一种多信道同步媒质接入方法及节点的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种多信道同步媒质接入方法及节点，包括在物理层面上，节点的共用天线频分复用，在同一频段内按照频点划分为多个非重叠的信道，每个信道占用指定的带宽和频点，且同一节点的所有信道同步收发。本发明中，同一节点所有信道同步收发，避免了同一节点相同频段内不同信道间的干扰，实现了同频段多信道数据传输；而且，由于采用了多信道通信且同一节点的信道互不干扰，通过协商不同节点采用不同的数据信道进行通信，减小了传输冲突的概率，提高了网络的吞吐量，降低了数据传输的延时，提高了网络的可靠性和稳定性。
【专利说明】一种多信道同步媒质接入方法及节点
【技术领域】
[0001]本发明涉及Ad Hoc网络技术，尤指一种多信道同步媒质接入方法及节点。
【背景技术】
[0002]从1968年的Aloha网络(世界上最早的无线电计算机通信网)开始，采用分布式信道接入技术的自组织网络就成为了通信领域的研究热点之一。随着网络架构和媒质接入协议的演进，移动自组织网络日趋复杂，功能也越来越多样化。IEEE802.11标准委员会采用了Ad hoc网络(是一种多跳的、无中心的、自组织无线网络)一词来描述这种特殊的、自组织、对等式多跳移动通信网络，移动自组织网络也就此诞生。
[0003]到20世纪90年代，随着移动电话、PDA、笔记本电脑和基于射频和红外的各种无线通信设备的流行，使得基于无中心的移动通信网络在军用和民用通信领域产生了巨大的应用空间和商业潜力，国内外众多高校与研究机构也纷纷展开了对Ad hoc网络的广泛研究，短短几年间，移动自组织网络已经成为学术界的热点。
[0004]由于Ad Hoc网络为多跳共享网络，在公用的广播信道上实现所有用户的互联和通信，因此，如何控制对共享信道的接入就成为了 Ad Hoc网络的研究课题之一。目前，适用于Ad Hoc网络的媒质接入协议可分为两类，即基于竞争机制的媒质接入协议和基于调度机制的媒质接入协议。其中，基于调度机制的媒质接入协议没有基于竞争机制的媒质接入协议灵活，在低网络负载条件下信道利用率较低，不适于突发性较强的业务，在中等网络负载和重网络负载条件下虽然运行良好，可以充分的利用信道资源，但是基于调度的媒质接入协议的信令开销较大，协议实现复杂；而基于竞争机制的媒质接入协议大多基于IEEE802.11标准协议，其中单信道的竞争机制的媒质接入协议的隐藏终端和暴露终端的问题较为突出，严重影响了网络性能，且随着网络规模的扩大，网络的吞吐量和性能会急剧下降。因此，现在的媒质接入协议多采用多信道的竞争接入机制。
[0005]IEEE802.11标准协议在物理层上支持多信道，IEEE802.1lb的物理层有14个信道，每信道相隔5MHz，为了保证信道的非覆盖性(non-overlapping)，信道的频率间隔最少需要30MHz，所以，目前的实施方案中一般使用1、6和11号信道，即实际上物理层可用的信道有3个；IEEE802.1la有12个信道，其中8个低频段的信道用于室内，4个高频段信道用
于室外。
[0006]相比于单一信道，由于多信道传输可以减少冲突，因此多信道接入可以提高网络吞吐量，但是，IEEE802.11 分布式协调方式(DCF, Distributed Coordination Function)的介质访问控制(MAC)协议被设计为所有用户共享单一信道，这在根本上限制了 IEEE802.11标准协议在Ad Hoc网络中的适用性。目前，有很多基于IEEE802.11标准协议的改进媒质接入协议，如新兴的能支持高吞吐量服务的多信道多接口媒质接入控制技术(MCM1-MAC，Mult1-channel Mult1-1nterface Medium Access Control),其利用IEEE802.ll提供的多个频率非覆盖性(non-overlapping)信道并发地进行无干扰数据分组交换，具备良好的并发特性和低干扰特性，然而，相关研究表明MCM1-MAC存在多信道隐藏终端问题。