專利名稱：快速預(yù)約列發(fā)多址接入方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多個節(jié)點共享無線信道資源的多址接入方法，特別是一種快速預(yù)約列發(fā)多址接入方法。
背景技術(shù)：
多址接入(即媒質(zhì)接入控制，簡稱MAC)方法解決多個節(jié)點或用戶如何快速、高效、公平、可靠地共享信道資源的問題，按照信道分配的方式，多址接入方法通常分為固定分配、隨機接入和按需分配三種方式。
固定分配的多址接入方法一般將信道資源長時間固定分配給共享信道的某些節(jié)點或者所有節(jié)點。由于各種移動通信網(wǎng)絡(luò)中存在大量的移動節(jié)點，并且每個節(jié)點的業(yè)務(wù)也多以突發(fā)業(yè)務(wù)為主，因此固定分配的多址接入方法會造成大量的信道資源空閑和浪費，不適合在移動通信網(wǎng)絡(luò)中直接應(yīng)用。
隨機接入的多址接入方法中，各節(jié)點通常根據(jù)載波偵聽的情況經(jīng)過隨機延時后競爭使用信道。該方法雖可以克服固定分配接入方式中的資源浪費問題，在業(yè)務(wù)量較小時可以獲得很小的接入時延，但各節(jié)點基于載波偵聽的方式在多跳網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中共享無線廣播信道時，會出現(xiàn)隱藏終端和暴露終端問題，使得多址性能大大降低。特別是當(dāng)發(fā)送節(jié)點數(shù)和網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量增大時，分組碰撞和重傳的概率會急劇加大，從而大大增大了平均分組時延和平均分組丟棄率、降低了信道吞吐量，也同時會出現(xiàn)共享信道不公平等問題。
按需分配的多址接入方法中，各節(jié)點根據(jù)業(yè)務(wù)情況申請信道資源，申請成功后再使用信道資源。按照申請預(yù)約和分配信道方式的不同，該方法可分為基于隨機競爭的方法和基于無沖突的方法兩類?；陔S機競爭的方法主要采用各種短控制分組握手(如發(fā)送請求/清除請求，簡稱RTS/CTS)、周期性狀態(tài)信息交換等分布式預(yù)約方式，適合于突發(fā)性較強、傳輸消息較短類型的業(yè)務(wù)傳輸，如IEEE 802.11分布式協(xié)調(diào)功能(DCF)、雙忙音多址(DBTMA)和分布式分組預(yù)約多址(DPRMA)等方法?；跓o沖突的方法主要利用中心控制節(jié)點進(jìn)行協(xié)調(diào)來實現(xiàn)按需分配，適合于一次接入建立后需要較長時間穩(wěn)定傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)類型，可以提供很好的服務(wù)質(zhì)量(QoS)保證。其典型代表多使用輪詢機制，如IEEE 802.11點協(xié)調(diào)功能(PCF)和虛擬基站(VBS)等方法。但是，基于隨機競爭的方法在申請預(yù)約部分仍然存在分組碰撞問題，而隱藏終端的影響只是得到了減弱，并沒有消除?；跓o沖突的方法雖可以避免分組碰撞情況發(fā)生，不過當(dāng)許多節(jié)點不發(fā)送時，該方法會浪費大量的輪詢控制開銷。
另外，現(xiàn)有技術(shù)提出的按需分配的多址接入方法還存在問題，例如，在網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量較低時，與隨機接入方法相比，按需分配方法存在控制開銷所占比例過大、傳輸時延較大的問題。又如，在網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量較高時，與固定分配方法相比，按需分配方法存在最大信道吞吐量不夠高、不能保證共享信道的公平性等問題。
此外，上述各類多址接入方法，尤其是按需分配的多址接入方法中，沒有充分考慮信號傳播時延對多址性能的影響。在實際應(yīng)用中，航空通信網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)以及深空通信網(wǎng)絡(luò)等都具有較長的信號傳播時延，進(jìn)行各種控制分組握手、狀態(tài)信息交換時，過長的信號傳播時延將會大大降低多址性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種快速預(yù)約列發(fā)多址接入方法，以有效消除信號傳播時延對信道吞吐量造成的不利影響，降低預(yù)約中的隱藏終端和暴露終端問題，可適合在大傳播時延通信鏈路上接入使用信道。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種快速預(yù)約列發(fā)多址接入方法，包括中心控制節(jié)點根據(jù)目前已成功接入的節(jié)點數(shù)目和空閑信道資源設(shè)置競爭時隙的數(shù)目；中心控制節(jié)點在第一信道或第二信道上公布預(yù)約開始，其后有所述數(shù)目的競爭時隙；節(jié)點在第一信道上進(jìn)行競爭預(yù)約，轉(zhuǎn)到第二信道上偵聽結(jié)果；中心控制節(jié)點在第一信道上接收接入預(yù)約，同時在第二信道上公布接入結(jié)果，并給接入成功的節(jié)點分配信道資源；各節(jié)點在各自分配的信道資源上依次無沖突發(fā)送業(yè)務(wù)分組。
