回風(fēng)巷超寬帶無線自組網(wǎng)通信方法、裝置和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種回風(fēng)巷超寬帶無線自組網(wǎng)通信方法、裝置和系統(tǒng)，屬于無線自組網(wǎng)領(lǐng)域。所述無線自組網(wǎng)包括多個(gè)通信節(jié)點(diǎn)，所述通信方法包括：步驟11：向下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送探測(cè)信號(hào)；步驟12：接收所述下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)返回的數(shù)據(jù)包，所述數(shù)據(jù)包包括所述下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率；步驟13：判斷所述下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率是否大于服務(wù)速率門限，若是，確定所述下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)為目標(biāo)傳輸節(jié)點(diǎn)，并執(zhí)行步驟14，否則，選擇另一個(gè)下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)，并轉(zhuǎn)至步驟11；步驟14：將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)發(fā)送到所述目標(biāo)傳輸節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明能夠避免數(shù)據(jù)發(fā)送中出現(xiàn)的“內(nèi)爆”和“重疊”的缺陷，可以更加準(zhǔn)確的傳輸數(shù)據(jù)，更加節(jié)能。
【專利說明】
回風(fēng)巷超寬帶無線自組網(wǎng)通信方法、裝置和系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及無線定位領(lǐng)域，特別是指一種回風(fēng)巷超寬帶無線自組網(wǎng)通信方法、裝 置和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 無線自組織網(wǎng)絡(luò)即MANET(Mobile Ad HocNetwork)，是一種不同于傳統(tǒng)無線通信 網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)。傳統(tǒng)的無線蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)，需要固定的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如基地站的支持，進(jìn)行數(shù)據(jù)的 轉(zhuǎn)發(fā)和用戶服務(wù)控制。而無線自組織網(wǎng)絡(luò)不需要固定設(shè)備支持，各通信節(jié)點(diǎn)即用戶終端自 行組網(wǎng)，通信時(shí)，由其他用戶通信節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。
[0003] 無線自組織網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)由幾個(gè)到上百個(gè)通信節(jié)點(diǎn)組成的、采用無線通信方式的、 動(dòng)態(tài)組網(wǎng)的多跳的移動(dòng)性對(duì)等網(wǎng)絡(luò)，無線自組織網(wǎng)絡(luò)的自組織算法包括洪泛算法和層次型 自組織算法等。
[0004] 洪泛算法是最早最簡(jiǎn)單的路由協(xié)議。通信節(jié)點(diǎn)以廣播的形式發(fā)送消息，接收到消 息的通信節(jié)點(diǎn)再以廣播形式轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包給所有的鄰?fù)ㄐ殴?jié)點(diǎn)，這個(gè)過程重復(fù)執(zhí)行，直到數(shù) 據(jù)包到達(dá)目的地或者達(dá)到預(yù)先設(shè)定的最大跳數(shù)。
[0005] 由于通信節(jié)點(diǎn)都是接收和發(fā)送廣播信息，故洪泛算法存在消息"內(nèi)爆"和"重疊"的 缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供一種回風(fēng)巷超寬帶無線自組網(wǎng)通信方法、裝置和系統(tǒng)，本發(fā)明能夠避 免數(shù)據(jù)發(fā)送中出現(xiàn)的"內(nèi)爆"和"重疊"的缺陷，可以更加準(zhǔn)確的傳輸數(shù)據(jù)，更加節(jié)能。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供技術(shù)方案如下：
[0008] -種回風(fēng)巷超寬帶無線自組網(wǎng)通信方法，所述無線自組網(wǎng)包括多個(gè)通信節(jié)點(diǎn)，所 述通信方法包括：
[0009] 步驟11:向下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送探測(cè)信號(hào)；
[0010] 步驟12:接收所述下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)返回的數(shù)據(jù)包，所述數(shù)據(jù)包包括所述下級(jí)通信節(jié) 點(diǎn)的服務(wù)速率；
