无线蜂窝网中数据的传输方法及装置与流程

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种无线蜂窝网中数据的传输方法及装置。

背景技术：

按照目前无线蜂窝网中的通信方式，发送端在欲发送数据之前，如果侦听到数据的传输信道处于繁忙状态，会一直持续侦听所述信道的状态，直到达到某个时刻后才可以进行所述数据的传输。

但是，如果使用上述的方法来进行数据的传输，发送端的处理资源及电量均消耗较大。

技术实现要素：

本发明解决的问题是如何降低发送端的处理资源及电量的消耗。

为解决上述问题，本发明实施例提供了一种无线蜂窝网中数据的传输方法，所述方法包括：当侦听到物联通信共享信道处于繁忙状态时，获取当前正在使用所述物联通信共享信道的设备还需占用所述物联通信共享信道的信道第一占用时长；在所述信道第一占用时长后，侦听所述物联通信共享信道的状态；在所述物联通信共享信道处于空闲状态且达预设第三时长后，采用所述物联通信共享信道传输所述数据；其中：所述第三时长为时隙与一随机数的乘积与第一时长之和。

可选地，信道从所述当前正在使用物联通信共享信道的设备所发送的以下至少一种帧中获取所述信道第一占用时长：信息帧、数据发送请求帧、请求答复帧及应答数据帧。

可选地，所述采用所述物联通信共享信道传输所述数据，包括：在所述物联通信共享信道上，以信息帧的形式发送所述数据；其中：所述信息帧中包括信道第二占用时长以及发送端的身份标识信息，所述信道第二占用时长为发送所述信息帧之后，要完成所述数据的传输，还需占用所述物联通信共 享信道的时长；在预设的第二时长内接收到应答数据帧，且所述应答数据帧指示所述信息帧传送正确时，确定完成所述数据的传输；所述第一时长大于所述第二时长。

可选地，在所述以信息帧的形式发送所述数据之前，还包括：确认所述物联通信共享信道可使用。

可选地，所述确认所述物联通信共享信道可使用，包括：发送数据发送请求帧，且当在所述第二时长内接收到与所述数据发送请求帧对应的请求答复帧时，确认所述物联通信共享信道可使用；其中：所述数据发送请求帧中包括信道第三占用时长，所述信道第三占用时长为发送所述数据发送请求帧之后，要完成所述数据的传输，还需占用所述物联通信共享信道的时长；所述请求答复帧包括信道第四占用时长，所述信道第四占用时长为所述请求答复帧被发送后，要完成所述数据的传输，还需占用所述物联通信共享信道的时长。

本发明实施例提供了一种无线蜂窝网中数据的传输装置，所述装置包括：第一信道侦听单元，适于侦听物联通信共享信道的状态；占用时长获取单元，适于当所述信道侦听单元侦听到物联通信共享信道处于繁忙状态时，获取当前正在使用所述物联通信共享信道的设备还需占用所述物联通信共享信道的信道第一占用时长；第二信道侦听单元，适于在所述信道第一占用时长后，侦听所述物联通信共享信道的状态；数据传输单元，适于在所述第二信道侦听单元确认所述物联通信共享信道处于空闲状态且达预设第三时长后，采用所述物联通信共享信道传输所述数据；其中：所述第三时长为时隙与一随机数的乘积与第一时长之和。

可选地，所述占用时长获取单元，适于从所述当前正在使用物联通信共享信道的设备所发送的以下至少一种帧中获取所述信道第一占用时长：信息帧、数据发送请求帧、请求答复帧及应答数据帧。

可选地，所述数据传输单元，包括：帧发送子单元，适于在所述物联通信共享信道上，以信息帧的形式发送所述数据；其中：所述信息帧中包括信道第二占用时长以及发送端的身份标识信息，所述信道第二占用时长为发送 所述信息帧之后，要完成所述数据的传输，还需占用所述物联通信共享信道的时长；帧接收子单元，适于接收与所述信息帧对应的应答数据帧；确认子单元，适于当所述帧接收单元在预设的第二时长内接收到应答数据帧，且所述应答数据帧指示所述信息帧传送正确时，确定完成所述数据的传输。