[0007]现有技术中，提出了一种解决多信道隐藏终端问题的设计方案即多信道MAC(MMAC，Mult1-channel MAC), MMAC采用了临时的同步机制，其将时间轴分为若干连续的信标(beacon)周期,在每一个beacon周期开始时的Ad Hoc业务指示消息(ATIM, Ad Hoctraffic indication message)窗口内进行节点间的时钟同步及信道选择协商，在同一beacon周期Α--Μ窗口后的时间内进行分组数据的发送。MMAC可以解决多信道隐藏终端问题，但其性能受ATIM窗口大小的影响，需要动态改变ATIM窗口的大小才能获得最大的吞吐量，其应用有一定的局限性；另外，MMAC协议需要专门划分出ATIM窗口来供节点间进行同步和信道选择，在时间上有一定的资源浪费。
[0008]其他的异步多信道媒质接入协议，对硬件设备要求较高，且都有各自应用的局限性。而且，部分多信道媒质接入协议还存在通信会晤问题，即若处于不同信道的主机欲建立通信，彼此间又难以发现对方，则无法建立通信链路。
[0009]从上述现有技术可知，目前，IEEE802.11协议并不适用于Ad Hoc网络的多信道同步媒质接入机制；而改进的基于IEEE802.11标准协议的多信道同步媒质接入方法，虽然能解决隐藏终端的问题，但是其应用局限性大，也很难解决网络吞吐量下降的问题；而且，其在时间上存在资源浪费的问题，不能很好地充分利用网络性能，也降低了网络的可靠性和
稳定性。
【发明内容】
[0010]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多信道同步媒质接入方法及节点，能够实现同一节点上的同频段多信道间无干扰的数据传输，降低数据冲突的概率，提升系统的吞吐量，降低数据传输的延迟，解决隐藏终端和网络吞吐量下降的问题，充分利用网络性能，从而提高网络的可靠性和稳定性。
[0011]为了达到本发明目的，本发明提供了一种多信道同步媒质接入方法，包括:在物理层面上，节点的共用天线频分 复用，在同一频段内按照频点划分为多个非重叠的信道，每个信道占用指定的带宽和频点，且同一节点的所有信道同步收发。
[0012]该方法之前还包括:在所述节点所在网络中，预先将时间划分为若干个具有相同时间长度的节拍，且同一节点的所有物理信道在同一节拍内同时处于发送状态或接收状态；
[0013]在发送节拍内，同一节点的所有信道同时发送数据；在接收节拍内，同一节点的所有信道同时接收数据。
[0014]所述节拍的时间长度不固定。
[0015]该方法还包括:所述网络中的任一个节点在发送节拍时，对于节点的任意一个物理信道采用时分复用的方式:
[0016]在同一个发送节拍内在同一频点上发送数据给不同的节点。
[0017]所述网络中的任一个节点，其在下一个节拍内既有发送数据的需求，又有接收数据的需求时，该方法还包括:根据发送/接收的数据的优先级决定该节点在下一个节拍处于接收状态还是处于发送状态。
[0018]其特征在于，该方法还包括:在所述网络中使用的物理层面上，在同一频段内按频点划分为多个非重叠的物理信道；[0019]所述多个非重叠的物理信道的频点是动态变化的。
[0020]在所述网络中，所有节点的节拍同步:
[0021]所述网络中的节点分为两部分，一部分节点为处于发节拍的节点，另一部分节点为处于收节拍的节点，节点在每个节拍内处于哪一部分不固定。
[0022]对于数据传输路径上的节点，相邻节点之间同一节拍内的收、发状态互补。
[0023]所述节点属于同一组内，该方法还包括:
[0024]接收组内其他节点发送的信标巾贞,与组中的其他节点保持时钟同步和节拍同步；
[0025]在指定个数的收节拍内都未收到任何信标巾贞时,该方法还包括:所述节点主动发起一巾贞信标巾贞，以发起或维持网络的时钟同步和节拍同步。