[0011] 步驟13:判斷所述下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率是否大于服務(wù)速率門限，若是，確定所 述下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)為目標(biāo)傳輸節(jié)點(diǎn)，并執(zhí)行步驟14,否則，選擇另一個(gè)下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)，并轉(zhuǎn)至 步驟11;
[0012] 步驟14:將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)發(fā)送到所述目標(biāo)傳輸節(jié)點(diǎn)。
[0013] 進(jìn)一步的，第k個(gè)下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率Φ(1〇通過如下公式計(jì)算得到：
[0014]
[0015] 其中，B(k)為要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)大小，T(k)為總傳輸時(shí)間，Td為實(shí)際傳輸時(shí)間，Rk為實(shí)際 傳輸速率，T P為探測(cè)時(shí)間；
[0016] 所述總傳輸時(shí)間為從最開始向下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送探測(cè)信號(hào)到將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)全 部發(fā)送到所述目標(biāo)傳輸節(jié)點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間；
[0017] 所述實(shí)際傳輸時(shí)間為將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)全部發(fā)送到所述目標(biāo)傳輸節(jié)點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí) 間；
[0018] 所述實(shí)際傳輸速率為與目標(biāo)傳輸節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸速率；
[0019] 所述探測(cè)時(shí)間為向下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送一次探測(cè)信號(hào)并收到數(shù)據(jù)包的時(shí)間。
[0020] 進(jìn)一步的，所述服務(wù)速率門限Thresh通過如下公式計(jì)算得到：
[0021]
[0022] 其中，所有下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率為：
[0023] φ(0)，φ(1)，φ(2)，···，Φ(Κ)
[0024]這些服務(wù)速率是尚散分布的，每個(gè)服務(wù)速率對(duì)應(yīng)的分布概率為：
[0025] q〇,qi,q2, . . . ,qK,0^k^K〇
[0026] 一種通信節(jié)點(diǎn)，包括：
[0027] 探測(cè)信號(hào)發(fā)送模塊，用于向下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送探測(cè)信號(hào)；
[0028] 數(shù)據(jù)包接收模塊，用于接收所述下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)返回的數(shù)據(jù)包，所述數(shù)據(jù)包包括所 述下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率；
[0029] 判斷模塊，用于判斷所述下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率是否大于服務(wù)速率門限，若是， 確定所述下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)為目標(biāo)傳輸節(jié)點(diǎn)，并執(zhí)行傳輸模塊，否則，選擇另一個(gè)下級(jí)通信節(jié) 點(diǎn)，并轉(zhuǎn)至探測(cè)信號(hào)發(fā)送模塊；
[0030] 傳輸模塊，用于將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)發(fā)送到所述目標(biāo)傳輸節(jié)點(diǎn)。
[0031] 進(jìn)一步的，第k個(gè)下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率Φ (k)通過如下公式計(jì)算得到：
[0032]
[0033]其中，B(k)為要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)大小，T(k)為總傳輸時(shí)間，Td為實(shí)際傳輸時(shí)間，Rk為實(shí)際 傳輸速率，TP為探測(cè)時(shí)間；
[0034] 所述總傳輸時(shí)間為從最開始向下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送探測(cè)信號(hào)到將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)全 部發(fā)送到所述目標(biāo)傳輸節(jié)點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間；
