自组织网络的通信方法、装置、节点设备和存储介质与流程

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及自组织网络的通信方法、装置、节点设备和存储介质。

背景技术：

作为一种广泛应用于无线移动通信领域的技术，自组织网络具有分布式、快速部署、拓扑动态变化、多跳网络等特点。目前较为成熟自组织网络技术以ieee802.16(instituteofelectricalandelectronicsengineers，电气和电子工程师协会)的mesh技术为代表，其物理层帧结构如图1所示。每一帧包括控制子帧(networkcontrolsubframe)和数据子帧(datasubframe)，控制子帧在每帧的前端占据预定数目的ofdm(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing，正交频分复用)符号，可以划分为若干时隙。剩余符号为数据子帧的符号。控制子帧固定采用qpsk(quadraturephaseshiftkeyin，正交相移键控)调制和1/2码率的rs-cc编码。数据可以采用自定义的调制编码方式，但不支持每个mesh帧进行变化。该技术至少存在以下问题：

1)由于自组织网络中不存在中心节点，各节点的数据发送与接收是通过协商或竞争的方式确定的，而受限于帧结构，发送节点在发送数据过程中，无法及时获取接收方的状态反馈进行harq(hybridautomaticrepeatrequest，混合自动重传请求)重传，因而导致网络的无线资源利用率较低；

2)每个无线帧中的数据子帧划分为多个等长的minislot(例如图1中所示的networkentry、netwoconfig、phytr.burstfromss#j)，最多可达256个minislot，而minislot是最小调度粒度，每个minislot都有preamble和guardsymbol，其中guardsymbol的数目与节点的覆盖半径有关，覆盖半径越大，需要guardsymbol的数目越多，这些开销会进一步降低自组织网络无线资源的利用率。

技术实现要素：

本发明实施例提供自组织网络的通信方法、装置、节点设备和存储介质，可以提高自组织网络的空口资源的利用率，进而提高自组织网络的吞吐量。

第一方面采用自组织网络的通信方法，包括：

在帧结构的控制域向目标节点发送无线控制信息，以预约网络资源；

将业务数据添加到帧结构的数据域，将所述业务数据的接收反馈指令添加到帧结构的反馈域；

通过预约到的网络资源向所述目标节点发送所述数据域和反馈域；

若从所述目标节点接收的帧结构的反馈域中记录有业务数据接收失败的反馈信息，则重新发送所述反馈信息指定的数据域。

其中，所述帧结构包括至少一个超帧，每个所述超帧包括多个帧，每个帧包括多个子帧；

每个所述帧包括结构相同的两个半帧，所述控制域位于所述半帧的第一个子帧，所述反馈域位于所述半帧的最后一个子帧的末端，所述数据域位于所述控制域和反馈域之间。

其中，所述控制域包括一个子帧，由第一前导、记录无线控制信息的控制区以及第一保护间隔组成；所述数据域包括多个子帧，由第二前导、记录业务数据的数据区以及第二保护间隔组成；所述反馈域由记录反馈指令或反馈信息的反馈区以及第三保护间隔组成。

其中，所述通信方法，还包括：

获取从发送节点接收的帧结构的控制域携带的无线控制信息，并根据该无线控制信息为所述发送节点分配网络资源以接收业务数据；

若存在接收失败的业务数据，则在帧结构的反馈域添加业务数据接收失败的反馈信息，并反馈到所述发送节点以重新接收对应的数据域。

第二方面采用自组织网络的通信装置，包括：

第一发送单元，用于在帧结构的控制域向目标节点发送无线控制信息，以预约网络资源；

信息添加单元，用于将业务数据添加到帧结构的数据域，将所述业务数据的接收反馈指令添加到帧结构的反馈域；

第二发送单元，用于通过预约到的网络资源向所述目标节点发送所述数据域和反馈域；

补充发送单元，用于若从所述目标节点接收的帧结构的反馈域中记录有业务数据接收失败的反馈信息，则重新发送所述反馈信息指定的数据域。

其中，所述帧结构包括至少一个超帧，每个所述超帧包括多个帧，每个帧包括多个子帧；

每个所述帧包括结构相同的两个半帧，所述控制域位于所述半帧的第一个子帧，所述反馈域位于所述半帧的最后一个子帧的末端，所述数据域位于所述控制域和反馈域之间。

其中，所述控制域包括一个子帧，由第一前导、记录无线控制信息的控制区以及第一保护间隔组成；所述数据域包括多个子帧，由第二前导、记录业务数据的数据区以及第二保护间隔组成；所述反馈域由记录反馈指令或反馈信息的反馈区以及第三保护间隔组成。