可选地，所述装置还包括信道确认单元，适于在所述帧发送子单元以信息帧的形式发送所述数据之前，确认所述物联通信共享信道可使用。

可选地，所述信道确认单元，适于发送数据发送请求帧，且当在所述第二时长内接收到与所述数据发送请求帧对应的请求答复帧时，确认所述物联通信共享信道可使用；其中：所述数据发送请求帧中包括信道第三占用时长，所述信道第三占用时长为发送所述数据发送请求帧之后，要完成所述数据的传输，还需占用所述物联通信共享信道的时长；所述请求答复帧包括信道第四占用时长，所述信道第四占用时长为所述请求答复帧被发送后，要完成所述数据的传输，还需占用所述物联通信共享信道的时长。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

在侦听到物联通信共享信道处于繁忙状态时，通过获取当前正在使用所述物联通信共享信道的设备还需占用所述信道的时长，进而在所述时长后，再去侦听所述物联通信共享信道的状态，从而可以避免在当前正在使用所述物联通信共享信道的设备占用所述信道期间，还持续一直侦测所述信道，故可以降低处理资源与电量的消耗。

附图说明

图1是本发明实施例中的一种无线蜂窝网中数据的传输方法的流程示意图；

图2是本发明实施例中一种信息帧的结构示意图；

图3是本发明实施例中一种通信网络层级结构示意图；

图4是本发明实施例中另一种信息帧的结构示意图；

图5是本发明实施例中的一种物联通信共享信道的空口时序图；

图6本发明实施例中的另一种物联通信共享信道的空口时序图；

图7是本发明实施例中的一种无线蜂窝网中数据的传输装置的结构示意图。

具体实施方式

按照目前无线蜂窝网中的通信方式，发送端在欲发送数据之前，如果侦听到数据的传输信道处于繁忙状态，会一直持续侦听所述信道的状态，直到达到某个时刻后才可以进行所述数据的传输。

但是，如果使用上述的方法来进行数据的传输，发送端的处理资源及电量均消耗较大。

为解决上述问题，本发明实施例提供了无线蜂窝网中的数据的传输方法，即在侦听到物联通信共享信道处于繁忙状态时，通过获取当前正在使用所述物联通信共享信道的设备还需占用所述信道的时长，进而在所述时长后，再去侦听所述物联通信共享信道的状态，从而可以避免在当前正在使用所述物联通信共享信道的设备占用所述信道期间，还持续一直侦测所述信道，故可以降低处理资源与电量的消耗。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

以下提供了本发明实施例中的一种无线蜂窝网中数据的传输方法，下面参考图1，分步骤对所述方法进行详细介绍，所述方法可以包括：

s11：当侦听到物联通信共享信道处于繁忙状态时，获取当前正在使用所述物联通信共享信道的设备还需占用所述物联通信共享信道的信道第一占用时长。

在具体实施中，所述物联通信共享信道适于传输通信数据，可以被多个终端与基站共享使用，也就是说，多个终端或基站均可以有权限使用所述信道传输数据，但同一时刻，只能有一个终端或基站占用所述信道。并且所述信道可以由基站提供，比如基站可以确定所述信道的频率等传送参数，然后将所述传送参数通过广播的形式通知其它的基站以及终端。

由于所述物联通信共享信道可以被多个终端与基站共享使用，故在本发 明一实施例中，为了避免通信冲突，发送端在真正使用信道发送数据之前，可以先侦听信道的状态。并且如果侦听到物联通信共享信道处于繁忙状态时，可以获取当前正在使用所述物联通信共享信道的设备还需占用所述物联通信共享信道的信道时长，为便于描述，可以将所述时长称为第一占用时长。