[0035] 所述實(shí)際傳輸時(shí)間為將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)全部發(fā)送到所述目標(biāo)傳輸節(jié)點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí) 間；
[0036] 所述實(shí)際傳輸速率為與目標(biāo)傳輸節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸速率；
[0037] 所述探測(cè)時(shí)間為向下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送一次探測(cè)信號(hào)并收到數(shù)據(jù)包的時(shí)間。
[0038] 進(jìn)一步的，所述服務(wù)速率門限Thresh通過如下公式計(jì)算得到：
[0039]
[0040] 其中，所有下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率為：
[0041] φ(0)，φ(1)，φ(2)，···，Φ(Κ)
[0042]這些服務(wù)速率是尚散分布的，每個(gè)服務(wù)速率對(duì)應(yīng)的分布概率為：
[0043] q〇,qi,q2, . . . ,qK,0^k^K〇
[0044] -種回風(fēng)巷超寬帶無線自組網(wǎng)通信系統(tǒng)，包括基站、服務(wù)器和多個(gè)上述的通信節(jié) 點(diǎn)，所述基站和服務(wù)器通過以太網(wǎng)連接，所述基站和通信節(jié)點(diǎn)之間，以及多個(gè)通信節(jié)點(diǎn)之間 通過超寬帶通信。
[0045] 進(jìn)一步的，所述通信節(jié)點(diǎn)擁有相應(yīng)的級(jí)別，所述級(jí)別通過如下方法確定：
[0046] 步驟21:所述通信節(jié)點(diǎn)向所述基站發(fā)出請(qǐng)求分配級(jí)別指令；
[0047] 步驟22 :若所述通信節(jié)在設(shè)定時(shí)間內(nèi)接收到基站分配的級(jí)別信息，則將自身信息 以及級(jí)別信息發(fā)送到所述基站，否則，轉(zhuǎn)至步驟21。
[0048] 進(jìn)一步的，還包括：
[0049] 步驟23:若所述通信節(jié)點(diǎn)向所述基站發(fā)出請(qǐng)求分配級(jí)別指令的次數(shù)已經(jīng)達(dá)到設(shè)定 次數(shù)，則所述通信節(jié)點(diǎn)向整個(gè)無線自組網(wǎng)發(fā)送廣播信息；
[0050] 步驟24:所述通信節(jié)點(diǎn)接收整個(gè)無線自組網(wǎng)的應(yīng)答信息；
[0051]步驟24:所述通信節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述應(yīng)答信息，確定自身的級(jí)別。
[0052]本發(fā)明具有以下有益效果：
[0053]本發(fā)明中，上級(jí)通信節(jié)點(diǎn)先向所有下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)中任一個(gè)發(fā)送探測(cè)信號(hào)，該下級(jí) 通信節(jié)點(diǎn)在接收到探測(cè)信號(hào)后，會(huì)把自身的服務(wù)速率通過數(shù)據(jù)包的形式發(fā)送到上級(jí)通信節(jié) 點(diǎn)。上級(jí)通信節(jié)點(diǎn)判斷該下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率是否大于上級(jí)通信節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率門 限，若是，確定該下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)為目標(biāo)傳輸節(jié)點(diǎn)，并將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)傳輸節(jié)點(diǎn)； 否則，上級(jí)通信節(jié)點(diǎn)向另一個(gè)下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送探測(cè)信號(hào)，重復(fù)上述步驟。即上級(jí)通信節(jié)點(diǎn) 通過比較自身的服務(wù)速率門限和下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率，選擇出一個(gè)下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)，并 將數(shù)據(jù)發(fā)送到該下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)，該下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)再將數(shù)據(jù)發(fā)送到再下級(jí)的通信節(jié)點(diǎn)，以此 類推，直至傳輸完畢。
[0054]由此可知，本發(fā)明能夠避免數(shù)據(jù)發(fā)送中出現(xiàn)的"內(nèi)爆"和"重疊"的缺陷，可以更加 準(zhǔn)確的傳輸數(shù)據(jù)，更加節(jié)能。
【附圖說明】
[0055] 圖1為本發(fā)明的回風(fēng)巷超寬帶無線自組網(wǎng)通信方法一個(gè)實(shí)施例的示意圖；
[0056] 圖2為本發(fā)明中的無線自組網(wǎng)一個(gè)實(shí)施例的示意圖；