其中，所述通信装置，还包括：

资源分配单元，用于获取从发送节点接收的帧结构的控制域携带的无线控制信息，并根据该无线控制信息为所述发送节点分配网络资源以接收业务数据；

接收反馈单元，用于若存在接收失败的业务数据，则在帧结构的反馈域添加业务数据接收失败的反馈信息，并反馈到所述发送节点以重新接收对应的数据域。

第三方面采用节点设备，包括：

一个或多个处理器，

存储装置，用于存储一个或多个程序；

所述一个或多个程序被所述处理器执行，使得所述处理器实现如前文任一项所述的自组织网络的通信方法。

第四方面采用计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如前文任一项所述的自组织网络的通信方法。

本发明实施例提供了自组织网络的通信方法、装置、节点设备和存储介质，该自组织网络的通信方法通过在帧结构的控制域向目标节点发送无线控制信息，以预约网络资源；将业务数据添加到帧结构的数据域，将所述业务数据的接收反馈指令添加到帧结构的反馈域；通过预约到的网络资源向所述目标节点发送所述数据域和反馈域；若从所述目标节点接收的帧结构的反馈域中记录有业务数据接收失败的反馈信息，则重新发送所述反馈信息指定的数据域。通过在帧结构中的控制域、数据域和反馈域各自发送对应的数据，在业务数据的收发过程中确认发送状态，能够在业务保证时延的基础上，进行harq重传，提高自组织网络的空口资源的利用率，进而提高自组织网络的吞吐量。

附图说明

图1是现有技术中一种帧结构的示意图；

图2是本发明实施例一中的一种自组织网络的通信方法的方法流程图；

图3a是本发明实施例二中的一种自组织网络的通信方法的方法流程图；

图3b是本发明实施例二中的一种帧结构的示意图；

图3c是本发明实施例二中的一种半帧的示意图；

图4是本发明实施例三中的一种自组织网络的通信装置的结构方框图；

图5是本发明实施例四中的一种自组织网络的通信装置的结构方框图；

图6是本发明实施例五中的一种节点设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图2是本发明实施例一中的一种自组织网络的通信方法的方法流程图，本实施例可适用于自组织网络的节点间通信的情况，该方法可以由本发明实施例提供的装置来执行，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现，该装置可集成在任何实现无线自组网的通信设备中，例如车联网的组网节点设备、工厂中的环境监测节点设备等，如图2所示，该方法具体包括：

步骤s101：在帧结构的控制域向目标节点发送无线控制信息，以预约网络资源。

在本方案中，帧结构根据传输的数据的作用不同，分为多个专门用于传输特定数据的专用区域，其中控制域中添加的无线控制信息包括网络配置信息、节点信息、接入请求与接入响应、节点的资源预约信息以及路由信息等其中至少一种，用于实现两个节点在数据传输前，数据传输通道的准备工作，即由发送节点发起资源分配请求，由目标节点完成资源分配以及资源相关信息的告知，这一准备工作实施过程中的数据传输通过控制域实现。

步骤s102：将业务数据添加到帧结构的数据域，将业务数据的接收反馈指令添加到帧结构的反馈域。

在具体的传输过程中，业务数据在帧结构中通过数据域进行传输，除此之外，为获得目标节点对业务数据的接收情况，还通过反馈域发送接收反馈指令，要求目标节点根据接收反馈指令进行反馈，反馈域与数据域一一对应。

步骤s103：通过预约到的网络资源向目标节点发送数据域和反馈域。

发送时通过预约到的网络资源向目标节点发送数据与和反馈域，发送结束后随时接收目标节点反馈的接收结果，接收结果也通过相同的帧结构中的反馈域进行记录。

步骤s104：若从目标节点接收的帧结构的反馈域中记录有业务数据接收失败的反馈信息，则重新发送反馈信息指定的数据域。

如果从目标节点接收的帧结构中，反馈域记录有业务数据接收失败的反馈信息，则需要重新发送反馈信息指定的数据域；当然，也可能反馈结果是业务数据接收成功，此时正常进行通信，处理数据传输即可。

