专利名称：一种多跳无线网络的数据传输控制方法
技术领域：
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种多跳无线网络的数据传输控制方法。
背景技术：
无线系统的网络架构包括集中式网络和分布式多跳网络等。集中式网络一般网络容量较大，但由于受限于基站发射功率，网络覆盖范围一般在几公里之内；分布式多跳无线网络的各节点之间的距离相对较短，每一跳可以完成比直接通信高得多的数据传输速率，使得在长距离的端到端通信系统中同样能支持高数据传输速率，并且随着网络节点的增力口，网络的覆盖范围以及灵活性也会随之增加，在一定程度上解决了集中网络覆盖范围受 限的问题。无线系统采用的网络拓扑包括点对点拓扑、总线形拓扑、星形拓扑、环形拓扑、树形拓扑、Mesh拓扑和混合拓扑等。无线网络拓扑的选择取决于无线系统的应用和地理环境。在铁路、公路沿线、河流沿岸、电力线、矿井、边防、海防等应用场景下，采用树形或链形网络拓扑的多跳中继无线通信系统具有天然的优势。在如图I所述的树形网络拓扑中，整个网络仅有一个根节点101 (位于网络最顶层)，一个或多个中间节点102，以及一个或多个末节点103。除根节点外的每个节点仅与一个父节点连接，但中间节点会与一个或多个子节点连接。每个中间节点既是其上一级节点的子节点，同时又是其下一级节点的父节点。对于多跳无线网络，数据在网络中的端到端传输时延为各节点间的传输时延的累力口。当多跳无线网络跳数较多时，必须对各节点间的传输时延加以严格控制，以使网络可支持话音和视频等实时业务。同时，多跳无线传输系统必须在保证网络传输时延的条件下，提高系统的传输效率。在多跳网络中，无线节点除了要发送本节点的数据外，还需转发来自其父节点和子节点的数据。节点通过下行链路接收来自其父节点的数据并转发给其子节点，并通过上行链路接收来自其子节点的数据并转发给其父节点。在节点进行数据转发时，若各节点之间的数据传输严格同步，则当节点与其父节点和与其子节点之间的信道容量和业务数据流量存在差异时，将会增加数据在节点间转发传输的等待时延，从而增加整个多跳网络的传输时延，并降低系统数据转发效率。目前支持树形或链形网络拓扑的多跳无线通信系统，如WiFi、WiMAX(802. 16d，802. 16j)等，均没有提出针对上述应用的异步数据传输无线帧同步方案。基于WiFi技术构建的多跳无线系统采用单信道同频组网，即各节点数据的传输采用CSMA/CA方式工作于同一频率信道，节点间的数据传输是完全分散的，没有严格的无线帧定时确保各节点间的传输效率。当网络中节点跳数较大时，无法为宽带、实时业务的吞吐量、时延等QoS提供保障。基于WiMAX技术的多跳网络，网络中各节点只有一个无线收发单元，且工作在同一物理信道上，各节点与其父节点以及与其子节点之间无法实现同时通信和数据转发，从而增加数据转发时延。在网络中节点数较多时，系统传输时延和传输效率无法得到保障。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种多跳无线网络的数据传输控制方法，以减少时延，提高传输效率。为解决上述技术问题，本发明提供一种多跳无线网络的数据传输控制方法，所述无线网络包括若干无线节点，每个无线节点具有相邻子节点和/或相邻父节点，其中所述无线节点与其相邻子节点之间的下行链路数据发送和上行链路数据接收为同步传输；所述无线节点与其相邻父节点之间的下行链路数据接收和上行链路数据发送为同步传输； 所述无线节点与其相邻父节点之间的下行链路数据接收与该节点与其相邻子节点之间的下行链路数据发送为异步传输；所述无线节点与其相邻子节点之间的上行链路数据接收与该节点与其相邻父节点之间的上行链路数据发送为异步传输。本发明解决了现有多跳系统传输方案中各节点间异步数据传输时，相邻节点间的下行链路和上行链路的无线帧同步问题，提高了多跳系统的数据转发的传输效率，降低了系统的传输时延。
