[发明专利]一种用于无线自组网的多信道多址接入方法

权利要求书

1.一种用于无线自组网的多信道多址接入方法，其特征在于，所述无线自组网每个节点的发送/接收通道能够工作在多个相互正交的频率中的某一个频率，且能够在这些相互正交的频率间切换，这些相互正交的频率组成的集合为全网已知且共享；

所述方法通过由接收方发起握手来减少控制帧开销，利用不同信道分别传输控制帧和数据帧;

所述方法的实现过程还包括内容如下：

无线自组网通过RTR控制帧与ACK控制帧、NTR控制帧、DATA数据帧分别在不同信道上传输；

无线自组网的目的节点使用RTR控制帧发起数据传输，按需使用NTR控制帧以缓解传输冲突；

无线自组网的源节点使用DATA数据帧发送数据，目的节点使用ACK控制帧确认数据传输成功;

其特征在于，所述无线自组网包括3个信道，分别为主控制信道C_mc，从控制信道C_sc，数据信道C_d；所述无线自组网的信道在频率上相互正交，并具有一定带宽，能够在相应的传输速率下传输消息;

所述无线自组网的网络节点通过维护两个NAV分别控制节点的接收和发送;

所述RTR控制帧包含源节点地址、目的节点地址、目的点NAV当前值信息，在主控制信道C_mc上传输，作用是通知数据发送方发送数据;

所述NTR控制帧包含源节点地址、目的节点地址、目的节点NAV当前值信息，要使接收机能够积累起足够的信号能量，能够正确判断信号的存在；NTR在从控制信道C_sc信道上传输;

所述ACK控制帧包含源节点地址、目的节点地址、目的节点NAV当前值信息，在主控制信道C_mc信道上传输，作用是通知数据发送方，数据已正确收到;

所述DATA数据帧在于在数据信道C_d上传输，作用是承载业务数据;

所述NAV通过设置一个时间长度数值的定时器，当定时器超时，向使用所述方法的网络节点发出提示，以驱动节点做出相应反应；所述方法包含2个NAV，分别为NAV_N-RTR和NAV_N-DATA；

每次重置时，设定NAV_N-DATA＝2τ+ξ+δ+γ，其中ξ为载波检测电路从开始检测到确认检测到载波所需时间；δ为DATA帧发送时延；γ为RTR，NTR，ACK帧发送时延，通过设置使NAV_N-DATA为足够在当前的源节点与目的节点之间完成一次传输的最大时间长度；

设定NAV_N-RTR＝δ+2τ-ξ，在NAV_N-RTR超时前不允许发送RTR，在NAV_N-DATA超时前不允许发送DATA；

所述方法实现过程包括内容如下：

1）节点初始化

步骤1：节点在初始化阶段首先监听C_mc 2τ秒，在这段时间内不发送信号，并监听信道，以使节点发现信道的使用情况，τ为两节点之间最大信号传播时延；节点正常初始化后进入Passive状态；

2）节点处于Passive状态

步骤1：检查NAV_N-RTR是否为0；

步骤2：如果NAV_N-RTR不为0，继续监听；如果NAV_N-RTR为0，则设置定时器TTX时间为（0，T_s）内一随机数，T_s为平均信道接入时间；

步骤3：在TTX超时前节点监听C_mc；

步骤4-1：如果监听到载波，则节点开始退避，接收并解析收到的消息；如果未监听到载波，转到步骤5；

步骤4-2：如果收到的是发送给其它节点的RTR，则节点重置NAV_N-DATA，在此时间段内，节点仍可以重置TTX并发出RTR邀请；如果收到的是ACK，节点直接丢弃此帧；如果因为干扰无法正确解析收到的帧，则节点仍更新NAV_N-DATA；

步骤5：如果TTX超时前没有在C_mc上检测到载波，节点在C_mc上发送自己的RTR，节点进入接收状态；

4）节点处于DATA接收状态，称为目的节点；当节点发送RTR后，进入DATA接收状态：

步骤1：目的节点发出RTR后转到C_d信道监听长度为ξ的一段时间；

步骤2-1：如果在时长ξ内C_d空闲，则继续保持监听状态直到完整接收到源节点的DATA；如果在时长ξ内检测到C_d上的载波，转到步骤3；

步骤2-2：如果DATA无误，则转到C_mc发送ACK结束本次传输，并设置NAV_N-DATA；如果DATA错误，转到C_mc上后不发送ACK，设置NAV_N-DATA并启动重传机制；

步骤3：如果在ξ内检测到C_d上的载波，则转到C_sc上发送NTR，此时源节点正在C_sc上监听；发送完NTR后，目的节点转到主控制信道，并设置NAV_N-RTR，重新回到Passive状态；如果目的节点在C_d上等待时间超过2τ+ξ还没有收到DATA，同样重新回到Passive状态；

5）节点处于DATA发送状态，称为源节点；当节点收到RTR后，进入DATA发送状态：

步骤1：处在Passive状态的节点如果正确收到发送给自己的RTR，判断其NAV_N-DATA是否为0；

步骤2-1：若其NAV_N-DATA为0，则转到C_sc上监听一段时间ξ；若其NAV_N-DATA不为0，则转到步骤3；

步骤2-2：如果在时间段ξ内收到NTR，则转到主控制信道C_mc重新进入Passive状态；如果没有收到NTR，则转到C_d上并开始发送DATA；

步骤2-3：DATA发送完成后，转到C_mc上等待接收ACK；

步骤2-4：如果收到目的节点发送的ACK，则判断此次传输成功，重新进入Passive状态并结束此次传输；如果没有收到正确的ACK，则认为数据帧传输失败，进入Passive状态并准备重传；

步骤3：如果源节点的NAV_N-DATA不为0，则目的节点丢弃发送给自己的RTR，继续留在C_mc上；这种情况下目的节点在C_d上（ξ+2τ）时间段内等不到DATA，则判断传输失败，结束此次传输并进入Passive状态;

6）重置NAV_N-DATA的条件是接收到错误的RTR或ACK，接收到目的节点不是自己的RTR，或者接收完DATA帧之后；重置NAV_N-RTR的条件是发送完NTR之后；NAV_N-DATA和NAV_N-RTR分开设定，分别控制发送和接收。