所述中心控制節(jié)點根據(jù)目前已成功接入的節(jié)點數(shù)目和空閑信道資源設(shè)置競爭時隙數(shù)目具體為判斷是否有空閑信道資源，有則設(shè)置NAR＝max{4，nN空閑}，沒有則設(shè)置NAR＝0；其中，NAR為本幀競爭時隙的數(shù)目，N空閑＝NPKT-max-NPKT-now，N空閑為尚可安置發(fā)送節(jié)點的數(shù)目，NPKT-max為最大可安置的發(fā)送節(jié)點數(shù)目，NPKT-now為現(xiàn)有已安置的發(fā)送節(jié)點數(shù)目，n＝2～5。
所述節(jié)點在第一信道上進(jìn)行競爭預(yù)約可以為各有分組發(fā)送的節(jié)點在第一信道上收到后，在第一信道上的各個競爭時隙中隨機選取1個進(jìn)行競爭預(yù)約，即發(fā)送接入預(yù)約分組；也可以為各有分組發(fā)送的節(jié)點在第二信道上收到后轉(zhuǎn)到第一信道上，在第一信道上的各個競爭時隙中隨機選取1個進(jìn)行競爭預(yù)約，即發(fā)送接入預(yù)約分組。
所述中心控制節(jié)點在第一信道上接收接入預(yù)約，同時在第二信道上公布接入結(jié)果，并給接入成功的節(jié)點分配信道資源具體為中心控制節(jié)點在第一信道上接收到接入預(yù)約分組后，立刻在第二信道上發(fā)送接入公布分組，并給成功接入的節(jié)點分配相應(yīng)的信道資源；中心控制節(jié)點在第一信道上沒正確接收到接入預(yù)約分組時，在第二信道上公布碰撞結(jié)果，各未成功接入的節(jié)點收到后等到下一幀再進(jìn)行預(yù)約接入。
所述各節(jié)點在各自分配的信道資源上依次無沖突發(fā)送業(yè)務(wù)分組具體為成功接入的節(jié)點收到后，在第二信道上繼續(xù)接收中心控制節(jié)點發(fā)送的業(yè)務(wù)分組，當(dāng)所分配的時隙到來時，轉(zhuǎn)到第一信道上準(zhǔn)備發(fā)送；
判斷是否完成本次通信會晤的業(yè)務(wù)分組發(fā)送，完成發(fā)送時，節(jié)點在所分配的信道資源上發(fā)送釋放信道資源標(biāo)志的業(yè)務(wù)分組；未完成發(fā)送時，節(jié)點利用所分配的信道資源發(fā)送業(yè)務(wù)分組；發(fā)完后節(jié)點轉(zhuǎn)到第二信道上接收中心控制節(jié)點的分組；判斷本幀發(fā)送是否結(jié)束，結(jié)束時，各節(jié)點轉(zhuǎn)到第一信道上偵聽；未結(jié)束時，下一成功接入節(jié)點在給它分配的時隙上發(fā)送。
在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上，還包括中心控制節(jié)點在第二信道上向各節(jié)點發(fā)送業(yè)務(wù)分組，在第一信道上接收各節(jié)點發(fā)送的業(yè)務(wù)分組。進(jìn)一步還可以包括中心控制節(jié)點在各節(jié)點接入預(yù)約分組發(fā)送完畢后，發(fā)送傳輸開始分組，提示頭一個成功接入節(jié)點開始發(fā)送業(yè)務(wù)分組。
在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上，還包括中心控制節(jié)點在第一信道上向各節(jié)點發(fā)送業(yè)務(wù)分組，在第二信道上接收各節(jié)點發(fā)送的業(yè)務(wù)分組。進(jìn)一步還可以包括中心控制節(jié)點在其發(fā)送的業(yè)務(wù)分組頭中指明緊隨其后的第二信道上的發(fā)送時隙由哪個節(jié)點發(fā)送業(yè)務(wù)分組，該節(jié)點在指定的發(fā)送時隙前后一直處于第一信道上偵收中心控制節(jié)點的業(yè)務(wù)分組發(fā)送。
本發(fā)明提出的快速預(yù)約列發(fā)(FRLS)多址接入方法利用中心控制節(jié)點(簡稱CCN)在雙信道上可以同時收發(fā)的優(yōu)勢，有效消除了信號傳播時延對信道吞吐量造成的不利影響，并有效降低了預(yù)約中的隱藏終端和暴露終端問題。具體地，本發(fā)明通過提出CCN根據(jù)目前已成功接入的節(jié)點數(shù)目和空閑信道資源設(shè)置競爭時隙的數(shù)目，可以在不影響預(yù)約接入的前提下，盡可能地增大業(yè)務(wù)分組發(fā)送的時間、提高信道吞吐量。若無空閑信道資源，取消接入階段，待有節(jié)點使用完信道釋放信道資源后再允許接入，可以避免無謂的接入、提高信道吞吐量。AR數(shù)目與空閑信道資源多少相關(guān)，這可以使競爭接入節(jié)點很快接入使用信道。本發(fā)明設(shè)有最小NAR＝4，可以讓接入節(jié)點在信道近滿負(fù)荷使用時有一個更大的概率接入為數(shù)不多的信道資源，減小了接入時延。本發(fā)明將預(yù)約接入和業(yè)務(wù)分組發(fā)送分開，僅預(yù)約接入階段有沖突(即碰撞)，一旦節(jié)點接入成功，其所有的業(yè)務(wù)分組發(fā)送均無沖突，此時由于多址接入所造成的分組丟棄率為0。節(jié)點接入成功后可以進(jìn)行無沖突、周期性的業(yè)務(wù)分組發(fā)送，節(jié)點還可以從CCN處申請得到每一幀中有更多業(yè)務(wù)分組發(fā)送的機會，因此可以保證時延和所需傳輸速率等服務(wù)質(zhì)量(QoS)要求。此外，各種CCN的分組發(fā)送，如預(yù)約開始(SR)、傳輸開始(ST)、接入公布(AD)、業(yè)務(wù)分組的發(fā)送，都可以用來向各節(jié)點提供粗同步基準(zhǔn)，這樣，整個系統(tǒng)不需要網(wǎng)絡(luò)同步就可以以異步的方式實現(xiàn)多址接入。當(dāng)業(yè)務(wù)量增大時所出現(xiàn)的公平性問題可以利用CCN調(diào)整、限制個別節(jié)點在預(yù)約接入中過多的成功接入來解決，比如，節(jié)點連續(xù)成功接入使用信道2次后，CCN根據(jù)目前接入碰撞情況，當(dāng)判斷接入碰撞嚴(yán)重時，規(guī)定并通告該節(jié)點一定時間內(nèi)不能接入，該節(jié)點在經(jīng)過這一時間后再開始嘗試接入，提高了使用信道的公平性。