[0057]圖3為本發(fā)明的通信節(jié)點(diǎn)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0058] 為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具 體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0059] -方面，本發(fā)明提供一種回風(fēng)巷超寬帶無線自組網(wǎng)通信方法，應(yīng)用于煤礦等井下 回風(fēng)巷道中各個(gè)通信節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸。煤礦安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，煤礦井下回風(fēng)巷道不能安 裝電氣設(shè)備，但對(duì)于進(jìn)入回風(fēng)巷道的操作人員可攜帶便攜設(shè)備(這里的便攜設(shè)備即為本發(fā) 明的通信節(jié)點(diǎn))進(jìn)入?；仫L(fēng)巷道的結(jié)構(gòu)多是直巷，即使有拐角，拐角后通的巷道也是直巷。
[0060] 回風(fēng)巷道下的無線自組網(wǎng)包括基站（一般是一個(gè)）、服務(wù)器和多個(gè)通信節(jié)點(diǎn)，通信 節(jié)點(diǎn)由操作人員攜帶，進(jìn)入回風(fēng)巷道，基站和服務(wù)器可以通過以太網(wǎng)連接，基站和通信節(jié)點(diǎn) 之間，以及多個(gè)通信節(jié)點(diǎn)之間優(yōu)選通過超寬帶通信。
[0061] 并且，通信節(jié)點(diǎn)擁有其相應(yīng)的級(jí)別，如果數(shù)據(jù)從通信節(jié)點(diǎn)一發(fā)送到通信節(jié)點(diǎn)二，則 通信節(jié)點(diǎn)一相對(duì)通信節(jié)點(diǎn)二是上級(jí)通信節(jié)點(diǎn)，通信節(jié)點(diǎn)二相對(duì)通信節(jié)點(diǎn)一是下級(jí)通信節(jié) 點(diǎn)，上級(jí)通信節(jié)點(diǎn)和下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)是相對(duì)來說的，并且每一個(gè)上級(jí)通信節(jié)點(diǎn)可以有多個(gè)下 級(jí)通信節(jié)點(diǎn)。那么，上級(jí)通信節(jié)點(diǎn)和下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)的通信方法包括下面的步驟，如圖1所示：
[0062] 步驟11:上級(jí)通信節(jié)點(diǎn)向下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送探測(cè)信號(hào)，下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)在接收到探 測(cè)信號(hào)后，會(huì)把自身的服務(wù)速率通過數(shù)據(jù)包的形式發(fā)送到上級(jí)通信節(jié)點(diǎn)。
[0063] 步驟12:上級(jí)通信節(jié)點(diǎn)接收下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)返回的數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包包括下級(jí)通信節(jié) 點(diǎn)的服務(wù)速率。
[0064] 步驟13:上級(jí)通信節(jié)點(diǎn)判斷下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率是否大于上級(jí)通信節(jié)點(diǎn)的服 務(wù)速率門限，若是，確定下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)為目標(biāo)傳輸節(jié)點(diǎn)，并執(zhí)行步驟14,否則，選擇另一個(gè)下 級(jí)通信節(jié)點(diǎn)，并轉(zhuǎn)至步驟11。
[0065] 步驟14:上級(jí)通信節(jié)點(diǎn)將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)傳輸節(jié)點(diǎn)。
[0066] 下面以一個(gè)簡(jiǎn)單直觀的例子來對(duì)本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)的洪泛算法進(jìn)行闡述，并說明 本發(fā)明的有益效果：
[0067] 如圖2所示，數(shù)據(jù)需要從通信節(jié)點(diǎn)S發(fā)送到通信節(jié)點(diǎn)D，且S和D之間有多個(gè)通信節(jié)點(diǎn) Ro……Rk，S是Ro……Rk的上級(jí)通信節(jié)點(diǎn)，Ro……Rk是S的下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)。
[0068]現(xiàn)有技術(shù)的洪泛算法中，S以廣播的形式向全部下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)Ro……Rk發(fā)送數(shù)據(jù)， Ro……Rk接收到數(shù)據(jù)后再通過廣播的形式發(fā)送給D。發(fā)送一次數(shù)據(jù)要周圍所有通信節(jié)點(diǎn)都參 與進(jìn)來，每次發(fā)送任務(wù)都要?jiǎng)訂T周圍所有通信節(jié)點(diǎn)，這樣顯然不節(jié)能。并且存在消息"內(nèi)爆" 和"重疊"的缺陷。