[0026]所述节点位于多个不同的组之间，收到不同的信标帧时，所述收到信标帧的节点完成节拍冋步包括:
[0027]位于不同组之间的弹性节点，其收到不同的信标帧时，所述的多个不同的组可以改变各自的节拍基准和节拍长度，使所述的多个组的时钟和节拍同步，即弹性节点周围的多个组合并为一个组，弹性节点也将变为普通节点；
[0028]或者，弹性节点周围的多个组也可以维持各自的节拍基准和节拍长度，弹性节点记录其周围的所有组的节拍信息，弹性节点中转数据时，先按数据流的源节点所在组的节拍在某一数据信道上接收数据，再按照数据流的目的节点所在组的节拍在另一数据信道上发送数据。
[0029]本发明还提供一种节点，在物理层面上，所述节点的共用天线频分复用，在同一频段内按照频点划分为多个非重叠的物理信道，每个物理信道占用指定的带宽和频点，且节点的所有物理信道同步收发；
[0030]在所述节点的网络中，预先将时间划分为若干个具有相同时间长度的节拍，节点的所有物理信道在同一节拍内同时处于发送状态或接收状态；
[0031 ] 节点，用于接收并发送信标帧，维持网络中与其他节点之间的时钟同步和节拍同步；建立数据传输路径，并且在数据传输路径上相邻节点之间同一节拍的收、发状态互补。
[0032]所述节点属于一个组，或不属于任何组。
[0033]当节点不属于任何组时，所述节点还用于:
[0034]在收到来自不同组的两种或两种以上内容不同的信标帧时，通知其周围的不同组的节点改变节拍基准，使所述不同的组时钟和节拍同步，具有相同的节拍基准和节拍长度，即所述多个不同的组合并为一个组；或者，
[0035]记录其周围的所有组的节拍信息，当有该节点周围的不同组之间的数据流需要该节点进行中转时，先按数据流的源节点所在组的节拍在某一信道上接收数据，再按数据流的目的节点所在组的节拍在另一信道上发送数据。
[0036]与现有技术相比，本发明包括在物理层面上，节点的共用天线频分复用，在同一频段内按照频点划分为多个非重叠的信道，每个信道占用指定的带宽和频点，且同一节点的所有信道同步收发；该方法还包括预先将时间划分为若干个具有相同时间长度的节拍，且同一节点的同一频段内按频点划分的多个非重叠的物理信道在同一节拍内同时处于发送状态或接收状态；在发节拍内，节点的所有信道可以同时发送数据，在收节拍内，节点的所有信道可以同时接收数据。本发明中，同一节点所有信道的同步收发，避免了同一节点相同频段内不同信道间的干扰，实现了同频段多信道间无干扰的数据传输；而且，由于采用了多信道通信且同一节点的信道互不干扰，通过协商不同节点采用不同的数据信道进行通信，减小了传输冲突的概率，提高了网络的吞吐量，降低了数据传输的延时，提高了网络的可靠性和稳定性。
[0037]本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【专利附图】
【附图说明】
[0038]附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
[0039]图1为本发明多信道同步媒质接入方法的实施例的流程图；
[0040]图2为本发明节点的多信道同步实施例的示意图；
[0041]图3为由若干个节点组成的Ad Hoc网络的示意图；
[0042]图4为本发明网络中不同节点的节拍同步的示意图；
[0043]图5为本发明已建立节拍同步的Ad Hoc网络中的业务流的传输路径示意图；
[0044]图6为本发明图5中传输路径的节拍时序图的实施例的示意图；
[0045]图7为本发明已建立节拍同步的Ad Hoc网络中的多条业务流的传输示意图；
[0046]图8为本发明图7中多条传输路径上的节点的节拍时序示意图；
[0047]图9为由两个组组成的Ad Hoc网络的实施例的示意图；
[0048]图10为本发明不同组之间的节点节拍时序的实施例的示意图；
[0049]图11为由两个组组成的Ad Hoc网络的实施例的示意图；