图I为树形网络拓扑结构示意图。图2为根据本发明实施例所述的一种树形网络宽带多跳无线通信系统的原理示意图。图3为一种链形网络宽带多跳无线网络拓扑结构示意图。图4为根据本发明实施例提供的一种多跳无线系统异步数据传输无线帧同步时序不意图。图5为根据本发明实施例所述的无线节点装置结构示意图。图6为根据本发明实施例所述的本地数据传输过程示意图。图7为根据本发明实施例所述的上行数据处理路径示意图。图8为根据本发明实施例所述的一种树形网络宽带多跳无线通信系统的实例结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图，对本发明的实施例进行详细说明。在以下实施例中，是以树形或链形拓扑组成的多跳无线网络作为优选实施例对本发明进行说明，但本领域技术人员可知，本发明同样适用于以其他拓扑形式组成的多跳无线网络。如图2所示，为根据本发明实施例所述的一种树形网络宽带多跳无线通信系统的原理示意图，由控制台和若干无线节点组成，控制台与根节点之间为有线或无线连接，各节点之间采用树形或链形无线网络连接，每个无线节点具有相邻子节点和/或相邻父节点。本发明的传输控制方法，其核心思想在于所述无线节点与其相邻子节点之间的下行链路数据发送和上行链路数据接收为同步传输；所述无线节点与其相邻父节点之间的下行链路数据接收和上行链路数据发送为同步传输；所述无线节点与其相邻父节点之间的下行链路数据接收与该节点与其相邻子节点之间的下行链路数据发送为异步传输；所述无线节点与其相邻子节点之间的上行链路数据接收与该节点与其相邻父节点之间的上行链路数据发送为异步传输。
所述无线节点在完成与其相邻子节点之间的下行链路数据发送后立即开启与其相邻子节点之间的上行链路数据接收，并如此反复切换；所述无线节点在完成与其相邻父节点之间的下行链路数据接收后立即开启与其相邻父节点之间的上行链路数据发送，并如此反复切换。所述无线节点与其相邻父节点之间的下行链路数据接收，包括如下步骤所述无线节点在接收到来自父节点的下行链路数据后，根据接收到的有效数据中所包含的数据目标地址判断是否需要将该数据转发给其相邻子节点；如果需要转发，则将该数据放入本节点的下行链路发送缓存队列中；如果不需要转发并属于本节点的数据，则将该数据传输至本节点的本地处理单元进行相应的处理，具体处理包括从接收的数据中提取PSDU(物理协议数据单元)和目标ID，并发往本节点的外设。所述无线节点与其相邻子节点之间的下行链路数据发送，包括如果所述无线节点的下行链路发送缓存队列中有待发数据，且待发数据的发送持续时间不超过预设最大值Tf mx时，则将下行链路发送缓存队列中所有待发数据发送出去；如果所述无线节点的下行链路发送缓存队列中有待发数据，且待发数据发送持续时间超过预设最大值Tf mx时，则仅将下行链路发送缓存队列中发送时间不超过Tf mx的部分待发数据发送出去；如果所述无线节点的下行链路发送缓存队列中没有待发数据时，则下行链路发送下行同步信号，以使其子节点获得下行同步。所述无线节点与其相邻子节点之间的上行链路数据接收，包括如下步骤所述无线节点在接收到来自子节点的上行链路数据后，根据接收到的有效数据中所包含的数据目标地址判断是否需要将该数据转发给其相邻父节点；如果需要转发，则将该数据放入本节点的上行链路发送缓存队列中；如果不需要转发并属于本节点的数据，则将该数据传输至本节点的本地处理单元进行相应的处理。所述无线节点与其相邻父节点之间的上行链路数据发送，包括如果所述无线节点的上行链路发送缓存队列中有待发数据，且待发数据的发送持续时间不超过预设最大值Tb mx时，则将上行链路发送缓存队列中所有待发数据发送出去；如果所述无线节点的上行链路发送缓存队列中有待发数据，且待发数据发送持续时间超过预设最大值Tb mx时，则仅将上行链路发送缓存队列中发送时间不超过Tb MX的部分待发数据发送出去；如果所述无线节点的上行链路发送缓存队列中没有待发数据时，则通过上行链路发送上行同步信号，以使其父节点获得上行同步。如图2所示,无线节点包括双向节点和单向节点两种型态,单向节点只包含一个子向无线收发单元或一个父向无线收发单元，只支持与其子节点或父节点之间的下行和上行链路的双向数据通信；双向节点具有一个子向无线收发单元和一个父向收发单元，支持同时与其子节点以及与其父节点之间下行和上行链路的双向数据通信。其中，下行链路为从父节点发到其子节点的链路，上行链路为从子节点发到其父节点的链路；子向无线收发单元用于完成与相邻子节点之间的下行链路的发射和上行链路的接收，父向无线收发单元用于完成与相邻父节点之间的上行链路的发射和下行链路的接收。