，重传申请，重传申请需对照前序失效的申请生成新的申请消息与可用信息；
步骤2.1.3：当发送节点收到授权消息时，生成并发送授权确认消息，更新本地资源占用记录，数据包绑定时隙。
进一步的，上述接收节点处理MSH-DSCH过程，具体包括以下步骤：
接收节点包括：申请接收节点及其一跳邻居节点，发送节点的一跳邻居节点；
步骤2.2.1：接收MSH-DSCH数据包，解包；
步骤2.2.2：获得每种负载消息的个数，循环获取负载消息；
步骤2.2.3：当前处理消息为申请时，申请消息的目的节点是当前正在处理消息的节点时，生成授权或为授权确认，执行下一步；申请消息的目的节点不是当前正在处理消息的节点时，丢弃申请消息和可用消息；
步骤2.2.4：当前处理消息为授权或为授权确认时，更新本地资源占用记录，生成相应资源分配向量；
步骤2.2.5：根据本地可收可用表和收到的可发可用表，生成可发可收表；接收节点根据实际可用表和申请生成相应的授权消息，将生成的信息负载在MSH-DSCH管理消息中，发送MSH-DSCH，更新本地资源占用记录，生成相应资源分配向量；当前控制子帧结束时，进入下一步。
进一步的，上述步骤S5中的载波侦听多路访问/冲突避免接入的具体过程为：
步骤5.1.1：当发送节点需要发送一个数据帧时，首先检测信道，若当前媒介空闲，则在持续检测信道空闲达一个分布式帧间间隔DIFS之后，节点发送数据帧；若当前媒介不空闲，节点需要等待一个空闲的DIFS加上随机退避时间，跳至步骤5.1.4；
步骤5.1.2：接收节点正确接收到该数据帧，等待一个短帧间间隔SIFS后发出对该数据帧的确认；
步骤5.1.3：若发送节点在规定时间内没有收到相应的确认帧，重传此数据帧，直到收到确认为止，或者经过若干次重传失败后放弃发送；根据确认帧ACK中参数重传部分数据包或是整个数据包；最大重传次数为：repeat_time；
步骤5.1.4：若另一个节点在该站点的退避时间内占据媒介，则退避时间暂停；
步骤5.1.5：当退避计时器到达0时，开始传输；如多个站点同时到达0，将引发冲突；若冲突被引发，则相应相应竞争窗口CW值翻倍，并从(0，CW)区间选择退避时间；
步骤5.1.6：在成功传输后，CW大小被设置为最小值CWmin；如果第一个数据帧发送成功，则继续发送数据包；按照当前网络分配向量NAV的取值进行发送；针对一个数据包过大，拆分成多个数据帧发送连续发送。
进一步的，上述步骤S5中的时隙ALOHA接入的具体过程为：
在时隙ALOHA的基础上增加网络分配向量NAV和ACK，其中，NAV用于告知邻居节点当前发送节点的传输时间，相应字段表示传输时间片的个数，单位传输时间T0，传输的单位时间与微时隙不同，数据包和ACK的传输时间均以微时隙为基本单位；T0的计算式如下所示：
T0＝DATAslot+ACKslot+2×IFS_ACK
其中，DATAslot为数据包占用时隙长度，ACKslot为ACK占用时隙长度，IFS_ACK为数据包之间的传输间隔；连续占用多个时间片传输时，第二个IFS_ACK间隔开上一个时间片的ACK和当前时间片的DATA；
步骤5.2.1：根据资源分配向量和一帧的持续时间信息，判断当前是否有可以传输的时间片，判断依据是一帧内是否有大于等于一个时间片长度的空闲时间，若有上述传输的时间片，进行随机接入；若无，不接入。
步骤5.2.2：划分好传输时间片；
步骤5.2.3：当前时间片有数据达到，若之前有数据在等待发送，若本节点正在发送，等待当前数据包发送结束；若其他节点在发送，重新竞争，只有一条链路能获得下一个时间片的传输机会；
步骤5.2.4：竞争到传输机会的数据包等待NAV的指示，若下一个时间片未被占用，在下一个时间片传输；若下一个时间片被占用，退避等待空闲的时间片；
步骤5.2.5：节点发送数据包后，等待ACK回应，若定时器T2溢出未收到ACK，退避；若定时器T2溢出收到ACK，将按照NAV告知邻居节点占用的时间片资源，进行发送；
步骤5.2.6：任意一个节点在当前时间片不发送数据，则扫描同步；如果收到完整的数据包，获取NAV的值，若目的节点不匹配，设置静默时间；否则根据数据包校验结果，生成并发送相应ACK，并获得NAV的值，根据NAV接收数据包。
本发明的一种无线自组网混合自适应信道接入方法，具有以下优点：
