[发明专利]基于快速反馈机制的多址接入方法

说明书

本发明公开了一种基于快速反馈机制的多址接入方法。其方案是：在由一个中心节点和多个从属节点组成的星型拓扑网络中，将下行广播信道在时间上划分为固定长度的通告周期；在每个通告周期开始时刻，中心节点利用下行广播信道发送下行通告帧；从属节点解析下行通告帧中的信道状态信息和和对从属节点的确认信息，在上行数据帧等待发送时决定是否发送上行数据帧，正在发送上行数据帧时判断该上行数据帧是否发生冲突；在上行数据帧发送完毕后判断该上行数据帧是否被正确接收，若被正确接收，则接入成功。本发明减少了上行数据帧冲突和信道资源浪费，提高了信道利用率，可用于无法对信道进行监听的接入网络的场景中星型拓扑结构的从属节点随机接入。

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及一种多址接入方法，可用于无法对信道进行监听的接入网络的场景中星型拓扑结构的从属节点随机接入。

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，中心节点和各从属节点可以直接进行数据通信，在频分双工模式下，中心节点到各从属节点使用的信道称为下行信道，各从属节点到中心节点使用的信道称为上行信道。上行信道由多个从属节点共享，因此需要使用多址接入，即媒质接入控制MAC方法来解决多个从属节点向中心节点发送数据时的共享信道资源问题。通信系统中的多址接入方法通常有两类：无竞争的多址接入方法和基于竞争的多址接入方法。在无竞争的多址接入方法中，常见的有四种：基于频分多址FDMA或时分多址TDMA的固定多址接入方法、基于节点轮询的方法、基于令牌传递的方法和基于动态预约的方法。常见的基于竞争的多址接入方法通常分为两种：ALOHA和载波侦听多址接入技术CSMA。

在从属节点数量较多，且有接入需求的节点数目在随时发生变化的场景下，采用无竞争的多址接入方法存在较为明显的不足：其一，从属节点数量变化较频繁，不便于中心节点对其进行管理；其二，当从属节点数量变化时，无竞争的多址接入方法需要比较大的信道资源开销，容易造成信道资源的浪费。因此，在从属节点较多且节点业务随机性变化大的情况下，常采用基于竞争的多址接入方法。

常见的基于竞争的多址接入方法通常有ALOHA协议和载波侦听多址接入CSMA这两种。CSMA技术在传输前要侦听信道，因此只能适用于从属节点可监听上行信道状态的场景下。ALOHA协议在传输前无需侦听信道状况，可适用于节点无法侦听信道的场景。通常ALOHA协议分为纯ALOHA协议和时隙ALOHA协议两种基本技术，时隙ALOHA相对于纯ALOHA，吞吐量更高，因此在实际应用中，多采用时隙ALOHA技术。但采用时隙ALOHA协议的不足之处有三点：其一，与纯ALOHA类似，节点在发送数据前不侦听信道，因此发送数据具有盲目性，产生碰撞的概率很高；其二，在上行数据帧传输时延较长的场景下，时隙ALOHA机制所设置的时隙较长，在发生冲突时将导致较大的信道资源浪费；其三，时隙ALOHA规定从属节点发送数据时，只能占用一个时隙，不能满足从属节点发送不同长度数据帧的需求。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种基于快速反馈机制的多址接入方法，在各从属节点无法侦听上行信道状态的条件下，减小各从属节点竞争信道时的冲突概率以及冲突后信道资源的严重浪费，且实现各从属节点能发送不同长度的数据帧。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

(1)将下行信道在时间上划分成多个连续且互不重叠的时间段，将每一个时间段作为一个通告周期；

(2)中心节点在每个通告周期开始时刻发送下行通告帧，系统初始时，中心节点发送“空闲非确认”下行通告帧；

(3)各从属节点收到下行通告帧后，解析下行通告帧中的信道忙闲状态字段，决定是否发送上行数据帧：

若信道忙闲状态字段为空闲，且该从属节点有上行数据帧等待发送，则开始发送上行数据帧；

若信道忙闲状态字段为忙碌，则先等待并解析下一个通告周期中的下行通告帧，再决定是否发送上行数据帧；