本發(fā)明實(shí)施例涉及通信技術(shù)，尤其涉及一種動(dòng)態(tài)時(shí)隙分配方法、所適用的媒介訪問(wèn)控制系統(tǒng)及節(jié)點(diǎn)。

背景技術(shù)：

無(wú)線自組網(wǎng)是由一組無(wú)需固定基礎(chǔ)設(shè)施輔助的可移動(dòng)終端按需組建的網(wǎng)絡(luò)，具有單獨(dú)組網(wǎng)、分布式、自組織、多跳通信、抗毀性強(qiáng)等特點(diǎn)，常常用于軍事戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境、搶險(xiǎn)救災(zāi)、偏遠(yuǎn)野外等沒(méi)有固定設(shè)施支持的場(chǎng)合。

在實(shí)際應(yīng)用中，由于環(huán)境不同場(chǎng)合不同，對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾室约碍h(huán)境干擾的要求也有所不同，人們已經(jīng)不僅僅滿足于數(shù)據(jù)消息的傳輸，語(yǔ)音、視頻等多媒體業(yè)務(wù)的傳輸需求日益增加，這就對(duì)無(wú)線自組網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service，QoS)和大容量數(shù)據(jù)傳輸提出了更高的要求。

無(wú)線自組網(wǎng)媒體接入控制層(Medium Access Control，MAC)技術(shù)作為數(shù)據(jù)接入無(wú)線信道的直接控制者，主要負(fù)責(zé)無(wú)線信道的劃分及分配，負(fù)責(zé)解決節(jié)點(diǎn)間高效共享無(wú)線資源的問(wèn)題，直接影響數(shù)據(jù)的傳輸性能和業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，以及網(wǎng)絡(luò)層的路由選擇，同時(shí)MAC層的調(diào)度能力也會(huì)對(duì)上層協(xié)議的設(shè)計(jì)造成較大影響，故對(duì)無(wú)線自組網(wǎng)MAC層新技術(shù)的研究具有重要意義。

目前，無(wú)線自組網(wǎng)節(jié)點(diǎn)中MAC大多采用無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)的MAC協(xié)議。例如，基于競(jìng)爭(zhēng)隨機(jī)訪問(wèn)的MAC協(xié)議，節(jié)點(diǎn)在需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)方式使用無(wú)線信道。多數(shù)分布式MAC協(xié)議采用載波偵聽(tīng)或沖突避免機(jī)制并采用附加的信令控制消息來(lái)處理隱藏和暴露節(jié)點(diǎn)問(wèn)題。IEEE 802.11MAC協(xié)議采用帶沖突避免的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)(CSMA/CA)是典型的基于競(jìng)爭(zhēng)MAC協(xié)議。所謂CSMA/CA機(jī)制是指在信號(hào)傳輸之前，發(fā)射機(jī)先監(jiān)聽(tīng)介質(zhì)中是否有同信道載波，若不存在，將直接進(jìn)入數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)，若存在，則在隨機(jī)退避一段時(shí)間后重新檢測(cè)信道。

上述競(jìng)爭(zhēng)方式使得節(jié)點(diǎn)在競(jìng)爭(zhēng)信道資源時(shí)會(huì)發(fā)生沖突，導(dǎo)致資源浪費(fèi)；另外傳送信息時(shí)只能盡力而為，不能提供QOS保證。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種動(dòng)態(tài)時(shí)隙分配方法、所適用的媒介訪問(wèn)控制系統(tǒng)及節(jié)點(diǎn)，以解決動(dòng)態(tài)時(shí)隙不能高效利用的問(wèn)題。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種媒介訪問(wèn)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)時(shí)隙分配方法，適用于包含上層裝置、媒介訪問(wèn)控制系統(tǒng)和下層裝置的節(jié)點(diǎn)，所述節(jié)點(diǎn)位于無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)中，所述方法包括：監(jiān)測(cè)所述媒介訪問(wèn)控制系統(tǒng)向所述下層裝置發(fā)送第一數(shù)據(jù)的能力和容納來(lái)自所述上層裝置的第二數(shù)據(jù)的能力；評(píng)價(jià)所監(jiān)測(cè)的發(fā)送第一數(shù)據(jù)的能力和容納第二數(shù)據(jù)的能力；基于所得到的評(píng)價(jià)結(jié)果，占用空閑的動(dòng)態(tài)時(shí)隙或釋放已占用的動(dòng)態(tài)時(shí)隙。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種媒介訪問(wèn)控制系統(tǒng)，包括：與下層裝置相連的第一媒介控制裝置和與上層裝置相連的第二媒介控制裝置；所述第一媒介控制裝置用于監(jiān)測(cè)向下層裝置發(fā)送第一數(shù)據(jù)的能力，并將所監(jiān)測(cè)的發(fā)送第一數(shù)據(jù)的能力上報(bào)給所述第二媒介控制裝置；所述第二媒介控制裝置用于監(jiān)測(cè)容納來(lái)自上層裝置的第二數(shù)據(jù)的能力；以及用于評(píng)價(jià)所監(jiān)測(cè)的發(fā)送第一數(shù)據(jù)的能力和容納第二數(shù)據(jù)的能力，并基于所得到的評(píng)價(jià)結(jié)果，占用空閑的動(dòng)態(tài)時(shí)隙或釋放已占用的動(dòng)態(tài)時(shí)隙。

第三方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種節(jié)點(diǎn)，用于組成無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述節(jié)點(diǎn)包括：如上所述的媒介訪問(wèn)控制系統(tǒng)，與所述媒介訪問(wèn)控制系統(tǒng)相連的上層裝置，以及與所述媒介訪問(wèn)控制系統(tǒng)相連的下層裝置；所述上層裝置用于收集運(yùn)行在所述節(jié)點(diǎn)中的應(yīng)用程序所提供的第一數(shù)據(jù)；所述下層裝置用于將基于所述第一數(shù)據(jù)封裝而得的第二數(shù)據(jù)發(fā)送至所述無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)。