1、本发明采用的技术方案为混合信道接入机制，以分布式调度机制为主，随机接入机制为辅。在控制时隙通过三次握手获得数据传输资源，在握手完成后生成相应的预留分配向量(resource allocation vector，RAV)。在一帧中控制部分结束后，根据RAV的占用情况即如有较长的空闲部分，可以使用直接竞争的信道接入机制。其中直接竞争的信道接入机制包括时隙ALOHA和CSMA/CA。
2、本发明提供的无线自组网混合自适应信道接入方法，具有低延时的优势：由于帧结构为控制子帧在数据子帧之前且三次握手只能在控制子帧内传输，如果数据包在数据子帧内到来，必须要等待下一个调度传输机会，才能进行三次握手。
附图说明
图1为本发明自适应信道接入方法的流程示意图。
图2为本发明中时隙ALOHA的可能传输情况图；
图3为本发明中CSMA/CA的可能传输情况图；
图4为本发明中实施例采用的帧结构图；
图5为本发明中分布式调度三次握手成功图；
图6为本发明中分布式调度握手失败重新三次握手图；
图7为本发明中CSMA/CA接入可能传输时间图；
图8为本发明中时隙ALOHA接入可能传输时间图；
图9为本发明中时隙ALOHA时间片示意图。
具体实施方式
为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明一种无线自组网混合自适应信道接入方法做进一步详细的描述。
图4展示本案例采用的帧格式，一帧有10个控制时隙，20个数据微时隙，控制时隙在数据微时隙之前。
一种无线自组网混合自适应信道接入方法，具体过程如下：
1.分布式调度过程，利用选举算法获得管理消息传输资源，利用管理消息MSH-DSCH进行三次握手，完成数据调度、获取数据传输资源。并根据获取的数据传输资源更新RAV。
1.1.在MSH-DSCH发送前，通过选举算法计算下一次MSH-DSCH传输机会。
1.2.当发送节点发送MSH-DSCH前，根据本地的数据包队列，生成MSH-DSCH申请消息以及可用信息，将生成的信息负载在MSH-DSCH管理消息中，发送MSH-DSCH。发送后等待授权消息。
1.3.当接收节点收到MSH-DSCH申请时，则根据本地可收可用表和收到的可发可用表，生成可发可收表。接收接单根据实际可用表和申请生成相应的授权消息，将生成的信息负载在MSH-DSCH管理消息中，发送MSH-DSCH。
1.4.当接收节点的一跳邻居节点收到授权消息时，更新本地资源占用记录，生成相应的RAV。当发送节点收到授权消息时，生成并发送授权确认消息，更新本地资源占用记录，数据包绑定时隙。
1.5.当发送节点的一跳邻居节点收到授权确认消息时，更新本地资源占用记录，更新RAV。当前控制子帧结束时，进入下一步。如图5、图6所示，分别显示了分布式调度三次握手成功图和分布式调度握手失败重新三次握手图。
2.直接竞争的信道接入过程，根据分布式调度过程中RAV占比和开启信道接入启动RAV阈值条件。若小于RAV阈值条件，可开启直接竞争的信道接入过程并根据RAV生成连续可用时隙范围；否则，不开启，直接进入下一帧分布式调度过程。直接竞争的信道接入有以下两种接入，某一网内所有节点只支持同一种接入。
2.1.时隙ALOHA
如图2所示，本发明的时隙ALOHA将时间分为同样大小的时间片，每次用户有数据要发时，需等到下一个时间片的开始时刻才能发送数据，当数据发送后，超时未收到ACK，则数据包发生冲突，退避重传；否则数据发送成功，根据ACK情况，等待下一个时间片发送或重传。
时间片长度为T0。
T0＝DATAslot+ACKslot+2×IFS_ACK
其中，DATAslot为数据包占用时隙长度，ACKslot为ACK占用时隙长度，IFS_ACK为数据包之间的传输间隔。
2.2.CSMA/CA
如图3所示，当节点有数据包要发送时，首先需“等待”DIFS时间，若DIFS时间内，信道保持空闲状态，则发送数据。如果超时未收到ACK，则退避重传。否则数据发送成功，根据ACK消息判断是否发生错误，如果发生错误，重传数据包或部分数据包；否则数据包正确接收。
如图1所示，一种无线自组网混合自适应信道接入方法，包括如下步骤：
步骤S1.初始化资源分配向量，用于标识已调度传输资源，包括数据微时隙和控制时隙；在调度开始之前，每一帧内所有控制时隙都用资源分配向量标记，每一帧开始前都以资源分配向量为初始化值。
