[发明专利]基于虚拟令牌的无线信道访问控制方法

权利要求书

1.基于虚拟令牌的无线信道访问控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、在一定区域内选定若干个节点，指定一个节点为中心节点，其他节点称为无线节点，各个无线节点的地址由中心节点按照顺序统一分配并且保持各个无线节点与中心节点的地址连续；

B、设定中心节点地址为0，中心节点首先产生令牌，然后广播一个数据帧指定某个无线节点持有令牌，并监听网络；

C、在一定时间内，如果中心节点能够监听到某个地址的无线节点正在使用令牌，则代表令牌传递成功；如果该地址的无线节点没有数据帧需要发送，则广播一个令牌使用完毕帧；如果该地址的无线节点有数据帧需要发送，则在发送的最后一个数据帧中加入令牌使用完毕的标志，下一个地址的无线节点开始准备持有令牌；

D、无线节点或中心节点在发送完或指定了持有令牌的节点后，开始监听网络；如果由于信号传输过程出错而监听不到，则重传指定次数；如果下一节点由于能量耗尽或故障而失效，上一节点监听不到有节点正在使用信道，则广播一个数据帧，指定再一个节点持有令牌；

E、中心节点周期性地监听是否有新的节点加入，当监听到有新的节点加入，为该节点分配地址，将它的信息广播给网络中其它节点，并更新网络中节点的数目；

F、如果无线节点在指定时间内没有监听到网络中有数据帧发送，则代表令牌丢失，然后中心节点重新产生一个令牌；

G、如果无线节点监听到网络中有多个节点发送数据帧，则代表同时存在多个令牌，此时所有节点放弃持有令牌，然后由中心节点重新产生一个令牌；

H、重复以上步骤A~G，实现基于虚拟令牌的无线信道访问控制方法。

2.如权利要求1所述的基于虚拟令牌的无线信道访问控制方法，其特征在于，所述步骤A中，指定地址最小的节点为中心节点，令牌始终由中心节点产生。

3.如权利要求1所述的基于虚拟令牌的无线信道访问控制方法，其特征在于，所述步骤C中，上一个无线节点使用令牌完毕，将数据帧的标志位置为1，下一个无线节点通过监听数据帧、并检测到标志位1的时候开始持有令牌。

4.如权利要求1所述的基于虚拟令牌的无线信道访问控制方法，其特征在于，所述步骤C中，无线节点还根据等待发送报文的优先级动态改变持有令牌的优先级，即引入二次竞争状态，将有紧急报文需要发送的节点的优先级提升至最高状态。

5.如权利要求1所述的基于虚拟令牌的无线信道访问控制方法，其特征在于，所述步骤D中，随着节点加入或离开网络，各个节点的地址和数目动态更新，大于该地址的节点还要更新各自的地址，确保整个网络中各节点地址的连续性。

6.如权利要求1所述的基于虚拟令牌的无线信道访问控制方法，其特征在于，所述步骤E中新的节点采用数据帧融合的方式，将令牌以标志位的形式追加在数据帧中传递。

7.如权利要求1所述的基于虚拟令牌的无线信道访问控制方法，其特征在于，所述一定区域内选定的节点均由七个状态组成，分别是：初始化、组网、空闲、等待发送、二次竞争、发送数据和等待回复，初始化是节点的第一个状态，用于完成软硬件资源的初始化和各参数的赋值；组网是节点以一定的方式推选中心节点，并按照大小顺序分配节点地址的状态；空闲是组网完成后进入的默认状态；等待发送是节点收到需要回复的数据帧，或者有需要主动发送的数据帧而未持有令牌时所在的状态；二次竞争是在上一节点使用完令牌，下一节点准备持有令牌之前，为防止有更高优先级报文需要发送的节点因等待令牌超时的状态；发送数据是节点在指定时间内持有令牌，且没有高优先级节点参与令牌竞争，能够主动使用令牌发送数据的状态；等待回复是节点发送了需要回复的数据帧，在发送以后进入等待回复所在的状态。

8.如权利要求7所述的基于虚拟令牌的无线信道访问控制方法，其特征在于，上述各个节点的七个状态控制过程具体包括如下步骤：

A、节点初始化，完成软硬件资源的初始化和各参数的赋值；

B、进入组网状态，节点以一定的方式推选中心节点，并按照大小顺序分配节点地址；如果收到非本节点的数据帧，或错误帧，丢弃该数据帧，并保持在组网状态；

C、进入空闲状态，如果收到不需要回复的数据帧，将数据处理以后保持在该状态；如果收到二次竞争帧、非本节点数据帧或错误帧，丢弃并保持在该状态；

D、如果收到需要回复的数据帧，或需要主动发送数据帧，进入等待发送状态等待令牌；

E、如果监测到上一节点使用完令牌，下一节点准备持有令牌，为防止有更高优先级报文等待发送的节点，进入二次竞争状态；

F、如果在指定时间内没有收到其它节点的二次竞争帧，则使用令牌发送数据；如果有则将令牌传递给更高优先级节点；

G、如果节点发送了需要回复的数据帧，则在发送以后进入等待回复状态，否则回到空闲状态；

H、进入等待回复状态后，如果在规定的时间内收到回复的数据帧，或等待超时则回到空闲状态。