進(jìn)一步地，本發(fā)明通過協(xié)調(diào)各節(jié)點在某個信道上的競爭接入和業(yè)務(wù)分組發(fā)送，同時利用雙信道的聯(lián)合使用，從而避免了一般多址接入方法中過多的控制分組握手和狀態(tài)信息交換過程，消除了它們所帶來的收發(fā)雙方在業(yè)務(wù)分組交換時需要等待多個信號傳播時延的問題，因此可以消除信號傳播時延對信道吞吐量造成的不利影響、避免了信道資源的浪費。同時，在業(yè)務(wù)量較高時大大降低了預(yù)約中的隱藏終端和暴露終端問題，在業(yè)務(wù)分組傳輸中也消除了碰撞的可能。本發(fā)明靈活的預(yù)約接入及調(diào)整方法可以使得節(jié)點更快速、有效地接入信道，最大限度地完成業(yè)務(wù)分組的無沖突傳輸。本發(fā)明中，CCN僅有兩部半雙工的收發(fā)信機，各節(jié)點僅有一部半雙工的收發(fā)信機，設(shè)備要求簡單。另外，本發(fā)明適用于任何多個節(jié)點可與中心控制節(jié)點通過廣播類媒質(zhì)相連接通信的多節(jié)點接入結(jié)構(gòu)。
綜上所述，本發(fā)明具有最大限度地提高信道吞吐量、減小接入時延、降低分組丟棄率、保證一定的QoS、以異步方式工作、使用信道公平、收發(fā)信機設(shè)備要求簡單、適用范圍廣泛等優(yōu)點，特別適合作為大傳播時延通信鏈路上接入使用信道的多址接入方法，作為移動自組織網(wǎng)絡(luò)(或稱移動Ad Hoc網(wǎng)絡(luò))、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、無線接入網(wǎng)絡(luò)、航空通信網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)、深空通信網(wǎng)絡(luò)、蜂窩系統(tǒng)等各類移動無線通信網(wǎng)絡(luò)中具有或可形成中心控制節(jié)點條件下的多個節(jié)點共享無線信道資源的方法。
下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為本發(fā)明快速預(yù)約列發(fā)多址接入方法的流程圖；圖2為本發(fā)明第一實施例的流程圖；圖3為本發(fā)明第一實施例的信道發(fā)送時序圖；圖4為本發(fā)明第二實施例的流程圖；圖5為本發(fā)明第二實施例的信道發(fā)送時序圖；圖6為本發(fā)明第三實施例的信道發(fā)送時序圖；圖7為本發(fā)明第四實施例的信道發(fā)送時序圖。
具體實施例方式
圖1為本發(fā)明快速預(yù)約列發(fā)多址接入方法的流程圖，具體為中心控制節(jié)點根據(jù)目前已成功接入的節(jié)點數(shù)目和空閑信道資源設(shè)置競爭時隙的數(shù)目；中心控制節(jié)點在第一信道或第二信道上公布預(yù)約開始，其后有所述數(shù)目的競爭時隙；節(jié)點在第一信道上進(jìn)行競爭預(yù)約，轉(zhuǎn)到第二信道上偵聽結(jié)果；中心控制節(jié)點在第一信道上接收接入預(yù)約，同時在第二信道上公布接入結(jié)果，并給接入成功的節(jié)點分配信道資源；各節(jié)點在各自分配的信道資源上依次無沖突發(fā)送業(yè)務(wù)分組。
在本發(fā)明上述技術(shù)方案中，中心控制節(jié)點(簡稱CCN)有兩部半雙工工作的無線收發(fā)信機或一部全雙工收發(fā)信機，其余各節(jié)點只有一部半雙工的無線收發(fā)信機。本發(fā)明將雙信道傳輸劃分為兩個階段有業(yè)務(wù)分組發(fā)送的節(jié)點獲得信道資源使用權(quán)的接入階段(步驟1～4)和節(jié)點發(fā)送業(yè)務(wù)分組的傳輸階段(步驟5)，其中，接入階段也劃分為兩個階段競爭接入階段(步驟2～3)和接入成功節(jié)點的傳送列表聲明階段(步驟4)。首先CCN向各節(jié)點廣播預(yù)約開始(SR)分組表示預(yù)約開始，然后所有有業(yè)務(wù)分組要發(fā)送并且尚未接入使用信道的節(jié)點根據(jù)預(yù)定的競爭方法發(fā)送接入預(yù)約(AR)分組；CCN將在另一個信道上的傳輸列表聲明階段利用發(fā)送接入公布(AD)分組廣播相關(guān)的接入結(jié)果，之后發(fā)送其業(yè)務(wù)分組；各成功接入節(jié)點利用所分配的信道資源依次經(jīng)過一系列周期性的傳輸階段無碰撞發(fā)送業(yè)務(wù)分組直到全部發(fā)完，一個周期內(nèi)所有已安排的業(yè)務(wù)分組發(fā)送完成后，CCN廣播下一個SR分組表示下一信道周期的開始。本發(fā)明通過將預(yù)約接入和業(yè)務(wù)分組發(fā)送分開，僅預(yù)約接入階段有沖突(即碰撞)，一旦節(jié)點接入成功，其所有的業(yè)務(wù)分組發(fā)送均無沖突，這樣使由于多址接入所造成的分組丟棄率降為0，從而大大降低了分組丟棄率。