步骤S2.启动数据传输资源调度，利用选举算法计算管理消息下一次传输机会，在控制时隙发起调度，通过三次握手为当前在等待发送的数据包申请传输资源，并为数据包绑定数据传输资源，并将相应数据包发送至物理层；包括发送节点生成MSH-DSCH过程和接收节点处理MSH-DSCH过程。
发送节点生成MSH-DSCH过程，具体过程为：
步骤S2.1.1：在MSH-DSCH发送前，通过选举算法计算下一次MSH-DSCH传输机会；
步骤S2.1.2：当发送节点发送MSH-DSCH前，根据本地的数据包队列，生成MSH-DSCH申请消息以及可用信息，将生成的信息负载在MSH-DSCH管理消息中，发送MSH-DSCH，设置定时器。发送后等待授权消息，定时器溢出未收到授权消息，重传申请，重传申请需对照前序失效的申请生成新的申请消息与可用信息。；
步骤S2.1.3：当发送节点收到授权消息时，生成并发送授权确认消息，更新本地资源占用记录，数据包绑定时隙。
接收节点处理MSH-DSCH过程，具体过程为：
接收节点包括：申请接收节点及其一跳邻居节点，发送节点的一跳邻居节点；
步骤S2.2.1：接收MSH-DSCH数据包，解包；
步骤S2.2.2：获得每种负载消息的个数，循环获取负载消息；
步骤S2.2.3：当前处理消息为申请时，申请消息的目的节点是当前正在处理消息的节点，生成授权或为授权确认，执行下一步；申请消息的目的节点不是当前正在处理消息的节点，丢弃申请消息和可用消息；
步骤S2.2.4：当前处理消息为授权或为授权确认时，更新本地资源占用记录，生成相应资源分配向量；
步骤S2.2.5：根据本地可收可用表和收到的可发可用表，生成可发可收表；接收节点根据实际可用表和申请生成相应的授权消息，将生成的信息负载在MSH-DSCH管理消息中，发送MSH-DSCH，更新本地资源占用记录，生成相应资源分配向量；当前控制子帧结束时，进入下一步。可用表：时隙可以用与传输的信息表，可收表示是该时隙能够用于接收，可发表示该时隙能够用于发送。此处的“可"表示当前一定能使用。
步骤S3.生成资源分配向量，根据收到MSH-DSCH中的授权消息和授权确认消息，生成当前帧的包含传输资源调度情况的资源分配向量。MSH-DSCH是上述管理消息中的一种，用于数据资源调度。
步骤S4.判断是否切换接入方式，控制时隙结束之后，节点需要根据当前资源分配向量的标识情况，判断是否能切换另一种接入方式，切换条件为当前帧内连续空闲数据微时隙能否满足启动直接竞争的信道接入机制的最低要求；如果满足判定条件，则切换至直接竞争的信道接入机制，跳至步骤S5；否则，不切换，跳至步骤S6。
步骤S5.启动直接竞争的信道接入，根据支持的接入方式，选择以下接入方式之一：载波侦听多路访问/冲突避免(CSMA/CA)接入或时隙ALOHA接入；
CSMA/CA接入的具体过程为：
步骤S5.1.1：当发送节点需要发送一个数据帧时，首先检测信道，如果当前媒介空闲，则在持续检测信道空闲达一个分布式帧间间隔(Distributed Inter-frame Spacing，DIFS)之后，节点发送数据帧；否则节点需要等待一个空闲的DIFS+随机退避时间(CA，多个时槽，时槽长度为Tunit)，跳至步骤5.1.4；
步骤S5.1.2：接收节点正确接收到该数据帧，等待一个短帧间间隔(Shortinterframe space，SIFS)后发出对该数据帧的确认；
步骤S5.1.3：若发送节点在规定时间内没有收到相应的确认帧，必须重传此数据帧，直到收到确认为止，或者经过若干次重传失败后放弃发送；根据确认帧(Acknowledge，ACK)中参数重传部分数据包或是整个数据包；最大重传次数为：repeat_time；如图7显示了CSMA/CA接入可能传输时间图；
步骤S5.1.4：如果另一个节点在该站点的退避时间内占据媒介，则退避时间暂停；
步骤S5.1.5：当退避计时器到达0时，开始传输；如多个站点同时到达0，将引发冲突；如果冲突被引发(超时T2未收到ACK)，则相应相应竞争窗口(ContentionWindow，CW)值翻倍，并从(0，CW)区间选择退避时间；
步骤S5.1.6：在成功传输后，CW大小被设置为最小值CWmin；如果第一个数据帧发送成功，则继续发送数据包；按照当前网络分配向量(Network Allocation VectorNAV)的取值进行发送；针对一个数据包过大，拆分成多个数据帧发送连续发送。
时隙ALOHA接入的具体过程为：