本發(fā)明通過(guò)監(jiān)測(cè)MAC系統(tǒng)的吞吐能力，調(diào)整動(dòng)態(tài)時(shí)隙發(fā)送數(shù)據(jù)，有效解決了自組網(wǎng)節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)時(shí)隙利用率低的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例一中的動(dòng)態(tài)時(shí)隙分配方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例二中的節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例二中的多個(gè)節(jié)點(diǎn)所組成的無(wú)線自組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。可以理解的是，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。另外還需要說(shuō)明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。

實(shí)施例一

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的媒介訪問(wèn)控制系統(tǒng)(MAC系統(tǒng))的動(dòng)態(tài)時(shí)隙分配方法的流程圖，本實(shí)施例可適用于自組網(wǎng)節(jié)點(diǎn)中的MAC系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分配時(shí)隙的情況，其中，所述自組網(wǎng)的無(wú)線傳輸方式包括但不限于：TDMA等。所述節(jié)點(diǎn)中還包括與所述MAC系統(tǒng)的輸入端相連的上層裝置，以及與所述MAC系統(tǒng)的輸出端相連的下層裝置，所述節(jié)點(diǎn)包括但不限于：移動(dòng)設(shè)備、軍用通訊設(shè)備等。所述上層裝置基于網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議將節(jié)點(diǎn)中運(yùn)行的應(yīng)用程序所獲取的第二數(shù)據(jù)傳遞給所述MAC系統(tǒng)；所述MAC系統(tǒng)按照無(wú)線自組網(wǎng)通信協(xié)議將所接收的第二數(shù)據(jù)封裝成第一數(shù)據(jù)，并傳遞給所述下層裝置；所述下層裝置基于物理層的無(wú)線通信協(xié)議將所述MAC系統(tǒng)提供的第一數(shù)據(jù)發(fā)送給自組網(wǎng)的其他節(jié)點(diǎn)中。所述MAC系統(tǒng)可實(shí)時(shí)的按照如下方案為所發(fā)送的每個(gè)第一數(shù)據(jù)分配發(fā)送時(shí)隙，也可以與基于固定時(shí)隙分配機(jī)制一并配置各第一數(shù)據(jù)的發(fā)送時(shí)隙。由此實(shí)現(xiàn)自組網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際傳輸能力及時(shí)調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸。所述分配方法被配置在所述MAC系統(tǒng)中，并具體包括如下步驟：

步驟S110、監(jiān)測(cè)所述媒介訪問(wèn)控制系統(tǒng)向所述下層裝置發(fā)送第一數(shù)據(jù)的能力和容納來(lái)自所述上層裝置的第二數(shù)據(jù)的能力。

在此，所述MAC系統(tǒng)可以通過(guò)監(jiān)測(cè)向下層裝置發(fā)送第一數(shù)據(jù)的速度和/或緩存所述第一數(shù)據(jù)的數(shù)量等方式，來(lái)監(jiān)測(cè)發(fā)送第一數(shù)據(jù)的能力。

在某些實(shí)施方式中，所述MAC系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)測(cè)單位時(shí)長(zhǎng)內(nèi)向下層裝置發(fā)送第一數(shù)據(jù)的數(shù)量N1來(lái)監(jiān)測(cè)其向所述下層裝置發(fā)送第一數(shù)據(jù)的能力。

例如，所述MAC系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)測(cè)一個(gè)復(fù)幀時(shí)長(zhǎng)內(nèi)向所述下層裝置發(fā)送第一數(shù)據(jù)的數(shù)量N1來(lái)監(jiān)測(cè)其向所述下層裝置發(fā)送第一數(shù)據(jù)的能力。

另外，所述MAC系統(tǒng)可以通過(guò)監(jiān)測(cè)容納來(lái)自所述上層裝置的第二數(shù)據(jù)的速度和/或緩存所述第二數(shù)據(jù)的數(shù)量等方式，來(lái)監(jiān)測(cè)容納第二數(shù)據(jù)的能力。

在某些實(shí)施方式中，所述MAC系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)測(cè)單位時(shí)長(zhǎng)內(nèi)接收來(lái)自上層裝置的第二數(shù)據(jù)的數(shù)量N2來(lái)監(jiān)測(cè)其容納第二數(shù)據(jù)的能力。例如，所述MAC系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)測(cè)一個(gè)復(fù)幀時(shí)長(zhǎng)內(nèi)接收所述上層裝置的第二數(shù)據(jù)的數(shù)量N2來(lái)監(jiān)測(cè)容納所述第二數(shù)據(jù)的能力。其中，為了便于協(xié)調(diào)統(tǒng)計(jì)，所述MAC系統(tǒng)監(jiān)測(cè)發(fā)出第一數(shù)據(jù)的數(shù)量N1的單位時(shí)長(zhǎng)和監(jiān)測(cè)接收第二數(shù)據(jù)數(shù)量N2的單位時(shí)長(zhǎng)均為一個(gè)復(fù)幀時(shí)長(zhǎng)。根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)需要，在所述一個(gè)復(fù)幀時(shí)長(zhǎng)中包含至少一個(gè)廣播時(shí)隙、和至少一個(gè)動(dòng)態(tài)時(shí)隙。在某些實(shí)施方式中，所述復(fù)幀時(shí)長(zhǎng)中還包括至少一個(gè)固定時(shí)隙。