综上所述，通过在帧结构的控制域向目标节点发送无线控制信息，以预约网络资源；将业务数据添加到帧结构的数据域，将所述业务数据的接收反馈指令添加到帧结构的反馈域；通过预约到的网络资源向所述目标节点发送所述数据域和反馈域；若从所述目标节点接收的帧结构的反馈域中记录有业务数据接收失败的反馈信息，则重新发送所述反馈信息指定的数据域。通过在帧结构中的控制域、数据域和反馈域各自发送对应的数据，在业务数据的收发过程中确认发送状态，能够在业务保证时延的基础上，进行harq重传，提高自组织网络的空口资源的利用率，进而提高自组织网络的吞吐量。

实施例二

图3a为本发明实施例二中的一种自组织网络的通信方法的方法流程图。本实施例的方法包括：

步骤s201：在帧结构的控制域向目标节点发送无线控制信息，以预约网络资源。

在本实施例中，对帧结构进行了如图3b所示的整体设计，本实施例中的帧结构包括至少一个超帧(超帧0、超帧1、……)，每个所述超帧包括多个帧(帧0、帧1、……、帧n-1，n为大于1的整数)，每个帧包括多个子帧(例如图3b中所示的子帧0-子帧9共10个子帧)，每个子帧占用1ms的时隙；

每个所述帧包括结构相同的两个半帧，所述控制域位于所述半帧的第一个子帧，所述反馈域位于所述半帧的最后一个子帧的末端，所述数据域位于所述控制域和反馈域之间。对于图3b中，子帧0、子帧1、子帧2、子帧3和子帧4组成前半帧，子帧5、子帧6、子帧7、子帧8和子帧9组成后半帧。

在具体的帧的内部结构中，控制域包括一个子帧，由第一前导、记录无线控制信息的控制区以及第一保护间隔组成；所述数据域包括多个子帧，由第二前导、记录业务数据的数据区以及第二保护间隔组成；所述反馈域由记录接收反馈指令或反馈信息的反馈区以及第三保护间隔组成。

具体可以参考图3c，在前半帧中，控制域为子帧0，子帧0根据其中记录的数据的作用不同分为第一前导、控制区和保护间隔(即第一保护间隔)；反馈域包括子帧4的后一部分，这一部分包括记录反馈指令或反馈信息的反馈区以及保护间隔(即第三保护间隔)；控制域和反馈域之间的子帧为数据域，也就是说数据域包括子帧1、子帧2、子帧3的全部以及子帧4的前一部分；其中子帧1的前端一部分为第二前导，子帧1的后一部分、子帧2和子帧3的全部以及子帧4的前端一部分为数据区，数据区与反馈域之间的部分为数据域的保护间隔(即第二保护间隔)。当然反馈域的长度可以根据实际需求进行调整，数据域的长度对应进行调整。后半帧的结构与前半帧的结构相同，即子帧5为控制域，以此类推。

在具体的自组织网络中，例如带宽为20mhz、采样频率为30.72mhz的自组织网络，子帧0包括14个ofdm符号，其中第一前导占用1个ofdm符号，第一保护间隔占用1个ofdm符号，其余为控制区；子帧1～子帧4，每个子帧包括14个ofdm符号，其中子帧1的第二前导占用1个ofdm符号，其余为数据区；子帧2和子帧3数据区占用所有14个ofdm符号；子帧4的数据域中，数据区占用11个ofdm符号，第二保护间隔占用1个ofdm符号；子帧4的反馈区占用1个ofdm，第三保护间隔占用1个ofdm符号。

步骤s202：将业务数据添加到帧结构的数据域，将业务数据的接收反馈指令添加到帧结构的反馈域。

在具体的数据传输过程中，数据域包括指示数据域的调度信息和数据，其中调度信息包括数据占用的带宽位图或带宽、调制编码方式、新传指示等信息；一个数据域分成多个子帧，一个数据域作为自组织网资源预约的最小时域粒度，每个子帧采用灵活的调制编码方式，一个数据域只包含一个第二前导、数据区和一个保护间隔，其中数据区包含多个数据传输块，每个传输块有灵活的调制编码方式，并且相对于现有技术中每个minislot都有preamble和guardsymbol，本方案能够有效提高自组织网络的空口资源的利用率。

步骤s203：通过预约到的网络资源向目标节点发送数据域和反馈域。

为保证数据的顺利传输，预约到的网络资源(或者说分配的网络资源)的最小单位为半帧中的数据域(即4个子帧)，控制域不通过预约的网络资源发送，数据域以及反馈域通过预约的网络资源发送。

