專利名稱：基于衛(wèi)星授時的長距離無線mesh網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于衛(wèi)星授時與TDMA的長距離無線mesh網(wǎng)絡(luò)分時隙MAC協(xié)議類型的實現(xiàn)系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
基于IEEE 802. 11 的長距離無線 mesh 網(wǎng)絡(luò) LDmesh (Long-Distance wirelessmesh networks)是指相鄰節(jié)點間鏈路距離很長(長至幾十到上百公里)的無線mesh網(wǎng)絡(luò)，它的節(jié)點采用廉價的大功率IEEE 802. 11無線網(wǎng)卡和高增益定向天線，以實現(xiàn)長距離信號覆蓋。如圖I所示，節(jié)點通常由多個嵌入式硬件設(shè)備(如無線路由設(shè)備)通過交換機(Hub)互聯(lián)而成。每個嵌入式硬件設(shè)備都配有I個802. 11無線網(wǎng)卡，稱為節(jié)點的接口，因此該節(jié)點也稱為多接口節(jié)點。LDmesh網(wǎng)絡(luò)支持網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)，通常包含I個或幾個網(wǎng)關(guān)節(jié)點用于 接入 Internet。LDmesh 網(wǎng)絡(luò)使用公開 ISM (Industrial Scientific and Medical)頻段，無需繳納頻段使用費。耗電量低，可使用太陽能等清潔能源供電，不依賴市電供應(yīng)，可以工作在極端惡劣的野外環(huán)境。LDmesh網(wǎng)絡(luò)具有成本低、帶寬高、覆蓋廣、易于部署和維護的特點，性價比高，可以廣泛應(yīng)用于偏遠地區(qū)/人口分布稀疏地區(qū)的無線寬帶接入，還可應(yīng)用于野外大區(qū)域的寬帶網(wǎng)絡(luò)部署，如自然保護區(qū)(濕地、森林、草原)的環(huán)境監(jiān)控，偏遠地區(qū)的遠程醫(yī)療和遠程教育等。MAC協(xié)議是影響長距離無線mesh網(wǎng)絡(luò)性能的關(guān)鍵技術(shù)，原有CSMA/CA協(xié)議面臨ACK超時、偵聽機制失效、相鄰鏈路間干擾等問題，因此研究適用于長距離無線mesh網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議具有重要的意義。在LDmesh網(wǎng)絡(luò)中，一個節(jié)點通常包含多個接口以便連接多條鏈路，這些設(shè)備都安裝在一個通信塔上。由于電磁信號的泄露產(chǎn)生近場效應(yīng)(near-field effect)，相鄰鏈路使用相同信道時會產(chǎn)生鏈路間干擾，導(dǎo)致同一個節(jié)點的多個接口只能同時發(fā)送或接收(Syn-Tx, Syn-Rx)數(shù)據(jù)，不能有的發(fā)送有的接收，因此只能使用TDMA(Time DivisionMultiple Access)類型的MAC協(xié)議。現(xiàn)有技術(shù)中，Raman等提出了基于固定時隙TDMA的2PMAC協(xié)議；WildNet、JazzyMac, JaldiMac等協(xié)議都是在2P MAC協(xié)議的基礎(chǔ)上進行的改進。這些協(xié)議都使用信令包(如marker包或token包)實現(xiàn)不同節(jié)點/接口間的同步,一旦用于同步的信令包丟失就會導(dǎo)致MAC協(xié)議的失效，需要重新同步。此外，國內(nèi)對于TDMA類型的MAC協(xié)議也有著一定的研究。趙民建、羅志勇等人提出了一種Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)TDMA時隙同步方法(《一種Ad hoc網(wǎng)絡(luò)TDMA時隙同步方法》，中國專利CN200510035710. 