在具体实施中，可以有多种途径来获取所述信道第一占用时长。比如可以从所述当前正在使用物联通信共享信道的设备所发送的信息帧中获取，也可以从所述当前正在使用物联通信共享信道的设备所发送的数据发送请求帧中获取，还可以从所述当前正在使用物联通信共享信道的设备所发送的请求答复帧及应答数据帧中获取。可以理解的是，获取当前设备将要占用信道时长的信息的途径，并不对本发明的保护范围构成任何限制。

s12：在所述信道第一占用时长后，侦听所述物联通信共享信道的状态。

在具体实施中，通过获取当前使用信道的设备还需占用信道的时长，并在所述信道第一占用时长后，才开始再次侦听所述物联通信共享信道的状态，可以避免在当前正在使用所述物联通信共享信道的设备占用所述信道期间，还持续一直侦测所述信道，故可以降低处理资源与电量的消耗。

s13：在所述物联通信共享信道处于空闲状态且达预设第三时长t3后，采用所述物联通信共享信道传输所述数据。

在具体实施中，如果所述物联通信共享信道处于空闲状态且达预设第三时长t3，可以在一定程度上表示所述信道处于空闲状态，接着可以采用所述物联通信共享信道传输所述数据。

在具体实施中，所述第三时长t3为时隙与一随机数的乘积再与第一时长t1之和。

在具体实施中，如果通过侦听确定所述物联通信共享信道处于繁忙状态时，可以在所述通道占用第一时长后，继续侦听所述物联通信共享信道的状态，且在侦听到所述物联通信共享信道处于空闲状态且达预设第三时长t3后，在所述物联通信共享信道上，以信息帧的格式发送所述数据，所述第三时长t3＝所述第一时长t1+n*时隙，其中，n为随机数，本领域技术人员可以根据实际需要，设置所述第一时长t1的大小。

在具体实施中，若n为非随机数，即n为一确定的数值，则可能存在两个或多个欲发送端同时尝试传输的情况，导致所述两个或多个欲发送端之间的传输冲突。相同的时长之后，这些欲发送端又同时尝试重传，导致传输冲突重复发生。因此，在本发明的实施例中，为避免欲发送端之间产生传输冲突，将n设置为随机数，可以有助于通信负荷的平滑。

在本发明一实施例中，所述n可以通过二进制指数退避算法取值。根据实际需要，本领域技术人员也可以使用其它的算法来为随机数n赋值。

在本发明一实施例中，所述第一时长t1可以为分布式帧间间隙(distributedinter-framespacing，difs)。difs为最长的帧间间隔，优先级最低，可以用于异步帧竞争访问的时延。本领域技术人员根据实际需要，可以设置所述第一时长t1的大小。

在本发明一实施例中，以上所描述的采用所述物联通信共享信道传输所述数据，具体可以为：在所述物联通信共享信道上，以信息帧的形式发送所述数据，进而等待接收与所述信息帧对应的应答数据帧，如果在预设的第二时长t2内接收到了所述应答数据帧，并且所述应答数据帧指示所述信息帧传送正确的情况下，可以确定所述数据的传输已经完成。

需要说明的是，所述信息帧中可以包括信道第二占用时长以及发送端的身份标识信息，所述信道第二占用时长为发送所述信息帧之后，要完成所述数据的传输，还需占用所述物联通信共享信道的时长。这样一来，对于其它想要通过所述信道发送数据的发送端，可以在侦听到信道处于繁忙状态时，获取到当前正在使用信道的设备还要占用信道的时长，从而在所述时长之后，此处即为在所述第二占用时长后，再次去执行侦听所述信道的后续操作。

在本发明一实施例中，所述第二时长t2可以为短帧间间隔(shortinterframespace，sifs)，sifs是最小的帧间间隔，因此采用sifs的发送端或节点具有访问无线链路的最高优先级，它等于发送端或节点从发送状态切换到接收状态并能正确解码所需要的时间，或者从接收状态转为发送状态所需要的时间。本领域技术人员根据实际需要，可以设置所述第二时长t2的大小。