步骤s204：若从目标节点接收的帧结构的反馈域中记录有业务数据接收失败的反馈信息，则重新发送反馈信息指定的数据域。

反馈域与数据域一一对应，发送节点在反馈域发送对应数据域的ack/nack反馈指示；目标节点接收对应数据域的ack/nack反馈指示；发送节点在mac层基于反馈域的nack信息对同一包数据进行重传，接收节点对该数据包进行合并解调。

步骤s205：获取从发送节点接收的帧结构的控制域携带的无线控制信息，并根据该无线控制信息为发送节点分配网络资源以接收业务数据。

步骤s206：若存在接收失败的业务数据，则在帧结构的反馈域添加业务数据接收失败的反馈信息，并反馈到发送节点以重新接收对应的数据域。

对于单个节点而言，可能存在发送数据的需求，此时作为发送节点；也存在接收数据的需求，此时作为目标节点。在发送数据的过程中，主要执行步骤s201-s204的过程，在接收数据的过程中，主要执行步骤s205和s206的过程，前面4个步骤和后面2个步骤之间没有严格的先后顺序，单个节点自身的发送数据和接收数据之间互不干扰。

对于单个数据传输任务而言，则需要发送节点和目标节点的配合，在单个数据传输任务的执行过程中，发送节点执行步骤s201-s204，目标节点执行步骤s205和s206，并且相互之间有严格的执行过程。从时序上，依次是：发送节点执行步骤s201，目标节点执行步骤s205，发送节点执行步骤s202，发送节点执行步骤s203，目标节点执行步骤s206，发送节点执行步骤s204，最终实现数据在高吞吐量的无线自组织网络中传输。

综上所述，通过在帧结构的控制域向目标节点发送无线控制信息，以预约网络资源；将业务数据添加到帧结构的数据域，将所述业务数据的接收反馈指令添加到帧结构的反馈域；通过预约到的网络资源向所述目标节点发送所述数据域和反馈域；若从所述目标节点接收的帧结构的反馈域中记录有业务数据接收失败的反馈信息，则重新发送所述反馈信息指定的数据域。通过在帧结构中的控制域、数据域和反馈域各自发送对应的数据，在业务数据的收发过程中确认发送状态，能够在业务保证时延的基础上，进行harq重传，提高自组织网络的空口资源的利用率，进而提高自组织网络的吞吐量。同时，帧结构的具体实现方案进一步提高了空口资源的利用率。

实施例三

图4为本发明实施例三提供的一种自组织网络的通信装置的结构方框图，本实施例可适用于自组织网络件的节点间通信的情况，前实施例中的方法可以由本发明实施例提供的装置来执行，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现，该装置可集成在任何实现无线自组网的通信设备中，例如车联网的组网节点设备、工厂中的环境监测节点设备等，如图4所示，该装置具体包括：

第一发送单元110，用于在帧结构的控制域向目标节点发送无线控制信息，以预约网络资源；

信息添加单元120，用于将业务数据添加到帧结构的数据域，将所述业务数据的接收反馈指令添加到帧结构的反馈域；

第二发送单元130，用于通过预约到的网络资源向所述目标节点发送所述数据域和反馈域；

补充发送单元140，用于若从所述目标节点接收的帧结构的反馈域中记录有业务数据接收失败的反馈信息，则重新发送所述反馈信息指定的数据域。

综上所述，上述各单元的协同工作，通过在帧结构的控制域向目标节点发送无线控制信息，以预约网络资源；将业务数据添加到帧结构的数据域，将所述业务数据的接收反馈指令添加到帧结构的反馈域；通过预约到的网络资源向所述目标节点发送所述数据域和反馈域；若从所述目标节点接收的帧结构的反馈域中记录有业务数据接收失败的反馈信息，则重新发送所述反馈信息指定的数据域。通过在帧结构中的控制域、数据域和反馈域各自发送对应的数据，在业务数据的收发过程中确认发送状态，能够在业务保证时延的基础上，进行harq重传，提高自组织网络的空口资源的利用率，进而提高自组织网络的吞吐量。

