專利名稱：單信道串行無線多跳鏈路快速傳輸系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種單信道串行無線多跳鏈路快速傳輸系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
為了在無線多跳網(wǎng)絡(luò)中有效保障QoS，需要解決兩個(gè)問題一是如何實(shí)現(xiàn)信道資源的預(yù)留，另一個(gè)問題是如何在預(yù)留的信道中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速傳輸。傳統(tǒng)資源預(yù)留方法難以用于無線多跳網(wǎng)絡(luò)的主要原因是為了防止預(yù)留路徑中數(shù)據(jù)傳輸受到周圍節(jié)點(diǎn)的干擾破壞而對鄰近節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行抑制，從而造成網(wǎng)絡(luò)效率低下。近年來提出的資源預(yù)留方法通常要求嚴(yán)格的網(wǎng)絡(luò)同步，這對于較大規(guī)模的無線多跳網(wǎng)絡(luò)是難以實(shí)現(xiàn)的。無線網(wǎng)狀網(wǎng)(又稱為無線Mesh網(wǎng)絡(luò))是融合了移動(dòng)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)和有基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的以無線多跳中繼為特征的網(wǎng)絡(luò)。業(yè)務(wù)模式的差異是無線網(wǎng)狀網(wǎng)和移動(dòng)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的最大區(qū)別，移動(dòng)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)承載的是任意一對節(jié)點(diǎn)之間的業(yè)務(wù)流，而無線網(wǎng)狀網(wǎng)主要承載來往于Internet網(wǎng)關(guān)的業(yè)務(wù),少量承載任意一對節(jié)點(diǎn)之間的業(yè)務(wù)流。嚴(yán)軍榮等人根據(jù)無線網(wǎng)狀網(wǎng)流量呈現(xiàn)樹狀拓?fù)鋮R聚的特點(diǎn)在數(shù)據(jù)鏈路層提出無線鏈路干擾分析模型，把全方向的無線干擾轉(zhuǎn)化為有特定方向的無線鏈路干擾。根據(jù)干擾對不同鏈路造成的后果不同，把干擾分類為同一業(yè)務(wù)流上下跳之間的縱向干擾和不同業(yè)務(wù)流平行跳之間的橫向干擾。同時(shí)，采用OPNET仿真驗(yàn)證縱向干擾比橫向干擾對網(wǎng)絡(luò)性能影響的要大得多，縱向干擾是無線網(wǎng)狀網(wǎng)中最嚴(yán)重的干擾。在此基礎(chǔ)上，以無線多跳鏈路中的單跳作為最小分割單位對無線網(wǎng)絡(luò)狀網(wǎng)的拓?fù)溥M(jìn)行分割。于是，無線網(wǎng)狀網(wǎng)中需要資源預(yù)留的路徑是沿著其縱向干擾方向逐跳穿越拓?fù)渥訄D的曲線段。由此，可以把信道資源預(yù)留問題轉(zhuǎn)化為如何為這條曲線段臨時(shí)分配信道的問題。為了消除信道資源預(yù)留對周圍節(jié)點(diǎn)的影響，最簡單的方法就是給這條路徑分配與所穿越拓?fù)渥訄D中不同的信道。為了節(jié)約信道，需要資源預(yù)留的路徑中所有鏈路可以僅分配一個(gè)信道，這樣便形成了單信道串行無線多跳鏈路，如圖I示意。于是就需要一種單信道串行無線多跳鏈路中數(shù)據(jù)快速傳輸方法。

發(fā)明內(nèi)容
為解決如何在單信道串行無線多跳鏈路上快速傳輸數(shù)據(jù)，本發(fā)明公開了一種單信道串行無線多跳鏈路快速傳輸系統(tǒng)及方法。本發(fā)明采取以下技術(shù)方案單信道串行無線多跳鏈路快速傳輸系統(tǒng)，包括快速傳輸模塊、檢錯(cuò)及重傳模塊、連續(xù)間隔傳輸模塊；數(shù)據(jù)快速傳輸模塊控制源節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)方向的下一跳節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)；當(dāng)某中間節(jié)點(diǎn)(不是目的節(jié)點(diǎn))正確地接收到上一跳節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)后，不向上一跳節(jié)點(diǎn)發(fā)送確認(rèn)幀ACK，直接將數(shù)據(jù)發(fā)送給下一跳節(jié)點(diǎn)；