[0050]图12为本发明图11所示的Ad Hoc网络中两个组在节拍同步前的节拍时序的实施例示意图；
[0051]图13为本发明图11所示的Ad Hoc网络中两个组在节拍同步后的节拍时序的实施例示意图；
[0052]图14为由两个组组成的Ad Hoc网络的实施例的示意图；
[0053]图15为本发明基于图14的Ad Hoc网络的弹性节点的一种可能的节拍时序实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0054]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。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任意组合。
[0055]在附图的流程图中示出的步骤可以在诸如一组可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0056]图1为本发明多信道同步媒质接入方法的实施例的流程图，如图1所示，包括:
[0057]步骤100:节点的共用天线频分复用，在同一频段按频点划分为多个非重叠的物理信道，每个物理信道占用指定的带宽和频点，且节点的多个物理信道同步收发。
[0058]本步骤中，同一节点的多个物理信道同步收发，即节点的所有信道要么同时处于发送状态，要么同时处于接收状态；同一节点的多信道同步收发，避免了同频段内多信道间的干扰，对同一节点而言，实现了相同频段内多信道间无干扰的数据传输。
[0059]对于同一节点，由于避免了同频段内多信道间的干扰，节点可以在同一时间在多个频点上发送数据给多个不同的目的节点，提高了系统容量；
[0060]另一方面，由于实现了同一节点的相同频段内多信道间的无干扰数据传输，相比于单信道的解决方案，减小了数据传输冲突碰撞的概率，在提高网络吞吐量的同时，减缓了隐藏终端和暴露终端的影响。
[0061]需要说明的是，节点在物理层面上，同一频段内按频点划分的物理信道的数目，不一定与网络中规定节点可以使用的物理信道的数目相匹配，其可能多于网络中规定的节点可以使用的物理信道的数目；比如，网络中的节点，其在物理层面上，在同一频段内按频点划分的物理信道数目可以有10个，而网络中规定所有节点可以使用的物理信道的数目只有6个，这6个物理信道一定包含在节点在同一频段内按频点划分出的10个物理信道中。本发明提及节点所有的物理信道，以及节点的所有信道，特指网络规定的节点可以使用的物理信道，所述信道是节点在物理层面上、在同一频段内按频点划分的多个物理信道中的全部或部分物理信道。
[0062]另外，网络中规定的节点可以使用的物理信道的频点不是固定不变的，而是可以动态变化的。当节点检测到某一个正在使用的物理信道异常，比如，该信道受到干扰，长时间无法在该信道上正确解码数据时；再如，该信道处于被监听的状态，此时所述节点可以通知组内其他节点，申请更换所述发生异常的物理信道的频点。
[0063]本发明方法还进一步包括:
[0064]步骤101:预先将时间划分为若干个具有相同时间长度的节拍，且节点的所有物理信道在同一节拍内同时处于发送状态或接收状态。
[0065]本步骤中，预先将时间划分为连续的若干个具有固定长度的时间间隔，其中每个时间间隔称为一个节拍。所述节拍的时间长短并不是固定不变的，比如，当网络中的业务数据交互频繁但每次交互的数据量较小时，可以将所述节拍的时间长度设置的比较小；再如，当网络中的业务数据交互较少但每次交互的数据量比较大时，可以将所述节拍的时间长度设置的比较大。
[0066]节点在某一节拍内，只能处于接收状态(本文中也称为吸状态)或发送状态(本文中也称为呼状态)中的一种，也就是说，节点在某一节拍内，要么完全处于吸状态，要么完全处于呼状态。节点处于呼状态时，节点的所有物理信道同时处于发送状态，节点处于吸状态时，节点的所有物理信道同时处于接收状态。需要说明的是，节点在某一节拍内处于何种状态由节点的数据传输需求决定，比如，需要发送数据时处于呼状态，再如，如果节点始终都没有数据发送需求，那么节点可以长时间处于吸状态；此时，进一步地，如果节点长时间既没有发送数据的需求，也没有接收数据的需求，还可将其转换为休眠状态。
