一種同頻多終端無線通訊網絡的通訊方法
2023-05-30 01:42:51
專利名稱：一種同頻多終端無線通訊網絡的通訊方法
技術領域：
本發明涉及一種同頻多終端無線通訊網絡的通訊方法。
背景技術：
無線通訊日益廣泛使用，由多個同頻道的通訊點(一個或多個中心及多個子通訊節點)構成一個通訊網絡的應用需求日益突出，當網絡節點想要發送數據時，如果網絡內有數據傳輸，那麼該節點發送數據的任務就會失敗，所以，為了避免這種網絡衝突，首先要以一定的時間為單位進行偵聽，當偵聽到網絡內沒有數據發送時，再發送自己的數據，但是，當多個節點同時想要發送數據，而且都偵聽了相同時長的時間，都發現網絡內沒有數據傳輸時，就會同時發送數據，這樣仍然會造成通訊混亂。I)無線通訊網絡:在該網絡內所有無線通訊節點均存在一種統一的可以互相無線收發數據的通訊渠道，數據在該無線通訊渠道傳送的最小單位是字節，任一節點使用該渠道發送的數據其他各節點均可以收到。2)網絡節點:處在無線通訊網絡中的任一個結構，該結構內含使用統一無線收發數據的渠道，該結構可以是由臺式計算機控制的數據中心，也可以是由內嵌式計算機控制的數據終端，或是各種無線傳感器。3)連續數據流:任一節點發送的一串由若干字節組成的數據串，該數據串中任意兩個字節之間的時間間隔小於系統定義的某一最小時間單位(比如200ms);也包括某一節點發送一定符合上述規定的數據串後，在小於該最小時間間隔內，另一節點響應該字符串發送符合上述規定的數據串，上述所有由一點單獨發送或多點接力發送的在網絡內傳播的符合上述時間間隔規定數據串稱為一個完整的連續數據流；一個完整的連續數據流構成無線通訊網絡系統內一個約定的完整信息。4)最小數據間隙時間:無線通訊網絡內由任一節點發送數據引起的的無線連續數據流，任意兩個字節之間的間隔均小於該時間，這是一個時間門限，前一個在網絡內傳播的字符串的末尾與後一個在網絡內傳播的字符串的開始時間間隔大於該門限時，網絡內所有能接收到該字符串的節點均認為後一個字符串是網絡內一個新的連續數據流的開始。5)數據包:無線通訊網絡內由任一節點發送的一串數據，該數據串任意兩個字節之間的間隔小於最小數據間隙時間。
發明內容
本發明的目的是提供一種同頻多終端無線通訊網絡的通訊方法，用以解決當多個網絡節點同時想要發送數據造成的通訊混亂的問題。為實現上述目的，本發明的方案是:一種同頻多終端無線通訊網絡的通訊方法，步驟如下:
(I)當有網路節點想要發送數據時，首先偵聽一個時間片的時間長度，偵聽網路是否空閒，該時間片以網絡節點想要發送數據的時間點為起點，所述時間片由一個最小數據間隙時間(Tl)加上一個設定時間(T2)組成，所述設定時間(T2)為5 10個連續字節的傳輸時間；
(2)若網絡節點在其偵聽的時間片結束時，偵聽到網絡是空閒的，則立刻發送數據；若該網絡節點在其偵聽的時間片結束時，網絡沒有處於空閒狀態，則該網絡節點繼續以一個時間片為單位進行偵聽。若所述步驟(2)中網絡節點在發送數據傳輸前總的偵聽時間超過設定的時間門限時，網絡仍然未處於空閒狀態，則該網絡節點放棄該次發送，並進入「休眠」狀態，或隔一個設定的等待時間重新開始偵聽。若網絡節點發送數據後，在所述最小數據間隙時間內沒有收到約定的應答，則放棄發送，或休眠關機，或重新偵聽和發送。若網絡節點發送數據後，在所述最小數據間隙時間內沒有收到所述約定的應答，若選擇重新偵聽發送，則偵聽時間片應另加一個隨機時間(T3)，所述隨機時間(T3)為O到10個連續字節傳輸時間。若網絡節點對另一個網絡節點發送的數據串進行所述約定的應答時，從它收到數據串最後一個字節時間算起，到它發出第一個應答數據字節時的時間不得大於最小數據間隙時間。網絡內只允許有一個網絡節點對另一個網絡節點發送的數據串進行的不大於最小數據間隙時間的所述約定的應答。網絡節點不需要發送數據時，則進入休眠或關機狀態。