[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

本發明公開了一種用于無線自組網的多信道多址接入方法，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。本發明方法具有輕便、靈活的組網特點，在分布式、無中心的無線自組網中，無需全網時鐘同步；通過由接收方發起握手來減少控制幀開銷，并利用不同信道分別傳輸控制幀和數據幀，增加了信道的時間利用率；能夠發現并降低沖突概率，并增加信道的空間復用度。這些機制使網絡可在較高業務量下保持較高吞吐率。

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，具體的說是一種適用于無線自組網的多信道多址接入方法，一種應用于無中心、分布式無線自組網中，利用多個在頻率上相互分離的信道實現多址接入的方法。

背景技術

無線自組網(又稱Ad?Hoc網)是一種多跳的、無中心、自組織無線網絡，該網絡基于MAC(媒體接入控制)、路由控制等算法，可快速適應網絡的動態拓撲變化(節點移動、鏈路干擾與阻塞)，適用于帶寬受限(節點的分組處理能力、鏈路容量較低)和功率受限(小型化節點設備)的通信應用環境。

IEEE?802.11DCF是在無線局域網標準基礎上發展起來的無線自組網單信道接入技術。該技術基于帶有沖突避免的載波偵聽(CSMA/CA：Carrier?Sensing?MultipleAccess/Collision?Avoid)機制的隨機接入策略，在降低沖突概率的同時大大降低了對信道的利用，吞吐率受限，已被證明難以滿足高業務量應用場景。

相較IEEE?802.11DCF由發送方發起的RTS-CTS-DATA-ACK三次握手機制，MACA-BI協議是一種由接收方發起的MAC協議。它省略了RTS，保留了CTS，并將其改為RTR(Ready?toReceive)，通過減少握手次數增加了信道的時間利用率，但帶來隱藏終端和暴露終端問題，網絡沖突概率增大。

注：多跳網絡是由節點構造的，包括諸如電腦和移動電話這些設備，這些設備全都用無線連接到彼此，然后互相可以通過網絡轉發數據。數據從一個節點跳到另一個節點，直到抵達目的地。除非所有的節點都發生故障，否則數據總是可用的，如此使得這種網絡拓撲結構可靠且可擴展。

DBTMA是一種基于雙信道加上忙音信道的信道接入協議。在DBTMA中，信道被劃分成控制信道和數據信道，RTS和CTS控制報文在控制信道上傳送，數據報文在數據信道上傳送，另外還有兩個頻率不同的帶外忙音：發送忙音和接收忙音。多信道提高了網絡吞吐率，但也帶來多信道隱藏終端和暴露終端問題，信道的空間利用率不高，并且兩個帶外忙音信號的發送和檢測需要額外的硬件支持。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：多信道提高了網絡吞吐率，但也帶來多信道隱藏終端和暴露終端問題，信道的空間利用率不高，并且兩個帶外忙音信號的發送和檢測需要額外的硬件支持；MACA-BI協議帶來隱藏終端和暴露終端問題，網絡沖突概率增大的問題。

針對上述問題，本發明提供一種適用于無線自組網的多信道多址接入方法。無線自組網方式特別適合于應用于工業物聯網或工業傳感器網絡應用場景，適用于具有較高業務量或傳輸速率較低的分布式無線自組網、物聯網中。在該應用模式下，節點一般工作在半雙工模式，每個節點有1個發送/接收通道，網絡業務量較為恒定，且相較節點數據處理能力和帶寬限制，網絡業務量較大?；谝陨咸攸c，通過針對性地設計網絡多址接入控制方法，提高網絡吞吐率等接入性能。

本發明所采用的技術方案為：

一種用于無線自組網的多信道多址接入方法，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，增加了信道的時間利用率。