用于多跳无中心网络的多址接入控制方法及控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于多跳无中心网络的多址接入控制方法及控制装置，该方法包括：无线通信设备经有限状态机控制其在多个状态间的切换控制；无线通信设备处设有时隙预存变量数组，用于存储该无线通信设备一跳范围内所有节点所使用的时隙信息；无线通信设备通信采用超帧结构传递信息，超帧包括多个帧单元，各帧单元包括用于标识时隙使用及冲突信息的时隙信息域和用于传输业务信息的数据域；有限状态机根据时隙信息域控制无线通信设备在设备冲突与设备通信状态间的切换控制。该方法通过两个比特来表征时隙的分配和冲突情况，可以在一个超帧周期内实现冲突解决。在保证传输时延的同时，占用网络资源极低，且所设计的帧格式兼容原始报文的数据格式。

【技术实现步骤摘要】
用于多跳无中心网络的多址接入控制方法及控制装置
本专利技术涉及无线通信网络
，特别地，涉及一种用于多跳无中心网络的多址接入控制方法及控制装置。
技术介绍
具有无线通信功能的设备越来越多，例如智能家居设备、车载无线通信装置等等，因此对这些设备的组网需求也越来越广。尤其是用户对终端便携性、移动性的要求，需要设备形成的无线通信网络更加灵活和高效，这种分布式无中心的网络系统所采用的组网协议，即多址接入方法至关重要。分布式无线网络常常采用两类多址接入方法：一种是基于载波侦听的多址接入方法(CSMA，CarrierSenseMultipleAccess)，另一种是基于时隙分配的多址接入方法(TDMA，TimeDivisionMultipleAccess)。基于载波侦听的多址接入协议，是一种分布式介质访问控制协议，每个站(节点)在发送数据帧之前，首先要进行载波监听，只有介质空闲时，才允许发送帧。这时，如果两个以上的站监听到介质空闲并同时发送帧，则会产生冲突现象，这使发送的帧都成为无效帧，发送随即宣告失败。每个站必须有能力随时检测冲突是否发生，一旦发生冲突，则应停止发送，以免介质带宽因传送无效帧而被白白浪费，然后随机延时一段时间后，再重新争用介质，重发送帧。CSMA能够提供灵活快速的组网方案，但是网络性能尤其是传输时延无法保证。TDMA是把时间分割成周期性的帧(Frame)，每一个帧再分割成若干个时隙，在传统的TDMA设计中，节点在对应的时隙向基站发送信号，在满足定时和同步的条件下，基站可以分别在各时隙中接收到各移动终端的信号而不混扰。同时，基站发向多个移动终端的信号都按顺序安排在预定的时隙中传输，各移动终端只要在指定的时隙内接收，就能在合路的信号中把发给它的信号区分并接收下来。TDMA因可以提供服务质量保证，已经在越来越多的应用场景中得到应用，但是如何有效解决分布式环境下该类协议中的时隙冲突问题以及协议本身的效率问题(算法复杂度、协议开销等)，是整个网络系统能否正常运行并得以广泛应用的关键，现有的TDMA为避免时隙冲突导致算法复杂度、协议开销大，是亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于多跳无中心网络的多址接入控制方法及控制装置，以解决现有的分布式无线网络多址接入时时隙分配及冲突控制导致的算法复杂度及协议开销大的技术问题。本专利技术采用的技术方案如下：根据本专利技术的一个方面，提供一种用于多跳无中心网络的多址接入控制方法，用于经多个无线通信设备形成的移动多跳无线网络中各无线通信设备间的互联互通，本专利技术控制方法包括：无线通信设备经有限状态机控制其在多个状态间的切换控制，多个状态包括：设备入网、设备离网、设备冲突、设备通信；无线通信设备处设有时隙预存变量数组，用于存储该无线通信设备一跳范围内所有节点所使用的时隙信息；无线通信设备通信采用超帧结构传递信息，超帧包括多个帧单元，各帧单元包括用于标识时隙使用及冲突信息的时隙信息域和用于传输业务信息的数据域，时隙信息域由两个比特构成，包括用于标识时隙使用信息的时隙标识位和用于标识时隙冲突信息的冲突标识位；有限状态机根据时隙信息域控制无线通信设备在设备冲突与设备通信状态间的切换控制。进一步地，有限状态机根据时隙信息域控制无线通信设备在设备冲突与设备通信状态间的切换控制包括：接收到其他节点感知的时隙冲突信息；根据本地端的更新后的时隙预存变量数组重新选取未占用的时隙。进一步地，有限状态机控制无线通信设备进入设备入网状态包括：无线通信设备上电后的入网；无线通信设备从范围之外移动至范围之内。进一步地，有限状态机控制无线通信设备进入设备离网状态包括：无冲突状态下的离网，有限状态机控制该无线通信设备直接释放所占用的时隙，以供其他节点重新分配并使用该时隙；冲突状态下的暂时离网，有限状态机控制该无线通信设备暂时离网，其他节点不可竞争该时隙。根据本专利技术的另一方面，还提供一种用于多跳无中心网络的多址接入控制装置，用于经多个无线通信设备形成的移动多跳无线网络中各无线通信设备间的互联互通，本专利技术控制装置包括：有限状态机模块，用于控制对应的无线通信设备在多个状态间的切换控制，多个状态包括：设备入网、设备离网、设备冲突、设备通信；时隙预存变量数组模块，用于存储无线通信设备一跳范围内所有节点所使用的时隙信息；通信控制模块，用于采用超帧结构传递信息，超帧包括多个帧单元，各帧单元包括用于标识时隙使用及冲突信息的时隙信息域和用于传输业务信息的数据域，时隙信息域由两个比特位构成，包括用于标识时隙使用信息的时隙标识位和用于标识时隙冲突信息的冲突标识位；有限状态机模块包括：切换控制子模块，用于根据时隙信息域控制无线通信设备在设备冲突与设备通信状态间的切换控制。进一步地，切换控制子模块包括：接收单元，用于接收到其他节点感知的时隙冲突信息；切换单元，用于根据本地端的更新后的时隙预存变量数组重新选取未占用的时隙。进一步地，有限状态机模块还包括：入网控制子模块，用于无线通信设备上电后的入网和/或无线通信设备从范围之外移动至范围之内的入网。进一步地，有限状态机模块还包括：离网控制子模块，用于无冲突状态下的离网和/或冲突状态下的暂时离网控制；其中，无冲突状态下的离网，离网控制子模块控制该无线通信设备直接释放所占用的时隙，以供其他节点重新分配并使用该时隙；冲突状态下的暂时离网，离网控制子模块控制该无线通信设备暂时离网，其他节点不可竞争该时隙。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术用于多跳无中心网络的多址接入控制方法及控制装置，基于减少协议开销、提高协议效率及确保避免无线通信设备间信息传递的时隙冲突的原则，设计了合理的帧结构，且通过有限状态机实现无线通信设备在多个状态间的切换控制，仅需采用两个比特构成时隙信息域，提供所需的时隙使用及冲突信息，利用冲突标识位实现对两跳范围内冲突节点的自适应解决，既保证了传递时延，又降低了协议开销，有效解决了现有技术中需要在帧结构中设计复杂的信息域导致的算法复杂度及协议开销大的问题，进而提高了分布式无中心网络中多址接入时隙冲突的解决效率，具有广泛的应用价值。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术优选实施例用于多跳无中心网络的多址接入控制方法中有限状态机转移的结构示意图；图2是本专利技术优选实施例中帧结构的示意图；图3是本专利技术优选实施例中无线移动网络产生时隙冲突的结构示意图；其中，图3(a)为冲突前的示意图，图3(b)为冲突状态的示意图；图4是本实施例用于多跳无中心网络的多址接入控制装置的原理方框示意图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。无线通信设备形成的网络中，保持设备间的互联互通非常重要，两个设备之间存在直接的连通关系，称之为一跳。需要通过一个设备的中继才能实现互通的，称之为两跳，依此类推，无线通信设备之间的通信距离往往用跳数来衡量。两跳(包括两跳)以内的设备如果在相同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于多跳无中心网络的多址接入控制方法，用于经多个无线通信设备形成的移动多跳无线网络中各无线通信设备间的互联互通，其特征在于，所述控制方法包括：所述无线通信设备经有限状态机控制其在多个状态间的切换控制，所述多个状态包括：设备入网、设备离网、设备冲突、设备通信；所述无线通信设备处设有时隙预存变量数组，用于存储该无线通信设备一跳范围内所有节点所使用的时隙信息；所述无线通信设备通信采用超帧结构传递信息，所述超帧包括多个帧单元，各所述帧单元包括用于标识时隙使用及冲突信息的时隙信息域和用于传输业务信息的数据域，所述时隙信息域由两个比特构成，包括用于标识时隙使用信息的时隙标识位和用于标识时隙冲突信息的冲突标识位；所述有限状态机根据所述时隙信息域控制所述无线通信设备在设备冲突与设备通信状态间的切换控制。