9)，將TDMA系統(tǒng)中各節(jié)點時元的每個時幀的第一個時隙設(shè)置為用于競爭的管理時隙，且通過選舉產(chǎn)生時間主控節(jié)點和備份主控節(jié)點，在主控節(jié)點與其余次節(jié)點之間采用跳頻數(shù)傳方式發(fā)送時間同步信息并設(shè)置一個換頻計數(shù)器來實現(xiàn)收發(fā)雙方的換頻基準一致；增設(shè)一個時隙計數(shù)器和一個時幀計數(shù)器而實現(xiàn)各節(jié)點之間的時間同步和時間更新并使整個網(wǎng)絡(luò)的各節(jié)點時間基準基本一致。它可以在一定程度上解決Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中TDMA時隙同步的問題，不過由于其網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點發(fā)送大量的時間同步消息，產(chǎn)生不必要的開銷。另外，由于采用網(wǎng)絡(luò)中主控節(jié)點的時間作為整個網(wǎng)絡(luò)的時隙同步基準，而該節(jié)點的時鐘信息不能保證準確，因此可擴展性不強。同時，若主控節(jié)點失效，整個協(xié)議就會失效。此夕卜，該技術(shù)并不適用于長距離無線mesh網(wǎng)絡(luò)。衛(wèi)星授時，是指設(shè)備或系統(tǒng)根據(jù)接收到的衛(wèi)星發(fā)播的時間信號進行本地校時，它是授時的手段之一。較之短波授時、長波授時等其他授時手段，它的精度更高，可精確到納秒級。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，以往較低精度的授時手段已經(jīng)不能滿足應(yīng)用需要，因此衛(wèi)星授時這一高精度授時手段的應(yīng)用，可以滿足各行各業(yè)對于時間精度日益增長的需求，對于科學(xué)技術(shù)乃至全社會的發(fā)展起到積極的促進作用。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提出了一種基于衛(wèi)星授時的長距離無線mesh網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議，旨在根據(jù)長距離無線mesh網(wǎng)絡(luò)的基本特點與技術(shù)需求，針對原有MAC協(xié)議不適用于長距離無線mesh網(wǎng)絡(luò)的特點，以及TDMA協(xié)議面臨的問題，提出一種基于衛(wèi)星 授時的長距離無線mesh網(wǎng)絡(luò)分時隙MAC協(xié)議，以提高長距離無線mesh網(wǎng)絡(luò)的性能。本發(fā)明提出了一種基于衛(wèi)星授時的長距離無線mesh網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議，該MAC協(xié)議應(yīng)用于包括多個多接口節(jié)點，每個節(jié)點由多個嵌入式硬件設(shè)備通過交換機互聯(lián)，每個嵌入式硬件設(shè)備都配有無線網(wǎng)卡的長距離無線mesh網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，每個節(jié)點部署具有授時功能的衛(wèi)星定位模塊，其特征在于，節(jié)點啟動后即讀取衛(wèi)星定位模塊的時鐘進行時鐘同步，以后定期進行時鐘同步；利用衛(wèi)星定位模塊的精確時鐘來實現(xiàn)各個節(jié)點間、同一節(jié)點的不同接口間時鐘的同步；網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點工作在同一個信道，同一個節(jié)點的不同接口同時處于發(fā)送或者接收狀態(tài)，即同時發(fā)送或者接收數(shù)據(jù)；所述發(fā)送/接收的時隙長度相同；所述每個時隙長度中都配置有累積ACK傳輸機制，所述累積ACK傳輸機制對上個時隙發(fā)送的幀進行確認，釋放成功發(fā)送的數(shù)據(jù)幀，保留丟失的數(shù)據(jù)幀，仍存放在發(fā)送隊列中，等到下次發(fā)送時隙再次發(fā)送。