网络中节点与其父节点之间的下行链路数据接收和该节点与其子节点之间的下 行链路数据发送相互独立，为异步传输；同时，节点与其父节点之间的上行链路数据发送和该节点与其子节点之间的上行链路数据接收相互独立，为异步传输；但各节点与其子节点之间的下行和上行链路的无线帧严格同步。网络中各节点(根节点除外)的数据传输从父节点的下行链路传输开始，各节点在未收到来自其父节点的有效无线帧信号的情况下处于下行链路接收状态。具体来说，树状多跳网络异步数据传输无线帧同步方法分为以下几个部分I、下行链路异步数据传输的无线帧同步网络中各节点的数据传输从父节点的下行链路传输开始，各节点在未收到来自其父节点的无线帧信号的情况下处于下行链路接收状态。当网络中的节点收到来自其父节点的下行链路无线帧信号，并根据该无线帧中的信号和数据进行下行链路的后续处理I)该无线帧中包含有效数据，且该数据需要该节点转发给其子节点该节点将接收的来自其父节点需要转发给其子节点的下行链路数据，放入该节点的下行链路发送缓存队列中。2)该无线帧中包含有效数据，且该数据不需要该节点转发给其子节点该节点将接收的来自其父节点的下行链路数据，传输到该节点的高层处理单元进行处理。3)该节点子向无线收发单元根据下行链路发送缓存队列的状态决定发送内容一当下行链路发送缓存队列有数据待发，且待发数据的发送持续时间不超过预设最大值Tf MX时，将下行链路发送缓存队列中所有待发数据发送出去；-当下行链路发送缓存队列有数据待发，且待发数据发送持续时间超过预设最大值Tf MX时，仅将下行链路发送缓存队列中发送时间不超过Tf MX的部分待发数据发送出去；-当下行链路发送缓存队列没有数据待发时，下行收发机通过下行链路发送下行同步信号，以便让其子节点获得下行同步。网络中各节点的子向无线收发单元完成下行链路信号和数据发送后，即转换到上行链路接收状态，以便接收来自其子节点的上行链路无线帧信号。2、上行链路异步数据传输的无线帧同步
网络中的各节点的上行链路数据传输的无线帧与其父节点的下行链路无线帧同步，即节点父向无线收发单元完成下行链路无线帧接收后，即启动上行链路信号发射。上行链路信号发送的内容取决于上行链路发送缓存队列的状态-当上行链路发送缓存队列有数据待发，且待发数据的发送持续时间不超过预设最大值Tb MX时，将上行链路发送缓存队列中所有待发数据发送出去；-当上行链路发送缓存队列有数据待发，且待发数据发送持续时间超过预设最大值Tbjax时，仅将上行链路发送缓存队列中发送时间不超过Tf MX的部分待发数据发送出去；一当上行链路发送缓存队列没有数据待发时，父向无线收发单元通过上行链路发送上行同步信号，以便让其父节点获得上行同步；-网络中各节点的父向收发机完成上行链路信号和数据发送后，即转换到下行链路接收状态，以便接收来自其父节点的下行链路无线帧信号。
图3为一种链形(树形的特例)网络宽带多跳无线网络拓扑结构示例，整个网络包含一个控制台、两个单向节点(节点N。和N4),三个双向节点(节点NpNjPN3)。ANTsR表子向天线；ANTp代表父向天线。图4示例了一种多跳无线系统异步数据传输无线帧同步时序。其中，除节点0外，其余各节点均需接收和转发来自节点Ntl的数据，节点N2有本地产生的数据需要传输给节点Ntl (控制台)，节点N1无本地产生的数据，仅作为中继节点。图4中参数定义如下Tdo, Tdi分别为节点N。与N1之间、节点N1与N2之间的无线信号传播时延。Nn ANTs :节点Nn的子向无线收发单元天线对应的收发时序Nn ANTp :节点Nn的父向无线收发单元天线对应的收发时序DL-T :下行链路发送时隙DL-R :下行链路接收时隙UL-T :上行链路发送时隙UL-R :上行链路接收时隙TP :节点数据处理时延DS :下行同步信号US :上行同步信号DDn, m :节点Nn传输的第m个下行链路数据块UDn, m :节点Nn传输的第m个上行链路数据块如图4所示，各节点与其子节点之间下行链路和上行链路信号传输严格同步。如节点Ntl与N1之间下行链路数据发送(DL-T)和接收(DL-R)与上行链路的数据发送(UL-T)和接收(UL-R)为严格同步传输。