[发明专利]一种无线自组织网中基于双忙音机制的信道预约方法

权利要求书

1.一种无线自组织网中基于双忙音机制的信道预约方法，其特征在于包括下述步骤：

情况1：网络节点发送与接收非实时数据分组，或发送与接收第一个实时数据分组；所述的网络节点包括一个发送节点与一个接收节点，且发送节点与接收节点处理的分组包括非实时数据分组和实时数据分组；

步骤1：发送节点对当前需要发送的数据分组进行判断，以决定是否需要尝试发送当前分组，具体分为以下两个步骤：

步骤1.1：若当前需要发送的分组为普通业务数据分组DPK，则发送节点进行二进制指数随机退避，竞争信道资源；

步骤1.2：若当前需要发送的分组为实时业务数据分组RPK，且该RPK的实际产生时刻与当前时刻之间的时间差不大于一个实时业务数据分组的产生周期t_cycle，则发送节点进行二进制指数随机退避，竞争信道资源；否则发送节点认为当前实时分组的发送不能满足实时业务的实时性要求，将该分组删除，不予发送，节点转入空闲状态；

步骤2：发送节点退避完成后读取预约表，检查预约表是否空闲；

所述的读取预约表是指该发送节点从发送预约表和接收预约表中选取时间上最早的预约信息，令预约表中的预约信息的开始时刻为t_{rsv_start}，结束时刻为t_{rsv_end}，同时令当前时刻为t_cur，一个RTS的传输时长为t_RTS，一个RPK的传输时长为t_RPK，一个DPK的传输时长为t_DPK；若当前时刻t_cur早于在预约表中被选中的预约信息的t_{rsv_start}，且RPK和DPK的发送节点分别满足公式(1)、(2)，则说明预约表空闲，转入步骤3；否则预约表忙，转入步骤1；

|t_{rsv_start}-t_cur|＞t_RTS+SIFS+t_RPK     (1)

|t_{rsv_start}-t_cur|＞t_RTS+SIFS+t_DPK     (2)

选取预约表中时间最早的一项预约信息，将该预约信息的t_{rsv_start}代入公式(1)、(2)进行计算；SIFS为短帧间间隔；

步骤3：尝试进行RTS握手；

发送节点分别在发送忙音信道和接收忙音信道上侦听实时发送忙音RBTt、实时接收忙音RBTr和非实时接收忙音DBTr，若存在这三种类型的忙音中的任何一种，则发送节点放弃当前RTS发送，回到步骤1；若不存在这三种类型的忙音中的任何一种，则发送节点可以在数据信道上发送RTS控制分组，并同时在发送忙音信道上启动非实时发送忙音DBTt，DBTt的持续时间与RTS分组的传输时间同步；RTS分组发送完毕时，结束DBTt的发送；接收节点在收到RTS之后，同样检查自己的预约表是否空闲，并侦听RBTt、DBTt和RBTr，若不存在这三种类型的忙音中的任何一种，则立即启动BTr，否则返回空闲状态，不做回应；若接收节点回应并启动BTr，则分为以下两个具体步骤：

步骤3.1：若接收的是非实时分组，则在接收忙音信道上启动DBTr，直到DPK接收完毕；若在开始启动DBTr之后的两个SIFS时间后没有检测到发送节点的数据分组发送，则接收节点超时退出接收状态，返回空闲状态；

步骤3.2：若接收的是实时分组，则在接收忙音信道上启动RBTr，直到RPK接收完毕，同时该接收节点记录下一个实时分组的接收预约时间，即当前RBTr开始启动之后一个t_cycle的时刻；若在开始启动RBTr之后的两个SIFS时间后没有检测到发送节点的数据分组发送，则接收节点超时退出接收状态，取消开始所记录的下一个实时分组的接收预约时间，并返回空闲状态；

步骤4：发送数据分组，发送节点在RTS分组发送完毕后，等待SIFS时间，该步骤分为以下两个具体步骤：

步骤4.1：若发送的是非实时分组，且在SIFS时间结束之时侦听到DBTr，则发送节点在数据信道上正常发送DPK；否则发送节点超时退出，转入步骤1；

步骤4.2：若发送的是第一个实时分组，且在SIFS时间结束之时在接收忙音信道上侦听到RBTr，则发送节点在数据信道上正常发送RPK，并同时在发送忙音信道上启动实时发送忙音RBTt进行信道预约，RBTt的持续时间与RPK的发送时长同步，RPK发送完毕时，结束RBTt的发送，同时发送节点记录下一个实时分组的发送预约时间，即当前RPK开始发送之后一个t_cycle的时刻；若在SIFS时间结束之时在接收忙音信道上没有侦听到RBTr，则超时退出，转入步骤1；

