[发明专利]一种多跳无线网络的数据传输控制方法

说明书

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加，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1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加。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。

附图说明

图1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示意图。

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。