所述MAC系統(tǒng)監(jiān)測(cè)容納來(lái)自上層裝置的第二數(shù)據(jù)的能力的方式還可以包括：采樣自身緩存的第二數(shù)據(jù)的數(shù)量N3。例如，所述MAC系統(tǒng)每隔預(yù)設(shè)時(shí)隙時(shí)長(zhǎng)采集緩存中第二數(shù)據(jù)的數(shù)量N3。其中，所述預(yù)設(shè)時(shí)隙時(shí)長(zhǎng)可以是一個(gè)復(fù)幀的時(shí)長(zhǎng)、或小于一個(gè)復(fù)幀的時(shí)長(zhǎng)；所采集的數(shù)量N3可以是各緩存區(qū)間中第二數(shù)據(jù)的總和、或優(yōu)先級(jí)最高的緩存區(qū)間中所緩存的數(shù)量。所述緩存區(qū)間舉例為緩存隊(duì)列。所述優(yōu)先級(jí)最高的緩存區(qū)間是用來(lái)緩存預(yù)設(shè)類型的第二數(shù)據(jù)，其所緩存的第二數(shù)據(jù)將優(yōu)先于其他緩存區(qū)間中的數(shù)據(jù)被發(fā)送。

在某些實(shí)施方式中，所述MAC系統(tǒng)監(jiān)測(cè)容納來(lái)自上層裝置的第二數(shù)據(jù)的能力包括：監(jiān)測(cè)數(shù)量N2和數(shù)量N3。當(dāng)所述MAC系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到發(fā)送第一數(shù)據(jù)的能力和容納第二數(shù)據(jù)的能力后，執(zhí)行步驟S120。

步驟S120、評(píng)價(jià)所監(jiān)測(cè)的發(fā)送第一數(shù)據(jù)的能力和容納第二數(shù)據(jù)的能力。

在此，所述MAC系統(tǒng)通過(guò)預(yù)設(shè)的評(píng)價(jià)機(jī)制來(lái)評(píng)價(jià)所監(jiān)測(cè)到的能夠反映發(fā)送第一數(shù)據(jù)的能力和容納第二數(shù)據(jù)的能力的數(shù)據(jù)，所得到的評(píng)價(jià)值可反映所述MAC系統(tǒng)執(zhí)行步驟S130，以占用復(fù)幀中空閑動(dòng)態(tài)時(shí)隙、維持當(dāng)前時(shí)隙發(fā)送第一數(shù)據(jù)、或釋放已占用的至少部分動(dòng)態(tài)時(shí)隙。

在某些實(shí)施方式中，所述步驟S120包括步驟S121和S122。(均未予圖示)

步驟S121、計(jì)算在預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)所采集的緩存第二數(shù)據(jù)數(shù)量N3的平均值，以及，比較所述數(shù)量N1和數(shù)量N2的大小。

在此，MAC系統(tǒng)可在一個(gè)復(fù)幀時(shí)長(zhǎng)內(nèi)多次采集數(shù)量N3，并求取平均值，同時(shí)將同步監(jiān)測(cè)數(shù)量N1和N2進(jìn)行比較。例如，MAC系統(tǒng)在一個(gè)復(fù)幀時(shí)長(zhǎng)內(nèi)采集三次數(shù)量N3，并計(jì)數(shù)數(shù)量N1和N2，確定N1和N2的比較結(jié)果以及三次采集的數(shù)量N3的平均值，并執(zhí)行步驟S122。

在某些實(shí)施方式中，為了避免緩存數(shù)量N3突變對(duì)動(dòng)態(tài)時(shí)隙分配的影響，所述MAC系統(tǒng)計(jì)算N3平均值的方式包括：利用迭代算法，計(jì)算所述數(shù)量N3的平均值。例如，采用隨機(jī)早期檢測(cè)(RED)算法來(lái)計(jì)算第二數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列的平均長(zhǎng)度avg_t＝(1-w)*avg_t-1+w*q

其中，RED在計(jì)算平均隊(duì)長(zhǎng)avg時(shí)，采用了類似低通濾波器(low-pass filter)帶權(quán)值的方法，w為權(quán)值，q為采樣測(cè)量時(shí)實(shí)際隊(duì)列長(zhǎng)度，w的取值決定了當(dāng)q變化時(shí)，avg改變的快慢。通常w的取值較小，這樣數(shù)據(jù)突發(fā)或短暫擁塞導(dǎo)致的實(shí)際隊(duì)列長(zhǎng)度暫時(shí)的增長(zhǎng)將不會(huì)使得平均隊(duì)長(zhǎng)有明顯的變化，從而"過(guò)慮"掉短期的隊(duì)長(zhǎng)變化，盡量反映長(zhǎng)期的擁塞變化。

步驟S122、將所述數(shù)量N3的平均值和所述數(shù)量N1和數(shù)量N2的比較結(jié)果均與預(yù)設(shè)釋放時(shí)隙條件及占用時(shí)隙條件相匹配，并得到與至多一種條件相匹配的評(píng)價(jià)結(jié)果。

在此，所述占用時(shí)隙條件包括：所述數(shù)據(jù)N3的平均值大于等于預(yù)設(shè)的第一門限M1，且N1>N2。所述釋放時(shí)隙條件包括：所述數(shù)據(jù)N3的平均值小于等于預(yù)設(shè)的第二門限M2，且N2>N1。其中，M1和M2可以相等，也可以不等，例如，M1>M2，以便盡量延長(zhǎng)占用和釋放動(dòng)態(tài)時(shí)隙之間的時(shí)間間隔，避免過(guò)度的調(diào)度時(shí)隙資源。

步驟S130、基于所得到的評(píng)價(jià)結(jié)果，占用空閑的動(dòng)態(tài)時(shí)隙或釋放已占用的動(dòng)態(tài)時(shí)隙。