在时隙ALOHA的基础上增加NAV和ACK，其中，NAV用于告知邻居节点当前发送节点的传输时间，相应字段表示传输时间片的个数，单位传输时间T0，传输的单位时间与微时隙不同，数据包和ACK的传输时间均以微时隙为基本单位；T0的计算式如下所示：
T0＝DATAslot+ACKslot+2×IFS_ACK
其中，DATAslot为数据包占用时隙长度，ACKslot为ACK占用时隙长度，IFS_ACK为数据包之间的传输间隔；连续占用多个时间片传输时，第二个IFS_ACK间隔开上一个时间片的ACK和当前时间片的DATA；图8显示了时隙ALOHA接入可能传输时间图，图9显示了时隙ALOHA时间片的示意图；ACK是接收节点用于回应数据(DATA)的确认消息，间隔开的目的是为了避免传输延时导致的数据冲突。
步骤S5.2.1：根据资源分配向量和一帧的持续时间等信息，判断当前是否有可以传输的时间片，判断依据是一帧内是否还有大于等于一个时间片长度的空闲时间，如果有，进行同步接入；否则，进行准同步接入；
步骤S5.2.2：划分好传输时间片；
步骤S5.2.3：当前时间片有数据达到，如果之前有数据在等待发送，如果本节点正在发送，等待当前数据包发送结束；如果其他节点在发送，重新竞争，只有一条链路能获得下一个时间片的传输机会；
步骤S5.2.4：竞争到传输机会的数据包等待NAV的指示，如果下一个时间片未被占用，可在下一个时间片传输；否则，退避等待空闲的时间片；
步骤S5.2.5：节点发送数据包后，等待ACK回应，如果定时器T2溢出未收到ACK，退避；否则，将按照NAV告知邻居节点占用的时间片资源，进行发送；
步骤S5.2.6：某一个节点在当前时间片不发送数据，则扫描同步；如果收到完整的数据包(未发生冲突的数据包)，获取NAV的值，如果目的节点不匹配，设置静默时间；否则根据数据包校验结果，生成并发送相应ACK，并获得NAV的值，根据NAV接收数据包。
步骤S6.进入下一帧，再次执行步骤S2操作。
本方法在相同传输速率和相同负载的条件下，除数据传输调度基本机制，增加直接竞争的信道接入机制，实现混合接入，达到降低延时、提供QoS保障的目的。
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (6)

1.一种无线自组网混合自适应信道接入方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1.初始化资源分配向量，用于标识已调度传输资源，资源分配向量包括已调度的数据微时隙和所有的控制时隙；在调度传输资源开始之前，每一帧内所有控制时隙都用资源分配向量标记，每一帧开始前都以资源分配向量为初始化值；
步骤S2.启动数据传输资源调度，利用选举算法计算管理消息下一次传输机会，在控制时隙发起调度，通过三次握手为当前在等待发送的数据包申请传输资源，并为数据包绑定数据传输资源，并将数据包发送至物理层；
步骤S3.生成资源分配向量，根据收到分布式调度MSH-DSCH中的授权消息和授权确认消息，生成当前帧的包含传输资源调度情况的资源分配向量；
步骤S4.判断是否切换接入方式，控制时隙结束之后，节点需要根据当前资源分配向量的标识情况，判断是否能切换另一种接入方式，切换条件为当前帧内连续空闲数据微时隙能否满足启动直接竞争的信道接入机制的最低要求；如果满足判定条件，则切换至直接竞争的信道接入机制，跳至步骤S5；否则，不切换，跳至步骤S6；
步骤S5.启动直接竞争的信道接入，根据支持的接入方式，选择以下接入方式之一：载波侦听多路访问/冲突避免接入或时隙ALOHA接入；
步骤S6.进入下一帧，再次执行步骤S2操作。
2.根据权利要求1所述的无线自组网混合自适应信道接入方法，其特征在于，所述步骤S2包括发送节点生成MSH-DSCH过程和接收节点处理MSH-DSCH过程。
3.根据权利要求2所述的无线自组网混合自适应信道接入方法，其特征在于，所述步骤S2中发送节点生成MSH-DSCH过程，具体包括以下步骤：
步骤2.1.1：在MSH-DSCH发送前，通过选举算法计算下一次MSH-DSCH传输机会；
步骤2.1.2：当发送节点发送MSH-DSCH前，根据本地的数据包队列，生成MSH-DSCH申请消息以及可用信息，将生成的MSH-DSCH申请消息以及可用信息负载在MSH-DSCH管理消息中，MSH-DSCH管理消息发送MSH-DSCH，设置定时器；发送后等待授权消息，定时器溢出未收到授权消息，重传申请，重传申请需对照前序失效的申请生成新的申请消息与可用信息；