本發明所達到的有益效果:本發明的控制方法中，網絡節點以自己想要發起數據傳輸的時間點為起點，以時間片為單位周期性的進行網絡空閒偵聽，即使偵聽到網絡空閒，也要完整的堅持玩該時間片周期的監測，直到該周期結束時，如果網絡空閒，該節點才會發送數據，如果該時間片周期結束時，網絡沒有空閒，則繼續以該時間片為周期繼續偵聽，這樣，當多個節點想要發送數據時，都以自己想要發送數據的時間點作為其偵聽時間片的開始時間，有效地避免了多個網絡節點「搶發言」而造成的通訊混亂。如果有多個節點同時開始偵聽，並發生了發送數據碰撞，在第二輪偵聽時通過增加的隨機時間，仍能有效避免「搶發言」現象。無線網絡內主要的節點均是由電池供電的無線傳感器，而數據發送是傳感器電量消耗中最主要的一部分，而偵聽電量消耗遠小於發送電量消耗，本發明的控制方法加強了偵聽的作用，保證了偵聽有效性，一旦傳感器可以發送數據，其發送數據過程就基本不會受其它節點幹擾，保證了每個傳感器每次發送數據均成功傳遞到目的地，減少了系統的電量消耗，提高了工作的長期穩定性。
具體實施例方式本申請中，每個網絡節點想要發起數據傳輸前，以一個時間片為單位周期性的偵聽網絡是否空閒，該時間片包括Tl (最小數據間隙時間)和T2，T2隻有Tl的10%到50%，Τ2是為了保證該節點不插入一個正在傳輸的數據流中，每個網絡節點偵聽的Τ1+Τ2都是相同的，但當該節點發送數據後，沒有在最小數據間隙時間內收到約定的應答時，若選擇重新偵聽發送，其偵聽時間片應另加一個隨機時間Τ3，Τ3為O到10個連續字節傳輸時間。
每個節點想要發起數據傳輸時，以自己想要發送數據的時間點為起點，以時間片為單位周期性的進行網絡空閒偵聽，即使網絡空閒，該網絡節點也不會立刻發送數據，一直要等到該時間片結束時，如果網絡依然空閒，該網絡節點才會立刻發送數據；當偵聽的時間片結束時，如果在剛才偵聽的時間片周期內發現網絡內有數據傳輸，該網絡節點繼續以其自身的時間片為單位周期性地偵聽。這樣，由於每一個網絡節點想要發送數據的時間是獨立的，當多個網絡節點都在對網絡進行偵聽時，一旦網絡空閒，每個網絡節點不會以網絡空閒的時間點為起點時間競爭信道，只要各個想要同時發送數據的網絡節點之間時差大於一個字節的數據傳輸時間，一個節點在觀察完一個時間片的網絡空閒期後，基本可以確信自己發送數據不會受到後來者的幹擾，這樣就避免了網絡衝突造成的通訊混亂。可以測算一下網絡內兩個節點以小於一個字節時間同步要發送數據的概率:
設定無線網絡的數據傳輸速率為9.6kBPS，一個字節的傳輸時間為1ms，網絡內5000
個節點，每個節點每天發送數據24次，則有兩個節點以Ims的時間誤差同步發送數據的概率為:5000*24/ (3600*1000*24) =0.001，因此，多個節點同時偵聽並發送數據的機率是非常小的，而且即便有多個節點同時開始偵聽，並發生了發送數據碰撞，在第二輪偵聽時通過增加的隨機時間，仍能有效避免「搶發言」現象。本發明的控制方法具體包括如下步驟:
(O網絡內任何節點想要發送數據，必須先偵聽網絡有無數據在傳輸，偵聽是以時間片為單位進行的，時間片長度要大於「最小數據間隙時間(Tl)」，本實施例定義該時間片長度為:1.1*T1或Tl+ (5到10個連續字節傳輸時間);當第一個時間片內該節點發現網絡內有數據在傳輸，且不是需要該節點響應回答的數據時，該節點即在第一個時間片結束後，以第二個時間片為單位繼續偵聽網絡內數據傳輸情況，直至該節點發現在某一個時間片結束時無數據在網絡內傳輸，才立即發送自己需要發送的數據。(2)任一網絡節點在發起數據傳輸前的偵聽時間可以設定一個時間門限，當超過該門限時，若仍然不能發送數據，可以放棄該次發送，或者可以休眠以節約電能，或隔更長的一段時間後，重新進入「偵聽發送」環節；
(3)網絡節點發送數據後，通常按系統約定，在最小數據間隙時間需要接收特定的應答，但超過最小數據間隙時間仍沒有收到應答，可以選擇放棄，或選擇休眠關機，也可以選擇重新發送，重新發送仍要遵循「偵聽發送」機制；
(4)若網絡節點發送一串數據而沒有收到應答選擇重新發送時，仍要遵循「偵聽發送」機制，但不同於第一次發送數據前的所有節點都一樣的最快偵聽時間片，由於沒有收到應答而進行的重發，其偵聽時間片應附加一個隨機時間，這個隨機時間分量可以是O到10個字節傳輸時間；
