[发明专利]多信道选择多址接入方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多址接入方法，特别是一种适用于Ad Hoc网络的多信道选择多址接入方法。

背景技术

Ad Hoc网络(Ad-Hoc Network)是一种无需固定网络作为支撑的网络形式。由于Ad Hoc网络具有组网快速灵活、抗毁性强、成本低廉等优点，特别适用于军事、抢险救灾、电子教室等领域。这种网络已经成为无线通信领域中一种有效的通信网络形式。而且已经取得了广泛的应用，如802.11系统、美军海陆空一体化数字通信系统。Ad Hoc网络的一个关键设计问题是多址接入。多址接入(即媒质接入控制，Medium Access Control，简称MAC)方法解决多个节点或用户如何快速、高效、公平、可靠地共享信道资源的问题。

目前，Ad Hoc网络的多址接入方法主要分为两类，基于竞争的MAC方法和无竞争的MAC方法。基于竞争的MAC方法包括ALOHA方法和载波侦听多址接入(carrier sensing multiple access，简称CSMA)方法。由于CSMA方法较ALOHA方法性能优良，而且实现简单，因此取得了广泛的应用。但是，由于在多跳拓扑结构中存在隐藏终端和暴露终端，当业务量增加或接入节点增加，此时频繁的碰撞会导致分组丢弃率增大，分组传输延迟增大，信道利用率下降。

由于基于竞争的MAC方法在重负载下系统不稳定，导致了无竞争MAC方法的出现。常见的无竞争MAC方法有四类：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(polling)的方法、基于令牌传递(token passing)的方法和基于动态预约(dynamic reservation)的方法。由于节点体积功耗的限制，TDMA方法比FDMA方法更适合。但是，对突发业务模型，TDMA方法会造成较大的信道浪费，而且对于节点数目随时变化的TDMA系统，对时隙的管理会更加复杂。基于节点轮询或令牌传递的方法虽然较TDMA方法避免了许多信道浪费，但是依然存在信道不必要的空闲或信道传输中不必要的延时。而且，这种多址接入方式应用到多跳网络结构中，需要事先通过信息交互选择群首，而且群首的业务传输太多，携带的能量会很快耗尽，因此不能有效适用于Ad Hoc无线网络。

在上述情况下，动态预约的多址方法显然成为最佳的选择。动态预约的多址方法结合了基于竞争的MAC方法和无竞争的MAC方法的优点。目前，动态预约的方法大多是预约传输分组的权利。这类方法的基本思想都是节点在传输前通过请求发送/允许发送(Request To Send/Clear To Send，简称RTS/CTS)握手信号预约信道，预约到后，再无冲突传输。这类方法的关键是如何应对RTS分组的碰撞。例如在冲突避免的多址接入(Multiple Accesswith Collision Avoidance，简称MACA)方法中采用基于分组侦听的方法，发言权获取的多址接入(Floor Acquisition Multiple Access，简称FAMA)方法采用基于载波侦听的策略，而在这两种多址接入方法中，暴露终端问题仍然存在，隐藏终端(Hidden Terminal)和RTS/CTS分组的碰撞区间都未能得到进一步缩减。

发明内容

本发明的目的是提供一种多信道选择多址接入方法，通过灵活的业务信道选择方案最大限度地保证业务分组的无冲突传输，同时解决RTS/CTS分组握手带来的暴露终端问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种多信道选择多址接入方法，当有业务分组要发送时，执行步骤：

步骤1、根据存储并维护的信道使用表，发送节点选择一个无冲突的业务信道，所述信道使用表记录了各业务信道的使用情况；

步骤2、发送节点和接收节点在第一公共信道上传输RTS/CTS分组实现握手；

步骤3、发送节点在所述业务信道上传输业务分组，接收节点成功接收所述业务分组后，在第二公共信道上回复ACK分组。

其中，所述步骤1具体为：

步骤11、发送节点计算并判断默认信道是否可用，是则选择该业务信道，信道选择完毕，否则执行步骤12；

步骤12、发送节点计算并判断是否有可用的未使用信道，是则选择可用的未使用信道，信道选择完毕，否则执行步骤13；

步骤13、发送节点计算并判断是否有可用的无冲突信道，是则选择可用的无冲突信道，信道选择完毕，否则退避，直到默认信道空闲后选择默认信道传输业务分组。

其中，所述步骤11具体为：