步骤2.1.3：当发送节点收到授权消息时，生成并发送授权确认消息，更新本地资源占用记录，数据包绑定时隙。
4.根据权利要求2所述的无线自组网混合自适应信道接入方法，其特征在于，上述接收节点处理MSH-DSCH过程，具体包括以下步骤：
接收节点包括：申请接收节点及其一跳邻居节点，发送节点的一跳邻居节点；
步骤2.2.1：接收MSH-DSCH数据包，解包；
步骤2.2.2：获得每种负载消息的个数，循环获取负载消息；
步骤2.2.3：当前处理消息为申请时，申请消息的目的节点是当前正在处理消息的节点时，生成授权或为授权确认，执行下一步；申请消息的目的节点不是当前正在处理消息的节点时，丢弃申请消息和可用消息；
步骤2.2.4：当前处理消息为授权或为授权确认时，更新本地资源占用记录，生成相应资源分配向量；
步骤2.2.5：根据本地可收可用表和收到的可发可用表，生成可发可收表；接收节点根据实际可用表和申请生成相应的授权消息，将生成的信息负载在MSH-DSCH管理消息中，发送MSH-DSCH，更新本地资源占用记录，生成相应资源分配向量；当前控制子帧结束时，进入下一步。
5.根据权利要求2所述的无线自组网混合自适应信道接入方法，其特征在于，上述步骤S5中的载波侦听多路访问/冲突避免接入的具体过程为：
步骤5.1.1：当发送节点需要发送一个数据帧时，首先检测信道，若当前媒介空闲，则在持续检测信道空闲达一个分布式帧间间隔DIFS之后，节点发送数据帧；若当前媒介不空闲，节点需要等待一个空闲的DIFS加上随机退避时间，跳至步骤5.1.4；
步骤5.1.2：接收节点正确接收到该数据帧，等待一个短帧间间隔SIFS后发出对该数据帧的确认；
步骤5.1.3：若发送节点在规定时间内没有收到相应的确认帧，重传此数据帧，直到收到确认为止，或者经过若干次重传失败后放弃发送；根据确认帧ACK中参数重传部分数据包或是整个数据包；最大重传次数为：repeat_time；
步骤5.1.4：若另一个节点在该站点的退避时间内占据媒介，则退避时间暂停；
步骤5.1.5：当退避计时器到达0时，开始传输；如多个站点同时到达0，将引发冲突；若冲突被引发，则相应相应竞争窗口CW值翻倍，并从(0，CW)区间选择退避时间；
步骤5.1.6：在成功传输后，CW大小被设置为最小值CWmin；如果第一个数据帧发送成功，则继续发送数据包；按照当前网络分配向量NAV的取值进行发送；针对一个数据包过大，拆分成多个数据帧发送连续发送。
6.根据权利要求2所述的无线自组网混合自适应信道接入方法，其特征在于，上述步骤S5中的时隙ALOHA接入的具体过程为：
在时隙ALOHA的基础上增加网络分配向量NAV和ACK，其中，NAV用于告知邻居节点当前发送节点的传输时间，相应字段表示传输时间片的个数，单位传输时间T0，传输的单位时间与微时隙不同，数据包和ACK的传输时间均以微时隙为基本单位；T0的计算式如下所示：
T0＝DATAslot+ACKslot+2×IFS_ACK
其中，DATAslot为数据包占用时隙长度，ACKslot为ACK占用时隙长度，IFS_ACK为数据包之间的传输间隔；连续占用多个时间片传输时，第二个IFS_ACK间隔开上一个时间片的ACK和当前时间片的DATA；
步骤5.2.1：根据资源分配向量和一帧的持续时间信息，判断当前是否有可以传输的时间片，判断依据是一帧内是否有大于等于一个时间片长度的空闲时间，若有上述传输的时间片，进行随机接入；若无，不接入；
步骤5.2.2：划分好传输时间片；
步骤5.2.3：当前时间片有数据达到，若之前有数据在等待发送，若本节点正在发送，等待当前数据包发送结束；若其他节点在发送，重新竞争，只有一条链路能获得下一个时间片的传输机会；
步骤5.2.4：竞争到传输机会的数据包等待NAV的指示，若下一个时间片未被占用，在下一个时间片传输；若下一个时间片被占用，退避等待空闲的时间片；
步骤5.2.5：节点发送数据包后，等待ACK回应，若定时器T2溢出未收到ACK，退避；若定时器T2溢出收到ACK，将按照NAV告知邻居节点占用的时间片资源，进行发送；
步骤5.2.6：任意一个节点在当前时间片不发送数据，则扫描同步；如果收到完整的数据包，获取NAV的值，若目的节点不匹配，设置静默时间；否则根据数据包校验结果，生成并发送相应ACK，并获得NAV的值，根据NAV接收数据包。