在接入階段，本發(fā)明提出了CCN根據(jù)目前已成功接入的節(jié)點數(shù)目和空閑信道資源設(shè)置競爭時隙數(shù)目的方案，具體方法是進(jìn)入預(yù)約接入階段后，CCN檢查空閑信道資源的情況，若有空閑信道資源，則取NAR＝max{4，nN空閑}，若沒有空閑信道資源，則取NAR＝0。其中，NAR為競爭時隙的數(shù)目，N空閑為尚可安置發(fā)送節(jié)點的數(shù)目，n＝2～5，NPKT-max為最大可安置的發(fā)送節(jié)點數(shù)目，NPKT-now為現(xiàn)有已安置的發(fā)送節(jié)點數(shù)目，有N空閑＝NPKT-max-NPKT-now。NAR＝0意味著之后立即進(jìn)入業(yè)務(wù)分組發(fā)送階段，不允許接入。本發(fā)明通過根據(jù)目前已成功接入的節(jié)點數(shù)目和空閑信道資源設(shè)置競爭時隙的數(shù)目，可以在不影響預(yù)約接入的前提下，盡可能地增大業(yè)務(wù)分組發(fā)送的時間、提高信道吞吐量。AR數(shù)目與空閑信道資源多少相關(guān)，這可以使競爭接入節(jié)點很快接入使用信道。若無空閑信道資源，取消接入階段，待有節(jié)點使用完信道釋放信道資源后再允許接入，可以避免無謂的接入、提高信道吞吐量。另外，本發(fā)明設(shè)有最小NAR＝4，可以讓接入節(jié)點在信道近滿負(fù)荷使用時有一個更大的概率接入為數(shù)不多的信道資源。在本發(fā)明上述技術(shù)方案中，尚可安置發(fā)送節(jié)點的數(shù)目N空閑的倍數(shù)n可根據(jù)系統(tǒng)具體要求設(shè)置，其中，n＝2時，有利于在不影響預(yù)約接入的前提下，盡可能地增大業(yè)務(wù)分組發(fā)送的時間、提高信道吞吐量；n＝5時，有利于提高各節(jié)點成功接入的概率；具體取值視接入沖突的嚴(yán)重程度來定，例如，當(dāng)接入沖突變重而此時的接入時隙不夠用時，增加n，否則，降低n。
本發(fā)明快速預(yù)約列發(fā)多址接入方法利用CCN在雙信道上可以同時收發(fā)的優(yōu)勢，協(xié)調(diào)各節(jié)點在某個信道上的競爭接入和業(yè)務(wù)分組發(fā)送，因此可以消除信號傳播時延對信道吞吐量造成的不利影響。具體地，首先，CCN在其中一個信道上發(fā)布SR分組，各節(jié)點從其后的若干競爭時隙中隨機選擇一個發(fā)送AR分組進(jìn)行預(yù)約，然后轉(zhuǎn)到另外一個信道上偵收。CCN收到AR分組之后在另外一個信道上發(fā)送AD分組，公布接入成功與否，并給成功接入的節(jié)點分配相應(yīng)的信道資源。若節(jié)點接入失敗，那么該節(jié)點需要在下一輪的接入過程中再進(jìn)行預(yù)約嘗試；若節(jié)點接入成功，那么該節(jié)點就會在所分配的信道資源上無沖突地發(fā)送業(yè)務(wù)分組，在此之前和之后該節(jié)點都會繼續(xù)在另外一個信道上偵收CCN的分組發(fā)送。CCN發(fā)送完AD分組后，將繼續(xù)在該信道上立即發(fā)送其至各節(jié)點的業(yè)務(wù)分組。在每一次預(yù)約接入開始時，如果還有空閑信道資源，CCN安排各節(jié)點的預(yù)約接入，否則，直接進(jìn)入無沖突業(yè)務(wù)分組傳輸階段。各成功接入節(jié)點在CCN安排的信道資源上依次無沖突發(fā)送業(yè)務(wù)分組，都發(fā)完后進(jìn)入下一幀(即下一輪預(yù)約接入和傳輸階段)；如果節(jié)點是發(fā)送本次會晤中的最后一個業(yè)務(wù)分組，那么在業(yè)務(wù)分組中附帶釋放信道資源標(biāo)志，CCN收到后即可從下幀起安排其他節(jié)點在該信道資源上發(fā)送業(yè)務(wù)分組。
各節(jié)點的各類分組發(fā)送可以被周鄰節(jié)點和CCN收到，如果業(yè)務(wù)分組不是發(fā)往周鄰節(jié)點，那么就需要所屬的CCN進(jìn)行中轉(zhuǎn)。屬于同一CCN的各個節(jié)點之間可以相距一跳(即可以直接通信，雙方互為周鄰節(jié)點)，也可以相距兩跳(即需要CCN中轉(zhuǎn)雙方的業(yè)務(wù)分組)。這樣，CCN所屬節(jié)點的事先未預(yù)定的無線廣播發(fā)送就造成了隱藏終端和暴露終端問題出現(xiàn)的可能。本發(fā)明的上述技術(shù)方案則在業(yè)務(wù)量較高時大大降低了預(yù)約中的隱藏終端和暴露終端問題，在業(yè)務(wù)分組傳輸中也消除了碰撞的可能。靈活的預(yù)約接入及調(diào)整方法可以使得節(jié)點更快速、有效地接入信道，最大限度地完成業(yè)務(wù)分組的無沖突傳輸。同時雙信道的聯(lián)合使用避免了頻繁的控制分組握手和狀態(tài)信息交換所帶來的收發(fā)雙方在業(yè)務(wù)分組交換時需要等待多個信號傳播時延的問題，避免了信道資源的浪費。
下面通過具體實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
第一實施例圖2為本發(fā)明第一實施例的流程圖，具體為步驟11、CCN根據(jù)目前已成功接入的節(jié)點數(shù)目和空閑信道資源設(shè)置競爭時隙的數(shù)目NAR；步驟12、CCN在第一信道CH1上公布預(yù)約開始(SR)，即發(fā)送SR分組，其后有NAR個競爭時隙；步驟13、各有分組發(fā)送的節(jié)點在第一信道CH1上收到SR分組后，在各個競爭時隙中隨機選擇1個發(fā)送接入預(yù)約(AR)分組進(jìn)行競爭預(yù)約，然后轉(zhuǎn)到第二信道CH2上偵聽結(jié)果；步驟14、CCN是否成功收到AR分組，是則執(zhí)行步驟15，否則，CCN在第二信道CH2上公布碰撞結(jié)果，即在第幾個接入時隙出現(xiàn)碰撞，各未成功接入節(jié)點等到下一幀再進(jìn)行預(yù)約接入；步驟15、CCN在第二信道CH2上發(fā)送接入公布(AD)分組，即哪個節(jié)點接入成功，并分配相應(yīng)的信道資源；步驟16、成功接入的節(jié)點收到AD分組后，在第二信道CH2上繼續(xù)接收CCN發(