[发明专利]无线网络设备和公共跳频多信道介质访问控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，更具体而言，涉及一种无线网络设备和一种公共跳频多信道介质访问控制方法。

背景技术

在多个信道上的并行通信是用于减小干扰并提高网络吞吐量的一种有效方法。作为一种多信道介质访问控制（MAC，Media Access Control）模式，公共跳频（common hopping）技术已经广泛用于减小干扰和支持多系统共存，如在IEEE 802.11中规定的跳频扩频（FHSS，Frequency Hopping Spread Spectrum）技术。在常见的公共跳频系统中，所有节点根据相同的公共跳频序列在多个信道上跳跃。每个节点停留在当前时隙所对应的信道上，直到下一时隙开始，除非该节点在参与通信。

在IEEE 802.11中，使用RTS-CTS握手作为一种虚拟载波侦听机制。请求发送（RTS，request-to-send）消息和确认发送（CTS，clear-to-send）消息用于为节点在两跳范围内的数据传输保留信道。除了源节点和目的节点之外的其他节点收听到RTS消息和CTS消息后，在RTS消息和CTS消息包中包括的网络分配矢量（NAV，Network Allocation Vector）的时段内不传送消息，以避免数据冲突。这样，通过RTS和CTS消息的成功交换来保证无冲突的数据传输。图1示出IEEE 802.11的上述数据传输过程的示意图。在图1的上部示出无线网络中的四个节点A、B、C、D的位置关系。虚线的圆示出两跳的范围。在图1中，节点A以广播的形式向节点B发送RTS消息，以请求数据传输；当收到RTS消息时，作为目的节点的节点B在一个短帧间间隔（SIFS，Short Interframe Space）之后发送CTS消息，以确认数据传输，而不相关的节点C设置NAV1以避免冲突；当收到CTS消息时，源节点A在SIFS之后发送数据（DATA）消息，而不相关的节点D设置NAV2以避免冲突；当收到DATA时，目的节点B在SIFS之后发送接收确认（ACK，Acknowledge）消息，以确认成功的数据传输，并结束与节点A的通信；如果源节点A收到ACK，整个数据传输过程完成。

然而，这种虚拟载波侦听机制不能良好地适用多信道环境，因为节点无法利用单个接收机获得所有信道的使用信息。因此，在公共跳频模式下，源节点可能因为不知道目的节点已工作在其他信道上而在当前信道上向目的节点发送消息。在这种情况下，将由于目的节点无法收听到源节点的消息而导致通信失败。这种情况也称为聋节点问题。这导致网络资源的浪费。

大多数现有的公共跳频系统通过在邻近区域进行无冲突传输调度来避免该问题。每个节点在指定的时隙中传输。因此在相邻区域中需要一个协调节点以执行传输调度，并且每个节点必须与相邻区域中的其他节点精确同步。因此，突发数据和具有延迟约束的数据将不能被立即传送，并且即使有待发送数据存在，一些时隙也将因为退避而空闲。这种调度传输不能在不同信道之间提供充分的并行传输，因而将影响网络吞吐量。

发明内容

在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

鉴于现有技术的以上情况，本发明的目的是提供一种无线网络设备和一种用于无线网络的公共跳频多信道介质访问控制方法，以减轻无线网络中的聋节点问题，减少网络资源的浪费，提高网络吞吐量。

根据本发明的一个方面，提供了一种无线网络设备，用于根据公共跳频序列在多个公共信道上与无线网络中的其他节点进行通信。所述无线网络设备包括：当前信道检测部件，用于检测所述设备的当前信道是否空闲；目的节点检测部件，用于在当前信道空闲的情况下，判定待发送的请求发送消息的目的节点是否正工作在其他信道上；以及通信部件，用于根据判定结果来发送所述请求发送消息。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于无线网络的公共跳频多信道介质访问控制方法，所述无线网络中的节点根据公共跳频序列在多个公共信道上与所述无线网络中的其他节点进行通信。所述方法包括：检测节点的当前信道是否空闲；在当前信道空闲的情况下，判定待发送的请求发送消息的目的节点是否正工作在其他信道上；以及根据判定结果来发送所述请求发送消息。