[發明專利]一種基于可靠多步信道預約機制的多信道多址接入方法

有效

• 申請號: 201510240066.2
• 申請日: 2015-05-12
• 公開（公告）號: CN104902577B
• 公開（公告）日: 2018-10-30
• 發明（設計）人: 閆中江;楊博;李波;楊懋
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H04W74/08
• 分類號: H04W74/08
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

1.一種基于可靠多步信道預約機制的多信道多址接入方法，其特征在于包括下述步驟：

步驟1：該多信道多址接入方法假設在網絡中有K+1個可用信道,其中1個為公共控制信道CCH(Common Control Channel)，其余K個為等帶寬的數據信道，分別表示為DH_i,i＝1,...,K，每個節點配備一副半雙工天線，并可以在所有信道中任意切換；

節點入網后先進入初始化狀態，所有剛入網的節點偵聽公共控制信道的預約周期T_C，所述Tc指代：發送節點在控制握手過程中所發送的RES分組的時刻與所發送的第一個預約RES分組時刻之間的時間差值；當節點有數據分組需要發送時，首先判斷是否滿足下面兩個條件之一：

a)發送節點的隊列中有待發送的分組個數不低于門限值，該門限值的取值要求在后續預約發送過程中不會因隊列變空而導致無數據包可發即可，即隊列中有足夠多的數據分組有待發送；

b)發送節點的隊列中有待發送的數據分組的最大時延不低于門限值，該門限值的取值要求數據包在隊列中不會因存放太久而導致數據過期，即隊列中的數據分組應當盡快被發送，否則可能過期；

若滿足以上a)和b)兩個條件之一，則轉入步驟2，否則繼續停留在步驟1中等待,直至滿足其中一個條件；

步驟2：發送節點在公共控制信道上按照IEEE 802.11分布式協調功能DCF(Distributed Coordination Function)協議進行二進制指數退避競爭信道，當信道競爭成功后轉入步驟3，否則停留在步驟2中繼續競爭；

步驟3：發送節點在公共控制信道CCH上發送RTS分組，完成與接收節點協商公共可用的數據信道，并等待接收節點回復CTS分組，若在預定時間內收到CTS分組則轉入步驟4，否則轉入步驟2中重新開始競爭；

在所述多信道多址接入方法所采用的RTS幀格式中，添加了7個字節的“信道控制”字段，其中16比特用于指示“公共控制信道預約周期T_C”、16比特用于指示“數據信道預約周期T_D”、8比特用于指示“預約步數”、剩余的16比特為“可用數據信道信息”字段，用于指示數據信道1～16的空閑與否的信息，在所述多信道多址接入方法所采用的CTS幀格式中，添加了6個字節的“信息控制”字段，其中16比特用于指示“公共控制信道預約周期”、16比特用于指示“數據信道預約周期”、8比特用指示“預約步數”，其余8比特為“選擇的數據信道標號”字段，用于指示所協商好的數據信道標號信息；

步驟4：發送節點收到CTS分組后，在公共控制信道上發送RES分組，在該方法中采用的RES幀格式與步驟3中描述的CTS幀格式相同，同時，發送節點根據T_C的取值設置并啟動公共控制信道預約定時器Timer_C，當RES分組傳輸完成后，轉入步驟5；

步驟5：發送節點在步驟3中協商好的數據信道上預約多個數據傳輸機會，進而發送節點與接收節點均將各自的收發天線切換至步驟3協商的數據信道上發送一個預約的Data分組并等待ACK(Acknowledgement)分組，若發送節點在802.11協議中規定的時間短幀間間隔SIFS(Short InterFrame Space)內沒有接收到ACK，則返回步驟2，否則轉入步驟6；

步驟6：發送節點與接收節點均將各自的收發天線切換到公共控制信道上保持偵聽，發送節點判斷步驟5中成功發送的Data分組是否為數據信道上預約的最后一個Data分組；若不是，則發送節點根據T_D的取值T_D≥2t_D+3t_RES+2t_SIFS+t_CTS設置并啟動數據信道預約定時器Timer_D并轉入步驟7，其中，t_D表示一次數據傳輸時長，t_RES表示傳輸RES分組的時間，t_SIFS表示SIFS間隔時長，t_CTS表示傳輸CTS分組的時間，否則表明預約的Data分組已經全部發送完成，進而轉入步驟9；

步驟7：發送節點判斷公共控制信道預約定時器Timer_C是否發生超時，若超時，則收發雙方在公共控制信道上相繼間隔SIFS發送各自的預約RES分組，否則發送節點與接收節點繼續在公共控制信道上保持偵聽，進而轉入步驟8；

步驟8：發送節點判斷數據信道預約定時器Timer_D是否發生超時，若Timer_D沒有超時，則返回步驟7；否則收發雙方切換至步驟3中協商好的數據信道上，發送一個預約的Data分組并等待ACK(Acknowledgement)分組，數據傳輸完成后，轉入步驟6；

步驟9：當收發雙方完成所有預約的數據傳輸后，將各自的收發天線切換回公共控制信道上并保持偵聽時長為T_C的時間，T_C的范圍滿足條件T_C∈[t_RES+t_D,T_D-t_D-t_CTS-2t_RES-2t_SIFS]之后，若發送節點有新的數據發送需求，再返回步驟1，重新開始新一輪的收發數據。