fā)送的業(yè)務(wù)分組，當(dāng)所分配的時隙到來時轉(zhuǎn)到第一信道CH1上準(zhǔn)備發(fā)送；步驟17、判斷節(jié)點是否完成本次會晤的業(yè)務(wù)分組發(fā)送，完成發(fā)送時，該節(jié)點在所分配的信道資源上發(fā)送釋放信道資源標(biāo)志的業(yè)務(wù)分組，釋放相應(yīng)信道資源，CCN收到后不再安排該節(jié)點的業(yè)務(wù)分組發(fā)送，從這之后的下一幀起可以在此信道資源上安排其他節(jié)點發(fā)送；未完成時，該節(jié)點利用所分配的信道資源發(fā)送業(yè)務(wù)分組；步驟18、節(jié)點轉(zhuǎn)到第二信道CH2上接收CCN的分組；步驟19、判斷本幀發(fā)送是否結(jié)束，未結(jié)束時，下一成功接入節(jié)點在給它分配的時隙上發(fā)送；結(jié)束時，各節(jié)點轉(zhuǎn)到第一信道CH1上偵聽。
其中，節(jié)點在第一信道CH1上選擇AR時隙的方法可以是隨機等概選擇，也可以是服從某種概率分布進(jìn)行選擇。
各節(jié)點在發(fā)完自己的業(yè)務(wù)分組后，立即轉(zhuǎn)到第二信道CH2上接收CCN的分組，如是發(fā)給它的，就完全接收。
CCN在第一信道CH1上發(fā)送業(yè)務(wù)分組時需要注意避開接收節(jié)點正在第二信道CH2上發(fā)送業(yè)務(wù)分組的情況。
在本實施例上述技術(shù)方案中，還包括步驟CCN在第二信道CH2上公布完接入節(jié)點結(jié)果后，立即在該信道上發(fā)送到各個節(jié)點的業(yè)務(wù)分組，同時在第一信道CH1上接收各節(jié)點發(fā)給它的業(yè)務(wù)分組。
圖3為本發(fā)明第一實施例的信道發(fā)送時序圖，具體為CCN在第一信道CH1上發(fā)送SR分組；經(jīng)過傳播時延tp后，各節(jié)點收到并立刻從若干個AR時隙中選擇一個AR時隙發(fā)送AR分組，之后立刻轉(zhuǎn)到第二信道CH2上偵聽結(jié)果；經(jīng)過傳播時延tp后，CCN在第一信道CH1上依次收到各AR分組，緊接著依次在第二信道CH2上發(fā)送AD分組，以便公布相關(guān)的預(yù)約接入結(jié)果；各節(jié)點收到AD分組后，可以獲悉自己的接入是否成功，如果成功，就轉(zhuǎn)到第一信道CH1上按照CCN指定的發(fā)送時隙進(jìn)行業(yè)務(wù)分組發(fā)送，在指定的發(fā)送時隙前后一直處于第二信道CH2上偵收CCN的業(yè)務(wù)分組發(fā)送，如果失敗，等待下一次預(yù)約接入階段再進(jìn)行預(yù)約發(fā)送；CCN在第二信道CH2上發(fā)送完AD分組后，緊接著發(fā)送其業(yè)務(wù)分組，同時利用另一部收發(fā)信機在第一信道CH1上依次接收各節(jié)點的業(yè)務(wù)分組；本輪(即本次或本幀)的業(yè)務(wù)分組發(fā)送完成后，就進(jìn)入了下一輪(或下一幀)的預(yù)約接入和業(yè)務(wù)分組發(fā)送階段，重復(fù)上述流程，對于已發(fā)送過業(yè)務(wù)分組的節(jié)點，繼續(xù)沿用上一次的發(fā)送時隙進(jìn)行發(fā)送。
其中，CCN在AD分組中指出哪個節(jié)點在第幾個分組發(fā)送時隙上發(fā)送，另外，CCN可以利用所發(fā)業(yè)務(wù)分組中附帶標(biāo)記來提示某節(jié)點在此分組之后的另一個信道上的相應(yīng)時隙上發(fā)送業(yè)務(wù)分組。
理論上的各信道上的吞吐量分別為SCH1＝NPKTtPKT/(tSR+tp+NARtAR+NPKTtPKT)SCH2＝NPKT’tPKT/(tSR+tp+tAR+NADtAD+NPKT’tPKT)其中，SCH1和SCH2分別為第一信道和第二信道上的吞吐量，NPKT和NPKT’分別為第一信道和第二信道上每輪業(yè)務(wù)分組發(fā)送的數(shù)目，tPKT、tSR、tSR和tAD分別為業(yè)務(wù)分組、SR分組、AR分組和AD分組的發(fā)送時間，tp為信號傳播時延，NAR為每次預(yù)約接入階段中AR時隙的數(shù)目，NAD為每次預(yù)約接入階段中AD時隙的數(shù)目。一般有tAR＝tAD，NAR＝NAD。每一輪幀長固定情況下，NPKT’和NPKT與tp、NAr和tAR有關(guān)，每一輪的幀長也可以隨節(jié)點接入情況靈活變化。
當(dāng)一輪中成功接入節(jié)點的數(shù)目達(dá)到最大允許時，CCN可以關(guān)閉預(yù)約接入階段直接進(jìn)行業(yè)務(wù)分組發(fā)送階段，直到有為成功接入節(jié)點完成本次會晤的業(yè)務(wù)分組發(fā)送、釋放信道資源。
第二信道CH2上空出tSR、tp、tAR時間長而不能發(fā)送業(yè)務(wù)分組等，是因為各節(jié)點通常只有一部半雙工收發(fā)信機，當(dāng)它們準(zhǔn)備接收第一信道CH1上的SR分組并發(fā)送AR分組時，不能同時在第二信道CH2上接收CCN發(fā)送的業(yè)務(wù)分組。
第二實施例圖4為本發(fā)明第二實施例的流程圖，具體為步驟21、CCN根據(jù)目前已成功接入的節(jié)點數(shù)目和空閑信道資源設(shè)置競爭時隙的數(shù)目NAR；
