[發(fā)明專利]無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和公共跳頻多信道介質(zhì)訪問控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210305432.4
• 申請日: 2012-08-24
• 公開（公告）號: CN103634875A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范小菁;王昊;田軍;近藤泰二
• 申請（專利權(quán)）人: 富士通株式會(huì)社
• 主分類號: H04W48/08
• 分類號: H04W48/08;H04W48/16;H04L1/16
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 朱勝;苗迎華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，更具體而言，涉及一種無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和一種公共跳頻多信道介質(zhì)訪問控制方法。

背景技術(shù)

在多個(gè)信道上的并行通信是用于減小干擾并提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量的一種有效方法。作為一種多信道介質(zhì)訪問控制（MAC，Media?Access?Control）模式，公共跳頻（common?hopping）技術(shù)已經(jīng)廣泛用于減小干擾和支持多系統(tǒng)共存，如在IEEE?802.11中規(guī)定的跳頻擴(kuò)頻（FHSS，F(xiàn)requency?Hopping?Spread?Spectrum）技術(shù)。在常見的公共跳頻系統(tǒng)中，所有節(jié)點(diǎn)根據(jù)相同的公共跳頻序列在多個(gè)信道上跳躍。每個(gè)節(jié)點(diǎn)停留在當(dāng)前時(shí)隙所對應(yīng)的信道上，直到下一時(shí)隙開始，除非該節(jié)點(diǎn)在參與通信。

在IEEE?802.11中，使用RTS-CTS握手作為一種虛擬載波偵聽機(jī)制。請求發(fā)送（RTS，request-to-send）消息和確認(rèn)發(fā)送（CTS，clear-to-send）消息用于為節(jié)點(diǎn)在兩跳范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸保留信道。除了源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之外的其他節(jié)點(diǎn)收聽到RTS消息和CTS消息后，在RTS消息和CTS消息包中包括的網(wǎng)絡(luò)分配矢量（NAV，Network?Allocation?Vector）的時(shí)段內(nèi)不傳送消息，以避免數(shù)據(jù)沖突。這樣，通過RTS和CTS消息的成功交換來保證無沖突的數(shù)據(jù)傳輸。圖1示出IEEE?802.11的上述數(shù)據(jù)傳輸過程的示意圖。在圖1的上部示出無線網(wǎng)絡(luò)中的四個(gè)節(jié)點(diǎn)A、B、C、D的位置關(guān)系。虛線的圓示出兩跳的范圍。在圖1中，節(jié)點(diǎn)A以廣播的形式向節(jié)點(diǎn)B發(fā)送RTS消息，以請求數(shù)據(jù)傳輸；當(dāng)收到RTS消息時(shí)，作為目的節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)B在一個(gè)短幀間間隔（SIFS，Short?Interframe?Space）之后發(fā)送CTS消息，以確認(rèn)數(shù)據(jù)傳輸，而不相關(guān)的節(jié)點(diǎn)C設(shè)置NAV1以避免沖突；當(dāng)收到CTS消息時(shí)，源節(jié)點(diǎn)A在SIFS之后發(fā)送數(shù)據(jù)（DATA）消息，而不相關(guān)的節(jié)點(diǎn)D設(shè)置NAV2以避免沖突；當(dāng)收到DATA時(shí)，目的節(jié)點(diǎn)B在SIFS之后發(fā)送接收確認(rèn)（ACK，Acknowledge）消息，以確認(rèn)成功的數(shù)據(jù)傳輸，并結(jié)束與節(jié)點(diǎn)A的通信；如果源節(jié)點(diǎn)A收到ACK，整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸過程完成。

然而，這種虛擬載波偵聽機(jī)制不能良好地適用多信道環(huán)境，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)無法利用單個(gè)接收機(jī)獲得所有信道的使用信息。因此，在公共跳頻模式下，源節(jié)點(diǎn)可能因?yàn)椴恢滥康墓?jié)點(diǎn)已工作在其他信道上而在當(dāng)前信道上向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息。在這種情況下，將由于目的節(jié)點(diǎn)無法收聽到源節(jié)點(diǎn)的消息而導(dǎo)致通信失敗。這種情況也稱為聾節(jié)點(diǎn)問題。這導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)資源的浪費(fèi)。

大多數(shù)現(xiàn)有的公共跳頻系統(tǒng)通過在鄰近區(qū)域進(jìn)行無沖突傳輸調(diào)度來避免該問題。每個(gè)節(jié)點(diǎn)在指定的時(shí)隙中傳輸。因此在相鄰區(qū)域中需要一個(gè)協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)以執(zhí)行傳輸調(diào)度，并且每個(gè)節(jié)點(diǎn)必須與相鄰區(qū)域中的其他節(jié)點(diǎn)精確同步。因此，突發(fā)數(shù)據(jù)和具有延遲約束的數(shù)據(jù)將不能被立即傳送，并且即使有待發(fā)送數(shù)據(jù)存在，一些時(shí)隙也將因?yàn)橥吮芏臻e。這種調(diào)度傳輸不能在不同信道之間提供充分的并行傳輸，因而將影響網(wǎng)絡(luò)吞吐量。

發(fā)明內(nèi)容

在下文中給出了關(guān)于本發(fā)明的簡要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個(gè)概述并不是關(guān)于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的以上情況，本發(fā)明的目的是提供一種無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和一種用于無線網(wǎng)絡(luò)的公共跳頻多信道介質(zhì)訪問控制方法，以減輕無線網(wǎng)絡(luò)中的聾節(jié)點(diǎn)問題，減少網(wǎng)絡(luò)資源的浪費(fèi)，提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，用于根據(jù)公共跳頻序列在多個(gè)公共信道上與無線網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。所述無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括：當(dāng)前信道檢測部件，用于檢測所述設(shè)備的當(dāng)前信道是否空閑；目的節(jié)點(diǎn)檢測部件，用于在當(dāng)前信道空閑的情況下，判定待發(fā)送的請求發(fā)送消息的目的節(jié)點(diǎn)是否正工作在其他信道上；以及通信部件，用于根據(jù)判定結(jié)果來發(fā)送所述請求發(fā)送消息。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于無線網(wǎng)絡(luò)的公共跳頻多信道介質(zhì)訪問控制方法，所述無線網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)根據(jù)公共跳頻序列在多個(gè)公共信道上與所述無線網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。所述方法包括：檢測節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前信道是否空閑；在當(dāng)前信道空閑的情況下，判定待發(fā)送的請求發(fā)送消息的目的節(jié)點(diǎn)是否正工作在其他信道上；以及根據(jù)判定結(jié)果來發(fā)送所述請求發(fā)送消息。