[发明专利]自组织网络中基于多信道媒体访问控制协议的方法

摘要

自组织网络中基于多信道媒体访问控制协议的方法适用于临时的、有大量数据传输需求的移动自组织网络应用，该方法只需要每个设备有一张Wi-Fi网卡即可实现。本发明设计的多信道媒体访问控制协议利用2.4GHz频段上的三个非重叠物理信道同时进行数据传输，提出将网络时间整体规划为周期性的信标帧间隔，每个周期又细分为三个子间隔，分别是同步控制间隔、多信道数据传输间隔以及信标周期结束间隔。同步控制间隔用于信标帧的收发和信道的预约，而多信道数据传输间隔内节点切换到预约的信道进行数据传输，最后，在信标周期结束间隔内节点停止接收上层的数据并切换到公共信道。通过实际试验和结果分析表明，相对于802.11协议的自组织网络，基于本发明的多信道自组织网络可以显著的提高网络的吞吐率。

主权项

一种自组织网络中基于多信道媒体访问控制协议的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：1).多信道媒体访问控制协议将网络时间划分为周期性的信标帧间隔，每个周期又细分为三个子间隔，分别是同步控制间隔、多信道数据传输间隔以及信标周期结束间隔；周期性的时间间隔使用操作系统的内核定时器实现，每个节点维护3个周期性的内核定时器，分别对应于3个事件：同步控制间隔开始、数据传输间隔开始以及信标周期结束间隔开始；考虑2.4GHz频段上的3个非重叠信道，其中选定一个信道既作为临时的公共信道又作为数据传输信道使用，其余两个信道均作为数据传输信道；2).当同步控制间隔开始定时器超时时，节点首先将在开始阶段的一个时间窗口内利用802.11协议的定时同步功能进行网络时间的同步；接着节点根据各自的数据包缓冲队列的情况发起数据传输信道的协商过程；同步控制间隔内节点将缓存来自应用层的数据包到媒体访问控制层相应的缓存队列中，在该间隔内不发送数据包，但是广播包会在该间隔内发送；所有节点都将在同步控制间隔内监听公共信道的控制帧的广播，控制帧中包含了各个节点预约好的数据信道，节点根据控制帧的内容更新节点维护的信道预约表；3).当数据传输间隔开始定时器超时时，各个节点根据各自维护的信道预约表，查找自己预约到的数据传输信道并切换到相应的信道中；在该间隔内，节点将发送MAC层缓存队列中的数据包，数据包的传输方案使用IEEE 802.1 1的分布式协调功能；在该间隔内，节点发送出去的数据包需满足这样的条件：其目的地址的节点与本节点处在同一个信道；到达其它节点的数据包将被缓存，广播包也将被暂存到MAC层队列中；4).当信标周期结束间隔开始定时器超时时，节点将停止接收来自应用层的数据，接着节点将切换到公共信道，等待网络的同步过程；5)节点在每个定时器的超时响应处理程序中，首先读取节点的硬件时间，节点的硬件时间是节点在同步控制间隔内校准过的网络时间，然后节点将设定当前定时器的下一个事件周期的定时器超时时间。