檢錯(cuò)及重傳模塊節(jié)點(diǎn)接收到上一跳節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)后，其進(jìn)行差錯(cuò)校驗(yàn)(例如 CRC):若未出現(xiàn)差錯(cuò)，則直接將數(shù)據(jù)發(fā)送給下一跳節(jié)點(diǎn)；若出現(xiàn)差錯(cuò)，則該節(jié)點(diǎn)將該數(shù)據(jù)丟棄，上一跳節(jié)點(diǎn)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)監(jiān)聽不到該節(jié)點(diǎn)向下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)，則可以判定剛才發(fā)送的數(shù)據(jù)出現(xiàn)差錯(cuò)，于是向該節(jié)點(diǎn)重新傳輸數(shù)據(jù)；連續(xù)間隔傳輸模塊用于確保前后兩個(gè)發(fā)送節(jié)點(diǎn)采用相距3倍有效傳輸距離Rt， 就可以進(jìn)行連續(xù)傳輸。本發(fā)明單信道串行無線多跳鏈路快速傳輸方法，其按如下步驟①源節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)方向的下一跳節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)；②中間節(jié)點(diǎn)接收上一跳節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行差錯(cuò)校驗(yàn)(例如CRC)，若出現(xiàn)差錯(cuò)，則上一跳節(jié)點(diǎn)等待設(shè)定時(shí)間后未檢測到中間接收節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)送數(shù)據(jù)，則重發(fā)數(shù)據(jù)，返回至該步起始狀態(tài)；若未出現(xiàn)差錯(cuò)，則判斷該節(jié)點(diǎn)是否是目的節(jié)點(diǎn)，若否，則向其下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，再返回至該步起始狀態(tài)；若是，則目的節(jié)點(diǎn)向上一跳節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)ACK，傳輸結(jié)束。優(yōu)選的，前后兩個(gè)發(fā)送節(jié)點(diǎn)采用3倍有效傳輸距離Rt，進(jìn)行連續(xù)傳輸。
本發(fā)明解決了在單信道串行無線多跳鏈路上快速傳輸數(shù)據(jù)的技術(shù)問題。


圖I單信道串行無線多跳鏈路示意圖。
圖2是數(shù)據(jù)無差錯(cuò)快速傳輸示意圖。
圖3是隱性確認(rèn)機(jī)制圖。
圖4是數(shù)據(jù)有差錯(cuò)重傳示意圖。
圖5是單信道串行無線多跳鏈路上快速傳輸數(shù)據(jù)流程圖。
圖6是系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)描述。
下面首先結(jié)合附圖對本發(fā)明單信道串行無線多跳鏈路快速傳輸方法作詳細(xì)說明。
在單信道串行無線多跳鏈路中，數(shù)據(jù)的傳輸是從源節(jié)點(diǎn)依次通過各中間節(jié)點(diǎn)，最終到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)。因此不必采用競爭接入的方法。
為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速傳輸，采用中間節(jié)點(diǎn)省略發(fā)送ACK(Acknowledge)消息步驟
的傳輸策略。如圖2和圖3所示，當(dāng)節(jié)點(diǎn)B正確地收到節(jié)點(diǎn)A發(fā)送的DATAl后，把DATAl消息發(fā)送給節(jié)點(diǎn)C而不是給節(jié)點(diǎn)A發(fā)送ACK消息。此時(shí)利用信號在無線媒介中開放性傳播的特點(diǎn)，當(dāng)節(jié)點(diǎn)B把DATAl發(fā)送給節(jié)點(diǎn)C時(shí)(圖3中實(shí)線)，節(jié)點(diǎn)A也能監(jiān)聽到節(jié)點(diǎn)B發(fā)送給節(jié)點(diǎn)C的DATAl (圖3中虛線)，這可以等效于節(jié)點(diǎn)A收到節(jié)點(diǎn)B的ACK消息。節(jié)點(diǎn)B接收到其節(jié)點(diǎn)A發(fā)送的數(shù)據(jù)后，首先進(jìn)行差錯(cuò)校驗(yàn)(例如循環(huán)冗余檢驗(yàn) CRC)。如果沒有出現(xiàn)差錯(cuò)，則直接將數(shù)據(jù)發(fā)送給節(jié)點(diǎn)C。如果出現(xiàn)差錯(cuò)，則節(jié)點(diǎn)B將該數(shù)據(jù)丟棄，此時(shí)不會(huì)向節(jié)點(diǎn)C轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，也不會(huì)向節(jié)點(diǎn)A發(fā)送任何差錯(cuò)通知信息。其節(jié)點(diǎn)A在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)監(jiān)聽不到節(jié)點(diǎn)B向節(jié)點(diǎn)C轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)，則可以判定剛才發(fā)送的數(shù)據(jù)出現(xiàn)差錯(cuò)，于是向節(jié)點(diǎn)A向節(jié)點(diǎn)B重新傳輸數(shù)據(jù)。