在此，當(dāng)所述數(shù)據(jù)N3的平均值不符合任一上述門限時(shí)，所述MAC系統(tǒng)得到的評(píng)價(jià)結(jié)果為不符合預(yù)設(shè)釋放時(shí)隙條件及占用時(shí)隙條件。進(jìn)一步的：若N1≤N2，則可按照當(dāng)前時(shí)隙占用情況繼續(xù)發(fā)送第一數(shù)據(jù)；若N1＞N2，則可優(yōu)先選擇復(fù)幀中空閑的固定時(shí)隙來(lái)發(fā)送第一數(shù)據(jù)，直至固定時(shí)隙被占滿，且所得到的評(píng)價(jià)結(jié)果符合預(yù)設(shè)的占用時(shí)隙條件或釋放時(shí)隙條件，則執(zhí)行對(duì)應(yīng)的步驟S131或S132。(均未予圖示)

當(dāng)所述數(shù)量N3的平均值和所述數(shù)量N1和數(shù)量N2的比較結(jié)果均符合預(yù)設(shè)占用時(shí)隙條件時(shí)，所述MAC系統(tǒng)執(zhí)行步驟S131。

當(dāng)所述數(shù)量N3的平均值和所述數(shù)量N1和數(shù)量N2的比較結(jié)果均符合預(yù)設(shè)釋放時(shí)隙條件時(shí)，所述MAC系統(tǒng)執(zhí)行步驟S132。

步驟S131、與同在所述無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)占用動(dòng)態(tài)時(shí)隙。

具體地，當(dāng)所得到的評(píng)價(jià)結(jié)果為符合預(yù)設(shè)占用時(shí)隙條件時(shí)，可通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)方式占用復(fù)幀中的動(dòng)態(tài)時(shí)隙。例如，當(dāng)所得到的評(píng)價(jià)結(jié)果為符合預(yù)設(shè)占用時(shí)隙條件時(shí)，MAC系統(tǒng)通過(guò)下層裝置周期性的反饋復(fù)幀中各時(shí)隙的信道占用情況，來(lái)確定空閑動(dòng)態(tài)時(shí)隙，并在已確定空閑的動(dòng)態(tài)時(shí)隙發(fā)送所緩存的第一數(shù)據(jù)。

步驟S132、將已占用的至少一個(gè)動(dòng)態(tài)時(shí)隙予以釋放。例如，當(dāng)所得到的評(píng)價(jià)結(jié)果為符合預(yù)設(shè)釋放時(shí)隙條件時(shí)，MAC系統(tǒng)可基于先占先釋放原則，逐個(gè)釋放所占用的動(dòng)態(tài)時(shí)隙。

在某些實(shí)施方式中，為了確保節(jié)點(diǎn)正確選擇動(dòng)態(tài)時(shí)隙，無(wú)線自組網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)維護(hù)復(fù)幀中各時(shí)隙的節(jié)點(diǎn)占用信息列表。其中，所述節(jié)點(diǎn)占用信息列表包括：動(dòng)態(tài)時(shí)隙及所占用的節(jié)點(diǎn)信息(如節(jié)點(diǎn)IP等)。所述節(jié)點(diǎn)占用信息列表中還可以包括固定時(shí)隙及所占用的節(jié)點(diǎn)信息。所維護(hù)的節(jié)點(diǎn)占用信息列表中的動(dòng)態(tài)時(shí)隙及對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)信息可以是相距本節(jié)點(diǎn)一跳、甚至兩跳范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)。

當(dāng)確定占用時(shí)隙、釋放時(shí)隙、或接收到占用時(shí)隙及接收到釋放時(shí)隙的信息時(shí)，所述MAC系統(tǒng)更新所述節(jié)點(diǎn)占用信息列表。

在某些實(shí)施例中，當(dāng)所得到的評(píng)價(jià)結(jié)果符合預(yù)設(shè)的占用時(shí)隙條件時(shí)，選擇未占用的動(dòng)態(tài)時(shí)隙，并利用廣播與其他節(jié)點(diǎn)預(yù)約所選擇的動(dòng)態(tài)時(shí)隙。例如，當(dāng)MAC系統(tǒng)所得到的評(píng)價(jià)結(jié)果符合預(yù)設(shè)的占用時(shí)隙條件時(shí)，選擇所述節(jié)點(diǎn)占用信息列表中未占用的動(dòng)態(tài)時(shí)隙，并在下一個(gè)復(fù)幀中的廣播時(shí)隙與其他節(jié)點(diǎn)預(yù)約所選擇的動(dòng)態(tài)時(shí)隙，接收到所述通知的其他節(jié)點(diǎn)更新自身的節(jié)點(diǎn)占用信息列表，以防止同一時(shí)隙有多個(gè)節(jié)點(diǎn)沖突的發(fā)送數(shù)據(jù)。

其中，利用廣播與其他節(jié)點(diǎn)預(yù)約所選擇的動(dòng)態(tài)時(shí)隙的預(yù)約過(guò)程可通過(guò)握手協(xié)議完成。例如，預(yù)約動(dòng)態(tài)時(shí)隙的節(jié)點(diǎn)(簡(jiǎn)稱請(qǐng)求節(jié)點(diǎn))首先廣播REQ幀，攜帶需要占用的動(dòng)態(tài)時(shí)隙；鄰節(jié)點(diǎn)收到后，將REQ中攜帶的預(yù)約時(shí)隙與本地可用時(shí)隙比較，將是否允許占用的結(jié)果寫入REP幀并廣播，這樣預(yù)約節(jié)點(diǎn)兩跳范圍內(nèi)的鄰節(jié)點(diǎn)均能收到此消息；請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)收到REP幀后回復(fù)ACK幀，ACK中同樣攜帶已經(jīng)選擇的時(shí)隙信息。通過(guò)REQ/REP/ACK三步握手，請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)完成動(dòng)態(tài)時(shí)隙預(yù)約過(guò)程，兩跳范圍內(nèi)的鄰節(jié)點(diǎn)也獲知同樣的消息，采取相應(yīng)的更新鄰節(jié)點(diǎn)占用信息列表操作。

