[发明专利]一种用于无线自组网的多信道多址接入方法

说明书

本发明公开了一种用于无线自组网的多信道多址接入方法，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。本发明方法具有轻便、灵活的组网特点，在分布式、无中心的无线自组网中，无需全网时钟同步；通过由接收方发起握手来减少控制帧开销，并利用不同信道分别传输控制帧和数据帧，增加了信道的时间利用率；能够发现并降低冲突概率，并增加信道的空间复用度。这些机制使网络可在较高业务量下保持较高吞吐率。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体的说是一种适用于无线自组网的多信道多址接入方法，一种应用于无中心、分布式无线自组网中，利用多个在频率上相互分离的信道实现多址接入的方法。

背景技术

无线自组网(又称Ad Hoc网)是一种多跳的、无中心、自组织无线网络，该网络基于MAC(媒体接入控制)、路由控制等算法，可快速适应网络的动态拓扑变化(节点移动、链路干扰与阻塞)，适用于带宽受限(节点的分组处理能力、链路容量较低)和功率受限(小型化节点设备)的通信应用环境。

IEEE 802.11DCF是在无线局域网标准基础上发展起来的无线自组网单信道接入技术。该技术基于带有冲突避免的载波侦听(CSMA/CA：Carrier Sensing MultipleAccess/Collision Avoid)机制的随机接入策略，在降低冲突概率的同时大大降低了对信道的利用，吞吐率受限，已被证明难以满足高业务量应用场景。

相较IEEE 802.11DCF由发送方发起的RTS-CTS-DATA-ACK三次握手机制，MACA-BI协议是一种由接收方发起的MAC协议。它省略了RTS，保留了CTS，并将其改为RTR(Ready toReceive)，通过减少握手次数增加了信道的时间利用率，但带来隐藏终端和暴露终端问题，网络冲突概率增大。

注：多跳网络是由节点构造的，包括诸如电脑和移动电话这些设备，这些设备全都用无线连接到彼此，然后互相可以通过网络转发数据。数据从一个节点跳到另一个节点，直到抵达目的地。除非所有的节点都发生故障，否则数据总是可用的，如此使得这种网络拓扑结构可靠且可扩展。

DBTMA是一种基于双信道加上忙音信道的信道接入协议。在DBTMA中，信道被划分成控制信道和数据信道，RTS和CTS控制报文在控制信道上传送，数据报文在数据信道上传送，另外还有两个频率不同的带外忙音：发送忙音和接收忙音。多信道提高了网络吞吐率，但也带来多信道隐藏终端和暴露终端问题，信道的空间利用率不高，并且两个带外忙音信号的发送和检测需要额外的硬件支持。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：多信道提高了网络吞吐率，但也带来多信道隐藏终端和暴露终端问题，信道的空间利用率不高，并且两个带外忙音信号的发送和检测需要额外的硬件支持；MACA-BI协议带来隐藏终端和暴露终端问题，网络冲突概率增大的问题。

针对上述问题，本发明提供一种适用于无线自组网的多信道多址接入方法。无线自组网方式特别适合于应用于工业物联网或工业传感器网络应用场景，适用于具有较高业务量或传输速率较低的分布式无线自组网、物联网中。在该应用模式下，节点一般工作在半双工模式，每个节点有1个发送/接收通道，网络业务量较为恒定，且相较节点数据处理能力和带宽限制，网络业务量较大。基于以上特点，通过针对性地设计网络多址接入控制方法，提高网络吞吐率等接入性能。

本发明所采用的技术方案为：

一种用于无线自组网的多信道多址接入方法，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，增加了信道的时间利用率。