所述MAC協(xié)議中，若發(fā)送方發(fā)送的累積ACK幀丟失，接收方無法確認上一時隙其發(fā)送的數(shù)據(jù)幀是否被成功接收，保留發(fā)送隊列中上一時隙發(fā)送的全部數(shù)據(jù)幀；下一時隙，發(fā)送方切換為接收狀態(tài)，接收方切換到發(fā)送狀態(tài)，接下來接收方首先發(fā)送累積ACK幀，然后將發(fā)送隊列中的數(shù)據(jù)幀依次發(fā)送，發(fā)送方根據(jù)收到的累積ACK幀對上個時隙發(fā)送的幀進行確認，釋放成功發(fā)送的數(shù)據(jù)幀，保留丟失的數(shù)據(jù)幀，仍存放在發(fā)送隊列中，等到下次發(fā)送時隙再次發(fā)送。接下來，發(fā)送方接收到接收方發(fā)送的數(shù)據(jù)幀，丟棄上個接收時隙已經(jīng)接收到的數(shù)據(jù)幀，并將成功接收到的新的數(shù)據(jù)幀記錄下來，待下個時隙發(fā)送累積ACK使用。若所述某受控節(jié)點的衛(wèi)星授時失敗，則將當前節(jié)點與其鄰居節(jié)點同步時間，以維持時間精確；等待本節(jié)點衛(wèi)星授時成功。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請?zhí)岢隽嘶谛l(wèi)星授時的長距離無線mesh網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議ST-TDMA (Satellite Timing-TDMA),它使用衛(wèi)星授時技術(shù)同步LDmesh網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點和鏈路操作，不需要信令包，同步簡單易行；能夠保證傳輸?shù)目煽啃院托省?br>

圖I為本發(fā)明的長距離無線mesh網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖2為本發(fā)明的基于衛(wèi)星授時的長距離無線mesh網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議ST-TDMA工作原理圖；圖3為基于衛(wèi)星授時的長距離無線mesh網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議ST-TDMA架構(gòu)示意圖；圖4為長距離無線mesh網(wǎng)絡(luò)中一個典型的網(wǎng)絡(luò)拓撲圖；圖5為長距離無線mesh網(wǎng)絡(luò)實際運行中的實例圖。
具體實施例方式下面通過具體實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍。
如何保證各節(jié)點的時鐘同步，以及同一節(jié)點的各個接口間的時鐘同步，是決定網(wǎng)絡(luò)性能的關(guān)鍵因素。因此，提出了基于衛(wèi)星授時的長距離無線mesh網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議ST-TDMA(Satellite Timing-TDMA)。如圖2所示，本發(fā)明的基本原理為(I)使用衛(wèi)星授時進行同步。在每個節(jié)點部署具有授時功能的衛(wèi)星定位模塊，利用衛(wèi)星定位模塊的精確時鐘來實現(xiàn)各個節(jié)點間、同一節(jié)點的不同接口間時鐘的同步。節(jié)點啟動后即讀取衛(wèi)星定位模塊的時鐘進行時鐘同步，以后定期進行時鐘同步，以確保各個節(jié)點時鐘同步的精度。(2)兩狀態(tài)固定時隙TDMA調(diào)度機制網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點工作在同一個信道，為避免相鄰鏈路間的干擾，采用兩狀態(tài)(“發(fā)送”/ “接收”狀態(tài))工作方式，同一節(jié)點中所有接口的狀態(tài)相同，相鄰節(jié)點的狀態(tài)不同。