[0067]处于发送状态的节点，在一个节拍内，其可以进一步的采用时分复用的方式来增大信道的利用率，提高网络的吞吐量。在发送节拍内采用时分复用，即节点可以在同一个发送节拍内，在同一信道(频点)上分时发送不同的数据给不同的目的节点。[0068]对于一个节点，当其在下一个节拍内既有发送数据的需求，又有接收数据的需求时，其可以根据需要发送的数据的参数以及需要接收的数据的参数，比如数据的优先级参数，来决定在下一个节拍内处于接收状态或发送状态。
[0069]在发送节拍内，同一节点的所有物理信道可以同时发送数据；在接收节拍内，同一节点的所有物理信道可以同时接收数据。
[0070]步骤102:同步网络中所有节点的节拍，即网络中的同一组内的节点，其在同一节拍内只分为两部分，一部分节点处于发送状态，另一部分节点处于接收状态，节点在每个节拍内处于哪一部分并不是固定的。对于处于接收状态的节点，其所有的物理信道在节拍的起始时刻开始接收。
[0071]本发明中，网络采用自组网的组网模式，节点之间自动组成Ad Hoc网络。当网络中的节点集中分布在某一区域时，网络中的所有节点可以自动组成一个组，组内的所有节点节拍同步；当网络中的节点分布较为广泛时，网络中的节点可以自动组成多个组，每个组内的节点节拍同步，不同组内的节点的节拍可以异步。关于如何自组网属于本领域技术人员的惯用技术手段，其具体实现并不在本发明的保护范围内，这里不再赘述。这里强调的是，同一组内的所有节点节拍同步，而不同组内的节点的节拍可以异步。
[0072]本步骤中，对于同一组内的节点，节点在初始接入网络时处于吸节拍，接收组内其他节点发送的信标帧，完成节点与组内其他节点的时钟同步和节拍同步；当节点长时间处于接收状态，且在指定个数的收节拍内都没有收到其他节点发送的用于节拍同步和时钟同步的信标帧时，所述节点进入呼节拍，主动发送一帧信标帧，以维持组内的节点间节拍同步和时钟同步。
[0073]其中，节点发送的信标帧中携带有时钟信息，用于同一组内节点间的时钟同步和节拍同步。
[0074]本步骤中，收到信标帧的节点完成节拍同步具体包括:
[0075]对于同一组内的节点，由于最先进入呼节拍的节点将向其相邻节点发送信标帧，因此，在这个组中，可能只能使部分节点的节拍被同步，而其他未收到信标帧的节点仍然始终处于吸节拍，直到其收到一帧信标帧或其主动发送信标帧为止。这里，对于节拍未同步的节点，说明其并未收到信标帧，也即说明其周围的相邻节点没有数据发送请求，未进行节拍同步的节点也不会有中转数据的需求。进一步地，节拍未同步的节点还可以选择休眠方式。对于休眠方式，本发明不做限制，比如，节点在长时间没有数据发送请求时，可以休眠若干个节拍，之后进入吸节拍，保持与组内节点的同步，之后再休眠若干节拍，再进入吸节拍；再如，当节点需要与其他节点维持时钟同步和节拍同步，或节点有发送或接收数据的需求时，处于休眠模式的节点将被唤醒，进入正常的工作模式。
[0076]本文中，将位于不同组之间的节点称为弹性节点，弹性节点不属于任何组；由于组与组的节拍可以异步，因此，弹性节点会收到两种或多种内容不同的信标帧，此时，需要弹性节点根据其周围的各个组的信息进行相应处理:其周围的多个不同的组可以改变各自的节拍基准和节拍长度，使所述弹性节点周围的多个不同的组的时钟同步和节拍同步，即所述多个组合并为一个组，组内所有节点具有相同的节拍基准和节拍长度，弹性节点也随之消失；或者，所述弹性节点周围的多个组也可以维持各自的节拍基准和节拍长度，弹性节点记录其周围的所有组的节拍信息，当有弹性节点周围的不同组之间的数据流需要弹性节点进行中转时，弹性节点可以先按数据流的源节点所在组的节拍在某一数据信道上接收数据，之后再按数据流的目的节点所在组的节拍在另一数据信道上发送数据，本发明提供的这种数据传输方式，实现了数据在不同组之间的无冲突传输。