实施例四

图5为本发明实施例四提供的一种自组织网络的通信装置的结构方框图，如图5所示，本发明实施例四提供的通信装置，包括：

第一发送单元110，用于在帧结构的控制域向目标节点发送无线控制信息，以预约网络资源；

信息添加单元120，用于将业务数据添加到帧结构的数据域，将所述业务数据的接收反馈指令添加到帧结构的反馈域；

第二发送单元130，用于通过预约到的网络资源向所述目标节点发送所述数据域和反馈域；

补充发送单元140，用于若从所述目标节点接收的帧结构的反馈域中记录有业务数据接收失败的反馈信息，则重新发送所述反馈信息指定的数据域。

其中，所述帧结构包括至少一个超帧，每个所述超帧包括多个帧，每个帧包括多个子帧；

每个所述帧包括结构相同的两个半帧，所述控制域位于所述半帧的第一个子帧，所述反馈域位于所述半帧的最后一个子帧的末端，所述数据域位于所述控制域和反馈域之间。

其中，所述控制域包括一个子帧，由第一前导、记录无线控制信息的控制区以及第一保护间隔组成；所述数据域包括多个子帧，由第二前导、记录业务数据的数据区以及第二保护间隔组成；所述反馈域由记录反馈指令或反馈信息的反馈区以及第三保护间隔组成。

其中，所述通信装置，还包括：

资源分配单元150，用于获取从发送节点接收的帧结构的控制域携带的无线控制信息，并根据该无线控制信息为所述发送节点分配网络资源以接收业务数据；

接收反馈单元160，用于若存在接收失败的业务数据，则在帧结构的反馈域添加业务数据接收失败的反馈信息，并反馈到所述发送节点以重新接收对应的数据域。

综上所述，上述各单元的协同工作，通过在帧结构的控制域向目标节点发送无线控制信息，以预约网络资源；将业务数据添加到帧结构的数据域，将所述业务数据的接收反馈指令添加到帧结构的反馈域；通过预约到的网络资源向所述目标节点发送所述数据域和反馈域；若从所述目标节点接收的帧结构的反馈域中记录有业务数据接收失败的反馈信息，则重新发送所述反馈信息指定的数据域。通过在帧结构中的控制域、数据域和反馈域各自发送对应的数据，在业务数据的收发过程中确认发送状态，能够在业务保证时延的基础上，进行harq重传，提高自组织网络的空口资源的利用率，进而提高自组织网络的吞吐量。同时，帧结构的具体实现方案进一步提高了空口资源的利用率。

实施例五

图6为本发明实施例五提供的一种节点设备的硬件结构示意图，如图6所示，本发明实施例五提供的节点设备，包括一个或多个处理器42；

存储器43，用于存储一个或多个程序。该节点设备与其它节点设备通过射频天线41实现互相通信，射频天线41分别与处理器42和存储器43连接，且处理器42和存储器43通过总线或其它方式连接。在图6中，射频天线41和处理器42的个数均为1个。

该节点设备中的存储器43作为一种计算机可读存储介质，可用于存储一个或多个程序，所述程序可以是软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中自组织网络的通信方法对应的程序指令/模块(例如，图4所示的自组织网络的通信装置中的模块，包括：第一发送单元110、信息添加单元120、第二发送单元130和补充发送单元140)。处理器42通过运行存储在存储器43中的软件程序、指令以及模块，从而执行节点设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的自组织网络的通信方法。

存储器43可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据设备的使用所创建的数据等。此外，存储器43可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器43可进一步包括相对于处理器42远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

并且，当上述节点设备所包括一个或者多个程序被所述一个或者多个处理器42执行时，程序进行如下操作：

在帧结构的控制域向目标节点发送无线控制信息，以预约网络资源；将业务数据添加到帧结构的数据域，将所述业务数据的接收反馈指令添加到帧结构的反馈域；通过预约到的网络资源向所述目标节点发送所述数据域和反馈域；若从所述目标节点接收的帧结构的反馈域中记录有业务数据接收失败的反馈信息，则重新发送所述反馈信息指定的数据域。通过在帧结构中的控制域、数据域和反馈域各自发送对应的数据，在业务数据的收发过程中确认发送状态，能够在业务保证时延的基础上，提高自组织网络的空口资源的利用率，进而提高自组织网络的吞吐量。

此外，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被控制装置执行时实现本发明实施例一或实施例二提供的自组织网络的通信方法，该方法包括：在帧结构的控制域向目标节点发送无线控制信息，以预约网络资源；将业务数据添加到帧结构的数据域，将所述业务数据的接收反馈指令添加到帧结构的反馈域；通过预约到的网络资源向所述目标节点发送所述数据域和反馈域；若从所述目标节点接收的帧结构的反馈域中记录有业务数据接收失败的反馈信息，则重新发送所述反馈信息指定的数据域。

通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(read-onlymemory,rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory,ram)、闪存(flash)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。