[发明专利]一种高效自适应跨PAN传递时隙分配比例信息的方法

说明书

本发明涉及信息传输领域，尤其涉及一种高效自适应跨PAN传递时隙分配比例信息的方法；在一个网络中，包括PNC节点、网桥节点、普通节点和边缘节点；本发明采用了“受限泛听”、用保留字段或保留值携带信息(不增加控制开销)的思路，自适应地借助网桥节点、单个或多个边缘节点，将两个网络中一个网络的时隙分配比例信息及时、高效地传递给另一个网络；本发明在多PAN太赫兹无线个域网络中，在不增加额外的数据开销的情况下，高效及时地将自身网络中通信类型所占的时隙比例信息传递给另一个网络中的PNC；从而使相邻PAN的PNC在时隙分配时能够有意识地避免数据帧的碰撞，从而提高数据帧传送成功率、网络吞吐量和信道带宽利用率，也有利于降低数据帧传送延迟。

技术领域

本发明涉及信息传输领域，尤其涉及一种高效自适应跨PAN传递时隙分配比例信息的方法。

背景技术

随着无线数据流量在过去几年的爆炸式增长，预计数据速率将很快达到Tbps。然而，即将到来的5G网络只能提供每秒千兆比特(Gbps)的传输速度。面对不断增长的高数据速率需求，太赫兹(0.1-10太赫兹)通信被设想为下一代超高速无线系统的关键技术之一。太赫兹无线个域网是一种以THz波作为载波的短距离、超高速、有中心无线网络，网络中任意两个节点可以直接进行数据通信，具有外界干扰小、数据传输速率高等特点，主要应用于室内环境中智能家居或短距离的无线数据下载中心等场景。由于太赫兹频段存在严重的路径损失以及受大气中的分子吸收影响较大，导致太赫兹无线个域网的通信范围只有10米左右，因此如何在保持高速数据传输的同时，扩展单个无线个域网的通信范围，成为了越来越多学者研究的重点。

太赫兹无线个域网络(THz-WPAN)是一种短距离超高速的无线自组织网络，可以由一个或多个微网(PAN)组成。一个微网包含多个独立的普通节点(DEV)，在这些DEV中，拥有足够能力的DEV会成为中心控制器——PNC，来承担微网协调器的作用。PNC通过定期地广播信标帧(beacon)，提供基本的组网信息，并且用于完成整个微网的同步。此外，PNC还控制DEV对超帧中的信道时间资源的访问。在太赫兹无线个域网(WPAN)中，任意两个DEV均可直接进行数据传输且最高数据传输速率高达10Gbps以上；

多PAN太赫兹无线个域网(MP-THz-WPAN)由两个或以上的WPAN组成。WPAN内和WPAN间节点都可以相互进行数据通信。多PAN太赫兹无线个域网PAN间通信发生在两个不同的WPAN之间。每个WPAN又由若干个DEV组成，其中某个优先级较高的节点竞争成为网络的中心控制器PNC，位于两个WPAN重叠区域的节点称为网桥(bridge)，其主要作用是通过转发heartbeat消息使两个WPAN协调同步。

多PAN太赫兹无线个域网跨PAN通信网络模型的网络运行时间由持续的协调超帧组成，每个协调超帧结构的具体时段分布如图1所示，主要包括4个具有先后顺序的时段，即：信标帧队列时段(Beacon Alignment Period，BAP)、CAP时段和2个不同作用的CTAP时段分别为常规CTAP(Normal CTAP，N-CTAP)和公共CTAP(Public CTAP，P-CTAP)。在BAP时段，各WPAN中的PNC在各自对应队列时段分别广播beacon帧，该帧中包含本WPAN的节点基本信息、各个时段的时刻和时长信息；2个WPAN的CAP时段相同，有数据传输需求的节点根据所处WPAN不同在CAP时段分别向不同PNC发送时隙请求帧，PNC成功分配时隙后方可进行数据传输，另外在两个WPAN协调同步期间，网桥节点在这一时段通过广播heartbeat消息对齐两个PNC所发送的beacon帧，该时段接入信道的机制与普通超帧的CAP时段采用的机制相同；N-CTAP时段和P-CTAP时段均被分为多个同等大小的CTA，主要被分配给各DEV之间进行数据传输，其中N-CTAP时段主要针对WPAN网内的数据，而P-CTAP时段用于涉及到网桥节点的链路进行数据传输，即主要针对WPAN网间数据，且两个时段接入信道时均采用TDMA机制；P-CTAP时段又分为两段，P-CTAP1主要用于WPAN1内节点和网桥节点之间的数据传输，而P-CTAP2主要用于WPAN2节点和网桥节点之间的数据传输。