具体地，节点N1的父向无线收发单元(对应N1ANTp)完成与节点Ntl之间的下行链路接收(如DDcJ后立即开启上行链路数据发送(如，节点N。的子向无线收发单元(对应N。ANTs)完成与节点N1之间的上行链路接收(如UD2il)后立即开启下行链路数据发送(如DDcm)，如此周而复始。各节点与其父节点之间的下行链路数据接收与该节点与其子节点之间的下行链路数据发送(实现子向数据转发)，以及节点与其子节点之间的上行链路数据接收与该节点与其父节点之间上行链路数据发送(实现父向数据转发)均为异步传输。如节点N1与其父节点Ntl之间的下行链路数据接收(DL-R)与节点N1与其子节点N2之间的下行链路的数据发送(DL-T)为异步(非同步)传输；以及节点N1与其子节点N2之间的上行链路数据接收(UL-R)与节点N1与其父节点Ntl之间的上行链路的数据发送(UL-T)为异步(非同步)传输。具体地，节点N1的父向无线收发单元(对应N1 ANTp)和节点Ntl之间的下行链路接收与该节点子向无线收发单元(对应N1 ANTs)和节点N2之间的下行链路发射无严格时序关系。为提闻系统的传输效率，降低系统的传输时延，本系统中父向无线收发单兀完成下行链路数据接收(DL-R)后需立即启动上行链路数据发送(UL-T)，而子向收发单元完成上行链路数据接收(UL-R)后需立即启动下行链路数据发送(DL-T)。对于父向无线收发单元，当上行链路发送缓存队列中无数据发送，则父向无线收发单元发送上行链路同步信号。如图4中，由节点N1的父向收发单元在完成第一帧和第二帧的下行链路数据接收(DL-R(DDcm), DL-R(DD0j2))后，由于未收到来自上行链路的转发数据或接收的上行链路数据未及时完成处理，且无本地数据，其上行链路仅发送上行链路同步信号帧(UL-T(US))0 对于子向无线收发单元，当下行链路发送缓存队列中无数据发送，则子向无线收发单元发送下行链路同步信号。由节点N1的子向收发单元在完成第三帧的上行链路数据接收(UL-R(UD2,3))后，由于接收的下行链路数据(DL-R(DDcm))未及时完成处理(即未在下行链路发射时刻前TP时间完成数据接收)，且无本地数据，其下行链路仅发送下行链路同步信号帧(DL-T(DS))。本发明的节点间无线帧同步方法，可应用于现有的支持树形或链形组网的无线节点组成的多跳无线通信系统，可减少时延，提高传输效率；同时，本发明的实施例还提供一种改进的无线节点装置，以进一步支持本发明提供的无线帧同步方法，其包括数据传输控制单元、子向无线收发单元和/或父向无线收发单元，其中子向无线收发单元，用于向相邻子节点发送下行数据；以及从相邻子节点接收上行数据，并从中提取出物理层服务数据块(PSDU)及其目标地址发送至所述数据传输控制单元；父向无线收发单元，用于向相邻父节点发送上行数据，以及从相邻父节点接收下行数据，并从中提取出物理层服务数据块及其目标地址发送至所述数据传输控制单元；数据传输控制单元，用于从所述子向无线收发单元和/或父向无线收发单元接收上行和/或下行物理层服务数据块及其对应的目标地址，并根据所述目标地址对接收到的数据进行转发控制。所述无线节点装置，还可以进一步包括本地数据处理单元，用于接收来自本节点本地外设(例如摄像头等视频数据采集与处理装置)的输入数据并发送至所述数据传输控制单元，以及接收来自所述数据传输控制单元的数据并发送至所述本地外设，其中，所述输入数据包括物理层服务数据块及其对应的目标地址，所述数据传输控制单元根据所述目标地址，将该输入数据转发至子向无线收发单元和/或父向无线收发单元；所述数据传输控制单元根据接收到的数据中所包含的目标地址将接收到的对应数据发送至所述本地数据处理单元。具体来说,无线节点包括双向节点和单向节点两种型态,单向节点包含一个子向无线收发单元或一个父向无线收发单元，只与其子节点进行通信或只与其父节点进行通信；双向节点包含一个子向无线收发单元和一个父向无线收发单元，同时支持与其子节点和父节点的双向数据通信。其中，子向无线收发单元用于下行链路的发射和上行链路的接收，父向无线收发单元用于上行链路的发射和下行链路的接收。下行链路为从父节点到其子节点的数据链路，上行链路为从子节点到其父节点的数据链路。相邻节点之间的下行链路和上行链路的数据传输可以采用同步方式，以提高链路传输效率。如图5所示，为根据本发明实施例所述的无线节点装置结构示意图，包括一个本地数据处理单元10、一个数据传输控制单元11、一个子向无线收发单元12和一个父向无线收发单元13 ;其中，子向无线收发单元12包括一个子向接入控制与处理单元120、一个子向物理层(PHY)处理单元121、一个子向射频单元122、一个子向天线单元123,子向天线单 元可以由一个或多个定向天线构成；父向无线收发单元13包括一个父向接入控制与处理单元130、一个父向物理层(PHY)处理单元131、一个父向射频单元132、一个父向天线单元133。其中，本地数据处理单元10、子向无线收发单元12和父向无线收发单元13可以根据节点功能和型态选择进行配置，对于不需要本地数据传输的节点，则可以不配置本地数据处理单元10 ;对于单向节点，可以只配置子向无线收发单元12或父向无线收发单元13。而数据传输控制单元11的作用是根据来自子向接入控制与处理单元120、父向接入控制与处理单元130、本地数据处理单元10的PSDU数据及其目标地址，决定数据转发方向，即通过上述三个控制/处理单元转发给相应处理单元或设备。子向接入控制与处理单元120，用于对所述子向物理层处理单元所需的通信资源进行控制；接收来自于数据传输控制单元转发的下行物理层服务数据块及其目标地址，并发送至子向物理层处理单元；以及接收来自于子向物理层处理单元的上行数据，并从中提取出物理层服务数据块及其目标地址发送至所述数据传输控制单元。子向物理层处理单元121，用于接收来自于子向接入控制与处理单元的下行物理层服务数据块及其目标地址，并进行编码调制后发送至子向射频单元；以及接收来自于子向射频单元的上行数据，并进行解调解码后发送至子向接入控制与处理单元。子向射频单元122，用于接收来自于子向物理层处理单元的下行数据，并将其转换为下行射频信号发送至子向天线单元；以及接收来自于子向天线单元的上行射频信号，并转换为上行基带信号发送至子向物理层处理单元；子向天线单元123，用于接收来自于子向射频单元的下行射频信号，并发送至相邻子节点；以及从相邻子节点接收上行射频信号，并发送至子向射频单元。父向接入控制与处理单元130，用于对所述父向物理层处理单元所需的通信资源进行控制；接收来自于数据传输控制单元转发的上行物理层服务数据块及其目标地址，并发送至父向物理层处理单元；以及接收来自于父向物理层处理单元的下行数据，并从中提取出物理层服务数据块及其目标地址发送至所述数据传输控制单元。父向物理层处理单元131，用于接收来自于父向接入控制与处理单元的上行物理层服务数据块及其目标地址，并进行编码调制后发送至父向射频单元；以及接收来自于父向射频单元的下行数据，并进行解调解码后发送至父向接入控制与处理单元。
父向射频单元132，用于接收来自于父向物理层处理单元的上行数据，并将其转换为上行射频信号发送至父向天线单元；以及接收来自于父向天线单元的下行射频信号，并转换为下行基带信号发送至父向物理层处理单元。父向天线单元133，用于接收来自于父向射频单元的上行射频信号，并发送至相邻父节点；以及从相邻父节点接收下行射频信号，并发送至父向射频单元。如图6所示，为根据本发明实施例所述的本地数据传输过程示意图，具体流程描述如下I)本地数据(包括物理协议数据单元(PSDU)和目标ID)从本地数据处理单元10传送到数据传输控制单元11 ;
2)数据传输控制单元11根据本地数据的目标地址(包含在MAC PDU中的目标节点ID)，决定本地数据的传输方向V如果PSDU的目标ID指示本地数据是发往父节点的■则将本地数据(包括该PSDU和其目标ID)发往父向接入控制与处理单元130 ；■父向接入控制与处理单元将本地数据的PSDU和其目标ID调度到不同的物理信道中分别传输；■父向PHY处理单元131对不同物理信道中的数据分别编码调制后，发送给父向射频单元132,并进而通过父向天线单元133发射至相邻父节点；V如果PSDU的目标ID指示本地数据是发往子节点的■则将本地数据(包括该PSDU和其目标ID)发往子向接入控制与处理单元120 ；■子向接入控制与处理单元120将本地数据的PSDU和其目标ID调度到不同的物理信道中分别传输；■子向物理层处理单元121对不同物理信道中的数据分别编码调制后，发送给子向射频单元122,并进而通过子向天线单元123发射至相邻子节点；子向或父向接入控制与处理单元可控制子向或父向物理层处理单元所需的与子节点或父节点之间通信的物理层无线资源，编码调制方式和无线帧时序等通信资源，此外，除了参与数据传输控制外，还参与数据传输处理，例如，对于子向接收，数据传输处理是从来自物理层处理单元的接收数据中提取各个物理层服务数据块(PSDU)以及数据块对应的目标地址，并将其发送至数据传输控制单元；对于子向发送，数据传输处理是将来自数据传输控制单元的各PSDU及相应的目标地址信息数据调度到不同无线物理资源上传输。如图7所示，为根据本发明实施例所述的上行数据处理路径示意图，具体流程包括I)子向天线单元123接收到来自相邻子节点的射频信号，将其传输给子向射频单元 122 ；2)子向射频单元122将射频信号转换为基带信号，并将其传输给子向物理层处理单元121 ；3)子向物理层处理单元121对基带信号进行解调、解码操作，获得各物理信道中的数据，并传输给子向接入控制与处理单元120 ；4)子向接入控制与处理单元120从各物理信道获得的数据中提取来自子节点的单个或多个PSDU，以及相应的目标ID，并将各PSDU与目标ID传输给数据传输控制单元11 ；
5)数据传输控制单元11根据各PSDU与目标ID，确定PSDU的转发方向V如果PSDU的目标ID指示该PSDU是发往父节点的■则将该PSDU和其目标ID发往父向接入控制与处理单元130 ；■父向接入控制与处理单元130将该PSDU和其目标ID调度到不同的物理信道中分别传输；■父向物理层处理单元131对不同物理信道中的数据分别编码调制后，发送给父向射频单元132 ；V如果PSDU的目标ID指示该PSDU是发往本地处理单元10的
■则将该PSDU和其目标ID发往本地数据处理单元10 ；由此可见，本发明实施例中的不同收发单元之间的数据采用基于物理层(PHY)信令的数据转发，即数据通过数据传输控制单元转发时不用在MAC层解析出MAC PDU中的目标地址来确定转发方向，而是直接通过来自物理层处理单元的接收数据中提取各个物理层服务数据块(PSDU)以及数据块对应的目标地址，即该目标地址通过物理层控制信令传输，有效降低了时延。如图8所示为根据本发明实施例所述的一种树形网络宽带多跳无线通信系统的实例结构示意图，控制台与节点0(根节点)之间采用有线连接，各节点之间采用树形无线网络连接。节点0为单向节点(根节点)，包含一个子向无线收发单元，实现与其子节点(即节点I)之间的无线信号收发；节点I、节点2、节点3、节点4和节点5为双向节点(中间节点)，均包含一个子向无线收发单元和一个父向无线收发单元，各节点的子向无线收发单元分别用于实现与其相应子节点(节点2、节点3、节点8、节点5和节点6)之间的双向无线信号收发；各节点的父向无线收发单元分别用于实现与其父节点(节点O、节点I、节点2、节点I和节点4)之间的双向无线信号收发，其中子向天线单元与父向天线单元可采用定向天线，并以背靠背方式布设，形成带状覆盖；节点6、节点7和节点8为单向节点(末节点)，均仅包含一个父向无线收发单元，分别实现与各自父节点(节点4、节点5和节点3)之间的双向无线信号收发。本发明中，各节点的数据传输控制单元、子向接入与处理单元和父向接入控制与处理单元这三部分在进行数据转发处理时是统一协同工作的，通过物理层控制信令传输了PSDU的目标地址；而各节点与其子节点或父节点之间通信的无线资源分配、编码调制方式选和无线帧时序等通信资源的确定又是相互独立的。本发明不仅减少了中继数据转发处理时延，而且节点子向收发与父向收发单元可支持异步工作方式，降低了多跳传输网络节点间的同步要求，提高了网络传输的可靠性；而且对于上行和下行传输数据吞吐量动态变化的多跳中继网络，提高了中继传输的灵活性和效率。本发明可同时支持同频和异频中继传输，可针对各种频谱资源应用场景进行灵活配置。
权利要求
