[發明專利]一種用于無線自組網的多信道多址接入方法

有效

• 申請號: 202010375124.3
• 申請日: 2020-05-07
• 公開（公告）號: CN111526603B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發明（設計）人: 趙寰;于治樓;劉強
• 申請（專利權）人: 山東浪潮科學研究院有限公司
• 主分類號: H04W74/08
• 分類號: H04W74/08;H04W84/18
• 代理公司: 濟南信達專利事務所有限公司 37100
• 代理人: 姜明

1.一種用于無線自組網的多信道多址接入方法，其特征在于，所述無線自組網每個節點的發送/接收通道能夠工作在多個相互正交的頻率中的某一個頻率，且能夠在這些相互正交的頻率間切換，這些相互正交的頻率組成的集合為全網已知且共享；

所述方法通過由接收方發起握手來減少控制幀開銷，利用不同信道分別傳輸控制幀和數據幀;

所述方法的實現過程還包括內容如下：

無線自組網通過RTR控制幀與ACK控制幀、NTR控制幀、DATA數據幀分別在不同信道上傳輸；

無線自組網的目的節點使用RTR控制幀發起數據傳輸，按需使用NTR控制幀以緩解傳輸沖突；

無線自組網的源節點使用DATA數據幀發送數據，目的節點使用ACK控制幀確認數據傳輸成功;

其特征在于，所述無線自組網包括3個信道，分別為主控制信道C_mc，從控制信道C_sc，數據信道C_d；所述無線自組網的信道在頻率上相互正交，并具有一定帶寬，能夠在相應的傳輸速率下傳輸消息;

所述無線自組網的網絡節點通過維護兩個NAV分別控制節點的接收和發送;

所述RTR控制幀包含源節點地址、目的節點地址、目的點NAV當前值信息，在主控制信道C_mc上傳輸，作用是通知數據發送方發送數據;

所述NTR控制幀包含源節點地址、目的節點地址、目的節點NAV當前值信息，要使接收機能夠積累起足夠的信號能量，能夠正確判斷信號的存在；NTR在從控制信道C_sc信道上傳輸;

所述ACK控制幀包含源節點地址、目的節點地址、目的節點NAV當前值信息，在主控制信道C_mc信道上傳輸，作用是通知數據發送方，數據已正確收到;

所述DATA數據幀在于在數據信道C_d上傳輸，作用是承載業務數據;

所述NAV通過設置一個時間長度數值的定時器，當定時器超時，向使用所述方法的網絡節點發出提示，以驅動節點做出相應反應；所述方法包含2個NAV，分別為NAV_N-RTR和NAV_N-DATA；

每次重置時，設定NAV_N-DATA＝2τ+ξ+δ+γ，其中ξ為載波檢測電路從開始檢測到確認檢測到載波所需時間；δ為DATA幀發送時延；γ為RTR，NTR，ACK幀發送時延，通過設置使NAV_N-DATA為足夠在當前的源節點與目的節點之間完成一次傳輸的最大時間長度；

設定NAV_N-RTR＝δ+2τ-ξ，在NAV_N-RTR超時前不允許發送RTR，在NAV_N-DATA超時前不允許發送DATA；

所述方法實現過程包括內容如下：

1）節點初始化

步驟1：節點在初始化階段首先監聽C_mc?2τ秒，在這段時間內不發送信號，并監聽信道，以使節點發現信道的使用情況，τ為兩節點之間最大信號傳播時延；節點正常初始化后進入Passive狀態；

2）節點處于Passive狀態

步驟1：檢查NAV_N-RTR是否為0；

步驟2：如果NAV_N-RTR不為0，繼續監聽；如果NAV_N-RTR為0，則設置定時器TTX時間為（0，T_s）內一隨機數，T_s為平均信道接入時間；

步驟3：在TTX超時前節點監聽C_mc；

步驟4-1：如果監聽到載波，則節點開始退避，接收并解析收到的消息；如果未監聽到載波，轉到步驟5；

步驟4-2：如果收到的是發送給其它節點的RTR，則節點重置NAV_N-DATA，在此時間段內，節點仍可以重置TTX并發出RTR邀請；如果收到的是ACK，節點直接丟棄此幀；如果因為干擾無法正確解析收到的幀，則節點仍更新NAV_N-DATA；

步驟5：如果TTX超時前沒有在C_mc上檢測到載波，節點在C_mc上發送自己的RTR，節點進入接收狀態；

4）節點處于DATA接收狀態，稱為目的節點；當節點發送RTR后，進入DATA接收狀態：

步驟1：目的節點發出RTR后轉到C_d信道監聽長度為ξ的一段時間；

步驟2-1：如果在時長ξ內C_d空閑，則繼續保持監聽狀態直到完整接收到源節點的DATA；如果在時長ξ內檢測到C_d上的載波，轉到步驟3；

步驟2-2：如果DATA無誤，則轉到C_mc發送ACK結束本次傳輸，并設置NAV_N-DATA；如果DATA錯誤，轉到C_mc上后不發送ACK，設置NAV_N-DATA并啟動重傳機制；

步驟3：如果在ξ內檢測到C_d上的載波，則轉到C_sc上發送NTR，此時源節點正在C_sc上監聽；發送完NTR后，目的節點轉到主控制信道，并設置NAV_N-RTR，重新回到Passive狀態；如果目的節點在C_d上等待時間超過2τ+ξ還沒有收到DATA，同樣重新回到Passive狀態；

5）節點處于DATA發送狀態，稱為源節點；當節點收到RTR后，進入DATA發送狀態：

步驟1：處在Passive狀態的節點如果正確收到發送給自己的RTR，判斷其NAV_N-DATA是否為0；

步驟2-1：若其NAV_N-DATA為0，則轉到C_sc上監聽一段時間ξ；若其NAV_N-DATA不為0，則轉到步驟3；

步驟2-2：如果在時間段ξ內收到NTR，則轉到主控制信道C_mc重新進入Passive狀態；如果沒有收到NTR，則轉到C_d上并開始發送DATA；

步驟2-3：DATA發送完成后，轉到C_mc上等待接收ACK；

步驟2-4：如果收到目的節點發送的ACK，則判斷此次傳輸成功，重新進入Passive狀態并結束此次傳輸；如果沒有收到正確的ACK，則認為數據幀傳輸失敗，進入Passive狀態并準備重傳；

步驟3：如果源節點的NAV_N-DATA不為0，則目的節點丟棄發送給自己的RTR，繼續留在C_mc上；這種情況下目的節點在C_d上（ξ+2τ）時間段內等不到DATA，則判斷傳輸失敗，結束此次傳輸并進入Passive狀態;

6）重置NAV_N-DATA的條件是接收到錯誤的RTR或ACK，接收到目的節點不是自己的RTR，或者接收完DATA幀之后；重置NAV_N-RTR的條件是發送完NTR之后；NAV_N-DATA和NAV_N-RTR分開設定，分別控制發送和接收。