在具体实施中，如果所述应答数据帧指示所述信息帧传送错误或者在所述第二时长t2内未收到所述应答数据帧时，欲发送端可以重新执行侦听物联通信共享信道是否处于空闲状态的操作，从而可以重新传输所述数据。如果重新传输所述数据至预设的次数时，可以放弃传输所述数据，并输出错误警告信息。

在本发明一实施例中，所述信息帧的格式可以如图2所示，所述信息帧结构示意图包括：mac头(macheader)、设备标识ueid、加密数据(ciphereddata)及帧校验序列(framechecksequence，fcs)。

其中：所述macheader用于长包分割重组、传送、确认、误包重传、加解密、完整性检查等物理层功能的实现，可以加入优先级控制、源地址、目的地址等信息；所述ueid用于标识终端，这是由于终端开启后会选择合适的无线网络和小区，并建立连接，而连接建立过程会涉及获知终端身份、互鉴权并生成双方一致的密钥、临时身份分配等步骤，所述ueid可以为临时身份信息，也可以为永久身份信息。为了防止攻击及信息安全，加密所述欲发送的数据可以被使用密钥进行了加密，接收端收到加密数据之后，可以通过ueid获得与所述发送端一致的密钥，来解码所述加密数据；所述fcs用于误包检测。

在本发明另一实施例中，ueid也可以置于macheader中。

需要说明的是，在图2示出所述信息帧的格式，只是为了本领域技术人员更好地理解和实现本发明，但并非表示其为所述信息帧的唯一格式，图2中信息帧的格式并不对本发明的保护范围构成任何限制。并且所述设备标识ueid可以为终端的标识，也可以为基站的标识，根据发送端的不同而不同。在本发明的实施例中，所述终端是指可以在交换数据的计算机设备，包括但不限于手机、笔记本、平板电脑以及车载电脑等设备。

在具体实施中，可以使用图3示出的通信网络层级结构来传输所述信息帧，所述层级结构包括：物联通信的应用层(applayer)、网络层(iplayer)、数据链路层(maclayer)及物理层(phylayer)，所述层级结构为从上至下的顺序。

其中：物联信息可以通过ip协议传送，mac层承载着ip数据包的发送和接收，还负责长包分割重组、载波侦听多路访问(carriersensemultipleaccess，csma)、帧发送、加解密、完整性检查、误包检测、确认、误包重传等，可加入优先级控制。

在本发明另一实施例中，对于长期演进(longtermevolution，lte)通信网络，所述信息帧的格式可以如图4所示。

所述信息帧包括：mac头(macheader)、媒体连接控制头(radiolinkcontrolheader，rlc)、分组数据汇聚协议头(packetdataconvergenceprotocolheader，pdcpheader)、加密数据(ciphereddata)及帧校验序列(framechecksequence，fcs)。

这是由于，加密功能由pdcp层实现，ueid可以置于pdcpheader中，如果目前pdcpheader的空间不够，可以通过扩展pdcpheader方式来放置ueid，而长包分割重组功能可以由rlc层承担，mac层可以承担csma、帧发送，误包检测、确认、误包重传功能，还可加入优先级控制。这样一来，可以在对当前的网络协议层做最小改变的基础上，实现本发明实施例中的数据传输方法。

下面结合图5，对上述数据传输过程进行描述，图5示出了本发明实施例中的一种信道空口时序图，图5中从左至右分别为mediabusy时段、时间间隔difs、竞争期(contentionperiod，cp)时段、信息帧frame占用时段、时长间隔sifs及ack帧占用时段，其中：mediabusy表示信道处于繁忙状态的时间段；difs表示处于所述信道处于空闲状态的时长；cp表示等待所述信道的终端被随机分配等待时长的阶段，slot表示cp被分为n份后，每一份的间隙大小；信息帧frame占用时段表示frame占用所述信道期间；时长间隔sifs表示发送端从发送frame，到接收ack，所需要准备的时长；ack帧占用时段表示ack占用所述信道期间。

