[發明專利]一種無線多跳網絡數據傳輸方法

有效

• 申請號: 201610006279.3
• 申請日: 2016-01-06
• 公開（公告）號: CN105636148B
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 樓俐;范建華
• 申請（專利權）人: 中央軍委裝備發展部第六十三研究所
• 主分類號: H04W40/22
• 分類號: H04W40/22;H04W72/04;H04W74/02
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 吳茂杰;朱顯國

本發明公開一種無線多跳網絡數據傳輸方法，包括如下步驟：(10)節點探測：主節點或邊界節點發送探測信息，近鄰節點接收、應答和轉發探測消息；(20)節點角色設定：將近鄰節點設定為阻斷節點、中繼節點或邊界節點；(30)受控中繼區域建立：以邊界節點為邏輯區域劃分的邊界條件，建立受控中繼區域；(40)時隙復用分配：對受控中繼區域內的每個可靠中繼節點進行信息時段時隙復用分配；(50)數據收發：可靠中繼節點在其分配到的信息時段時隙發送數據，在其未分配到信息時段時隙接收數據；(60)時隙競爭：阻斷節點和未分配到信息時段時隙的節點采用載波偵聽方式競爭占用預留時隙。本發明的數據傳輸方法，傳輸效率高、網絡延遲小。

技術領域

本發明屬于多跳無線網絡技數據傳輸技術領域，特別是一種傳輸效率高、網絡延遲小的無線多跳網絡數據傳輸方法。

背景技術

多跳無線通信網絡組網靈活，無需固定基礎設施及集中配置管理支持即可實現傳輸功率有限的無線節點經多跳自組互聯并提供連接服務，適用于特定地理區域和特殊應用場景需求，可更靈活地拓展和延伸網絡、增強網絡業務處理。因此其成為無需預先架設基礎設施的應急通信或戰術通信領域的主要組網模式，并可作為有基礎設施支持的衛星網絡、蜂窩系統網絡的有效拓展和補充。

多跳無線網絡的應用場景多為機動通信、偵察感知和環境監測等特殊應用領域。如利用無人機或直升機等，在惡劣自然環境，如沙地、山地、林地等拋撒或設置通信節點，通過多點多跳中繼，達成縱深盡可能遠的通信，拓展和延伸有基礎設置的通信網絡覆蓋范圍。投擲節點大致分布在所需要拓展的狹長分布地帶上，構成無需預先鋪設基礎設施的多跳自組織網絡。節點按投擲順序啟動定時開機時間，先投擲的節點成為第一個開機入網的主節點。主節點在同步時段中發送控制消息加入時間同步選項，實現節點時間基本同步。每個節點擁有唯一的識別碼。由于節點拋擲后即使受到空氣阻力風力影響，存在旋轉、飄移等，可能會有偏移，但大部偏向處于一個狹長區域帶內，可從有基礎設施網絡邊緣接入點直達難以抵達的腹地，建立無需基礎設施的多跳邊緣網絡。

由于多跳無信通信網絡中通信過程的節點按功能可分為源節點、中繼轉發節點和目標節點，其中的中繼轉發節點可能包括多跳。當中繼轉發節點采用競爭類接入方法CSMA/CA時，能適應無線移動自組網拓撲結構動態變化狀況，滿足節點與鄰節點競爭方式占用信道，以一定程度上解決節點沖突，然而不能從根本上適應無線通信組網真實擁塞狀態的變化，如所有節點均完全采用CSMA/CA方式獲取信道，則不適應多節點、遠距離通信條件，隨著傳輸距離和跳數的增加，延遲將繼續增大，而干擾阻塞環境下采用CSMA/CA方式,也更將增大重傳次數，耗費節點能量，增加開銷和重傳延遲。

反之，如完全采用固定時隙、頻率分配方式，則信道利用率極低。盡管現存一些基于動態TDMA的信道分配利用方法，如P-TDMA、混合時分多址訪問HTDMA協議、ETDMA(增強型TDMA)等等，但由于基于P-TDMA、ETDMA的協議聲明階段和響應階段將產生較大的協議開銷，使協議性能下降，而基于HTDMA的協議需要將相鄰節點的時隙安排情況保存在相鄰節點列表NB中，并不斷跟蹤其相鄰節點傳輸時間安排。而現有基于TDMA和CSMA的混合協議如AGENT等協議的思路，是先給每個網絡節點分配一個固定的TDMA傳輸時間安排，節點還有機會通過CSMA競爭其它空閑時隙，由于沒有考慮節點角色，無法讓最佳中繼轉發節點最大化利用信道，因此只適用于輕流量載荷場景。以上協議并不適合要求盡量拓展和延伸通信網絡縱深，同時要求節點快速回傳視頻、圖像等大業務量、低延遲要求的組網場景。

總之，現有技術存在的問題是：無線多跳網絡數據傳輸效率不夠高、網絡延遲大。

發明內容

本發明的目的在于提供一種無線多跳網絡數據傳輸方法，傳輸效率高、網絡延遲小。

實現本發明目的的技術解決方案為：

一種無線多跳網絡數據傳輸方法，包括如下步驟：