[发明专利]基于竞争排序的节点接纳方法

说明书

本发明公开了一种基于竞争排序的节点接纳方法，主要解决现有节点接纳方法在接入网络中从属节点数量较多的应用场景下面临的接纳时延长、各从属节点发送接纳请求时易发生冲突的问题。本发明的思路为，在由一个中心节点和多个从属节点组成的星型接入网络中，将连续的多个接纳周期组成一个竞争期；各从属节点从竞争期中随机选择一个接纳周期，并从该接纳周期内的N个上行探测帧时隙中随机选择一个上行探测帧时隙，发送接纳请求；中心节点按顺序依次接纳各从属节点。本发明具有接纳时间短，从属节点多时不易发生冲突、接纳效率高的优点。

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及接入网技术领域中的一种基于竞争排序的节点接纳方法。本发明可用于各种采用时分复用/时分多址机制分配信道的接入网络，将网络中新上电的终端节点快速高效地接入网络。

背景技术

在基于共享媒质的接入网中，常采用由一个中心节点和若干从属节点组成的星型拓扑结构。在这种网络结构中，中心节点和从属节点之间可以直接进行数据通信，各从属节点之间的通信则需要通过中心节点进行转发。一个新的从属节点上电初始化或复位之后，向中心节点注册并加入到现有系统的过程称为节点接纳。通常，节点接纳完成之后，才能进行正常数据通信。为完成节点接纳，中心节点和从属节点通常需要多次交互信息。在此过程中，信道在时间上被划分成多个连续的且互不重叠的接纳周期，每个接纳周期含有下行探测帧时隙和上行探测帧时隙，下行探测帧时隙用于中心节点生成并发送下行探测帧，上行探测帧时隙用于从属节点生成并发送上行探测帧。上行/下行探测帧主要完成物理层的信道训练，并承载中心节点和从属节点在节点接纳过程中交互的媒质接入控制层上行/下行信令帧。相邻两个下行探测帧的起始时间间隔为一个接纳周期。

在已存在的接入网络系统中，通常采用基于竞争的方法获取接纳机会。在这种方法中，每个接纳周期仅含有一个下行探测帧时隙和一个上行探测帧时隙，各从属节点随机退避若干个接纳周期，使用该接纳周期内唯一的上行探测帧时隙发送接纳请求，竞争接纳机会。接纳请求发送成功的从属节点，可以和中心节点进行接纳过程。该从属节点接纳完成后，其余从属节点继续重复上述过程，执行随机退避算法，竞争接纳机会。该方法的不足之处在于：当多个从属节点需要同时接纳到网络中时，大量从属节点在唯一的上行探测帧时隙竞争接纳机会，故而接纳请求易发生冲突；且该方法中一次竞争只能选出一个可被接纳的从属节点，该从属节点完成接纳过程后，其余的待接纳从属节点需要在之后接纳周期内的上行探测帧时隙再次竞争接纳机会，因此需等待较长时间才能完成整个接纳过程。

西安电子科技大学在其申请的专利文献“基于多通道的并行节点接纳方法”(申请号CN201310165257申请公布号CN103237323A)中公开了一种并行节点接纳方法。该方法中节点接纳的步骤为：(1)划分接入信道，将下行信道在频率上划分为N个下行接入信道，承载N路下行MAC层信令帧，将上行信道在时间上划分为N个上行接入信道，承载N路上行MAC层信令帧；(2)构建双向信令帧通道，将N个下行MAC层信令帧通道和N个上行MAC层信令帧通道一一对应，构成N个并行的双向信令帧通道；(3)从属节点选择信令帧通道，各从属节点从N个双向信令帧通道中随机选取一个空闲的双向信令帧通道，进行节点接纳流程。该方法可在多个并行的双向信令帧通道上同时进行从属节点接纳，一定程度上缩短了接纳时长，但是，该方法仍然存在的不足之处有两点：其一，当处于接纳状态的忙双向信令帧通道个数较多时，各从属节点在发送接纳请求时可选择的空闲双向信令帧通道个数少，易发生竞争冲突，导致节点接纳成功率低下。其二，使用该方法进行节点接纳时需要在网络的中心节点配置N套接收机，来完成不同信令帧通道上的从属节点接纳，方法实现过于复杂。