其中，信息帧中携带网络分配矢量(networkallocationvector，nav)frame，也就是表示从所述信息帧被发送，至数据传输完成，需要占用信道的时长，下面结合图5，对本发明实施例中的上述数据传输过程进行描述：当基站或者 某一个终端侦听到信道处于繁忙状态，可以获知所述时长，并在所述时长之后，才再次进行所述信道的侦听。

在本发明一实施例中，为了确保应答数据帧的优先发送，所述第一时长t1可以大于所述第二时长t2。

为了表明发送端的身份，以使得接收端可以识别是哪个发送端发送了所述数据，从而便于后续接收端对所述信息帧的发送情况进行反馈，在具体实施中，所述信息帧中可以携带所述发送端的第二身份标识信息。

由于接收端可以获知能与之通信的所有发送端使用所述信道的状态，故在本发明另一实施例中，在所述以信息帧的形式发送所述数据之前，可以通过所述接收端来先确认所述物联通信共享信道可否被使用。

具体而言，可以首先发送数据发送请求帧，如果在所述数据发送请求帧发送完毕后的预设的第二时长t2内接收到请求答复帧，并且所述请求答复帧与所述数据发送请求帧相应时，表示发送端可以使用所述信道发送数据，所以发送端接着可以在接收到所述请求答复帧之后的所述第二时长t2时，通过所述物联通信共享信道，以信息帧的形式发送所述数据。

需要说明的是，所述数据发送请求帧适于表示发送端欲发送所述数据的信息，且包括所述发送端的第一身份标识信息，以通知接收端请求发送数据的发射端的身份，还包括信道第三占用时长，所述信道第三占用时长为发送所述数据发送请求帧之后，要完成所述数据的传输，还需占用所述物联通信共享信道的时长。

并且，所述请求答复帧中可以包括信道第四占用时长及所述第一身份标识信息，所述信道第四占用时长为所述请求答复帧被发送后，要完成所述数据的传输，还需占用所述物联通信共享信道的时长，请求答复帧中的第一身份标识信息，可以告知其它发送端所述信道将被所述第一身份标识信息的标识对象所使用，则在信道第四占用时长内，所述其它发送端可以不再侦听所述信道。在具体实施中，所述数据发送请求帧还可以包括所述发送端的第一身份标识信息，以通知接收端请求发送数据的发射端的身份。

在本发明一实施例中，所述数据发送请求帧为请求发送(requesttosend， rts)。

需要说明的是，身份标识信息只是为了标识发送端的身份，以保证正确的通信，故所述第一身份标识信息与所述第二身份标识信息可以相同，也可以不同。并且所述身份标识信息可以为多种形式，比如可以为所述发送端的id，也可以为发送端的物理地址，还可以为随机数。换言之，无论是所述第一身份标识信息，还是所述第二身份标识信息，均可以为所述发送端的id，也可以为发送端的物理地址，还可以为随机数。

在本发明一实施例中，所述请求答复帧为清除发送(cleartosend，cts)。

为了防止攻击及提高数据的安全性，在具体实施中，在以信息帧的形式发送所述数据时，在所述信息帧中，可以对所述数据进行加密。

在本发明一实施例中，所述欲发送的数据对应一个信息帧，也就是所述数据可使用一个信息帧来进行发送。

在本发明另一实施例中，所述应答数据帧可以为确认字符(acknowledgement，ack)，在数据通信中，它是接收端发给发送端的一种传输类控制字符，表示发来的数据已确认接收无误。

图6中从左至右分别为mediabusy时段、竞争期(contentionperoid，cp)时段、rts占用时段、时长间隔sifs、cts占用时段、时长间隔sifs、信息帧frame占用时段、时长间隔sifs及ack帧占用时段，其中：mediabusy表示信道处于繁忙状态的时间段；difs表示处于所述信道处于空闲状态的时长；cp表示等待所述信道的终端被随机分配等待时长的阶段，slot表示cp被分为n份后，每一份的间隙大小；rts占用时段表示rts占用所述信道期间；时长间隔sifs表示发送端从发送rts，到接收cts，所需要准备的时长；cts占用时段表示cts占用所述信道期间；时长间隔sifs表示发送端从接收cts，到发送frame，所需要准备的时长；信息帧frame占用时段表示frame占用所述信道期间；时长间隔sifs表示发送端从发送frame，到接收ack，所需要准备的时长；ack帧占用时段表示ack占用所述信道期间。