情况2：网络节点发送或接收第二个及以后的实时分组；

步骤1：在发送或接收前一个实时分组时计算并记录下的预约时间到来时，实时数据的发送节点或接收节点不通过竞争信道的方式进行信道接入，而是直接尝试接入信道；其中发送节点和接收节点分别依据以下具体步骤：

步骤1.1：实时数据发送节点在预约好的实时数据分组发送时间到来时，在接收忙音信道上侦听RBTr；若侦听到RBTr则转入步骤2，若未侦听到，则发送节点超时退出，将当前需要发送的RPK作为第一个实时数据分组处理，重新尝试情况1的处理步骤；

步骤1.2：实时数据接收节点在预约好的实时数据分组接收时间到来时，在接收忙音信道上启动RBTr，同时接收节点记录下一个实时分组的预约接收时间，即当前RBTr开始之后一个t_cycle的时刻；

步骤2：若接入信道成功，则正常发送或接收实时数据分组，其中发送节点和接收节点分别依据以下具体步骤：

步骤2.1：发送节点在接收忙音信道上侦听到RBTr后，直接发送RPK，并同时在发送忙音信道上启动RBTt，同时发送节点记录下一个实时分组的发送预约时间，即当前RPK开始发送之后一个t_cycle的时刻；

步骤2.2：接收节点启动RBTr后，若经过2个SIFS时段之后，仍未接收到RPK，则接收节点超时退出，取消下一个RPK的预约接收。

情况3：节点侦听到相邻节点启动的RBTt或RBTr；

步骤1：计算预约时间，侦听到相邻节点启动的RBTt或RBTr表示相邻节点在将来某个时段将要发送或接收实时数据分组，因此侦听到RBTt或RBTr的节点需要计算和记录这个时间段，并在该时间段内回避无线信道接入以避免和实时业务的冲突；令邻节点为A与其中A表示实时业务发送节点，表示对应的接收节点；

令t_rsv表示正确发送或接收一个RPK总共所需要的时间段，即预约表中记录的一个预约时间段，

本发明的忙音信道预约中，每个RBTt或RBTr需要对其之后下一个周期的实时分组传输进行信道预约，每个侦听到RBTt或RBTr的节点需要计算接下来一个RPK的传输时间，设节点侦听到RBTt的时刻为t_cur1，即实时业务发送节点开始发送第n个实时分组RPK_n的时刻，则第n+1个实时分组RPK_n+1的预约开始时刻为：

t_{rsv_start}＝t_cur1+t_cycle       (3)

第n+1个实时分组RPK_n+1的预约结束时刻为：

t_{rsv_end}＝t_cur1+t_cycle+t_RPK    (4)

在节点侦听到RBTt时，将按照公式(3)、(4)计算预约时间t_rsv，计算得到的结果保存在节点的发送预约表中，表示有某个邻节点将在该段时间内发送实时数据分组。

设节点侦听到RBTr的时刻为t_cur2，即实时业务接收节点开始接收第n个实时分组RPK_n的时刻，则第n+1个实时分组RPK_n+1的预约开始时刻为：

t_{rsv_start}＝t_cur2+t_cycle            (5)

第n+1个实时分组RPK_n+1的预约结束时刻为：

t_{rsv_end}＝t_cur2+t_cycle+SIFS+t_RPK    (6)

在节点侦听到RBTr时，将按照公式(5)、(6)计算预约时间t_rsv，计算得到的结果保存在节点的接收预约表中，表示有某个邻节点将在该段时间内接收实时数据分组；

步骤2：更新预约表；

若预约表不为空，且预约表中的第一项预约信息标示的结束时间比当前时刻更早，则说明预约表中的第一项预约信息已经过时，需要将该预约信息删除并将之后未过时且距当前时刻最近的预约信息作为预约表中的第一项；

步骤3：插入预约信息到预约表合适的位置；

计算预约时间后，节点按照预约信息中预约开始时间t_{rsv_start}的先后，按顺序将其加入相应预约表。