所述MAC系統(tǒng)可基于上述握手協(xié)議中反饋的REP確定是否能夠成功占用所選擇的動(dòng)態(tài)時(shí)隙，若能，則更新自身節(jié)點(diǎn)占用信息列表，反之，則重新選擇空閑的動(dòng)態(tài)時(shí)隙。

類似的，當(dāng)所得到的評(píng)價(jià)結(jié)果符合預(yù)設(shè)的釋放時(shí)隙條件時(shí)，選擇待釋放的動(dòng)態(tài)時(shí)隙，并廣播通知其他節(jié)點(diǎn)。例如，當(dāng)MAC系統(tǒng)所得到的評(píng)價(jià)結(jié)果符合預(yù)設(shè)的釋放時(shí)隙條件時(shí)，選擇所述節(jié)點(diǎn)占用信息列表中自身已占用的至少一個(gè)動(dòng)態(tài)時(shí)隙，并在下一個(gè)復(fù)幀中的廣播時(shí)隙將所選擇釋放的動(dòng)態(tài)時(shí)隙廣播通知相距其一跳的其他節(jié)點(diǎn)，接收到所述通知的其他節(jié)點(diǎn)更新自身的節(jié)點(diǎn)占用信息列表，以為自身提供更多動(dòng)態(tài)時(shí)隙的選擇。

在此，所述MAC系統(tǒng)可在下一個(gè)復(fù)幀中選擇未占用或已占用的動(dòng)態(tài)時(shí)隙，也可以在下一組復(fù)幀中選擇未占用或已占用的動(dòng)態(tài)時(shí)隙。

本實(shí)施例的技術(shù)方案，通過(guò)監(jiān)測(cè)MAC系統(tǒng)的吞吐能力，調(diào)整動(dòng)態(tài)時(shí)隙發(fā)送數(shù)據(jù)，有效解決了自組網(wǎng)節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)時(shí)隙利用率低，以及數(shù)據(jù)發(fā)送不靈活等問(wèn)題。

另外，利用迭代方式計(jì)算緩存上層裝置所提供的第二數(shù)據(jù)的數(shù)量平均值，有效解決了數(shù)據(jù)突發(fā)性的快速擠壓和快速釋放所帶來(lái)的時(shí)隙頻繁調(diào)整。

實(shí)施例二

圖2為本發(fā)明實(shí)施例二提供的節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖，所述節(jié)點(diǎn)用于組成無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)。所述節(jié)點(diǎn)1包括：上層裝置11、媒介訪問(wèn)控制系統(tǒng)(MAC系統(tǒng))和下層裝置14。所述MAC系統(tǒng)為安裝在節(jié)點(diǎn)中的軟件和硬件。其中，所述MAC系統(tǒng)作為節(jié)點(diǎn)中的MAC層，連接節(jié)點(diǎn)中所述上層裝置11和下層裝置14的數(shù)據(jù)傳輸。所述上層裝置11用于收集運(yùn)行在所述節(jié)點(diǎn)中的應(yīng)用程序所提供的第一數(shù)據(jù)。例如，所述上層裝置11包括網(wǎng)絡(luò)層裝置。所述下層裝置14用于將基于所述第一數(shù)據(jù)封裝而得的第二數(shù)據(jù)發(fā)送至所述無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)。例如，所述下層裝置14包括無(wú)線通信芯片及天線。各所述節(jié)點(diǎn)1所組成的網(wǎng)絡(luò)為所述自組網(wǎng)絡(luò)，如圖3所示。

所述MAC系統(tǒng)包括：第一媒介控制裝置(以下簡(jiǎn)稱LowMAC 13)和第二媒介控制裝置(以下簡(jiǎn)稱HighMAC 12)。其中，所述LowMAC 13連接下層裝置14，所述HighMAC 12連接上層裝置11。所述HighMAC 12和LowMAC 13之間可通過(guò)接口裝置相連。所述LowMAC 13可以是FPGA。所述HighMAC 12可以是帶有CPU的芯片。在此，所述HighMAC 12主要用于管理、分類所述上層裝置11所提供的各第二數(shù)據(jù)，并按照預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)管理規(guī)則將各第二數(shù)據(jù)和所對(duì)應(yīng)的發(fā)送時(shí)隙傳遞給LowMAC 13，由LowMAC 13在相應(yīng)的發(fā)送時(shí)隙發(fā)送基于傳輸協(xié)議而將所述第二數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換而成的第一數(shù)據(jù)。HighMAC 12協(xié)同LowMAC 13確定各第二數(shù)據(jù)的發(fā)送時(shí)隙的方案中可包含或僅包含如下方案：

所述LowMAC 13用于監(jiān)測(cè)向下層裝置14發(fā)送第一數(shù)據(jù)的能力，并將所監(jiān)測(cè)的發(fā)送第一數(shù)據(jù)的能力上報(bào)給所述HighMAC 12。

其中，所述LowMAC 13可以通過(guò)監(jiān)測(cè)向下層裝置14發(fā)送第一數(shù)據(jù)的速度和/或緩存所述第一數(shù)據(jù)的數(shù)量等方式，來(lái)監(jiān)測(cè)發(fā)送第一數(shù)據(jù)的能力。

在某些實(shí)施方式中，所述LowMAC 13通過(guò)監(jiān)測(cè)單位時(shí)長(zhǎng)內(nèi)向下層裝置14發(fā)送第一數(shù)據(jù)的數(shù)量N1來(lái)監(jiān)測(cè)其向所述下層裝置14發(fā)送第一數(shù)據(jù)的能力。

例如，所述LowMAC 13通過(guò)監(jiān)測(cè)一個(gè)復(fù)幀時(shí)長(zhǎng)內(nèi)向所述下層裝置14發(fā)送第一數(shù)據(jù)的數(shù)量N1來(lái)監(jiān)測(cè)其向所述下層裝置14發(fā)送第一數(shù)據(jù)的能力。