步驟22、CCN在第二信道CH2上公布預(yù)約開始，即發(fā)送SR分組，其后的第一信道CH1上有NAR個競爭時隙；步驟23、各有分組發(fā)送的節(jié)點在第二信道CH2上收到SR分組后，立即轉(zhuǎn)到第一信道CH1上，在各個競爭時隙中隨機選擇1個發(fā)送AR分組進(jìn)行競爭預(yù)約，然后轉(zhuǎn)到第二信道CH2上偵聽結(jié)果；步驟24、CCN是否成功收到AR分組，是則執(zhí)行步驟15，否則，CCN在第二信道CH2上公布碰撞結(jié)果，即在第幾個接入時隙出現(xiàn)碰撞，各未成功接入節(jié)點收到后等到下一幀再進(jìn)行預(yù)約接入；步驟25、CCN在第二信道CH2上發(fā)送AD分組，即哪個節(jié)點接入成功，并分配相應(yīng)的信道資源；步驟26、成功接入的節(jié)點收到AD分組后，在第二信道CH2上繼續(xù)接收CCN發(fā)送的業(yè)務(wù)分組，當(dāng)所分配的時隙到來時轉(zhuǎn)到第一信道CH1上準(zhǔn)備發(fā)送；步驟27、判斷節(jié)點是否完成本次會晤的業(yè)務(wù)分組發(fā)送，完成發(fā)送時，該節(jié)點在所分配的信道資源上發(fā)送釋放信道資源標(biāo)志的業(yè)務(wù)分組，釋放相應(yīng)信道資源，CCN收到后不再安排該節(jié)點的業(yè)務(wù)分組發(fā)送，從這之后的下一幀起可以在此信道資源上安排其他節(jié)點發(fā)送；未完成時，該節(jié)點利用所分配的信道資源發(fā)送業(yè)務(wù)分組；步驟28、節(jié)點轉(zhuǎn)到第二信道CH2上接收CCN的分組；步驟29、判斷本幀發(fā)送是否結(jié)束，未結(jié)束時，下一成功接入節(jié)點在給它分配的時隙上發(fā)送；結(jié)束時，各節(jié)點轉(zhuǎn)到第二信道CH2上偵聽。
在本實施例上述技術(shù)方案中，還包括步驟CCN在第二信道CH2上公布完接入節(jié)點結(jié)果后，立即在該信道上發(fā)送到各個節(jié)點的業(yè)務(wù)分組，同時在第一信道CH1上接收各節(jié)點發(fā)給它的業(yè)務(wù)分組。
本實施例中，CCN在第二信道CH2上發(fā)送SR分組，各有分組發(fā)送的節(jié)點在第二信道CH2上收到SR分組后，立即轉(zhuǎn)到第一信道CH1上進(jìn)行競爭預(yù)約。CCN所有的分組發(fā)送均在第二信道CH2上，所有的偵聽和接收均在第一信道CH1上，各節(jié)點所有的分組發(fā)送均在第一信道CH1上，所有的偵聽和接收也相應(yīng)在第二信道CH2上。
圖5為本發(fā)明第二實施例的信道發(fā)送時序圖，具體為CCN在第二信道CH2上發(fā)送SR分組；經(jīng)過傳播時延tp后，各節(jié)點收到并立刻轉(zhuǎn)到第一信道CH1上，從若干個AR時隙中選擇一個AR時隙發(fā)送AR分組，之后立刻轉(zhuǎn)到第二信道CH2上偵聽結(jié)果；經(jīng)過傳播時延tp后，CCN在第一信道CH1上依次收到各AR分組，緊接著依次在第二信道CH2上發(fā)送AD分組，以便公布相關(guān)的預(yù)約接入結(jié)果；各節(jié)點收到AD分組后，可以獲悉自己的接入是否成功，如果成功，就轉(zhuǎn)到第一信道CH1上按照CCN指定的發(fā)送時隙進(jìn)行業(yè)務(wù)分組發(fā)送，在指定的發(fā)送時隙前后一直處于第二信道CH2上偵收CCN的業(yè)務(wù)分組發(fā)送，如果失敗，等待下一次預(yù)約接入階段再進(jìn)行預(yù)約發(fā)送；CCN在第二信道CH2上發(fā)送完AD分組后，緊接著發(fā)送其業(yè)務(wù)分組，同時利用另一部收發(fā)信機在第一信道CH1上依次接收各節(jié)點的業(yè)務(wù)分組；本輪(即本次或本幀)的業(yè)務(wù)分組發(fā)送完成后，就進(jìn)入了下一輪(或下一幀)的預(yù)約接入和業(yè)務(wù)分組發(fā)送階段，重復(fù)上述流程，對于已發(fā)送過業(yè)務(wù)分組的節(jié)點，繼續(xù)沿用上一次的發(fā)送時隙進(jìn)行發(fā)送。
本實施例各信道理論上的吞吐量分別為SCH1＝NPKTtPKT/(tSR+NARtAR+NPKTtPKT)SCH2＝NPKT’tPKT/(tSR+2tp+tAR+NADtAD+NPKT’tPKT)第三實施例在第一實施例技術(shù)方案基礎(chǔ)上，可以通過CCN發(fā)送傳輸開始(ST)分組實現(xiàn)一種基于同步基準(zhǔn)的快速預(yù)約列發(fā)多址接入方法。
圖6為本發(fā)明第三實施例的信道發(fā)送時序圖，本實施例技術(shù)方案中CCN的各種分組發(fā)送為各節(jié)點提供了時間同步基準(zhǔn)，具體為
CCN在第一信道CH1上發(fā)送SR分組；經(jīng)過傳播時延tp后，各節(jié)點收到并立刻從若干個AR時隙中選擇一個AR時隙發(fā)送AR分組，之后立刻轉(zhuǎn)到第二信道CH2上偵聽結(jié)果；經(jīng)過傳播時延tp后，CCN在第一信道CH1上依次收到各AR分組，緊接著依次在第二信道CH2上發(fā)送AD分組，以便公布相關(guān)的預(yù)約接入結(jié)果；各節(jié)點收到AD分組后，可以獲悉自己的接入是否成功，如果成功，就轉(zhuǎn)到第一信道CH1上按照CCN指定的發(fā)送時隙進(jìn)行業(yè)務(wù)分組發(fā)送，CCN在各節(jié)點AR分組發(fā)送完畢后發(fā)送ST分組，提示頭一個成功接入節(jié)點發(fā)送業(yè)務(wù)分組，各節(jié)點在指定的發(fā)送時隙前后一直處于第二信道CH2上偵收CCN的業(yè)務(wù)分組發(fā)送，如果失敗，等待下一次預(yù)約接入階段再進(jìn)行預(yù)約發(fā)送；CCN在第二信道CH2上發(fā)送完AD分組后，緊接著發(fā)送其業(yè)務(wù)分組，同時利用另一部收發(fā)信機在第一信道CH1上依次接收各節(jié)點的業(yè)務(wù)分組；本輪(即本次或本幀)的業(yè)務(wù)分組發(fā)送完成后，就進(jìn)入了下一輪(或下一幀)的預(yù)約接入和業(yè)務(wù)分組發(fā)送階段，重復(fù)上述流程，對于已發(fā)送過業(yè)務(wù)分組的節(jié)點，繼續(xù)沿用上一次的發(fā)送時隙進(jìn)行發(fā)送。
