[發明專利]基于TDMA的無線傳輸系統的分布式接入方法

有效

• 申請號: 201611046324.4
• 申請日: 2016-11-22
• 公開（公告）號: CN108093469B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 王天翼;王雄;王新兵;田曉華;甘小鶯;底欣;田軍
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;富士通株式會社
• 主分類號: H04W56/00
• 分類號: H04W56/00;H04W74/08
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

本發明提出了基于TDMA的彈性長距離無線傳輸系統的分布式接入方法，系統按照下列步驟工作：第一步，節點入網，監聽，進行幀的起始時間同步；第二步，節點在下一個幀的起始時隙發送入網請求信息，并等待鄰居節點廣播時隙占用信息，構建兩跳內鄰居節點的時隙占用情況；第三步，節點根據自身的ID和時隙選擇算法進行時隙占用，并廣播占用結果；第四步，兩跳鄰居完成對新節點信息的更新后，節點入網，根據時隙傳輸算法進行傳輸。本發明所提出的幀結構，節點入網接入過程以及時隙傳輸算法，在彈性長距離傳輸網絡中可以獲得更高的吞吐量，具有更高的傳輸穩定性。

技術領域

本發明涉及通信技術領域，具體地，涉及一種基于TDMA的彈性長距離無線傳輸系統的分布式接入方法。

背景技術

針對ad hoc網絡的MAC層接入技術大體上可以分為兩類：競爭式和計劃式。相對應的實現方式分別是CSMA和TDMA技術。競爭式的協議由于其接入方式的隨機性，當網絡負載較高時，碰撞概率較高，會對吞吐量造成較大的影響。TDMA協議的特點是每個節點在固定的時隙進行傳輸，在碰撞范圍內，每一個時隙僅僅有一個節點進行傳輸，避免了碰撞的發生，但是會引入額外拓撲信息交互的開銷。兩種協議在不同的網絡環境下各有優劣，本發明主要考慮基于TDMA的彈性長距離無線傳輸系統的分布式接入方法。

基于TDMA的MAC層無線傳輸技術可分為集中式和分布式兩大類，其中分布式的TDMA 又分為依賴于拓撲結構和拓撲結構透明兩種實現方式。依賴于拓撲結構的TDMA技術主要目的是設計一種節點與節點間的信息交互策略，由于“隱藏終端”問題的存在，需要依賴于兩跳鄰居的拓撲知識，保障不發生傳輸碰撞的前提下完成時隙的分布式分配，當網絡拓撲結構發生變化時，需要額外的控制信息來完成拓撲結構的更新維護。拓撲結構透明的TDMA技術不依賴于網絡當前的拓撲結構，僅僅需要網絡中的總結點數量K和每個節點的最大鄰居數量D，此種協議適用于超高彈性的TDMA網絡，并不能避免碰撞的發生，因此，在網絡相對穩定的階段會產生大量時隙的浪費，對吞吐量造成影響。

對現有技術進行檢索發現，LiChun Bao等在2001年Proceedings of the 7thannual international conference on Mobile computing and networking上發表的ANew Approach to Channel Access Scheduling for Ad Hoc Networks(ad hoc網絡的一種新的信道接入方法)中提出了一種基于哈希算法的時隙隨機接入策略，避免了碰撞的發生，并證明了節點接入信道的公平性，這種方式由于節點完全隨機的接入特質，新節點在接入網絡前要經歷更長的時間來完成拓撲信息的交互，同時，大量重復性的拓撲信息需要在每一個時隙周期重復發送以保障信息的成功送達，對吞吐量有一定的影響。MH Chaudhary等在2013年IEEE MILCOM上發表的Progressive Decentralized TDMA based MAC:JointOptimization of Slot Allocation and Frame Lengths(分布式TDMA MAC協議：對時隙分配和時隙長度的優化方案)中提出了一種根據網絡實際的拓撲情況可適應性的調整幀結構的TDMA接入策略，該策略可以根據節點兩跳鄰居的實際數量和時隙占用情況彈性的擴大和縮短幀長度，從而提高吞吐量。然而對于網絡拓撲變化較大的彈性網絡(網絡中存在的節點數量浮動大)，頻繁的變換幀長度會導致許多節點的時隙再選擇，從而影響網絡的穩定性，同時，仍然無法避免空閑時隙的產生，造成時隙的浪費。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提出一種基于TDMA的彈性長距離無線傳輸系統的分布式接入方法，采用固定的幀長度策略，節點除了在每一個時隙周期被分配一個固定的時隙外，對未被占用的時隙采用哈希傳輸算法進行接入。

為達到上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種基于TDMA的彈性長距離無線傳輸系統的分布式接入方法，是按照如下步驟工作的：