所述LowMAC 13將監(jiān)測(cè)到的數(shù)量N1上報(bào)給HighMAC 12。其中，所述LowMAC 13可利用單獨(dú)的流控幀將所述數(shù)量N1上報(bào)給HighMAC 12。所述LowMAC 13還可以借助將數(shù)據(jù)同步確認(rèn)幀、和勤務(wù)幀等數(shù)據(jù)幀上報(bào)給HighMAC 12的機(jī)會(huì)，將所述數(shù)量N1攜帶給HighMAC 12。

所述HighMAC 12用于監(jiān)測(cè)容納來(lái)自上層裝置11的第二數(shù)據(jù)的能力；以及用于評(píng)價(jià)所監(jiān)測(cè)的發(fā)送第一數(shù)據(jù)的能力和容納第二數(shù)據(jù)的能力，并基于所得到的評(píng)價(jià)結(jié)果，與同在所述無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)占用或釋放動(dòng)態(tài)時(shí)隙。

在此，所述HighMAC 12可以通過(guò)監(jiān)測(cè)容納來(lái)自所述上層裝置11的第二數(shù)據(jù)的速度和/或緩存所述第二數(shù)據(jù)的數(shù)量等方式，來(lái)監(jiān)測(cè)容納第二數(shù)據(jù)的能力。

在某些實(shí)施方式中，所述HighMAC 12通過(guò)監(jiān)測(cè)單位時(shí)長(zhǎng)內(nèi)接收來(lái)自上層裝置11的第二數(shù)據(jù)的數(shù)量N2來(lái)監(jiān)測(cè)其容納第二數(shù)據(jù)的能力。例如，所述HighMAC 12通過(guò)監(jiān)測(cè)一個(gè)復(fù)幀時(shí)長(zhǎng)內(nèi)接收所述上層裝置11的第二數(shù)據(jù)的數(shù)量N2來(lái)監(jiān)測(cè)容納所述第二數(shù)據(jù)的能力。其中，為了便于協(xié)調(diào)統(tǒng)計(jì)，所述HighMAC12監(jiān)測(cè)發(fā)出第一數(shù)據(jù)的數(shù)量N1的單位時(shí)長(zhǎng)和監(jiān)測(cè)接收第二數(shù)據(jù)數(shù)量N2的單位時(shí)長(zhǎng)均為一個(gè)復(fù)幀時(shí)長(zhǎng)。根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)需要，在所述一個(gè)復(fù)幀時(shí)長(zhǎng)中包含至少一個(gè)廣播時(shí)隙、和至少一個(gè)動(dòng)態(tài)時(shí)隙。在某些實(shí)施方式中，所述復(fù)幀時(shí)長(zhǎng)中還包括至少一個(gè)固定時(shí)隙。

所述HighMAC 12監(jiān)測(cè)容納來(lái)自上層裝置11的第二數(shù)據(jù)的能力的方式還可以包括：采樣自身緩存的第二數(shù)據(jù)的數(shù)量N3。例如，所述HighMAC 12每隔預(yù)設(shè)時(shí)隙時(shí)長(zhǎng)采集緩存中第二數(shù)據(jù)的數(shù)量N3。其中，所述預(yù)設(shè)時(shí)隙時(shí)長(zhǎng)可以是一個(gè)復(fù)幀的時(shí)長(zhǎng)、或小于一個(gè)復(fù)幀的時(shí)長(zhǎng)；所采集的數(shù)量N3可以是各緩存區(qū)間中第二數(shù)據(jù)的總和、或優(yōu)先級(jí)最高的緩存區(qū)間中所緩存的數(shù)量。所述緩存區(qū)間舉例為緩存隊(duì)列。所述優(yōu)先級(jí)最高的緩存區(qū)間是用來(lái)緩存預(yù)設(shè)類型的第二數(shù)據(jù)，其所緩存的第二數(shù)據(jù)將優(yōu)先于其他緩存區(qū)間中的數(shù)據(jù)被發(fā)送。

在某些實(shí)施方式中，所述HighMAC 12監(jiān)測(cè)容納來(lái)自上層裝置11的第二數(shù)據(jù)的能力包括：監(jiān)測(cè)數(shù)量N2和采集數(shù)量N3。當(dāng)所述HighMAC 12監(jiān)測(cè)到發(fā)送第一數(shù)據(jù)的能力和容納第二數(shù)據(jù)的能力后，評(píng)價(jià)所監(jiān)測(cè)的發(fā)送第一數(shù)據(jù)的能力和容納第二數(shù)據(jù)的能力，并基于所得到的評(píng)價(jià)結(jié)果，與同在所述無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)占用或釋放動(dòng)態(tài)時(shí)隙。

首先，所述HighMAC 12評(píng)價(jià)所監(jiān)測(cè)的發(fā)送第一數(shù)據(jù)的能力和容納第二數(shù)據(jù)的能力。

在此，所述HighMAC 12通過(guò)預(yù)設(shè)的評(píng)價(jià)機(jī)制來(lái)評(píng)價(jià)所監(jiān)測(cè)到的能夠反映發(fā)送第一數(shù)據(jù)的能力和容納第二數(shù)據(jù)的能力的數(shù)據(jù)，所得到的評(píng)價(jià)值可用于所述HighMAC 12確定占用復(fù)幀中空閑動(dòng)態(tài)時(shí)隙、維持當(dāng)前時(shí)隙發(fā)送第一數(shù)據(jù)、或釋放已占用的至少部分動(dòng)態(tài)時(shí)隙。

在某些實(shí)施方式中，所述HighMAC 12計(jì)算在預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)所采集的緩存第二數(shù)據(jù)數(shù)量N3的平均值，以及，比較所述數(shù)量N1和數(shù)量N2的大小。