[0069]而本發(fā)明中，S先向Ro……Rk中任一個(gè)下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送探測(cè)信號(hào)，該下級(jí)通信節(jié) 點(diǎn)在接收到探測(cè)信號(hào)后，會(huì)把自身的服務(wù)速率通過數(shù)據(jù)包的形式發(fā)送到SA判斷該下級(jí)通 信節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率是否大于S的服務(wù)速率門限，若是，確定該下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)為目標(biāo)傳輸節(jié) 點(diǎn)，并將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)傳輸節(jié)點(diǎn)；否則，S向另一個(gè)下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送探測(cè)信號(hào)， 重復(fù)上述步驟。即S通過比較自身的服務(wù)速率門限和下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率，選擇出一個(gè) 下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到該下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)，該下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)再將數(shù)據(jù)發(fā)送到D。
[0070] 由此可知，本發(fā)明能夠避免數(shù)據(jù)發(fā)送中出現(xiàn)的"內(nèi)爆"和"重疊"的缺陷，可以更加 準(zhǔn)確的傳輸數(shù)據(jù)，更加節(jié)能。
[0071] 作為本發(fā)明的回風(fēng)巷超寬帶無線自組網(wǎng)通信方法的一種改進(jìn)，設(shè)上級(jí)通信節(jié)點(diǎn)的 下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)為K+1個(gè)，第k個(gè)下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率Φ(1〇通過如下公式計(jì)算得到：
[0072]
[0073] 其中，這里的第0個(gè)下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)是指上級(jí)通信節(jié)點(diǎn)第1次發(fā)送探測(cè)信號(hào)的下級(jí)通 信節(jié)點(diǎn)，以此類推。
[0074] B(k)為要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)大小，單位可以為Mb等，T(k)為總傳輸時(shí)間，Td為實(shí)際傳輸時(shí) 間，Rk為實(shí)際傳輸速率，T P為探測(cè)時(shí)間；
[0075] 總傳輸時(shí)間為從最開始向下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送探測(cè)信號(hào)到將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)全部發(fā) 送到目標(biāo)傳輸節(jié)點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間；即前述的步驟11到步驟14的總時(shí)間。
[0076] 實(shí)際傳輸時(shí)間為將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)全部發(fā)送到目標(biāo)傳輸節(jié)點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間；即前述 的步驟14的總時(shí)間。
[0077] 實(shí)際傳輸速率為與目標(biāo)傳輸節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸速率；即數(shù)據(jù)大小除以實(shí)際傳輸 時(shí)間。
[0078] 探測(cè)時(shí)間為向下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送一次探測(cè)信號(hào)并收到數(shù)據(jù)包的時(shí)間；即步驟11和 步驟12的時(shí)間。
[0079] 進(jìn)一步的，上級(jí)通信節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率門限Thresh通過如下公式計(jì)算得到：
[0080]
[0081 ]其中，所有下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率為：
[0082] φ(0)，φ(1)，φ(2)，···，Φ(Κ)
[0083] 這些服務(wù)速率是離散分布的，每個(gè)服務(wù)速率對(duì)應(yīng)的分布概率為：
[0084] q〇,qi,q2, . . . ,qK,0^k^K〇
[0085] 下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率和上級(jí)通信節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率門限決定了上級(jí)通信節(jié)點(diǎn) 選擇哪個(gè)下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，選擇的依據(jù)為最優(yōu)停止理論選擇算法：