本實施例各信道理論上的吞吐量分別是SCH1＝NPKTtPKT/(tSR+tp+tST+NARtAR+NPKTtPKT)SCH2＝NPKT’tPKT/(tSR+tp+tAR+NADtAD+NPKT’tPKT)在本實施例上述技術(shù)方案中，各種CCN的分組發(fā)送，如SR、ST、AD、業(yè)務(wù)分組的發(fā)送，都可以用來向各節(jié)點提供粗同步基準(zhǔn)，這樣，整個系統(tǒng)不需要網(wǎng)絡(luò)同步就可以以異步的方式實現(xiàn)多址接入。同理，在第一實施例中，各節(jié)點也可以利用CCN的分組發(fā)送(即SR、AD和業(yè)務(wù)分組)來提供粗同步基準(zhǔn)。與第一實施例相比，如果SR、AD和業(yè)務(wù)分組發(fā)送所提供的同步不夠，本實施例再加入CCN的ST分組發(fā)送來提供更多、更準(zhǔn)確的粗同步基準(zhǔn)這樣，整個系統(tǒng)不需要網(wǎng)絡(luò)同步就可以以異步的方式實現(xiàn)多址接入。
第四實施例在第一實施例技術(shù)方案基礎(chǔ)上，其中在業(yè)務(wù)分組發(fā)送方面，CCN也可以一直在第一信道CH1上發(fā)送業(yè)務(wù)分組，在第二信道CH2上接收各節(jié)點發(fā)送的業(yè)務(wù)分組，而各節(jié)點可以一直在第二信道CH2上發(fā)送業(yè)務(wù)分組，在第一信道CH1上接收CCN發(fā)送的業(yè)務(wù)分組。此時，可以實現(xiàn)一種基于提示發(fā)送的快速預(yù)約列發(fā)多址接入方法。
圖7為本發(fā)明第四實施例的信道發(fā)送時序圖，主要思想是CCN利用其業(yè)務(wù)分組提示下一節(jié)點發(fā)送，在業(yè)務(wù)分組頭中標(biāo)示有下一發(fā)送節(jié)點的身份號(ID)，具體為CCN在第一信道CH1上發(fā)送SR分組；經(jīng)過傳播時延tp后，各節(jié)點收到并立刻從若干個AR時隙中選擇一個AR時隙發(fā)送AR分組，之后立刻轉(zhuǎn)到第二信道CH2上偵聽結(jié)果；經(jīng)過傳播時延tp后，CCN在第一信道CH1上依次收到各AR分組，緊接著依次在第二信道CH2上發(fā)送AD分組，以便公布相關(guān)的預(yù)約接入結(jié)果；各節(jié)點收到AD分組后，可以獲悉自己的接入是否成功，如果成功，就轉(zhuǎn)到第二信道CH2上按照CCN指定的發(fā)送時隙進(jìn)行業(yè)務(wù)分組發(fā)送，CCN在其第一信道CH1上發(fā)送的業(yè)務(wù)分組頭中指明緊隨其后的第二信道CH2上的發(fā)送時隙由哪個節(jié)點發(fā)送業(yè)務(wù)分組，該節(jié)點在指定的發(fā)送時隙前后一直處于第一信道CH1上偵收CCN的業(yè)務(wù)分組發(fā)送，如果失敗，等待下一次預(yù)約接入階段再進(jìn)行預(yù)約發(fā)送；CCN在第二信道CH2上發(fā)送完AD分組后，緊接著依次接收各節(jié)點的業(yè)務(wù)分組，同時利用另一部收發(fā)信機在第一信道CH1上接收完AR分組后，立即發(fā)送其業(yè)務(wù)分組；本輪(即本次或本幀)的業(yè)務(wù)分組發(fā)送完成后，就進(jìn)入了下一輪(或下一幀)的預(yù)約接入和業(yè)務(wù)分組發(fā)送階段，重復(fù)上述流程，對于已發(fā)送過業(yè)務(wù)分組的節(jié)點，繼續(xù)沿用上一次的發(fā)送時隙進(jìn)行發(fā)送。
本實施例可以簡化AD分組內(nèi)的內(nèi)容，各節(jié)點在CH1上偵收CCN的業(yè)務(wù)分組發(fā)送，得到CCN的提示后再轉(zhuǎn)到CH2上進(jìn)行業(yè)務(wù)分組發(fā)送。
在第一或第二實施例技術(shù)方案基礎(chǔ)上，也可以實現(xiàn)第三實施例基于同步基準(zhǔn)的技術(shù)方案。同理，通過在業(yè)務(wù)分組發(fā)送方面，使CCN在第一信道CH1上發(fā)送業(yè)務(wù)分組，各節(jié)點在第二信道CH2上發(fā)送業(yè)務(wù)分組，也可以實現(xiàn)第四實施例基于提示發(fā)送的技術(shù)方案，不再贅述。
最后所應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種快速預(yù)約列發(fā)多址接入方法，其特征在于，包括中心控制節(jié)點根據(jù)目前已成功接入的節(jié)點數(shù)目和空閑信道資源設(shè)置競爭時隙的數(shù)目；中心控制節(jié)點在第一信道或第二信道上公布預(yù)約開始，其后有所述數(shù)目的競爭時隙；節(jié)點在第一信道上進(jìn)行競爭預(yù)約，轉(zhuǎn)到第二信道上偵聽結(jié)果；中心控制節(jié)點在第一信道上接收接入預(yù)約，同時在第二信道上公布接入結(jié)果，并給接入成功的節(jié)點分配信道資源；各節(jié)點在各自分配的信道資源上依次無沖突發(fā)送業(yè)務(wù)分組。
