[发明专利]基于TDMA的无线传输系统的分布式接入方法

说明书

本发明提出了基于TDMA的弹性长距离无线传输系统的分布式接入方法，系统按照下列步骤工作：第一步，节点入网，监听，进行帧的起始时间同步；第二步，节点在下一个帧的起始时隙发送入网请求信息，并等待邻居节点广播时隙占用信息，构建两跳内邻居节点的时隙占用情况；第三步，节点根据自身的ID和时隙选择算法进行时隙占用，并广播占用结果；第四步，两跳邻居完成对新节点信息的更新后，节点入网，根据时隙传输算法进行传输。本发明所提出的帧结构，节点入网接入过程以及时隙传输算法，在弹性长距离传输网络中可以获得更高的吞吐量，具有更高的传输稳定性。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体地，涉及一种基于TDMA的弹性长距离无线传输系统的分布式接入方法。

背景技术

针对ad hoc网络的MAC层接入技术大体上可以分为两类：竞争式和计划式。相对应的实现方式分别是CSMA和TDMA技术。竞争式的协议由于其接入方式的随机性，当网络负载较高时，碰撞概率较高，会对吞吐量造成较大的影响。TDMA协议的特点是每个节点在固定的时隙进行传输，在碰撞范围内，每一个时隙仅仅有一个节点进行传输，避免了碰撞的发生，但是会引入额外拓扑信息交互的开销。两种协议在不同的网络环境下各有优劣，本发明主要考虑基于TDMA的弹性长距离无线传输系统的分布式接入方法。

基于TDMA的MAC层无线传输技术可分为集中式和分布式两大类，其中分布式的TDMA 又分为依赖于拓扑结构和拓扑结构透明两种实现方式。依赖于拓扑结构的TDMA技术主要目的是设计一种节点与节点间的信息交互策略，由于“隐藏终端”问题的存在，需要依赖于两跳邻居的拓扑知识，保障不发生传输碰撞的前提下完成时隙的分布式分配，当网络拓扑结构发生变化时，需要额外的控制信息来完成拓扑结构的更新维护。拓扑结构透明的TDMA技术不依赖于网络当前的拓扑结构，仅仅需要网络中的总结点数量K和每个节点的最大邻居数量D，此种协议适用于超高弹性的TDMA网络，并不能避免碰撞的发生，因此，在网络相对稳定的阶段会产生大量时隙的浪费，对吞吐量造成影响。

对现有技术进行检索发现，LiChun Bao等在2001年Proceedings of the 7thannual international conference on Mobile computing and networking上发表的ANew Approach to Channel Access Scheduling for Ad Hoc Networks(ad hoc网络的一种新的信道接入方法)中提出了一种基于哈希算法的时隙随机接入策略，避免了碰撞的发生，并证明了节点接入信道的公平性，这种方式由于节点完全随机的接入特质，新节点在接入网络前要经历更长的时间来完成拓扑信息的交互，同时，大量重复性的拓扑信息需要在每一个时隙周期重复发送以保障信息的成功送达，对吞吐量有一定的影响。MH Chaudhary等在2013年IEEE MILCOM上发表的Progressive Decentralized TDMA based MAC:JointOptimization of Slot Allocation and Frame Lengths(分布式TDMA MAC协议：对时隙分配和时隙长度的优化方案)中提出了一种根据网络实际的拓扑情况可适应性的调整帧结构的TDMA接入策略，该策略可以根据节点两跳邻居的实际数量和时隙占用情况弹性的扩大和缩短帧长度，从而提高吞吐量。然而对于网络拓扑变化较大的弹性网络(网络中存在的节点数量浮动大)，频繁的变换帧长度会导致许多节点的时隙再选择，从而影响网络的稳定性，同时，仍然无法避免空闲时隙的产生，造成时隙的浪费。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提出一种基于TDMA的弹性长距离无线传输系统的分布式接入方法，采用固定的帧长度策略，节点除了在每一个时隙周期被分配一个固定的时隙外，对未被占用的时隙采用哈希传输算法进行接入。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种基于TDMA的弹性长距离无线传输系统的分布式接入方法，是按照如下步骤工作的：