[0077]步骤103:建立数据传输路径，并且在数据传输路径上相邻节点之间同一节拍的收、发状态互补。
[0078]本步骤中，如何建立一条业务流的多跳数据传输路径可以采用现有算法或其它算法来实现，其具体实现并不用于限定本发明的保护范围。建立的数据传输路径，只要满足路径上的相邻节点之间节拍状态互补即可，即若某一节点的节拍状态为呼-吸-呼-吸，则其上游节点和下游节点的节拍状态均为吸-呼-吸-呼，本发明方法实现了数据的高效传输，节点可以在吸节拍接收需要中转的数据，在相邻的呼节拍将数据转发出去。这样，既降低了数据传输的延时，同时也保障了业务的服务质量(QoS)不会随着传输跳数的增加而下降。
[0079]本发明还提供一种节点，在物理层面上，所述节点的共用天线频分复用，在同一频段内按频点划分为多个非重叠的物理信道，每个物理信道占用指定的带宽和频点，且节点的所有物理信道同步收发；进一步地，在网络中，预先将时间划分为若干个具有相同时间长度的节拍，节点的所有物理信道在同一节拍内同时处于发送状态或接收状态；
[0080]节点，用于接收并发送信标帧，维持网络中与其他节点之间的时钟同步和节拍同步；建立数据传输路径，并且在数据传输路径上相邻节点之间同一节拍的收、发状态互补。[0081 ] 所述节点属于一个组，或不属于任何组。
[0082]当节点位于不同组之间时即不属于任何组时，节点还用于:在收到来自不同组的两种或两种以上内容不同的信标帧时，通知其周围不同的组的节点改变节拍基准，使所述不同的组时钟和节拍同步，具有相同的节拍基准和节拍长度，即所述多个不同的组合并为一个组；或者，记录其周围的多个不同的组的节拍信息，当有该节点周围的不同组之间的数据流需要该节点进行中转时，先按数据流的源节点所在组的节拍在某一数据信道上接收数据，再按数据流的目的节点所在组的节拍在另一数据信道上发送数据。
[0083]下面结合具体实施例对本发明方法进行详细描述。
[0084]图2为本发明节点的多信道同步实施例的示意图，如图2所示，在时间轴上，时间被划分为若干个具有相同时间长度的节拍。同一节点的所有可用的物理信道(如图2中的物理信道1、物理信道2、物理信道3...、物理信道η)同步收发，图2中，阴影方格表示呼状态，空白方格表示吸状态。也就是说，同一节点的所有信道在同一节拍内同时处于呼状态或吸状态。本发明中，同一节点所有物理信道的同步收发避免了同一节点的相同频段内多个信道间的干扰，实现了同频段多信道数据传输。节点在同一节拍内可以同时向多个目的节点发送数据，或者从多个节点处接收数据，充分利用了链路的空口资源，提高了网络的吞吐量；另一方面，由于对于同一节点，实现了同频段多信道间数据的无干扰传输，相比于单信道，本发明降低了数据传输冲突的概率。
[0085]图3为由若干个节点组成的Ad Hoc网络的示意图，图4为网络中不同节点的节拍同步示意图。结合图3和图4对本发明网络中节点间的节拍同步进行说明。在图3中，假设所有节点已经建立了时钟同步和节拍同步，则图3中的所有节点遵循同样的节拍基准，即网络中所有的节点其每一个节拍的起始时间相同，结束时间也相同；且在同一节拍，所有的节点分为两部分，即所有的物理信道都处于发送状态的节点，以及所有的物理信道都处于接收状态的节点。本发明中，节点处于发送/接收状态，特指节点的所有物理信道都处于发送/接收状态。
[0086]图5为本发明已建立节拍同步的Ad Hoc网络中的业务流的传输路径示意图，如图5所示，假设业务流的传输路径为节点a —节点d —节点i —节点m,那么，节点a、节点d、节点i和节点m的节拍时序图的一个可能的实施例如图6所示，图6中，阴影方格表示呼状态，空白方格表不吸状态。