[0086] 每次傳輸數(shù)據(jù)均有幾次探查和一次傳輸數(shù)據(jù)，我們所期望的是平均單位時(shí)間內(nèi)最 大的傳輸速率大于所有的時(shí)間。設(shè)探查(probe)時(shí)間是T P，從探測(cè)信號(hào)發(fā)送到收到一個(gè)數(shù)據(jù) 包，代表探查所需的時(shí)間成本;Td是不同下級(jí)傳輸節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)實(shí)際所需的時(shí)間；Rk探測(cè)到 該節(jié)點(diǎn)能夠提供服務(wù)的傳輸速率，傳輸速率值{R〇，Ri……Rk}，滿足概率分布。如果在Td時(shí)間 內(nèi)某一節(jié)點(diǎn)持續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，且傳輸速率為Rk，傳輸一條數(shù)據(jù)所需的時(shí)間是總探查時(shí)間（k+1 個(gè)!^)和傳輸數(shù)據(jù)實(shí)際所需的時(shí)間(Td)之和。
[0087] 假設(shè)探測(cè)k+Ι次，第k+Ι次傳輸被接受，其傳輸速率為Rk，則實(shí)際服務(wù)速率則如下公 式所示，
[0088]
[0089] 所有下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率為：
[0090] φ(0)，φ(1)，φ(2)，···，Φ(Κ)
[0091] 這些服務(wù)速率是尚散分布的，每個(gè)服務(wù)速率對(duì)應(yīng)的分布概率為：
[0092] q〇,qi,q2, . . . ,qK,0^k^K〇
[0093] 則上級(jí)通信節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率門限為：
[0094]
[0095]上級(jí)通信節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率門限也可以稱為最優(yōu)停止閾值，即一旦某個(gè)下級(jí)通信節(jié) 點(diǎn)提供的速率高于此閾值，則停止探測(cè)，并接受這個(gè)下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)。如此能夠保障 最大的數(shù)據(jù)吞吐量。
[0096]另一方面，本發(fā)明提供通信節(jié)點(diǎn)，即上級(jí)通信節(jié)點(diǎn)（由于通信節(jié)點(diǎn)的上下級(jí)是相對(duì) 的，并且也不是固定不變的，上級(jí)通信節(jié)點(diǎn)和下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)也可以互相變化，上級(jí)通信節(jié)點(diǎn) 的特征即為所有通信節(jié)點(diǎn)的特征），如圖3所示，包括：
[0097] 探測(cè)信號(hào)發(fā)送模塊101，用于向下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送探測(cè)信號(hào)；
[0098] 數(shù)據(jù)包接收模塊102,用于接收下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)返回的數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包包括下級(jí)通信 節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率；
[0099] 判斷模塊103,用于判斷下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率是否大于服務(wù)速率門限，若是， 確定下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)為目標(biāo)傳輸節(jié)點(diǎn)，并執(zhí)行傳輸模塊4,否則，選擇另一個(gè)下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)，并 轉(zhuǎn)至探測(cè)信號(hào)發(fā)送模塊1;
[0100] 傳輸模塊104,用于將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)傳輸節(jié)點(diǎn)。
[0101] 本發(fā)明能夠避免數(shù)據(jù)發(fā)送中出現(xiàn)的"內(nèi)爆"和"重疊"的缺陷，可以更加準(zhǔn)確的傳輸 數(shù)據(jù)，更加節(jié)能。
[0102] 作為本發(fā)明的通信節(jié)點(diǎn)的一種改進(jìn)，第k個(gè)下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率Φα)通過如 下公式計(jì)算得到：
[0103]
[0104] 其中，B(k)為要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)大小，T(k)為總傳輸時(shí)間，Td為實(shí)際傳輸時(shí)間，Rk為實(shí)際 傳輸速率，TP為探測(cè)時(shí)間；
[0105] 總傳輸時(shí)間為從最開始向下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送探測(cè)信號(hào)到將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)全部發(fā) 送到目標(biāo)傳輸節(jié)點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間；
[0106] 實(shí)際傳輸時(shí)間為將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)全部發(fā)送到目標(biāo)傳輸節(jié)點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間；
[0107] 實(shí)際傳輸速率為與目標(biāo)傳輸節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸速率；
[0108] 探測(cè)時(shí)間為向下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送一次探測(cè)信號(hào)并收到數(shù)據(jù)包的時(shí)間。
[0109] 進(jìn)一步的，上級(jí)通信節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率門限Thresh通過如下公式計(jì)算得到：
[0110]
[0111] 其中，所有下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率為：
[0112] φ(0)，φ(1)，φ(2)，···，Φ(Κ)
[0113] 這些服務(wù)速率是尚散分布的，每個(gè)服務(wù)速率對(duì)應(yīng)的分布概率為：
[0114] q〇,qi,q2, . . . ,qK,0^k^K〇
[0115] 上級(jí)通信節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率門限也可以稱為最優(yōu)停止閾值，即一旦某個(gè)下級(jí)通信節(jié) 點(diǎn)提供的速率高于此閾值，則停止探測(cè)，并接受這個(gè)下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)。如此能夠保障 最大的數(shù)據(jù)吞吐量。
[0116] 再一方面，一種回風(fēng)巷超寬帶無線自組網(wǎng)通信系統(tǒng)，包括基站、服務(wù)器和多個(gè)通信 節(jié)點(diǎn)，基站和服務(wù)器通過以太網(wǎng)連接，基站和通信節(jié)點(diǎn)之間，以及多個(gè)通信節(jié)點(diǎn)之間通過超 寬帶通信。
[0117] 本發(fā)明能夠避免數(shù)據(jù)發(fā)送中出現(xiàn)的"內(nèi)爆"和"重疊"的缺陷，可以更加準(zhǔn)確的傳輸 數(shù)據(jù)，更加節(jié)能。
[0118] 作為本發(fā)明的回風(fēng)巷超寬帶無線自組網(wǎng)通信系統(tǒng)的一種改進(jìn)，通信節(jié)點(diǎn)擁有相應(yīng) 的級(jí)別，級(jí)別通過如下方法確定：
[0119] 步驟21:通信節(jié)點(diǎn)向基站發(fā)出請(qǐng)求分配級(jí)別指令；
[0120] 步驟22:若通信節(jié)在設(shè)定時(shí)間內(nèi)接收到基站分配的級(jí)別信息，則將自身信息以及 級(jí)別信息發(fā)送到基站，否則，轉(zhuǎn)至步驟21。
[0121] 每隔一段時(shí)間，通信節(jié)點(diǎn)向首先會(huì)向基站發(fā)出請(qǐng)求分配級(jí)別的命令，然后進(jìn)入接 收狀態(tài)，并打開定時(shí)器，若收到基站分配的級(jí)別，該通信節(jié)點(diǎn)向就會(huì)向基站發(fā)送自組織信息 的數(shù)據(jù)包，包括自身信息和級(jí)別信息。如果在設(shè)定時(shí)間內(nèi)沒有收到基站分配的級(jí)別，該通信 節(jié)點(diǎn)向再次發(fā)送請(qǐng)求分配級(jí)別的命令，如此循環(huán)。
[0122] 現(xiàn)有技術(shù)的層次型自組織算法（LEACH，Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy) 1EACH是低功耗自適應(yīng)聚類路由算法，主要通過隨機(jī)選擇聚類首領(lǐng)、平均分?jǐn)?中繼通信業(yè)務(wù)來實(shí)現(xiàn)。層次性自組織算法在拓?fù)渥儞Q時(shí)，為維護(hù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋾?huì)產(chǎn)生大量廣播 的額外開銷，增大功耗。而本發(fā)明解決了這個(gè)問題。
[0123] 進(jìn)一步的，還包括：
[0124] 步驟23:若通信節(jié)點(diǎn)向基站發(fā)出請(qǐng)求分配級(jí)別指令的次數(shù)已經(jīng)達(dá)到設(shè)定次數(shù)，則 通信節(jié)點(diǎn)向整個(gè)無線自組網(wǎng)發(fā)送廣播信息；
[0125] 步驟24:通信節(jié)點(diǎn)接收整個(gè)無線自組網(wǎng)的應(yīng)答信息；
[0126] 步驟24:通信節(jié)點(diǎn)根據(jù)應(yīng)答信息，確定自身的級(jí)別。