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為了提高數(shù)據(jù)傳輸效率，采用3倍有效傳輸距離Rt距離間隔的連續(xù)傳輸策略。如圖2和圖3所示，在節(jié)點(diǎn)C向節(jié)點(diǎn)D發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，源節(jié)點(diǎn)S也可以向節(jié)點(diǎn)A發(fā)送數(shù)據(jù)，但必須保證兩個(gè)發(fā)送節(jié)點(diǎn)距離至少間隔3倍Rt。此時(shí)節(jié)點(diǎn)A盡管處于節(jié)點(diǎn)C的干擾范圍之內(nèi)， 節(jié)點(diǎn)A發(fā)送數(shù)據(jù)受到抑制，但節(jié)點(diǎn)A接收數(shù)據(jù)并不受到抑制。節(jié)點(diǎn)A能夠同時(shí)偵聽到源節(jié)點(diǎn)S很強(qiáng)的信號和節(jié)點(diǎn)C很弱的信號，根據(jù)“捕獲效應(yīng)”，節(jié)點(diǎn)A仍然可以準(zhǔn)確地接收到源節(jié)點(diǎn)S發(fā)送的數(shù)據(jù)。另外，3倍Rt距離間隔的連續(xù)傳輸也很容易實(shí)現(xiàn)，當(dāng)節(jié)點(diǎn)S偵聽不到下游節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信號時(shí)，就表明間隔達(dá)到3倍Rt距離。以上實(shí)施過程可用流程圖(圖5)來示意。參見圖6，本發(fā)明單信道串行無線多跳鏈路快速傳輸系統(tǒng)包括(I)數(shù)據(jù)快速傳輸模塊利用單信道串行無線多跳鏈路的特性，對無線網(wǎng)絡(luò)中基本接入方法(DATA+ACK)和RTS/CTS方法(RTS+CTS+DATA+ACK)進(jìn)行簡化。如圖2所示，當(dāng)某節(jié)點(diǎn)正確地接收到上一跳節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)后，不必向上一跳節(jié)點(diǎn)發(fā)送確認(rèn)幀ACK，而是直接將數(shù)據(jù)發(fā)送給下一跳節(jié)點(diǎn)。此時(shí)利用的是無線傳輸?shù)拈_放特性，因?yàn)橄蚱湎乱惶?jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)，其上一跳節(jié)點(diǎn)也能監(jiān)聽到該數(shù)據(jù)。也就是說隱含了 ACK的功能，如圖3所示。(2)檢錯(cuò)及重傳模塊節(jié)點(diǎn)接收到其上一跳節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)后，首先進(jìn)行差錯(cuò)校驗(yàn)。如果沒有出現(xiàn)差錯(cuò)，則直接將數(shù)據(jù)發(fā)送給下一跳節(jié)點(diǎn)。如果出現(xiàn)差錯(cuò)，則該節(jié)點(diǎn)將該數(shù)據(jù)丟棄，此時(shí)不會(huì)向下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，也不會(huì)向上一跳節(jié)點(diǎn)發(fā)送任何差錯(cuò)通知信息。其上一跳節(jié)點(diǎn)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)監(jiān)聽不到該節(jié)點(diǎn)向下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)，則可以判定剛才發(fā)送的數(shù)據(jù)出現(xiàn)差錯(cuò)，于是向該節(jié)點(diǎn)重新傳輸數(shù)據(jù)，如圖4所示。(3)連續(xù)間隔傳輸模塊其提高了預(yù)留信道利用率。為了提高數(shù)據(jù)傳輸效率，采用 3倍Rt距離間隔的連續(xù)傳輸策略。如圖2和圖3所示，根據(jù)“捕獲效應(yīng)”，前后兩個(gè)發(fā)送節(jié)點(diǎn)只要相距3倍有效傳輸距離Rt，兩對節(jié)點(diǎn)之間仍然可以進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)然，本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上實(shí)施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的范圍內(nèi)，對以上實(shí)施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.