在此，所述HighMAC 12可在一個(gè)復(fù)幀時(shí)長(zhǎng)內(nèi)多次采集數(shù)量N3，并求取平均值，同時(shí)將同步監(jiān)測(cè)數(shù)量N1和N2進(jìn)行比較。例如，HighMAC 12在一個(gè)復(fù)幀時(shí)長(zhǎng)內(nèi)采集三次數(shù)量N3，獲取數(shù)量N1，以及計(jì)數(shù)數(shù)量N2，接著，確定N1和N2的比較結(jié)果以及三次采集的數(shù)量N3的平均值。

在某些實(shí)施方式中，為了避免緩存數(shù)量N3突變對(duì)動(dòng)態(tài)時(shí)隙分配的影響，所述HighMAC 12計(jì)算N3平均值的方式包括：利用迭代算法，計(jì)算所述數(shù)量N3的平均值。例如，采用隨機(jī)早期檢測(cè)(RED)算法來(lái)計(jì)算第二數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列的平均長(zhǎng)度avg_t＝(1-w)*avg_t-1+w*q

其中，RED在計(jì)算平均隊(duì)長(zhǎng)avg _t時(shí)，采用了類似低通濾波器(low-pass filter)帶權(quán)值的方法，w為權(quán)值，q為采樣測(cè)量時(shí)實(shí)際隊(duì)列長(zhǎng)度，w的取值決定了當(dāng)q變化時(shí)，avg改變的快慢。通常w的取值較小，這樣數(shù)據(jù)突發(fā)或短暫擁塞導(dǎo)致的實(shí)際隊(duì)列長(zhǎng)度暫時(shí)的增長(zhǎng)將不會(huì)使得平均隊(duì)長(zhǎng)有明顯的變化，從而"過(guò)慮"掉短期的隊(duì)長(zhǎng)變化，盡量反映長(zhǎng)期的擁塞變化。

接著，所述HighMAC 12將所述數(shù)量N3的平均值和所述數(shù)量N1和數(shù)量N2的比較結(jié)果均與預(yù)設(shè)釋放時(shí)隙條件的及占用時(shí)隙條件相匹配，并得到與至多一種條件相匹配的評(píng)價(jià)結(jié)果。

在此，所述占用時(shí)隙條件包括：所述數(shù)據(jù)N3的平均值大于等于預(yù)設(shè)的第一門限M1，且N1>N2。所述釋放時(shí)隙條件包括：所述數(shù)據(jù)N3的平均值小于等于預(yù)設(shè)的第二門限M2，且N2>N1。其中，M1和M2可以相等，也可以不等，例如，M1>M2，以便盡量延長(zhǎng)占用和釋放動(dòng)態(tài)時(shí)隙之間的時(shí)間間隔，避免過(guò)度的調(diào)度時(shí)隙資源。

接著，所述HighMAC 12基于所得到的評(píng)價(jià)結(jié)果，與同在所述無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)占用或釋放動(dòng)態(tài)時(shí)隙。

在此，當(dāng)所述數(shù)據(jù)N3的平均值不符合任一上述門限時(shí)，所述HighMAC 12得到的評(píng)價(jià)結(jié)果為不符合預(yù)設(shè)釋放時(shí)隙條件及占用時(shí)隙條件。進(jìn)一步的：若N1≤N2，則可按照當(dāng)前時(shí)隙占用情況繼續(xù)發(fā)送第一數(shù)據(jù)；若N1＞N2，則可優(yōu)先選擇復(fù)幀中空閑的固定時(shí)隙來(lái)發(fā)送第一數(shù)據(jù)，直至固定時(shí)隙被占滿，且所得到的評(píng)價(jià)結(jié)果符合預(yù)設(shè)的占用時(shí)隙條件或釋放時(shí)隙條件，則執(zhí)行對(duì)應(yīng)的步驟S131或S132。

當(dāng)所述數(shù)量N3的平均值和所述數(shù)量N1和數(shù)量N2的比較結(jié)果均符合預(yù)設(shè)占用時(shí)隙條件時(shí)，所述HighMAC 12執(zhí)行步驟S131。

當(dāng)所述數(shù)量N3的平均值和所述數(shù)量N1和數(shù)量N2的比較結(jié)果均符合預(yù)設(shè)釋放時(shí)隙條件時(shí)，所述HighMAC 12執(zhí)行步驟S132。

步驟S131、所述HighMAC 12與同在所述無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)占用動(dòng)態(tài)時(shí)隙。

具體地，當(dāng)所得到的評(píng)價(jià)結(jié)果為符合預(yù)設(shè)占用時(shí)隙條件時(shí)，可通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)方式占用復(fù)幀中的動(dòng)態(tài)時(shí)隙。例如，當(dāng)所得到的評(píng)價(jià)結(jié)果為符合預(yù)設(shè)占用時(shí)隙條件時(shí)，所述HighMAC 12通過(guò)下層裝置14周期性的反饋復(fù)幀中各時(shí)隙的信道占用情況，來(lái)確定空閑動(dòng)態(tài)時(shí)隙，并在已確定空閑的動(dòng)態(tài)時(shí)隙發(fā)送所緩存的第一數(shù)據(jù)。

步驟S132、所述HighMAC 12將已占用的至少一個(gè)動(dòng)態(tài)時(shí)隙予以釋放。例如，當(dāng)所得到的評(píng)價(jià)結(jié)果為符合預(yù)設(shè)釋放時(shí)隙條件時(shí)，所述HighMAC 12可基于先占先釋放原則，逐個(gè)釋放所占用的動(dòng)態(tài)時(shí)隙。