[0087]图7为本发明已建立节拍同步的Ad Hoc网络中有多条业务流传输时，多个传输路径的示意图，如图7所示，假设有两条业务流，传输路径分别为传输路径I和传输路径2，其中，传输路径I为节点h —节点i —节点山传输路径2为节点m —节点i —节点j，那么，节点h、节点m、节点1、节点d和节点j的节拍时序图的一个可能的实施例如图8所示，图8中，阴影方格表示呼状态，空白方格表示吸状态。
[0088]由图7和图8所示的实施例可以看出，节点i需要负责同时中继两条业务流的数据，由于本发明采用了多信道同步收发，节点i在吸节拍时可以在不同的信道上无冲突的接收节点h和节点m发送的数据，之后，在相邻的呼节拍将需要中继的数据在不同的信道上无冲突的同时发送给节点d和节点j，实现了数据的高效传输，同时提高了网络的数据传输效率和吞吐量。
[0089]图9为由两个组组成的Ad Hoc网络的实施例的示意图，两个组间即组I和组2间的节点称为弹性节点，如图9中的阴影圆圈，其他空白圆圈表示不同组中的节点。图10为不同组之间的节点节拍时序的实施例的示意图，如图10所示，对不同组之间的节拍时序，同一组内节点节拍同步，不同组组间节点节拍可以异步，图10中，阴影方格表示呼状态，空白方格表示吸状态。
[0090]图11为由两个不对等的组组成的Ad Hoc网络的实施例的示意图，两个组间的节点称为弹性节点，如图11中的阴影圆圈，其他空白圆圈表示不同组中的节点。如图11所示，弹性节点周围的两个组组I与组2可以改变各自的节拍基准和节拍长度，使组I与组2时钟同步和节拍同步，即组I与组2合并为一个组；组I与组2节拍同步后，组I与组2合并为一个新的组，弹性节点也不再存在；图11中两个组在节拍同步前的节拍时序图如图12所不，节拍同步后的时序图如图13所不，图12和图13中，阴影方格表不呼状态，空白方格表示吸状态。
[0091]图14为由两个对等的组组成的Ad Hoc网络的实施例的示意图，如图14所示，由于两个组即组I和组2的节点数目相近且较多，如果强行将一个组的节拍与另一个组的节拍同步，会导致大量的信令开销，并且使合并后的新组过于庞大，因此，此时，本发明可以维持两个组各自的节拍时序，而作为组I与组2间的弹性节点(如图14中的阴影圆圈所示)需要记录其周围的组的节拍信息，也就是说，需要记录组I和组2的节拍时序信息。
[0092]假设图14中有一条源节点为组I中的节点Src、目的节点为组2中的节点Dst的数据流，弹性节点为组间的中继点，由于组I与组2的节拍时序异步，弹性节点需要先按照组I的节拍时序接收数据，再按照组2的节拍时序发送数据，此时，弹性节点一种可能的节拍时序的实施例如图15所示。
[0093]在图15中，假设弹性节点与节点S之间使用数据信道a进行分组数据的发送、弹性节点与节点D之间使用数据信道η进行分组数据的发送、节点D与目的节点Dst之间使用数据信道C进行分组数据的发送，其中，数据信道η为数据信道a和数据信道c以外的数据信道。节点S首先需要将分组数据发送给弹性节点，所以在节点S的呼节拍，弹性节点处于吸节拍，之后弹性节点需要再将该分组数据转发给节点D，所以之后弹性节点再按组2的节拍时序，在节点D处于吸节拍时进入呼节拍,将分组数据发送给节点D,节点D会在之后的呼节拍将分组数据继续转发给下一跳节点。如图15所示，按照本发明方法，节点S、弹性节点以及节点D之间的数据信道互不相同，不会产生干扰。
[0094]虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
【权利要求】
1.一种多信道同步媒质接入方法，其特征在于，包括:在物理层面上，节点的共用天线频分复用，在同一频段内按照频点划分为多个非重叠的信道，每个信道占用指定的带宽和频点，且同一节点的所有信道同步收发。
2.根据权利要求1所述的多信道同步媒质接入方法，其特征在于，该方法之前还包括:在所述节点所在网络中，预先将时间划分为若干个具有相同时间长度的节拍，且同一节点的所有物理信道在同一节拍内同时处于发送状态或接收状态； 在发送节拍内，同一节点的所有信道同时发送数据；在接收节拍内，同一节点的所有信道同时接收数据。