單信道串行無線多跳鏈路快速傳輸系統(tǒng)，其特征是包括快速傳輸模塊、檢錯(cuò)及重傳模塊、連續(xù)間隔傳輸模塊；數(shù)據(jù)快速傳輸模塊控制源節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)方向的下一跳節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)；當(dāng)某中間節(jié)點(diǎn)正確地接收到上一跳節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)后，不向上一跳節(jié)點(diǎn)發(fā)送確認(rèn)幀，直接將數(shù)據(jù)發(fā)送給下一跳節(jié)點(diǎn)；檢錯(cuò)及重傳模塊節(jié)點(diǎn)接收到上一跳節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)后，進(jìn)行差錯(cuò)校驗(yàn)若未出現(xiàn)差錯(cuò)，則直接將數(shù)據(jù)發(fā)送給下一跳節(jié)點(diǎn)；若出現(xiàn)差錯(cuò)，則該節(jié)點(diǎn)將該數(shù)據(jù)丟棄，上一跳節(jié)點(diǎn)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)監(jiān)聽不到該節(jié)點(diǎn)向下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)，則可以判定剛才發(fā)送的數(shù)據(jù)出現(xiàn)差錯(cuò)，于是向該節(jié)點(diǎn)重新傳輸數(shù)據(jù)；連續(xù)間隔傳輸模塊確保前后兩個(gè)發(fā)送節(jié)點(diǎn)相距3倍有效傳輸距離，進(jìn)行連續(xù)傳輸。
2.單信道串行無線多跳鏈路快速傳輸方法，其特征是按如下步驟①源節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)方向的下一跳節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)；②中間節(jié)點(diǎn)接收上一跳節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行差錯(cuò)校驗(yàn)，若出現(xiàn)差錯(cuò)，則上一跳節(jié)點(diǎn)等待設(shè)定時(shí)間后未檢測到中間接收節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)送數(shù)據(jù)，則重發(fā)數(shù)據(jù)，返回至該步起始狀態(tài)；若未出現(xiàn)差錯(cuò)，則判斷該節(jié)點(diǎn)是否是目的節(jié)點(diǎn)，若否，則向其下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，再返回至該步起始狀態(tài)；若是，則傳輸結(jié)束。
3.如權(quán)利要求2所述的單信道串行無線多跳鏈路快速傳輸方法，其特征是前后兩個(gè)發(fā)送節(jié)點(diǎn)采用3倍有效傳輸距離，進(jìn)行連續(xù)傳輸。
全文摘要
本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種單信道串行無線多跳鏈路快速傳輸系統(tǒng)及方法。本發(fā)明單信道串行無線多跳鏈路快速傳輸方法，其按如下步驟①源節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)方向的下一跳節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)；②中間節(jié)點(diǎn)接收上一跳節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行差錯(cuò)校驗(yàn)，若出現(xiàn)差錯(cuò)，則該節(jié)點(diǎn)什么也不做，上一跳節(jié)點(diǎn)等待設(shè)定時(shí)間未檢測到中間接收節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)送數(shù)據(jù)，則重發(fā)數(shù)據(jù)，返回至該步起始狀態(tài)；若未出現(xiàn)差錯(cuò)，則判斷該節(jié)點(diǎn)是否是目的節(jié)點(diǎn)，若否，則向其下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，再返回至該步起始狀態(tài)；若是，目的節(jié)點(diǎn)向其上一跳節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)ACK，整個(gè)傳輸過程結(jié)束。本發(fā)明解決了在單信道串行無線多跳鏈路上快速傳輸數(shù)據(jù)的技術(shù)問題。
文檔編號H04L1/18GK102611523SQ20111038557
公開日2012年7月25日 申請日期2011年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月28日
發(fā)明者嚴(yán)軍榮 申請人:杭州電子科技大學(xué)