2.如權(quán)利要求1所述的快速預(yù)約列發(fā)多址接入方法，其特征在于，所述中心控制節(jié)點根據(jù)目前已成功接入的節(jié)點數(shù)目和空閑信道資源設(shè)置競爭時隙數(shù)目具體為判斷是否有空閑信道資源，有則設(shè)置NAR＝max{4，nN空閑}，沒有則設(shè)置NAR＝0；其中，NAR為本幀競爭時隙的數(shù)目，N空閑＝NPKT-max-NPKT-now，N空閑為尚可安置發(fā)送節(jié)點的數(shù)目，NPKT-max為最大可安置的發(fā)送節(jié)點數(shù)目，NPKT-now為現(xiàn)有已安置的發(fā)送節(jié)點數(shù)目，n＝2～5。
3.如權(quán)利要求1所述的快速預(yù)約列發(fā)多址接入方法，其特征在于，所述節(jié)點在第一信道上進(jìn)行競爭預(yù)約具體為各有分組發(fā)送的節(jié)點在第一信道上收到后，在第一信道上的各個競爭時隙中隨機選取1個進(jìn)行競爭預(yù)約，即發(fā)送接入預(yù)約分組。
4.如權(quán)利要求1所述的快速預(yù)約列發(fā)多址接入方法，其特征在于，所述節(jié)點在第一信道上進(jìn)行競爭預(yù)約具體為各有分組發(fā)送的節(jié)點在第二信道上收到后轉(zhuǎn)到第一信道上，在第一信道上的各個競爭時隙中隨機選取1個進(jìn)行競爭預(yù)約，即發(fā)送接入預(yù)約分組。
5.如權(quán)利要求1所述的快速預(yù)約列發(fā)多址接入方法，其特征在于，所述中心控制節(jié)點在第一信道上接收接入預(yù)約，同時在第二信道上公布接入結(jié)果，并給接入成功的節(jié)點分配信道資源具體為中心控制節(jié)點在第一信道上接收到接入預(yù)約分組后，立刻在第二信道上發(fā)送接入公布分組，并給成功接入的節(jié)點分配相應(yīng)的信道資源；中心控制節(jié)點在第一信道上沒正確接收到接入預(yù)約分組時，在第二信道上公布碰撞結(jié)果，各未成功接入的節(jié)點收到后等到下一幀再進(jìn)行預(yù)約接入。
6.如權(quán)利要求1所述的快速預(yù)約列發(fā)多址接入方法，其特征在于，所述各節(jié)點在各自分配的信道資源上依次無沖突發(fā)送業(yè)務(wù)分組具體為成功接入的節(jié)點收到后，在第二信道上繼續(xù)接收中心控制節(jié)點發(fā)送的業(yè)務(wù)分組，當(dāng)所分配的時隙到來時，轉(zhuǎn)到第一信道上準(zhǔn)備發(fā)送；判斷是否完成本次通信會晤的業(yè)務(wù)分組發(fā)送，完成發(fā)送時，節(jié)點在所分配的信道資源上發(fā)送釋放信道資源標(biāo)志的業(yè)務(wù)分組；未完成發(fā)送時，節(jié)點利用所分配的信道資源發(fā)送業(yè)務(wù)分組；發(fā)完后節(jié)點轉(zhuǎn)到第二信道上接收中心控制節(jié)點的分組；判斷本幀發(fā)送是否結(jié)束，結(jié)束時，各節(jié)點轉(zhuǎn)到第一信道上偵聽；未結(jié)束時，下一成功接入節(jié)點在給它分配的時隙上發(fā)送。
7.如權(quán)利要求1～6所述的快速預(yù)約列發(fā)多址接入方法，其特征在于，還包括中心控制節(jié)點在第二信道上向各節(jié)點發(fā)送業(yè)務(wù)分組，在第一信道上接收各節(jié)點發(fā)送的業(yè)務(wù)分組。
8.如權(quán)利要求7所述的快速預(yù)約列發(fā)多址接入方法，其特征在于，還包括中心控制節(jié)點在各節(jié)點接入預(yù)約分組發(fā)送完畢后，發(fā)送傳輸開始分組，提示頭一個成功接入節(jié)點開始發(fā)送業(yè)務(wù)分組。
9.如權(quán)利要求1～6所述的快速預(yù)約列發(fā)多址接入方法，其特征在于，還包括中心控制節(jié)點在第一信道上向各節(jié)點發(fā)送業(yè)務(wù)分組，在第二信道上接收各節(jié)點發(fā)送的業(yè)務(wù)分組。
10.如權(quán)利要求9所述的快速預(yù)約列發(fā)多址接入方法，其特征在于，還包括中心控制節(jié)點在其發(fā)送的業(yè)務(wù)分組頭中指明緊隨其后的第二信道上的發(fā)送時隙由哪個節(jié)點發(fā)送業(yè)務(wù)分組，該節(jié)點在指定的發(fā)送時隙前后一直處于第一信道上偵收中心控制節(jié)點的業(yè)務(wù)分組發(fā)送。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種快速預(yù)約列發(fā)多址接入方法，包括中心控制節(jié)點根據(jù)目前已成功接入的節(jié)點數(shù)目和空閑信道資源設(shè)置競爭時隙的數(shù)目；中心控制節(jié)點在第一信道或第二信道上公布預(yù)約開始，其后有所述數(shù)目的競爭時隙；節(jié)點在第一信道上進(jìn)行競爭預(yù)約，轉(zhuǎn)到第二信道上偵聽結(jié)果；中心控制節(jié)點在第一信道上接收接入預(yù)約，同時在第二信道上公布接入結(jié)果，并給接入成功的節(jié)點分配信道資源；各節(jié)點在各自分配的信道資源上依次無沖突發(fā)送業(yè)務(wù)分組。本發(fā)明有效消除了信號傳播時延對信道吞吐量造成的不利影響，降低了預(yù)約中的隱藏終端和暴露終端問題，在業(yè)務(wù)分組傳輸中也消除了碰撞的可能，特別適合作為大傳播時延通信鏈路上接入使用信道的多址接入方法。
文檔編號H04L12/28GK101034932SQ200710063758
公開日2007年9月12日 申請日期2007年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月8日
發(fā)明者劉凱, 張軍, 李獻(xiàn)昌 申請人:北京航空航天大學(xué)