也就是說，同一個節(jié)點的不同接口同時處于“發(fā)送”或者“接收”狀態(tài)，即同時發(fā)送或者接收數(shù)據(jù)。顯然如果一個節(jié)點處于“發(fā)送”狀態(tài)，它的鄰居節(jié)點必須都處于“接收”狀態(tài)；反之亦然。這樣就要求網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)為二分圖。假定網(wǎng)絡(luò)在構(gòu)建時已經(jīng)具有二分圖拓撲結(jié)構(gòu)，即節(jié)點分為2個互不相交的集合A和B，若一個節(jié)點在集合A中，則它的所有鄰居節(jié)點都在集合B中。假定所有節(jié)點事先配置好所屬集合?！敖邮铡? “發(fā)送”時隙長度相同，且設(shè)為固定值T_s，通常在幾十毫秒，比如20ms。這樣I秒就可以分成n (= 1000ms / T_s)個時隙，選擇T_s使得η為整數(shù)。為簡單起見，η為偶數(shù)值。規(guī)定屬于集合A的節(jié)點在奇數(shù)時隙(第1，3，5，……n-Ι個時隙)處于發(fā)送狀態(tài)，在偶數(shù)時隙(第2，4，6，……η個時隙)處于接收狀態(tài)。屬于集合B的節(jié)點在奇數(shù)時隙處于接收狀態(tài)，在偶數(shù)時隙處于發(fā)送狀態(tài)。優(yōu)點(a)完全分布式操作，不需要節(jié)點間交換狀態(tài)信息，可擴展性好。(b)每個節(jié)點只需要按秒來劃分時隙，確定當前的工作狀態(tài)，計算簡便易行，差錯不會累積。(C)方便節(jié)點的增加/刪除/故障的處理。對于新增的節(jié)點，只需設(shè)定其所屬集合即可。某節(jié)點刪除后只會影響到經(jīng)由它轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的鏈路，只要網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)合理規(guī)劃就不會影響到其它節(jié)點。出現(xiàn)故障的節(jié)點恢復(fù)后即可重新加入網(wǎng)絡(luò)，不需任何配置。( 3)累積ACK的可靠傳輸機制雖然在上述兩狀態(tài)TDMA調(diào)度機制下，不會產(chǎn)生鏈路間信號干擾，但是長距離無線鏈路容易受到外部干擾或者信號傳輸衰落的影響而造成丟包。另外，在一個發(fā)送時隙通常能發(fā)送多個數(shù)據(jù)包，但是只能在下個時隙才能得到反饋信息。鑒于此，設(shè)計了累積ACK的可靠傳輸機制以提高傳輸?shù)目煽啃院托省T-TDMA協(xié)議采用累積ACK的可靠傳輸控制。在Tx時隙，節(jié)點首先發(fā)送一個累積ACK巾貞，累積ACK幀中對上一個時隙接收到的數(shù)據(jù)幀進行確認。累積ACK幀中的相關(guān)內(nèi)容通過Rx時隙的接收情況來設(shè)置，根據(jù)接收緩沖區(qū)中成功接收的幀序列號制作32位的應(yīng)答窗口，將成功接收的幀序列號對應(yīng)的位設(shè)置為1，其余位設(shè)置為O。然后將發(fā)送隊列中的數(shù)據(jù)幀依次發(fā)送，直到時隙長度已經(jīng)達到了預(yù)定的時隙長度，然后節(jié)點進入Rx時隙。需要注意的是，此時發(fā)送的數(shù)據(jù)包括新數(shù)據(jù)以及重傳的數(shù)據(jù)。
在Rx時隙，節(jié)點接收對方發(fā)送的數(shù)據(jù)幀，將成功接收到的數(shù)據(jù)幀記錄下來，以便下個時隙發(fā)送ACK所用。根據(jù)接收到的累積ACK確定需要重傳的數(shù)據(jù)幀。當?shù)竭_下一個時隙時，切換至Tx時隙。ST-TDMA協(xié)議的累積ACK的可靠傳輸機制可以保證以下兩種情況下的可靠傳輸(a)數(shù)據(jù)幀丟失的處理若發(fā)送方X發(fā)送的數(shù)據(jù)幀丟失，接收方Y(jié)記錄的成功接收到的數(shù)據(jù)幀中不包括丟失的數(shù)據(jù)幀。下一時隙，X切換為接收狀態(tài)，Y切換到發(fā)送狀態(tài)。接下來Y首先發(fā)送累積ACK幀，其能夠表示Y在上一時隙未收到該丟失數(shù)據(jù)幀，然后將發(fā)送隊列中的數(shù)據(jù)幀依次發(fā)送。X根據(jù)收到的累積ACK幀對上個時隙發(fā)送的幀進行確認，釋放成功發(fā)送的數(shù)據(jù)幀，保留丟失的數(shù)據(jù)幀，仍存放在發(fā)送隊列中，等到下次發(fā)送時隙再次發(fā)送。接下來，接收Y發(fā)送的數(shù)據(jù)幀，將成功接收到的數(shù)據(jù)幀記錄下來，待下個時隙發(fā)送累積ACK使用。(b)累積ACK幀丟失的處理若發(fā)送方X發(fā)送的累積ACK幀丟失，接收方Y(jié)無法確認上一時隙其發(fā)送的數(shù)據(jù)幀是否被成功接收，因此保留發(fā)送隊列中上一時隙發(fā)送的全部數(shù)據(jù)幀。下一時隙，X切換為接收狀態(tài)，Y切換到發(fā)送狀態(tài)。接下來Y首先發(fā)送累積ACK幀，然后將發(fā)送隊列中的數(shù)據(jù)幀依次發(fā)送。X根據(jù)收到的累積ACK幀對上個時隙發(fā)送的幀進行確認，釋放成功發(fā)送的數(shù)據(jù)幀，保留丟失的數(shù)據(jù)幀，仍存放在發(fā)送隊列中，等到下次發(fā)送時隙再次發(fā)送。接下來，X接收Y發(fā)送的數(shù)據(jù)幀，丟棄上個接收時隙已經(jīng)接收到的數(shù)據(jù)幀，并將成功接收到的新的數(shù)據(jù)幀記錄下來，待下個時隙發(fā)送累積ACK使用。衛(wèi)星授時失效的處理如果某受控節(jié)點的衛(wèi)星授時失敗，與其鄰居節(jié)點同步時間，以維持時間精確；等待本節(jié)點衛(wèi)星授時成功。綜上所述，基于衛(wèi)星授時的長距離無線mesh網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議ST-TDMA實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)中各個節(jié)點之間、同一節(jié)點的不同接口間的同步發(fā)送與接收，保證了數(shù)據(jù)的高效可靠傳輸。以下為本發(fā)明的具體實施例的描述基于衛(wèi)星授時的長距離無線mesh網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議ST-TDMA運行在無線路由器中，網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點均是配備衛(wèi)星授時功能的無線路由器。如圖4所示，為長距離無線mesh網(wǎng)絡(luò)一個典型的網(wǎng)絡(luò)拓撲圖。在該網(wǎng)絡(luò)拓撲實例中實現(xiàn)以下設(shè)定I、網(wǎng)絡(luò)初始化階段，各節(jié)點首先通過衛(wèi)星定位模塊同步自身的時鐘，Tx時隙和Rx時隙長度都設(shè)置為20ms。2、網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)具有二分圖拓撲結(jié)構(gòu)，節(jié)點2、6、7、8組成獨立集A，其各節(jié)點的所有接口的狀態(tài)設(shè)定在每秒開始的奇數(shù)時隙為Tx，偶數(shù)時隙為Rx ;另外，節(jié)點為1、3、4、5、9構(gòu)成獨立集B，其各節(jié)點的所有接口的狀態(tài)設(shè)定在每秒開始的奇數(shù)時隙為Rx，偶數(shù)時隙為Tx ；3、如圖5所示，是長距離無線mesh網(wǎng)絡(luò)實際運行中的一個實例，其中節(jié)點M屬于集合A，節(jié)點N屬于集合B。I)第一個時隙長度內(nèi)，節(jié)點M處于發(fā)送狀態(tài)，節(jié)點N處于接收狀態(tài)。節(jié)點M依次發(fā)送數(shù)據(jù)幀MO、Ml、M2、M3，其中，節(jié)點N成功接收數(shù)據(jù)幀MO、Ml、M3，數(shù)據(jù)幀M2在傳輸過程中丟失，節(jié)點N記錄成功接收的數(shù)據(jù)中貞。2)第二個時隙長度內(nèi)，節(jié)點M切換至接收狀態(tài)，節(jié)點N切換至發(fā)送狀態(tài)。接下來節(jié)點N首先發(fā)送累積ACK幀，表示節(jié)點N在上一時隙未收到M2，然后將節(jié)點N發(fā)送隊列中的數(shù)據(jù)幀NO、NI、N2、N3依次發(fā)送。節(jié)點M解析收到的累積ACK幀，釋放成功發(fā)送的數(shù)據(jù)幀MO、M1、M3，保留丟失的數(shù)據(jù)幀M2，即M2仍存放在發(fā)送隊列中，等到下次發(fā)送時隙再次發(fā)送。接下來，節(jié)點M成功接收節(jié)點N發(fā)送的數(shù)據(jù)幀NO、NI、N2、N3。3)第三個時隙長度內(nèi)，節(jié)點M切換至發(fā)送狀態(tài)，節(jié)點N切換至接收狀態(tài)。節(jié)點M首·先發(fā)送累積ACK幀，然后發(fā)送上一發(fā)送時隙丟失的數(shù)據(jù)幀M2，以及新的數(shù)據(jù)幀M4、M5、M6。節(jié)點N未成功接收到節(jié)點M發(fā)送的累積ACK巾貞,則記錄不到成功接收的數(shù)據(jù)巾貞,則上個發(fā)送時隙發(fā)送的數(shù)據(jù)幀NO、NI、N2、N3依舊保存在發(fā)送隊列中。接下來記錄成功接收的數(shù)據(jù)幀M2、M4、M5、M6。4)第四個時隙長度內(nèi)，節(jié)點M切換至接收狀態(tài)，節(jié)點N切換至發(fā)送狀態(tài)。節(jié)點N首先發(fā)送累積ACK幀，表示上個時隙成功接收M2、M4、M5、M6，然后依次發(fā)送N0、N1、N2、N3。節(jié)點M接收到累積ACK，釋放成功發(fā)送的數(shù)據(jù)幀M2、M4、M5、M6。接下來接收數(shù)據(jù)幀，由于NO、NI、N2、N3已經(jīng)記錄為成功接收，節(jié)點M丟棄數(shù)據(jù)幀NO、NI、N2、N3。5)依次反復(fù)。從以上實例可以看出，本發(fā)明提出的協(xié)議ST-TDMA能夠充分保證傳輸?shù)目煽啃院托?。所提出的基于衛(wèi)星授時的長距離無線mesh網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議ST-TDMA，使得長距離無線mesh網(wǎng)絡(luò)的性能得到了很大的提升，具有重要的實用價值以及廣闊的應(yīng)用前景。應(yīng)用范圍基于衛(wèi)星授時的長距離無線mesh網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議ST-TDMA高度適用于長距離無線mesh網(wǎng)絡(luò)，在原有TDMA的基礎(chǔ)上提高了網(wǎng)絡(luò)性能。該MAC協(xié)議能夠廣泛應(yīng)用于野外大區(qū)域的寬帶網(wǎng)絡(luò)部署，如自然保護區(qū)(濕地、森林、草原)的環(huán)境監(jiān)控，偏遠地區(qū)的遠程醫(yī)療和遠程教育等。在我國大力發(fā)展西部農(nóng)村經(jīng)濟，縮短東西部差距，建設(shè)新農(nóng)村的政策方針以及保護綠色地球的背景下，該方案的提出，具有重要社會和經(jīng)濟意義。
權(quán)利要求
1.一種基于衛(wèi)星授時的長距離無線mesh網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議，該MAC協(xié)議應(yīng)用于包括多個多接口節(jié)點，每個節(jié)點由多個嵌入式硬件設(shè)備通過交換機互聯(lián)，每個嵌入式硬件設(shè)備都配有無線網(wǎng)卡的長距離無線mesh網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，每個節(jié)點部署具有授時功能的衛(wèi)星定位模塊，其特征在于，節(jié)點啟動后即讀取衛(wèi)星定位模塊的時鐘進行時鐘同步，以后定期進行時鐘同步；利用衛(wèi)星定位模塊的精確時鐘來實現(xiàn)各個節(jié)點間、同一節(jié)點的不同接口間時鐘的同步；網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點工作在同一個信道，同一個節(jié)點的不同接口同時處于發(fā)送或者接收狀態(tài)，即同時發(fā)送或者接收數(shù)據(jù)；所述發(fā)送/接收的時隙長度相同； 