CN202210892185.6A 2022-07-27 2022-07-27 一种无线自组网混合自适应信道接入方法 Pending CN115226226A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210892185.6A CN115226226A (zh) 2022-07-27 2022-07-27 一种无线自组网混合自适应信道接入方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210892185.6A CN115226226A (zh) 2022-07-27 2022-07-27 一种无线自组网混合自适应信道接入方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115226226A true CN115226226A (zh) 2022-10-21

Family

ID=83613404

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210892185.6A Pending CN115226226A (zh) 2022-07-27 2022-07-27 一种无线自组网混合自适应信道接入方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115226226A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6006343B2 (ja) 無線通信媒体へのアクセスを制御するための方法およびシステム
EP2294837B1 (en) Contention-based medium reservation methods and apparata for multicast transmissions in wireless local area networks
EP2506494B1 (en) Collision mitigation for multicast transmission in wireless local area networks
US8045574B2 (en) Contention protocols for wireless medium access in communication networks
US8737425B2 (en) Method and apparatus for media access in contention-based networks
CN101197826B (zh) 一种解决多跳无线自组网隐藏终端和暴露终端问题的方法
US20060092871A1 (en) Communication method for wireless LANS
US7912032B2 (en) System and method for communicating within a wireless communication network
KR20220117321A (ko) 주파수 도메인에서 공유 txop를 갖는 단일 bss 내의 코디네이션된 스테이션들
JP2002271340A (ja) 無線ｌａｎシステム及び無線ｌａｎシステムの信号衝突回避方法
EP2171941A1 (en) Method and apparatus for media access in contention-based networks
JP3938752B2 (ja) パケット通信方法およびシステム
CN115226226A (zh) 一种无线自组网混合自适应信道接入方法
CN116192305B (zh) 一种信道接入方法、通信装置、芯片、存储介质和程序产品
CN110099406B (zh) 一种无线局域网中的数据传输方法及设备
CN117793938A (zh) 一种数据传输方法和装置
Alonso Zárate et al. Cooperative arq: A medium access control (mac) layer perspective

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination