无线网络中多跳数据传输的实现方法、系统及通信站点与流程

本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种多跳链路通信方法、系统及通信站点。

背景技术：

无线通信技术的应用越来越广，而目前广泛应用的无线网络多数都是具有中心基站的单跳网络，如：无线局域网、蜂窝网等。单跳通信网络的通信机制决定了在实际应用中其网络覆盖范围将受到很大的限制，在单跳通信网络中为了得到较好的网络覆盖，势必要对中心基站的性能和选址提出更高的要求，这将会导致中心基站的建站成本大幅提高。

为了提高网络的覆盖范围，无线网络中越来越多的采用多跳的通信方式，常见多跳无线通信网络有无线网状网（mesh网）、多跳无中心的自组织无线网络——ad hoc网或称多跳网（Multi-hop Network）等。

现有的多跳无线通信网络一般采用类似于802.11网络协议规定的即时通信方式来实现多跳通信，无线网络中的通信站点在接入信道、发送一个MAC帧之前，无线网络中的其它通信站点并不知晓该MAC帧要发给哪个通信站点，发射站点要在MAC帧中写入接收站点的地址（或与地址等效的标识）来标明该MAC帧是发送给哪个通信站点。

这种方式发射站点所进行的每一次通信，都需要通过在MAC帧中设定一个明确的送达地址或其地址等效标识，使该MAC帧指向一个明确的接收站点。也就是说现有技术通常是只在MAC帧中指定一个送达地址，因此这种方式实际上是通过多个单跳来实现一个多跳通信，这会导致无线网络中的数据传输流量开销增加，使无线网络需要承担较大的网络流量，影响整个网络的吞吐量。并且也使多跳通信传输本身变得较不可靠，尤其是在网络中通信站点的信道状态变化时，并不能及时的进行传输路径调整，从而不能满足实时业务的低时延和高QoS性能要求。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的一个目的是提供一种多跳链路通信方法、系统及通信站点，用以解决现有技术的多跳无线通信系统中存在的流量开销大、传输可靠性低、不能根据信道变化及时调整传输路径的问题。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键／重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

本发明实施例提供一种多跳链路通信方法，包括：

发射站点发送携带至少两个送达地址的MAC帧，其中，每个送达地址对应不同的起始应答时间；

接收站点接收发射站点发送的MAC帧，若确定接收到的MAC帧中携带有自身的地址，且在自身的起始应答时间到期时未检测到信道中有其他站点对所述MAC帧作出了应答，则对所述MAC帧进行应答。

在一些可选的实施例中，所述送达地址为送达站点的MAC地址或MAC地址的等效形式。

在一些可选的实施例中，根据所述送达地址在MAC帧中所有送达地址中的排列顺序，确定每个送达地址所对应的送达站点的起始应答时间。

在一些可选的实施例中，所述应答顺序相邻的送达站点的起始应答时间之间是等时间间隔的。

在一些可选的实施例中，在所述的MAC帧中还包含目标站点的地址。

在一些可选的实施例中，对所述MAC帧进行应答之前，还包括：

判断自身是否存在到达目标站点的路径，当存在时，对所述MAC帧进行应答。

在一些可选的实施例中，所述判断自身是否存在到达目标站点的路径，具体包括：

根据接收到的所述MAC帧中包括的目标站点地址，在自身维护的邻近站点列表中搜索所述目标站点地址，当搜索到所述目标站点地址时，确定自身存在到达目标站点的路径；否则，确定自身不存在到达目标站点的路径。

在一些可选的实施例中，发射站点将目标站点的地址设置为当前MAC帧的送达地址，并将目标站点设置为与第一起始应答时间相对应的送达站点。

在一些可选的实施例中，在所述的MAC帧中还包含由发射站点到目标站点的路径，该路径由若干通信站点的地址所构成。

在一些可选的实施例中，对所述MAC帧进行应答之前，还包括：

判断自身是否存在到达由发射站点到目标站点路径上的站点的路径，当存在时，对所述MAC帧进行应答。

在一些可选的实施例中，所述判断自身是否存在到达由发射站点到目标站点的路径上的站点的路径的方法，具体包括：

根据接收到的所述MAC帧中包括的由发射站点到目标站点的路径，在自身维护的邻近站点列表中搜索路径上的站点，当搜索到时，确定自身存在到达该路径上站点的路径；否则，确定自身不存在到达该路径上站点的路径。

在一些可选的实施例中，发射站点将自身到达目标站点路径上的所有站点设置为且仅将它们设置为MAC帧的送达站点，并设定跳数在后的站点所对应的起始应答时间早于跳数在前的站点所对应的起始应答时间。

在一些可选的实施例中，所述邻近站点列表为所述站点的1跳站点的列表，或1跳与2跳站点的列表。

在一些可选的实施例中，所述1跳站点的列表或1跳与2跳站点的列表通过一段时间的侦听信道而得到。

在一些可选的实施例中，所述接收站点在接收到所述MAC帧之后，通过检测信道中是否出现信号传输判断是否有其他站点对所述MAC帧作出了应答。

在一些可选的实施例中，对所述MAC帧进行应答之前，还包括：

判断接收到的所述MAC帧中是否存在起始应答时间在其后的送达站点、若存在是否都是自身的1跳站点，当存在且不都是自身的1跳站点时，采用不大于设定的发射功率阈值的最大发射功率发送对所述MAC帧进行应答的应答帧。

在一些可选的实施例中，对所述MAC帧进行应答的方法，还包括：

当所述送达站点不是目标站点时，在发送应答帧的同时向其后的站点发送转发帧。

本发明实施例还提供一种通信站点，包括：

接收模块，用于接收发射站点发送的MAC帧，所述MAC帧中携带至少两个送达地址，其中，每个送达地址对应不同的起始应答时间；

应答模块，用于若确定接收到的MAC帧中携带有自身的地址，且在自身的起始应答时间到期时未检测到信道中有其他站点对所述MAC帧作出了应答，则对所述MAC帧进行应答。

在一些可选的实施例中，所述应答模块，具体用于：

根据所述送达地址在MAC帧中所有送达地址中的排列顺序，确定每个送达地址所对应的送达站点的起始应答时间。

在一些可选的实施例中，所述应答模块，还用于：

对所述MAC帧进行应答之前，判断自身是否存在到达目标站点的路径，当存在时，对所述MAC帧进行应答。

在一些可选的实施例中，所述应答模块，具体用于：

根据接收到的所述MAC帧中包括的目标站点地址，在自身维护的邻近站点列表中搜索所述目标站点地址，当搜索到所述目标站点地址时，确定自身存在到达目标站点的路径；否则，确定自身不存在到达目标站点的路径。

在一些可选的实施例中，所述应答模块，还用于：

判断自身是否存在到达由发射站点到目标站点路径上的站点的路径，当存在时，对所述MAC帧进行应答。

在一些可选的实施例中，所述应答模块，具体用于：

根据接收到的所述MAC帧中包括的由发射站点到目标站点的路径，在自身维护的邻近站点列表中搜索路径上的站点，当搜索到时，确定自身存在到达该路径上站点的路径；否则，确定自身不存在到达该路径上站点的路径。

在一些可选的实施例中，所述应答模块，具体用于：

判断接收到的所述MAC帧中是否存在起始应答时间在其后的送达站点、若存在是否都是自身的1跳站点，当存在且不都是自身的1跳站点时，采用不大于设定的发射功率阈值的最大发射功率发送对所述MAC帧进行应答的应答帧。

在一些可选的实施例中，所述应答模块，具体用于：

在所述接收模块接收到所述MAC帧之后，通过检测信道中是否出现信号传输判断是否有其他站点对所述MAC帧作出了应答。

在一些可选的实施例中，上述通信站点，还包括：

发送模块，用于发送MAC帧，所述MAC帧中携带至少两个送达地址，其中，每个送达地址对应不同的起始应答时间。

本发明实施例还提供一种多跳链路通信系统，包括：至少三个上述的通信站点。

本发明实施例提供的多跳链路通信方法、系统及通信站点，发射站点发送携带至少两个送达地址的MAC帧，其中，每个送达地址对应不同的起始应答时间；接收站点接收发射站点发送的MAC帧，若确定接收到的MAC帧中携带有自身的地址，且在自身的起始应答时间到期时未检测到信道中有其他站点进行应答，则对所述MAC帧进行应答。该方法通过携带两个以上的送达地址，实现根据信道变化实时调整传输路径，从而可以尽可能的将MAC帧传输到最接近目标站点的通信站点或直接传输给目标站点，减少传输的次数，提高传输的速度和效率，同时，在信道变差时可以实时调整插入中继节点，提高传输成功率，进而提高数据传输的可靠性。

为了上述以及相关的目的，一个或多个实施例包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明某些示例性方面，并且其指示的仅仅是各个实施例的原则可以利用的各种方式中的一些方式。其它的益处和新颖性特征将随着下面的详细说明结合附图考虑而变得明显，所公开的实施例是要包括所有这些方面以及它们的等同。

说明书附图

图1是本发明实施例一中多跳链路通信方法的原理示意图；

图2是本发明实施例二中多跳链路通信方法的原理示意图；

图3是本发明实施例三中源站点发送MAC帧后的实现原理示意图；

图4是本发明实施例三中中继站点发送应答帧+转发帧后的实现原理示意图；

图5是本发明实施例中多跳链路通信系统的结构示意图；

图6是本发明实施例中通信站点的结构示意图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的组件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。

本发明实施例提供了一种无线网络中实现多跳数据传输的方法，通过在发送的MAC帧中设置多个送达地址，根据无线信道的动态变化情况，灵活选取通信链路、实现数据传输，具体包括下述过程：（1）发射站点在发送MAC帧时，在MAC帧中设置了该MAC帧的多个送达地址（这里的多个指的是两个及以上、至少两个），且每个送达地址对应于不同的起始应答时间；（2）接收站点在接收到该MAC帧时，若在MAC帧的送达地址中包含其自身的地址，则它准备对此MAC帧进行应答；（3）准备应答的站点若在到达其起始应答时间时没有起始应答时间在其前的站点进行应答，则它在对应的起始应答时间进行应答，即：若其所对应的起始应答时间是最早的起始应答时间（第一起始应答时间），则它在该起始应答时间进行应答，而若其所对应的起始应答时间不是第一起始应答时间，则在达到它的起始应答时间之前侦听信道、判断其它站点在此前是不是已经作出了应答，若在到达它的起始应答时间之前未侦听到其他站点作出了应答，则它在其起始应答时间进行应答，否则，它将不进行应答。

现有的无线通信网络中，发射站点在发送MAC帧时，在MAC帧中携带一个明确的送达地址或其等效标识，使该MAC帧指向一个明确的接收站点，即现有技术通常是只在MAC帧中指定一个送达地址。本发明提出的方法对一个MAC帧设置至少两个送达地址且每个送达地址对应于不同的起始应答时间，这样，在MAC帧发出之后，只要有一个站点能够正确接收，该MAC帧就会得到应答。这种方法通过充分利用多跳网络中的站点资源来实现多跳数据传输的可靠性。

在本发明所述的方法中，所述的送达地址一般指的是送达站点的MAC地址，但也包含了MAC地址的各种等效形式，如当前网络对其指定的MAC层的其它标识。

在本发明提出的方法中，可以设定，MAC帧的送达站点（送达地址对应的站点）的起始应答时间的顺序与对应的送达站点在MAC帧的所有送达地址组成的送达地址序列中的某种排列顺序（如排列的前后顺序）相一致，如：排列在前的站点起始应答时间也在前；进一步可以设定，应答顺序相邻的送达站点的起始应答时间之间是等时间间隔的，即第n个起始应答时间（n为正整数）与第n+1个起始应答时间的时间间隔是一个固定值；这样，当前MAC帧的送达站点在正确接收到该MAC帧时，仅凭其在送达地址中的排列位置即可计算得到它的起始应答时间。

在本发明提出的方法中，与非第一起始应答时间相对应的站点在正确接收到含有多个送达地址的MAC帧时，可通过检测信道中是否出现信号传输来判断其它站点是否已经进行了应答，即：在达到其起始应答时间前，若检测到信道中出现了信号传输，即可判断已经有其它站点进行了应答，从而，在到达其起始应答时间时，它将不进行应答。这种是否存在信号传输的检测可通过检测信道中的信号能量来实现。

在本发明提出的方法中，发射站点在发送MAC帧时，也可以将本次通信的目标站点的地址放在MAC帧中，无线网络中的站点在接收到该MAC帧时，先判断自己存在不存在到达目标站点的路径，只有在自己存在到达目标站点的路径时，它才进行应答。也就是说，在本发明提出方法的第（2）步，接收站点在接收到MAC帧时，只有在MAC帧中包含其自身的MAC地址、且自身存在到达目标站点的路径的情况下，它才准备对此MAC帧进行应答。在它没有发现自己有到达目标站点的路径时，即使其它条件均满足，它也将不进行应答。进一步地，接收站点可通过邻近站点列表的方式来保存自己与邻近站点的路径，在这种情况下，它将目标站点与邻近站点列表上的站点进行比对，来判断自己是否存在到达目标站点的路径。在上述情况下，接收站点在对MAC帧作出应答之后或同时，它将通过自身保存的路径（如邻近站点列表中保存的路径）将当前MAC帧再转发给目标站点。换言之，发射站点发送一个包含多个送达地址的MAC帧，在该MAC帧中还包含目标站点的地址，当无线网络中的站点接受到该MAC帧、并在该MAC帧的送达地址中发现自己的地址时，它将在自己的邻近站点列表中查找目标站点，如果在邻近站点列表中找到了目标站点（这意味着自身存在一条可以到达目标站点的路径），它将准备对所接收到的MAC帧进行应答。

进一步地，发射站点也可以将目标站点的地址设置为当前MAC帧的送达地址，此时，它将目标站点设置为与第一起始应答时间相对应的送达站点。

在本发明提出的方法中，发射站点在发送MAC帧时，也可以将由自身到达目标站点的路径放在MAC帧中，该路径由若干通信站点的地址（一般为MAC地址或其等效标识）所构成，该由自身到达目标站点的路径又称为由自身到达目标站点的路由或多跳路由，无线网络中的站点在接收到MAC帧时，先判断自己存在不存在到达上述路径中的站点的路径，只有在自己存在到达上述路径中的站点的路径（这仍可以通过将该路径上的站点与自己邻近站点列表中的站点进行比对来实现）时，它才进行应答。这是因为，当它存在到达上述路径中的站点的路径时，它也就必然存在到达目标站点的路径。在它作出应答之后或同时，它将通过自身保存的路径将当前MAC帧转发给上述由发射站点到目标站点路径中的站点，此后再由该站点将MAC帧转发给目标站点。进一步地，接收站点可通过邻近站点列表的方式来保存自己与邻近站点的路径，在这种情况下，它将由发射站点到目标站点路径上的站点与邻近站点列表上的站点进行比对，来判断自己是否存在到达上述路径上的站点的路径。换言之，发射站点发送一个包含多个送达地址的MAC帧，在该MAC帧中还包含当前发射站点到目标站点的路径，该路径由顺序排列的若干个无线通信站点所构成，当无线网络中的站点接受到该MAC帧、并在该MAC帧的送达地址中发现自己的地址时，它将在自己的邻近站点列表中逐一查找上述路径上的站点，如果在邻近站点列表中找到了上述路径上的某个站点，也就意味着自身存在一条最终可以到达目标站点的路径，它将准备对所接收到的MAC帧进行应答。

作为一个特例，发射站点可以将自身到达目标站点的路径上的所有站点设置为且仅将它们设置为MAC帧的送达站点，并设定跳数在后的站点所对应的起始应答时间早于跳数在前的站点所对应的起始应答时间。这特别适用于如车载系统那样的站点之间的位置关系会经常性地发生变动的场景。

在本发明提出的方法中，无线网络的站点可以通过维护一个自己邻近站点的列表来维护和保存自身与邻近站点的路径。无线站点维护邻近站点列表的方法：无线站点所维护的邻近站点的列表可以是其1跳站点的列表，也可以是其1跳与2跳站点的列表。

其中，无线站点的1跳站点的列表，可以通过侦听信道中传输的MAC帧来实现。实现过程是：无线站点接收信道中传输的MAC帧、并对其进行解码得到该MAC帧的发射站点的地址，该MAC帧所对应的发射站点是其1跳站点，无线站点将其列入1跳站点的列表。通过一段时间的对无线信道中传输的MAC帧的侦听，它就可以得到一个比较全面的1跳站点的列表。

其中，无线站点的2跳站点的列表，也可以通过侦听信道中传输的MAC帧来实现。实现过程是：无线站点接收信道中传输的MAC帧、并对其进行解码，如果该MAC帧是常规的只有一个送达地址（唯一的送达地址即为接收地址）的MAC帧、且通过其前后传输的MAC帧的时序关系可判断出该MAC帧被接收站点正确接收，则当前无线站点可以判断当前MAC帧的接收地址所对应的站点为自身的2跳站点或1跳站点，它在自身的1点站点列表中进行搜索，若其不为自身的1跳站点，则为自身的2跳站点。通过一段时间的对无线信道中传输的MAC帧的侦听，它就可以得到一个包含一定数量站点的2跳站点的列表。无线站点将1跳站点的列表与2跳站点的列表进行合并，即可得到其1跳与2跳站点的列表。

进一步地，且是可选地，在本发明提出的方法中，无线网络的站点维护一个自己邻近站点的列表，当站点接受到一个包含多个送达地址的MAC帧、并发现自己是多个送达地址中最后一个起始应答时间所对应的站点时，它在自己的邻近站点列表中查找起始应答时间在其前的站点的地址，若在邻近站点列表中发现了某个起始应答时间在其前的站点的地址，它可以对当前MAC帧进行应答，并把该MAC帧传输给该起始应答时间在其前的站点，再由该站点进一步地将MAC帧发送给目标站点。特别地，当它通过对邻近站点的近期通信的检测等方法，可以判定上述起始应答时间在其前的邻近站点存在到达目标站点的路径或存在到达发射站点与目标站点路径上的站点的路径时，它更可以以此方式来对当前MAC帧进行应答和转发该MAC帧。

进一步地，且是可选地，在本发明提出的方法中，当发射站点发送的MAC帧中送达地址数量较多时，可规定这些送达地址中起始应答时间在后的一定比例的站点为尾端应答站点。无线网络的站点维护一个自己邻近站点的列表，当站点接受到一个包含多个送达地址的MAC帧、并发现自己是多个送达地址中的尾端应答站点时，它在自己的邻近站点列表中查找送达地址中非尾端应答站点的地址，若在邻近站点列表中发现了某个非尾端应答站点的地址，它可以对当前MAC帧进行应答，并把该MAC帧传输给该非尾端应答站点，再由该站点进一步地将MAC帧发送给目标站点。特别地，当它通过对邻近站点的近期通信的检测等方法，可以判定上述非尾端应答站点存在到达目标站点或到达发射站点与目标站点路径上的站点的路径时，它更可以以此方式来对当前MAC帧进行应答和转发该MAC帧。

在本发明提出的方法中，MAC帧的多个送达地址所对应的站点（即送达站点），由于位置、距离等原因有一定的概率会存在隐藏节点问题，即：这些送达站点之间会互相侦听不到对方发射的应答帧，因而可能会存在：在一个送达站点已经进行了应答的情况下，另一个起始应答时间在后的送达站点因未检测到该应答而进行了自己应答，从而会造成应答帧的碰撞。

可以从两个方面来考虑这个问题。首先，考虑到如果两个站点都能对当前MAC帧进行应答，则它们同为所述发射站点的1跳站点，它们的关系有可能是1跳站点，最坏的情况下也是2跳站点，发生隐藏节点问题的概率是比较小的。这是因为：网络中的站点只要根据信号的能量、而并不需要对MAC帧实现正确检测即可判断出信道中存在信号发送，这时就不会进行自己的MAC帧发送了。当一个站点发送应答帧时，其2跳站点虽然不能正确地接收到该MAC帧，但仍有很大的概率检测到该应答帧的能量，从而知道信道中存在数据发送、而不发送自己的应答帧。

其次，为了更可靠地克服隐藏节点的问题，在本发明提出的方法的中，当一个送达站点对当前MAC帧进行应答时，若存在起始应答时间在其后的站点，则在其发现那些起始应答时间在其后的送达站点不全是它的1跳站点时，它可以用尽可能大的功率发送该应答帧，起始应答时间在其后的送达站点将可以以很大的概率检测到这个应答帧，从而可以避免掉因隐藏节点问题而可能存在的应答帧碰撞。

也就是说，为了克服隐藏节点的问题，本发明上述方法中发送对MAC帧进行应答的应答MAC帧之前，还包括：判断接收到的MAC帧中是否存在起始应答时间在后的送达站点，若存在进一步判断这些送达站点是否都是自身的1跳站点，当存在且不都是自身的1跳站点时，采用不大于设定的发射功率阈值的最大发射功率发送应答帧。

在本发明提出的方法中，送达站点如果不是本次通信的目标站点，则它在本发明提出方法的第（3）步对所述MAC帧进行应答之后或同时，还需要向其后的站点转发接收到的MAC帧，转发的MAC帧将包含MAC帧所承载的数据，但送达地址部分会有所变动，MAC帧头的一些域也可能有变动。送达站点对MAC帧的转发可以在其对该MAC帧应答之后再单独地转发，也可以在对该MAC帧发送应答帧的同时向其后的站点发送转发帧，其中，应答帧和转发帧的同时发送可以通过一些具体技术来实现，如：将这两个MAC帧构成一个聚合MAC帧、将这两个MAC分别构造成一个物理帧并进一步将这两个物理帧构造成一个物理层超帧，等等。在本发明的描述中，我们用应答帧+转发帧表示这种应答帧和转发MAC帧同时发送的情形。对于应答帧和转发MAC帧同时发送的情形，所述发射站点和所述其后的站点在接收到所述应答帧+转发帧后，将分别提取其中的应答帧和转发MAC帧、并进行相应的处理，而对另一帧不进行处理。

本发明提出的方法为无线多跳网络中的数据传输提供了一种高效可靠的实现方法，但本发明的方法不仅可以用于多跳网络，也可适用于包含中心节点的无线网络中的多跳数据传输。在包含中心节点的网络中，中心节点或一般节点都可以被用作是多跳数据传输中的中继节点，通过采用本发明提出的方法，仍可在这种类型的网络中实现高效的数据传输。

下面通过具体的实施例详细说明上述多跳链路通信方法在不同场景下的具体实现过程。

实施例一

本发明实施例一提供的无线网络中的多跳链路通信方法，以无线网络中的2跳链路通信为例进行说明，其原理如图1所示。

图1给出了一种2跳通信的实现原理示意，在图1中，源站点、中继站点和目标站点各自维护一个自己的1跳站点的列表（邻近站点列表），该列表可以通过信道侦听来实现，比如：在802.11无线局域网的通信中，发射站点在发送MAC帧时，除了在MAC帧中写入送达地址（即接收站点的地址）外，一般还要写入发射站点的地址（如果通信的过程表明发射站点的地址对于接收站点来说是明确的，这种情况下有可能不写入发射站点的地址），对于无线数字对讲系统也是如此。对于这种在MAC帧中通过地址（或等效标识）来标识MAC帧的发射站点和接收站点的系统，无线网络中的通信站点将可以通过对无线信道的侦听来发现其自身的1跳站点，从而可以建立起1跳站点的列表。

根据图1所示的通信原理示意，实现数据从源站点向目标站点发送的通信过程包括：

假设源站点要向目标站点发送MAC帧，但它不能确定目标站点是不是自己的1跳站点，且源站点已经发现了通过中继站点到达目标站点的2跳路径，则源站点作为发射站点，在向目标站点发送的MAC帧中同时设定两个送达地址：目标站点的地址和中继站点的地址，并设定目标站点的起始应答时间在前，中继站点的起始应答时间在后，具体地：在MAC帧发送结束T1时刻后目标站点获得应答权限（即发送应答帧的权限），而在MAC帧发送结束T1+T2时刻后中继站点获得应答权限。即：目标站点可以作为接收站点、接收到源站点发送的MAC帧，其对应的起始应答时间为MAC帧发送后的T1时刻；中继站点可以作为接收站点、接收到源站点发送的MAC帧，其对应的起始应答时间为MAC帧发送后的T1+T2时刻。

在源站点发送MAC帧后，如果目标站点正确地接收到了该MAC帧，则它在该帧发送完成T1时刻后向源站点发送应答帧，由于中继站点可以侦听到该应答帧，此后中继站点将不参与到本次通信。

在源站点发送MAC帧后，如果目标站点未能接收到或未能正确地接收到该MAC帧，则在T1时刻后它将不作出应答。此时，如果中继站点正确地接收到了该MAC帧，并且在自己的1跳站点列表中发现了目标站点的地址，则它将在T1+T2时刻后发送应答帧，一般同时也可以向目标站点转发当前MAC帧，即中继站点可以发送应答帧+转发帧，这样，源站点可以接收到中继站点对其发送的MAC帧的应答，同时目标站点也可以接收到中继站点转发的需要传输的数据。

在无线通信中，由于站点移动等的原因，可能会导致信道状况的变动，通过图1所示的方法，可以针对信道变好与信道变坏两种变动获得相应的收益。假定目标站点原来是源站点的2跳站点，由于站点移动等原因，已经变成了源站点的1跳站点，但源站点并不知情，则通过图1所示的实现原理，在携带了两个送达地址后，源站点与目标站点之间将可以通过1跳的方式实现通信，目标站点可能会直接接收到源站点MAC帧，从而减少了一次数据传输，节约了流量开销，提高了数据传输的速度和效率，进而提高了整个网络的数据吞吐。而采用现有方式，源站点与目标站点之间仍只能采用2跳的方式进行通信，从而将占有较大的网络资源。

假定目标站点原来是源站点的1跳站点，由于站点移动等原因，两个站点之间的信道变差或目标站点已经变成了源站点的2跳站点，但源站点并不知情，这时源站点根据一定的方法，已经判断它的某个1跳站点也是目标站点的1跳站点，则它可以将该1跳站点作为中继站点，将其地址写入发送的MAC帧，在目标站点不能正确地接收到该MAC帧时，就可以以写入的1跳站点为中继站点、通过2跳的方式实现可靠的通信。而采用现有方式，则当前通信会失败。因此本发明的方法提高了传输的可靠性。

实施例二

本发明实施例二提供的无线网络中的多跳链路通信方法，以无线网络中的一般性的多跳链路通信为例进行说明。

该实施例与实施例一的区别在于将本发明方法推广到一般性的多跳通信的情形，实质上，多跳通信可以看作是实施例一所描述的一个通信过程的多次重复，到最后一次通信过程时，可能会出现1跳通信的情形。发射站点可以是源站点也可以是中继站点，接收站点可以是中继站点也可以是目标站点。

源站点在发往目标站点的MAC帧中写入到达目标站点的路由或者说到达目标站点的路径（即：按顺序写入到达目标站点的多跳链路上的各个通信站点的地址），源站点作为发射站点发送MAC帧时、或者中继站点作为发射站点发送应答帧+转发帧时，从到达目标站点的路径中选择其下1跳站点和下2跳站点的地址作为当前发送的MAC帧或应答帧+转发帧的送达地址，并设定下2跳站点的起始应答时间在前，下1跳站点的起始应答时间在后，如在MAC帧或应答帧+转发帧发送结束T1时刻后下2跳站点获得应答权限（发送应答帧+转发帧或发送应答帧的权限），在MAC帧或应答帧+转发帧发送结束T1+T2时刻后下1跳站点获得应答权限。

优选的，源站点作为发射站点发送MAC帧时、或者中继站点作为发射站点发送应答帧+转发帧时，已经预知其与1跳站点之间的信道恶化，或者它在向其下1跳站点、下2跳站点发送数据失败，它可以在其与下1跳站点之间插入一个中继站点，然后将该中继站点作为其下1跳站点，原来的下1跳站点转变成下2跳站点，重复上述的发送过程；当前的下2跳站点或下1跳站点在正确地接收到MAC帧或应答帧+转发帧后，若它不为目标站点，则它在目标站点不为其1跳站点的情况下，将其下1跳站点、下2跳站点作为当前发送的转发帧的送达站点，把转发帧发送给它的下2跳或下1跳站点，实现传输的数据的转发；或者在目标站点是它的1跳站点的情况下、把MAC帧通过1跳通信发送给目标站点；这个过程一直持续到MAC帧发送到目标站点为止。

假设一个N跳（N≥2）的多跳链路由源站点、N-1个中继站点和目标站点所构成。为了表述的方便，我们用站点0表示源站点，用站点1到站点N-1表示N-1个中继站点，用站点N表示目标站点，则由通信站点k（0≤k≤N-2）到其下1跳站点、下2跳站点的通信可以一般性地用图2所示的实现原理来实现。此时，站点k可能是源站点，也可能是某一个中继站点。

在图2中，在站点k是源站点、或者在站点k是中继站点但其向下1跳站点发送数据已经失败、插入新的1跳站点进行通信的情况下，站点k所发送的为MAC帧，其它情况下，站点k发送的均为应答帧+转发帧；在站点k+2是目标站点时，其所发送的是应答帧，其它情况下，发送的都是包括传输数据和应答的应答帧+转发帧。

实施例三

本发明实施例三提供的无线网络中的多跳链路通信方法，仍以以无线网络中的一般性的多跳链路通信为例进行说明。与实施例一和实施例二不同之处在于，实施例一和实施例二中是以在MAC帧中写入两个送达地址为例进行说明的，本实施例三中，以在MAC帧中写入多个送达地址为例进行说明。

假设源站点在发送数据之前，已经与目标站点之间建立起了一条多跳路由或者说多跳路径。源站点及其后的各参与通信的中继站点可以按以下方式实现多跳通信：

源站点将多跳路由写入MAC帧、并选择多跳路由上的前若干个站点作为它发送的MAC帧的送达站点，对每个站点设定不同的起始应答时间：跳数在后的站点，起始应答时间在前；MAC帧中的送达地址对应的通信站点作为接收站点在正确接收到该MAC帧后，在到达其起始应答时间时若未侦听到信道中有其他站点应答（通过对信道内的信号能量进行检测而实现），则对接收到的MAC帧进行应答，同时选定多跳路由中其后的若干跳站点作为转发帧的送达站点、并按前述方式发送该应答帧+转发帧；即：跳数在后的站点，起始应答时间在前；这个过程一直持续到源站点发送的MAC帧被目标站点正确接收为止。

假设目标站点是源站点的N跳站点，并设源站点及中继站点均选取多跳路由上其后的K（K≤N）个通信站点作为其发送MAC帧或发送应答帧+转发MAC帧的送达站点，再取M=min（k+K，N），则源站点发送MAC帧、多跳路由上其后的各跳通信站点进行应答的情况可以如图3所示，而中继站点k（即：多跳路由上的k跳站点）发送应答帧+转发帧、其后的各跳站点进行应答的情况如图4所示。在本实施例的描述中，用站点n（n=0,1,2,…,N）表示由源站点到目标站点的多跳链路上的第n跳站点。

在图3和图4中，可以假设第一个应答的通信站点在MAC帧发送结束后间隔T0时间、即发送结束后的T0时刻获得应答权限，第二个应答的通信站点在MAC帧发送结束后间隔T0+T1时间、即发送结束后的T0+T1时刻获得应答权限，……以此类推，第K个应答的通信站点在MAC帧发送结束后间隔T0+T1+…+TK-1时间，即发送结束后的T0+T1+…+TK-1时间时刻获得应答权限。时间间隔T1、T2、……、TK-1可以均为时间间隔为T，也可以各不相同。

以图3所示的为例，即以源站点发送MAC帧后各通信站点的处理情况为例，站点K的起始应答时间为源站点发送MAC帧后的T0时刻，在T0时刻到期时，站点K进行应答；站点K-1的起始应答时间为源站点发送MAC帧后的T0+T1时刻，在T0+T1时刻到期时，站点K-1若未检测到有其他通信站点应答，则进行应答；……；以此类推，站点1的起始应答时间为源站点发送MAC帧后的T0+T1+…+TK-1时刻，在T0+T1+…+TK-1时刻到期时，站点1若未检测到有其他通信站点应答，则进行应答。

以图4所示的为例，即以中继站点k发送应答帧+转发帧后、各通信站点的处理情况为例，站点M的起始应答时间为中继站点k发送应答帧后的T0时刻，在T0时刻到期时，站点M发送应答帧+转发帧或应答帧；站点M-1的起始应答时间为中继站点k发送应答帧后的T0+T1时刻，在T0+T1时刻到期时，站点M-1若未检测到有其他通信站点进行应答，则发送应答帧+转发帧；……；以此类推，站点k+1的起始应答时间为中继站点k发送应答帧+转发帧后的T0+T1+…+TM-k-1时刻，在T0+T1+…+TM-k-1时刻到期时，站点k+1若未检测到有其他通信站点进行应答，则发送应答帧+转发帧。

实质上，实施例二中所描述的实现过程可以看作是实施例三中所描述的实现过程在k=2时的特例。采用该方法，一方面可以使多跳通信变得稳定可靠，另一方面也可以尽可能地节省网络流量，从而可以增加网络的总的吞吐。

对于k≥3的情形，为避免在应答过程中出现隐藏节点问题，获得了应答权限的站点可以采用通信协议规定的最大发射功率进行应答帧的发送。

进一步，可选的，源站点和中继站点可以按照设定的准则在多跳路由上任意地选取其后的k个站点，而不是必须限定于是连续的k个站点，如源站点可以选取1跳站点、3跳站点、6跳站点、…作为其MAC帧的送达站点。

实施例四

本发明实施例四提供的无线网络中的多跳链路通信方法，针对源站点到目标站点有不止一条路由的情形、即源站点有不止一条到达目标站点的路径的情形。

如果源站点通过路由发现的过程找到了通往目标站点的两条及以上的多跳路由，则它可以混合地把两条及以上的多跳路由上的通信站点作为其发送的MAC帧的送达站点，源站点根据设定的准则决定这些站点的应答顺序；多跳链路上的中继站点在准备发送针对该MAC帧的应答帧+转发帧时，如果它发现存在两条及以上的到达目标站点的路由，则它可以混合地把两条及以上路由上的通信站点作为其发送的转发MAC帧的送达站点，中继站点根据设定的准则决定这些站点进行应答的顺序。

如：假设源站点发现了两条到达目标站点的多跳路由链路：N1跳的多跳路由1和N2跳的多跳路由2，源站点选取多跳路由1上的前K1（K1≤N1）跳站点和多跳路由2上的前K2（K2≤N2）跳站点作为其发送的MAC帧的送达站点，这些站点的应答顺序可以是满足如下要求的任意组合：同一条多跳路由上的站点，跳数在后的站点的起始应答时间在前；不同链路上的站点没有应答顺序的要求。

以上列出的实施例一至实施例四在逻辑上是具有内在关联性的，如实施例三是实施例四在只有一条多跳路由下的特殊情形，实施例二是实施例三在K=2时的特殊情形，实施例一是实施例二在2跳下的特殊情形。

综上所述，本发明提出的无线网络中多跳数据传输的实现方法，可以概括为包括：发射站点发送包含至少两个送达地址的MAC帧，其中，每个送达地址对应不同的起始应答时间；接收站点接收发射站点发送的上述MAC帧，若在MAC帧的送达地址中包含其自身的地址，则它准备对此MAC帧进行应答；准备进行应答的站点在自身对应的起始应答时间到期时未检测到信道中有其他站点进行应答，则对接收到的MAC帧进行应答。

本发明实施例提供的上述多跳链路通信方法，在实现多跳通信的过程中，通过在MAC帧中写入至少两个的送达地址，利用多跳网络天然存在的站点间的多条路径来进行数据传输，增加了多跳通信的可靠性、大幅增加了整个网络的吞吐，有利于实现实时业务的低时延，满足实时业务的QoS性能。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种无线网络中的多跳链路通信系统，该系统结构如图5所示，包括至少三个通信站点，例如图5中所示的系统中包括通信站点1、通信站点2、通信站点3、通信站点4、通信站点5、通信站点6等。

上述通信站点，用于发射站点发送携带至少两个送达地址的MAC帧，其中，每个送达地址对应不同的起始应答时间；接收站点接收发射站点发送的MAC帧，若确定接收到的MAC帧中携带有自身的地址，且在自身的起始应答时间到期时未检测到信道中有其他站点对MAC帧作出了应答，则对MAC帧进行应答。

优选的，根据送达地址在MAC帧中所有送达地址中的排列顺序，确定每个送达地址所对应的送达站点的起始应答时间。

优选的，上述通信站点，还用于在接收到MAC帧之后，通过检测信道中是否出现信号传输判断是否有其他站点对MAC帧作出了应答。

优选的，上述通信站点，还用于对接收到的MAC帧进行应答之前，判断自身是否存在到达目标站点的路径，当存在时，对MAC帧进行应答。

优选的，上述通信站点，具体用于根据接收到的MAC帧中包括的目标站点地址，在自身维护的邻近站点列表中搜索所述目标站点地址，当搜索到目标站点地址时，确定自身存在到达目标站点的路径；否则，确定自身不存在到达目标站点的路径。

优选的，上述通信站点，还用于判断自身是否存在到达由发射站点到目标站点路径上的站点的路径，当存在时，对接收到的MAC帧进行应答。

优选的，上述通信站点，具体用于根据接收到的MAC帧中包括的由发射站点到目标站点的路径，在自身维护的邻近站点列表中搜索路径上的站点，当搜索到时，确定自身存在到达该路径上站点的路径；否则，确定自身不存在到达该路径上站点的路径。

优选的，上述通信站点，还用于对MAC帧进行应答之前，判断接收到的MAC帧中是否存在起始应答时间在其后的送达站点、若存在是否都是自身的1跳站点，当存在且不都是自身的1跳站点时，采用不大于设定的发射功率阈值的最大发射功率发送对MAC帧进行应答的应答帧。

上述系统中的通信站点可以作为发射站点也可以作为接收站点。上述通信系统中的通信站点，当是一个多跳通信路径的起始站点时，称为源站点，当是一个多跳通信路径的结束站点时，称为目标站点，当是多跳通信路径的中间站点时（即通信站点是源站点与目标站点之间的站点时），称为中继站点。

上述通信系统中的通信站点，其结构如图6所示，包括：接收模块10和应答模块20。

接收模块10，用于接收发射站点发送的MAC帧，该MAC帧中携带至少两个送达地址，其中，每个送达地址对应不同的起始应答时间。

应答模块20，用于若确定接收到的MAC帧中携带有自身的地址，且在自身的起始应答时间到期时未检测到信道中有其他站点对MAC帧作出了应答，则对接收到的MAC帧进行应答。

优选的，上述应答模块20，具体用于根据送达地址在MAC帧中所有送达地址中的排列顺序，确定每个送达地址所对应的送达站点的起始应答时间。

优选的，上述应答模块20，还用于对接收到的MAC帧进行应答之前，判断自身是否存在到达目标站点的路径，当存在时，对MAC帧进行应答。

优选的，上述应答模块20，具体用于根据接收到的MAC帧中包括的目标站点地址，在自身维护的邻近站点列表中搜索目标站点地址，当搜索到目标站点地址时，确定自身存在到达目标站点的路径；否则，确定自身不存在到达目标站点的路径。

优选的，上述应答模块20，具体用于：判断自身是否存在到达由发射站点到目标站点路径上的站点的路径，当存在时，对MAC帧进行应答。

优选的，上述应答模块20，具体用于根据接收到的所述MAC帧中包括的由发射站点到目标站点的路径，在自身维护的邻近站点列表中搜索路径上的站点，当搜索到时，确定自身存在到达该路径上站点的路径；否则，确定自身不存在到达该路径上站点的路径。

优选的，上述应答模块20，具体用于在接收模块10接收到MAC帧之后，通过检测信道中是否出现信号传输判断是否有其他站点对MAC帧作出了应答。

优选的，上述应答模块20，具体用于判断接收到的MAC帧中是否存在起始应答时间在其后的送达站点、若存在是否都是自身的1跳站点，当存在且不都是自身的1跳站点时，采用不大于设定的发射功率阈值的最大发射功率发送对MAC帧进行应答的应答帧。

优选的，上述通信站点，还包括：发送模块30，用于发送MAC帧，发送的MAC帧中携带至少两个送达地址，其中，每个送达地址对应不同的起始应答时间。

除非另外具体陈述，术语比如处理、计算、运算、确定等等可以指一个或更多个处理或者计算系统、或类似设备的动作和/或过程，所述动作和/或过程将表示为处理系统的寄存器或存储器内的物理(如电子)量的数据操作和转换成为类似地表示为处理系统的存储器、寄存器或者其他此类信息存储、发射或者显示设备内的物理量的其他数据。信息和信号可以使用多种不同的技术和方法中的任何一种来表示。

应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。

在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。

本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。

对于软件实现，本申请中描述的技术可用执行本申请所述功能的模块（例如，过程、函数等）来实现。这些软件代码可以存储在存储器单元并由处理器执行。存储器单元可以实现在处理器内，也可以实现在处理器外，在后一种情况下，它经由各种手段以通信方式耦合到处理器，这些都是本领域中所公知的。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。