其中rts、cts及信息帧中携带有nav，分别表示rts、cts及信息帧 被发送后，要完成所述数据的传输，还需占用通道的时长。

下面结合图6，对上述的数据传输的过程进行描述，当其它发送端欲使用所述信道时，可以侦听到所述信道处于繁忙状态，根据侦听时间点的不同，可能从nav(rts)或nav(cts)或nav(frame)中的任意一个中，获知当前该设备还需占用所述信道多少时长，并在该时长之后，再次来侦听信道的状态。

综上所述可知，在侦听到物联通信共享信道处于繁忙状态时，通过获取当前正在使用所述物联通信共享信道的设备还需占用所述信道的时长，进而在所述时长后，再去侦听所述物联通信共享信道的状态，从而可以避免在当前正在使用所述物联通信共享信道的设备占用所述信道期间，还持续一直侦测所述信道，故可以降低处理资源与电量的消耗。

为使得本领域技术人员更好地理解和实现本发明，以下提供了本发明实施中可以实现上述无线蜂窝网中数据的传输方法的装置，如图7所示，所述装置可以包括：第一信道侦听单元71、占用时长获取单元72、第二信道侦听单元73及数据传输单元74，其中：

所述第一信道侦听单元71，适于侦听物联通信共享信道的状态；

所述占用时长获取单元72，适于当所述信道侦听单元侦听到物联通信共享信道处于繁忙状态时，获取当前正在使用所述物联通信共享信道的设备还需占用所述物联通信共享信道的信道第一占用时长；

所述第二信道侦听单元73，适于在所述信道第一占用时长后，侦听所述物联通信共享信道的状态；

所述数据传输单元74，适于在所述第二信道侦听单元73确认所述物联通信共享信道处于空闲状态且达预设第三时长后，采用所述物联通信共享信道传输所述数据；其中：所述第三时长为时隙与一随机数的乘积与第一时长之和。

在具体实施中，所述占用时长获取单元72，适于从所述当前正在使用物联通信共享信道的设备所发送的以下至少一种帧中获取所述信道第一占用时长：信息帧、数据发送请求帧、请求答复帧及应答数据帧。

在具体实施中，所述数据传输单元74，可以包括：

帧发送子单元741，适于在所述物联通信共享信道上，以信息帧的形式发送所述数据；其中：所述信息帧中包括信道第二占用时长以及发送端的身份标识信息，所述信道第二占用时长为发送所述信息帧之后，要完成所述数据的传输，还需占用所述物联通信共享信道的时长；

帧接收子单元742，适于接收与所述信息帧对应的应答数据帧；

确认子单元743，适于当所述帧接收单元在预设的第二时长内接收到应答数据帧，且所述应答数据帧指示所述信息帧传送正确时，确定完成所述数据的传输。

在具体实施中，所述装置还包括信道确认单元75，适于在所述帧发送子单元741以信息帧的形式发送所述数据之前，确认所述物联通信共享信道可使用。

在具体实施中，所述信道确认单元75，适于发送数据发送请求帧，且当在所述第二时长内接收到与所述数据发送请求帧对应的请求答复帧时，确认所述物联通信共享信道可使用；其中：所述数据发送请求帧中包括信道第三占用时长，所述信道第三占用时长为发送所述数据发送请求帧之后，要完成所述数据的传输，还需占用所述物联通信共享信道的时长；所述请求答复帧包括信道第四占用时长，所述信道第四占用时长为所述请求答复帧被发送后，要完成所述数据的传输，还需占用所述物联通信共享信道的时长。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于以计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：rom、ram、磁盘或光盘等。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。