在某些實(shí)施方式中，為了確保節(jié)點(diǎn)正確選擇動(dòng)態(tài)時(shí)隙，無(wú)線自組網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)維護(hù)復(fù)幀中各時(shí)隙的節(jié)點(diǎn)占用信息列表。其中，所述節(jié)點(diǎn)占用信息列表包括：動(dòng)態(tài)時(shí)隙及所占用的節(jié)點(diǎn)信息(如節(jié)點(diǎn)IP等)。所述節(jié)點(diǎn)占用信息列表中還可以包括固定時(shí)隙及所占用的節(jié)點(diǎn)信息。所維護(hù)的節(jié)點(diǎn)占用信息列表中的動(dòng)態(tài)時(shí)隙及對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)信息可以是相距本節(jié)點(diǎn)一跳、甚至兩跳范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)。

當(dāng)確定占用時(shí)隙、釋放時(shí)隙、或接收到占用時(shí)隙及接收到釋放時(shí)隙的信息時(shí)，所述HighMAC 12更新所述節(jié)點(diǎn)占用信息列表。

在某些實(shí)施例中，當(dāng)所得到的評(píng)價(jià)結(jié)果符合預(yù)設(shè)的占用時(shí)隙條件時(shí)，選擇未占用的動(dòng)態(tài)時(shí)隙，并利用廣播與其他節(jié)點(diǎn)預(yù)約所選擇的動(dòng)態(tài)時(shí)隙。例如，當(dāng)所述HighMAC 12所得到的評(píng)價(jià)結(jié)果符合預(yù)設(shè)的占用時(shí)隙條件時(shí)，選擇所述節(jié)點(diǎn)占用信息列表中未占用的動(dòng)態(tài)時(shí)隙，并在下一個(gè)復(fù)幀中的廣播時(shí)隙將所選擇占用的動(dòng)態(tài)時(shí)隙廣播通知相距其一跳的其他節(jié)點(diǎn)，接收到所述通知的其他節(jié)點(diǎn)更新自身的節(jié)點(diǎn)占用信息列表，以防止同一時(shí)隙有多個(gè)節(jié)點(diǎn)沖突的發(fā)送數(shù)據(jù)。

其中，利用廣播與其他節(jié)點(diǎn)預(yù)約所選擇的動(dòng)態(tài)時(shí)隙的預(yù)約過(guò)程可通過(guò)握手協(xié)議完成。例如，預(yù)約動(dòng)態(tài)時(shí)隙的節(jié)點(diǎn)(簡(jiǎn)稱請(qǐng)求節(jié)點(diǎn))首先廣播REQ幀，攜帶需要占用的動(dòng)態(tài)時(shí)隙；鄰節(jié)點(diǎn)收到后，將REQ中攜帶的預(yù)約時(shí)隙與本地可用時(shí)隙比較，將是否允許占用的結(jié)果寫入REP幀并廣播，這樣預(yù)約節(jié)點(diǎn)兩跳范圍內(nèi)的鄰節(jié)點(diǎn)均能收到此消息；請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)收到REP幀后回復(fù)ACK幀，ACK中同樣攜帶已經(jīng)選擇的時(shí)隙信息。通過(guò)REQ/REP/ACK三步握手，請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)完成動(dòng)態(tài)時(shí)隙預(yù)約過(guò)程，兩跳范圍內(nèi)的鄰節(jié)點(diǎn)也獲知同樣的消息，采取相應(yīng)的更新鄰節(jié)點(diǎn)占用信息列表操作。

所述HighMAC 12可基于上述握手協(xié)議中反饋的REP確定是否能夠成功占用所選擇的動(dòng)態(tài)時(shí)隙，若能，則更新自身節(jié)點(diǎn)占用信息列表，反之，則重新選擇空閑的動(dòng)態(tài)時(shí)隙。

類似的，當(dāng)所得到的評(píng)價(jià)結(jié)果符合預(yù)設(shè)的釋放時(shí)隙條件時(shí)，選擇待釋放的動(dòng)態(tài)時(shí)隙，并廣播通知其他節(jié)點(diǎn)。例如，當(dāng)所述HighMAC 12所得到的評(píng)價(jià)結(jié)果符合預(yù)設(shè)的釋放時(shí)隙條件時(shí)，選擇所述節(jié)點(diǎn)占用信息列表中自身已占用但準(zhǔn)備釋放的動(dòng)態(tài)時(shí)隙，并在下一個(gè)復(fù)幀中的廣播時(shí)隙將所選擇釋放的動(dòng)態(tài)時(shí)隙廣播通知相距其一跳的其他節(jié)點(diǎn)，接收到所述通知的其他節(jié)點(diǎn)更新自身的節(jié)點(diǎn)占用信息列表，以為自身提供更多動(dòng)態(tài)時(shí)隙的選擇。

在此，所述HighMAC 12可在下一個(gè)復(fù)幀中選擇未占用或已占用的動(dòng)態(tài)時(shí)隙，也可以在下一組復(fù)幀中選擇未占用或已占用的動(dòng)態(tài)時(shí)隙。

雖然本發(fā)明的各個(gè)方面在獨(dú)立權(quán)利要求中給出，但是本發(fā)明的其它方面包括來(lái)自所描述實(shí)施方式的特征和/或具有獨(dú)立權(quán)利要求的特征的從屬權(quán)利要求的組合，而并非僅是權(quán)利要求中所明確給出的組合。

這里所要注意的是，雖然以上描述了本發(fā)明的示例實(shí)施方式，但是這些描述并不應(yīng)當(dāng)以限制的含義進(jìn)行理解。相反，可以進(jìn)行若干種變化和修改而并不背離如所附權(quán)利要求中所限定的本發(fā)明的范圍。

注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例及所運(yùn)用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實(shí)施例，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)能夠進(jìn)行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會(huì)脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，雖然通過(guò)以上實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了較為詳細(xì)的說(shuō)明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實(shí)施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。