所述每個時隙長度中都配置有累積ACK傳輸機制，所述累積ACK傳輸機制對上個時隙發(fā)送的幀進行確認，釋放成功發(fā)送的數(shù)據(jù)幀，保留丟失的數(shù)據(jù)幀，仍存放在發(fā)送隊列中，等到下次發(fā)送時隙再次發(fā)送。
2.如權(quán)利要求I所述的基于衛(wèi)星授時的長距離無線mesh網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議，其特征在于，所述MAC協(xié)議中，若發(fā)送方發(fā)送的累積ACK幀丟失，接收方無法確認上一時隙其發(fā)送的數(shù)據(jù)幀是否被成功接收，保留發(fā)送隊列中上一時隙發(fā)送的全部數(shù)據(jù)幀；下一時隙，發(fā)送方切換為接收狀態(tài)，接收方切換到發(fā)送狀態(tài)，接下來接收方首先發(fā)送累積ACK幀，然后將發(fā)送隊列中的數(shù)據(jù)幀依次發(fā)送，發(fā)送方根據(jù)收到的累積ACK幀對上個時隙發(fā)送的幀進行確認，釋放成功發(fā)送的數(shù)據(jù)幀，保留丟失的數(shù)據(jù)幀，仍存放在發(fā)送隊列中，等到下次發(fā)送時隙再次發(fā)送。接下來，發(fā)送方接收到接收方發(fā)送的數(shù)據(jù)幀，丟棄上個接收時隙已經(jīng)接收到的數(shù)據(jù)幀，并將成功接收到的新的數(shù)據(jù)幀記錄下來，待下個時隙發(fā)送累積ACK使用。
3.如權(quán)利要求I所述的基于衛(wèi)星授時的長距離無線mesh網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議，其特征在于，若所述某受控節(jié)點的衛(wèi)星授時失敗，則將當前節(jié)點與其鄰居節(jié)點同步時間，以維持時間精確；等待本節(jié)點衛(wèi)星授時成功。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于衛(wèi)星授時的長距離無線mesh網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議，該MAC協(xié)議包括多接口節(jié)點，每個節(jié)點由多個嵌入式硬件設(shè)備通過交換機互聯(lián)，每個嵌入式硬件設(shè)備都配有無線網(wǎng)卡，每個節(jié)點部署具有授時功能的衛(wèi)星定位模塊，節(jié)點啟動后即讀取衛(wèi)星定位模塊的時鐘進行時鐘同步，以后定期進行時鐘同步；利用衛(wèi)星定位模塊的精確時鐘來實現(xiàn)各個節(jié)點間、同一節(jié)點的不同接口間時鐘的同步；網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點工作在同一個信道，同一個節(jié)點的不同接口同時處于發(fā)送或者接收狀態(tài)，即同時發(fā)送或者接收數(shù)據(jù)；以及配置有累積ACK傳輸機制；所述每個時隙長度中都配置有累積ACK傳輸機制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明不需要信令包，同步簡單易行；能夠保證傳輸?shù)目煽啃院托省?br> 文檔編號H04W56/00GK102883426SQ20121038324
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月11日
發(fā)明者趙增華, 鄒宇 申請人:天津大學(xué)