(5)網絡內的節點發送數據後，若需要應答，但得不到應答，進入「偵聽發送」機制，這個循環可以設置一個時間門限，超過這個時間門限該節點可以選擇放棄，或選擇休眠關機。(6)任一網絡節點根據約定需要對另一個節點發送的數據串進行響應時，從它收到數據串最後一個字節時間算起，到它發出第一個應答數據字節時的時間不得大於最小數據間隙時間；
(7)任一網絡節點發送一個完整的數據串時，其字節之間的間隔不得大於最小數據間隙時間； (8)網絡內每一個節點收到不符合約定協議的數據包時可以不予響應；
(9)網絡內每一個節點發送的字符串可以在尾部增加校驗字符串，該校驗字符串可以是通常所用的校驗和或CRC校驗；
(10)網絡內只能有一個節點對網絡中傳播的數據包進行小於最小數據間隙時間的響
應；
(11)網絡內的節點不需要發送數據時，可以休眠或關機。
權利要求
1.一種同頻多終端無線通訊網絡的通訊方法，其特徵在於，步驟如下: (1)當有網路節點想要發送數據時，首先偵聽一個時間片的時間長度，偵聽網路是否空閒，該時間片以網絡節點想要發送數據的時間點為起點，所述時間片由一個最小數據間隙時間(Tl)加上一個設定時間(T2)組成，所述設定時間(T2)為5 10個連續字節的傳輸時間； (2)若網絡節點在其偵聽的時間片結束時，偵聽到網絡是空閒的，則立刻發送數據；若該網絡節點在其偵聽的時間片結束時，網絡沒有處於空閒狀態，則該網絡節點繼續以一個時間片為單位進行偵聽。
2.根據權利要求1所述的同頻多終端無線通訊網絡的通訊方法，其特徵在於，若所述步驟(2)中網絡節點在發送數據傳輸前總的偵聽時間超過設定的時間門限時，網絡仍然未處於空閒狀態，則該網絡節點放棄該次發送，並進入「休眠」狀態，或隔一個設定的等待時間重新開始偵聽。
3.根據權利要求1所述的同頻多終端無線通訊網絡的通訊方法，其特徵在於，若網絡節點發送數據後，在所述最小數據間隙時間內沒有收到約定的應答，則放棄發送，或休眠關機，或重新偵聽和發送。
4.根據權利要求3所述的同頻多終端無線通訊網絡的通訊方法，其特徵在於，若網絡節點發送數據後，在所述最小數據間隙時間內沒有收到所述約定的應答，若選擇重新偵聽發送，則偵聽時間片應另加一個隨機時間(T3)，所述隨機時間(T3)為O到10個連續字節傳輸時間。
5.根據權利要求4所述的同頻多終端無線通訊網絡的通訊方法，其特徵在於，若一個網絡節點對另一個網絡節點發送的數據串進行所述約定的應答時，從它收到數據串最後一個字節時間算起，到它發出第一個應答數據字節時的時間不得大於最小數據間隙時間。
6.根據權利要求5所述的同頻多終端無線通訊網絡的通訊方法，其特徵在於，網絡內只允許有一個網絡節點對另一個網絡節點發送的數據串進行不大於最小數據間隙時間的所述約定的應答。
7.根據權利要求1所述的同頻多終端無線通訊網絡的通訊方法，其特徵在於，網絡節點不需要發送數據時，則進入休眠或關機狀態。
全文摘要
本發明涉及一種同頻多終端無線通訊網絡的通訊方法，該方法中網絡節點以自己想要發起數據傳輸的時間點為起點，以一個時間片為單位周期性的進行網絡空閒偵聽，即使偵聽到網絡空閒，也要完整的堅持完該時間片周期的監測，直到該周期結束時，如果網絡空閒，該節點才會發送數據，如果該時間片周期結束時，網絡沒有空閒，則繼續以該時間片為周期繼續偵聽，每個網絡節點進行偵聽的時間片在該節點發現網絡空閒並發起數據傳輸前均一樣，當在某個時間片周期發現網絡空閒，並隨即發送了數據後，若在約定的最小數據間隙時間內沒有收到約定的應答，繼續偵聽時應在原來的時間片增加一個隨機時間，避免了多個網絡節點「搶發言」而造成的通訊混亂。
文檔編號H04W74/08GK103152836SQ20131002468
公開日2013年6月12日 申請日期2013年1月23日 優先權日2013年1月23日
發明者仲志丹, 龐永星 申請人:洛陽乾禾儀器有限公司