【技术特征摘要】
1.一种用于多跳无中心网络的多址接入控制方法，用于经多个无线通信设备形成的移动多跳无线网络中各无线通信设备间的互联互通，其特征在于，所述控制方法包括：所述无线通信设备经有限状态机控制其在多个状态间的切换控制，所述多个状态包括：设备入网、设备离网、设备冲突、设备通信；所述无线通信设备处设有时隙预存变量数组，用于存储该无线通信设备一跳范围内所有节点所使用的时隙信息；所述无线通信设备通信采用超帧结构传递信息，所述超帧包括多个帧单元，各所述帧单元包括用于标识时隙使用及冲突信息的时隙信息域和用于传输业务信息的数据域，所述时隙信息域由两个比特构成，包括用于标识时隙使用信息的时隙标识位和用于标识时隙冲突信息的冲突标识位；所述有限状态机根据所述时隙信息域控制所述无线通信设备在设备冲突与设备通信状态间的切换控制。2.根据权利要求1所述的用于多跳无中心网络的多址接入控制方法，其特征在于，所述有限状态机根据所述时隙信息域控制所述无线通信设备在设备冲突与设备通信状态间的切换控制包括：接收到其他节点感知的时隙冲突信息；根据本地端的更新后的时隙预存变量数组重新选取未占用的时隙。3.根据权利要求2所述的用于多跳无中心网络的多址接入控制方法，其特征在于，所述有限状态机控制所述无线通信设备进入设备入网状态包括：所述无线通信设备上电后的入网；所述无线通信设备从范围之外移动至范围之内。4.根据权利要求2所述的用于多跳无中心网络的多址接入控制方法，其特征在于，所述有限状态机控制所述无线通信设备进入设备离网状态包括：无冲突状态下的离网，所述有限状态机控制该无线通信设备直接释放所占用的时隙，以供其他节点重新分配并使用该时隙；冲突状态下的暂时离网，所述有限状态机控制该无线通信设备暂时离网，其他节点不可竞争该时隙。5.一种用于多跳无...

【专利技术属性】
技术研发人员：王杉，辜方林，魏急波，周力，唐麒，赵海涛，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43