1.一种多跳无线网络的数据传输控制方法，所述无线网络包括若干无线节点，每个无线节点具有相邻子节点和/或相邻父节点，其中 所述无线节点与其相邻子节点之间的下行链路数据发送和上行链路数据接收为同步传输； 所述无线节点与其相邻父节点之间的下行链路数据接收和上行链路数据发送为同步传输； 所述无线节点与其相邻父节点之间的下行链路数据接收与该节点与其相邻子节点之间的下行链路数据发送为异步传输； 所述无线节点与其相邻子节点之间的上行链路数据接收与该节点与其相邻父节点之间的上行链路数据发送为异步传输。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述无线节点在完成与其相邻子节点之间的上行链路数据接收后立即开启与其相邻子节点之间的下行链路数据发送，并如此反复切换； 所述无线节点完成与其相邻父节点之间的下行链路数据接收后立即开启与其相邻父节点之间的上行链路数据发送，并如此反复切换。
3.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述无线节点与其相邻父节点之间的下行链路数据接收，包括如下步骤 所述无线节点在接收到来自父节点的下行链路数据后，根据接收到的有效数据中所包含的数据目标地址判断是否需要将该数据转发给其相邻子节点； 如果需要转发，则将该数据放入本节点的下行链路发送缓存队列中。
4.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述无线节点与其相邻子节点之间的下行链路数据发送，包括 如果所述无线节点的下行链路发送缓存队列中有待发数据，且待发数据的发送持续时间不超过预设最大值Tf mx时，则将下行链路发送缓存队列中所有待发数据发送出去； 如果所述无线节点的下行链路发送缓存队列中有待发数据，且待发数据发送持续时间超过预设最大值Tf mx时，则仅将下行链路发送缓存队列中发送时间不超过Tf MX的部分待发数据发送出去； 如果所述无线节点的下行链路发送缓存队列中没有待发数据时，则下行链路发送下行同步信号，以使其子节点获得下行同步。
5.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述无线节点与其相邻子节点之间的上行链路数据接收，包括如下步骤 所述无线节点在接收到来自子节点的上行链路数据后，根据接收到的有效数据中所包含的数据目标地址判断是否需要将该数据转发给其相邻父节点； 如果需要转发，则将该数据放入本节点的上行链路发送缓存队列中。
6.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述无线节点与其相邻父节点之间的上行链路数据发送，包括 如果所述无线节点的上行链路发送缓存队列中有待发数据，且待发数据的发送持续时间不超过预设最大值Tb mx时，则将上行链路发送缓存队列中所有待发数据发送出去； 如果所述无线节点的上行链路发送缓存队列中有待发数据，且待发数据发送持续时间超过预设最大值Tb mx时，则仅将上行链路发送缓存队列中发送时间不超过Tb MX的部分待发数据发送出去； 如果所述无线节点的上行链路发送缓存队列中没有待发数据时，则通过上行链路发送上行同步信号，以使其父节点获得上行同步。
7.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述若干无线节点优选的以树形或链形拓扑组成多跳无线网络。
全文摘要
本发明提供一种多跳无线网络的数据传输控制方法，所述无线网络包括若干无线节点，每个无线节点具有相邻子节点和/或相邻父节点，其中所述无线节点与其相邻子节点之间的下行链路数据发送和上行链路数据接收为同步传输；所述无线节点与其相邻父节点之间的下行链路数据接收和上行链路数据发送为同步传输；所述无线节点与其相邻父节点之间的下行链路数据接收与该节点与其相邻子节点之间的下行链路数据发送为异步传输；所述无线节点与其相邻子节点之间的上行链路数据接收与该节点与其相邻父节点之间的上行链路数据发送为异步传输。本发明提高了多跳系统的数据转发的传输效率，降低系统的传输时延。
文档编号H04W56/00GK102761955SQ20111045565
公开日2012年10月31日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者慕福奇 申请人:慕福奇