[发明专利]无线动态令牌环网中的令牌传递方法

说明书

技术领域

本发明涉及于无线传感网络技术领域，本发明尤其涉及无线令牌环网络中的令牌传递方法。

背景技术

由于令牌环网络的网络结构简单、吞吐量高等特点，其已成为有线网络的技术标准之一，而经过改进的针对无线传感网络的无线动态令牌环技术也成为一个研究热点，无线动态令牌协议(WDTP)就是无线动态令牌环技术的一个重要协议。

WDTP将整个网络分成多个子网，子网内包含一个主节点和多个普通节点。主节点负责产生令牌和管理整个子网，一个子网只有一个令牌且在子网内各节点循环传递，持有令牌的节点才能够传输数据，其余节点只能接收数据。WDTP通过令牌方式避免了子网内数据的冲突。

由于无线网络的拓扑不是固定不变的，WDTP通过动态令牌传递来适应拓扑的动态变化。其实现过程如下：子网内每个节点保存一个其邻居节点的有序队列称为令牌传递队列(TPQ)。当节点获得令牌并完成自己的任务时，将令牌传递给该队列的第一个邻居节点；当一个节点发现其某个邻居节点将令牌传递出去时，便将该邻居节点从TPQ中取出并插入到尾部。对于一个全连通的子网，通过TPQ的动态变化可保证令牌在子网内所有节点循环传递。

如图1所示，该无线传感网络的子网中包含ABCD四个节点，可相互通信的节点通过直线相连，其中节点A为主节点。各节点通过WDTP的方式进行数据传输，节点的数据传输顺序(即令牌传递顺序)为A-B-C-D-A。由于无线信道的突变性和不稳定性，当节点D获得令牌，准备将令牌传递至节点A时，当节点D和节点A的信道突然恶化导致信道失效时，将使得令牌传递失败，根据WDTP的规则此时节点D会将令牌传递回节点C，再通过节点C将令牌传递回节点A。此时节点的数据传输顺序(即令牌传递顺序)为A-B-C-D-C-A。由于WDTP的灵活性，使得节点D不会被令牌环的链路中轻易删除，保证了网络的完整性，提高了网络的性能。

在无线信道变化较大且节点存在移动性的无线传感网络中，WDTP可以较好地适应拓扑动态变化，大大提高了无线传感网络的数据传输性能。

无线动态令牌协议只考虑无线传感网络中无线信道失效的情况，而未考虑无线信道失效后，又恢复有效的情况。图2示出了一个五节点无线令牌环子网络，该子网中包含ABCDE五个节点，可相互通信的节点通过直线相连，其中节点A为主节点。各节点通过WDTP的方式进行数据传输时的传输顺序(即令牌传递顺序)为A-B-C-E-D-A。

当节点C将令牌传递至节点E失败时，根据WDTP的规则此时节点C会将令牌传递至节点D，再通过节点D将令牌传递至节点E。

此时可以分为二种情况讨论。第一种情况，若此时节点E至节点C的信道恢复有效，则令牌将从节点E返回节点C进而传递回节点A，即整个传递顺序为A-B-C-D-E-C-A。第二种情况，若此时节点E至节点C的信道还失效，则令牌将返回节点D进而传递回节点A，即整个传递顺序为A-B-C-D-E-D-A。

在第一种情况下，若节点C和节点E的信道恢复有效且在一定时间内保持稳定时，根据WDTP的规则，令牌的传递顺序仍然为A-B-C-D-E-C-A。也就是说经过信道变化后，令牌的传递顺序由最初的A-B-C-E-D-A改变为A-B-C-D-E-C-A，令牌在节点C传递了二次，同时令牌传递跳数增加了一跳，将导致网络性能下降。在第二种情况下，若令牌在第二轮循环时，节点C至节点E的信道恢复有效，由于WDTP没有对信道恢复有效的恢复机制，令牌传递顺序仍然为A-B-C-D-E-D-A，此时令牌在节点D传递了二次，令牌传递跳数同样增加了一跳，同样导致网络性能下降。所以需要对WDTP协议增加信道恢复有效之后的恢复机制。

发明内容

根据本发明的令牌传递方法，考量了无线信道的突变性，特别针对WDTP协议中，当某条链路的无线信道在失效之后的一定时间内恢复有效时，增加协议的恢复机制，保证协议中令牌传递的最少跳数和最少传递时间，提高网络数据传输的性能。

为达成上述目的，本发明提供了一种令牌环网络中的令牌传递方法，其用于在所述网络中以令牌传递的方式进行通信，所述网络包括通过以太网相连的多个可通信节点以环状链接，所述方法包括如下步骤：(a)源节点获取所述令牌以获得通信权以进行数据传输之后，将所述令牌传递至目标节点；(b)当所述令牌传递失败时，所述源节点备份其有序队列；(c)当所述网络中某个节点在接收状态中发现有新的邻居节点传递了所述令牌时，则使用所述备份有序队列来替换所述有序队列。