3.根据权利要求2所述的多信道同步媒质接入方法，其特征在于，所述节拍的时间长度不固定。
4.根据权利要求1或2所述的多信道同步媒质接入方法，其特征在于，该方法还包括:所述网络中的任一个节点在发送节拍时，对于节点的任意一个物理信道采用时分复用的方式: 在同一个发送节拍内在同一频点上发送数据给不同的节点。
5.根据权利要求1或2所述的多信道同步媒质接入方法，其特征在于，所述网络中的任一个节点，其在下一个节拍内既有发送数据的需求，又有接收数据的需求时，该方法还包括:根据发送/接收的数据 的优先级决定该节点在下一个节拍处于接收状态还是处于发送状态。
6.根据权利要求1或2所述的多信道同步媒质接入方法，其特征在于，该方法还包括:在所述网络中使用的物理层面上，在同一频段内按频点划分为多个非重叠的物理信道； 所述多个非重叠的物理信道的频点是动态变化的。
7.根据权利要求2所述的多信道同步媒质接入方法，其特征在于，在所述网络中，所有节点的节拍同步: 所述网络中的节点分为两部分，一部分节点为处于发节拍的节点，另一部分节点为处于收节拍的节点，节点在每个节拍内处于哪一部分不固定； 对于数据传输路径上的节点，相邻节点之间同一节拍内的收、发状态互补。
8.根据权利要求2所述的多信道同步媒质接入方法，其特征在于，所述节点属于同一组内，该方法还包括: 接收组内其他节点发送的信标帧，与组中的其他节点保持时钟同步和节拍同步； 在指定个数的收节拍内都未收到任何信标帧时，该方法还包括:所述节点主动发起一帧信标帧，以发起或维持网络的时钟同步和节拍同步。
9.根据权利要求8所述的多信道同步媒质接入方法，其特征在于，所述节点位于多个不同的组之间，收到不同的信标帧时，所述收到信标帧的节点完成节拍同步包括: 位于不同组之间的弹性节点，其收到不同的信标帧时，所述的多个不同的组可以改变各自的节拍基准和节拍长度，使所述的多个组的时钟和节拍同步，即弹性节点周围的多个组合并为一个组，弹性节点也将变为普通节点； 或者，弹性节点周围的多个组也可以维持各自的节拍基准和节拍长度，弹性节点记录其周围的所有组的节拍信息，弹性节点中转数据时，先按数据流的源节点所在组的节拍在某一数据信道上接收数据，再按照数据流的目的节点所在组的节拍在另一数据信道上发送数据。
10.一种节点，其特征在于，在物理层面上，所述节点的共用天线频分复用，在同一频段内按照频点划分为多个非重叠的物理信道，每个物理信道占用指定的带宽和频点，且节点的所有物理信道同步收发； 在所述节点的网络中，预先将时间划分为若干个具有相同时间长度的节拍，节点的所有物理信道在同一节拍内同时处于发送状态或接收状态； 节点，用于接收并发送信标帧，维持网络中与其他节点之间的时钟同步和节拍同步；建立数据传输路径，并且在数据传输路径上相邻节点之间同一节拍的收、发状态互补。
11.根据权利要求10所述的节点，其特征在于，所述节点属于一个组，或不属于任何组。
12.根据权利要求10或11所述的节点，其特征在于，当节点不属于任何组时，所述节点还用于: 在收到来自不同组的两种或两种以上内容不同的信标帧时，通知其周围的不同组的节点改变节拍基准，使所述不同的组时钟和节拍同步，具有相同的节拍基准和节拍长度，即所述多个不同的组合并为一个组；或者， 记录其周围的所有组的节拍信息，当有该节点周围的不同组之间的数据流需要该节点进行中转时，先按数据流的源节点所在组的节拍在某一信道上接收数据，再按数据流的目的节点所在组的节拍在另一信道上发送数据。
【文档编号】H04W56/00GK103747518SQ201410040022
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月27日 优先权日:2014年1月27日
【发明者】慕福奇 申请人:江苏物联网研究发展中心