[发明专利]一种无线树状网接入控制方法及网络节点设备

说明书

技术领域

本发明属于信息技术领域，主要涉及一种无线树状网接入控制方法及网络节点。 

背景技术

在一些山区、边远地区或交通欠发达地区，架设光纤或其他有线网络通信设备的代价非常高。搭建无线树状网以对某些边远地区实现较大面积的通信覆盖是一种见效快、较低成本的整体解决方案。然而已有的各种无线通信网在给人们带来便利的同时，也存在频谱资源紧张、易受干扰特别是多址干扰等固有缺点，尤其不能满足偏远地区或紧急情况下的多媒体通信需求。 

尽管树状网是一种常见的网络拓扑结构，已有少量文献提出了关于树状网的一些路由方法，却没有针对无线树状网的接入控制技术方面的文献；到目前为止，市场上也没有专门用于无线树状网的节点设备。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述空缺，提供一种无线频谱资源利用率高，多址干扰少，能够满足偏远地区或紧急情况下的多媒体通信需求的无线树状网接入控制方法及网络节点。 

本发明解决其技术问题采用的技术方案是： 

本发明无线树状网接入控制方法，包括如下步骤：（1）将节点的传输能力划分为网内节点间通信的传输能力即内传能力和网内节点与网外节点间通信的传输能力即外传能力，所述外传能力的分配具有继承性，即父节点为其所有子节点所分配的外传能力之和等于父节点本身的外传能力；父节点与其所有子节点之间的通信工作在同一信道上，采用时分复用的多址方式；各节点每次被允许发送信息的时间称为一次传送机会；上行传送机会需要通过子节点向父节点申请，父节点根据自己的上行外传能力和所述父节点的所有子节点的传送机会申请情况进行分配并将分配结果通知发出申请的子节点，发出申请的子节点在获得分配结果通知后在指定的时机向父节点发送信息；下行传送机会由父节点根据自身的下行传输能力和下行传输的需求确定；（2）所述父节点与所述父节点的所有子节点、以及所述父节点与所述父节点的父节点之间在所分配的相应时机内采用时分双工方式进行双向通信，所述父节点与所述父节点的所有子节点之间的无线通信、所述父节点与所述父节点的父节点之间的无线通信分别工作在不同的信道，即无线树状网的不同层次节点间的通信能同时进行。

所述步骤（1）中，父节点为其所有子节点所分配的外传能力是按比例公平原则动态调整的； 

外传能力的分配，是指根据各子节点与其父节点的通信量需求和瞬时信道质量状况按比例公平原则动态调整；设任一节点i最近检测到的信道状况为S_i，i=1,2,…，通过采用链路自适应技术，对应采用的信息传输速率为C_i，则为节点i进行外传持续时间分配的比例系数与信息传输速率C_i成反比；

父节点为其所有子节点所分配的外传能力按比例公平原则动态调整时，执行动态调整的时机包括：网络建立时；任一父节点的能力不满足其所有子节点的传输需求时；网络拓扑发生改变时；

在子节点向父节点申请上行传送机会时，需要向父节点发送传送请求消息；父节点按比例公平原则进行计算，确定为每个子节点分配上行传输机会；父节点以广播方式发送传送能力分配公告消息；

父节点为各子节点分配上行传输时机时，附加所述子节点在上次传输中产生错误而需要重传的信息所需的时间，并在传输能力分配公告消息中明确告知相应子节点将新信息和需要重传的部分信息一起发送。

外传能力分配的继承性，是指除根节点外，树型网络中的任一链路，按时分复用方式与其它链路共享其公共节点即父节点的外传能力；这些具有公共父节点的节点，它们的上行外传能力之和等于其公共父节点的上行外传能力；同时，它们的下行外传能力之和等于其公共父节点的下行外传能力；所述外传能力分配，在采用时分复用的情形下是指在单位时间内各节点能单独占用公共信道与它们的共同父节点进行无线通信的时间分配； 

节点的外传能力的上限取决于所采用的无线通信系统的传输速率，越靠近根节点，所需的外传能力越强。单位时间内，在同一链路、同一方向上，所有子节点的外传能力与内传能力之和等于该链路的传输速率容量。

所述传送请求消息包括子节点本次请求发送的信息长度;子节点在传送请求中嵌入训练序列，使父节点能检测出信道状况，从而确定为所述子节点进行外传持续时间分配的比例系数；所述训练序列采用现有技术； 

父节点以广播方式发送传送能力分配公告消息，包含为每个子节点分配的上行传输机会；还包含父节点向各子节点传送下行信息的传输机会分配情况。