[0127] 通信節(jié)點(diǎn)發(fā)出請(qǐng)求基站分配級(jí)別的命令達(dá)到設(shè)定上限的次數(shù)后，仍然沒有確定自 己在網(wǎng)絡(luò)中的級(jí)別時(shí)，該通信節(jié)點(diǎn)就會(huì)向全網(wǎng)發(fā)出廣播命令。當(dāng)通信節(jié)點(diǎn)發(fā)射廣播的次數(shù) 達(dá)到設(shè)定的上限值時(shí)，該通信節(jié)點(diǎn)就會(huì)將接收到的應(yīng)答信息進(jìn)行整理，確定自己在網(wǎng)絡(luò)中 的級(jí)別，并確定上級(jí)、同級(jí)和下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)的相關(guān)信息。該通信節(jié)點(diǎn)再向上級(jí)通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送 包含這些信息的數(shù)據(jù)包，直到數(shù)據(jù)包傳送到基站，從而確定整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0128] 以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也 應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種回風(fēng)巷超寬帶無線自組網(wǎng)通信方法，其特征在于，所述無線自組網(wǎng)包括多個(gè)通 信節(jié)點(diǎn)，所述通信方法包括： 步驟11:向下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送探測(cè)信號(hào)； 步驟12:接收所述下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)返回的數(shù)據(jù)包，所述數(shù)據(jù)包包括所述下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)的 服務(wù)速率； 步驟13:判斷所述下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率是否大于服務(wù)速率門限，若是，確定所述下 級(jí)通信節(jié)點(diǎn)為目標(biāo)傳輸節(jié)點(diǎn)，并執(zhí)行步驟14,否則，選擇另一個(gè)下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)，并轉(zhuǎn)至步驟 11； 步驟14:將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)發(fā)送到所述目標(biāo)傳輸節(jié)點(diǎn)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的回風(fēng)巷超寬帶無線自組網(wǎng)通信方法，其特征在于，第k個(gè)下級(jí) 通信節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率Φ (k)通過如下公式計(jì)算得到：其中，B (k)為要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)大小，T (k)為總傳輸時(shí)間，T d為實(shí)際傳輸時(shí)間，Rk為實(shí)際傳輸 速率，Tp為探測(cè)時(shí)間； 所述總傳輸時(shí)間為從最開始向下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送探測(cè)信號(hào)到將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)全部發(fā) 送到所述目標(biāo)傳輸節(jié)點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間； 所述實(shí)際傳輸時(shí)間為將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)全部發(fā)送到所述目標(biāo)傳輸節(jié)點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間； 所述實(shí)際傳輸速率為與目標(biāo)傳輸節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸速率； 所述探測(cè)時(shí)間為向下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送一次探測(cè)信號(hào)并收到數(shù)據(jù)包的時(shí)間。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的回風(fēng)巷超寬帶無線自組網(wǎng)通信方法，其特征在于，所述服 務(wù)速率門限Thresh通過如下公式計(jì)算得到：其中，所有下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率為： Φ(〇)，Φ(1)，Φ(2)，···，Φ(Κ) 這些服務(wù)速率是離散分布的，每個(gè)服務(wù)速率對(duì)應(yīng)的分布概率為： qo，qi,q2, · . · ,qK，(Xk<K。4. 一種通信節(jié)點(diǎn)，其特征在于，包括： 探測(cè)信號(hào)發(fā)送模塊，用于向下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送探測(cè)信號(hào)； 數(shù)據(jù)包接收模塊，用于接收所述下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)返回的數(shù)據(jù)包，所述數(shù)據(jù)包包括所述下 級(jí)通信節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率； 判斷模塊，用于判斷所述下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率是否大于服務(wù)速率門限，若是，確定 所述下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)為目標(biāo)傳輸節(jié)點(diǎn)，并執(zhí)行傳輸模塊，否則，選擇另一個(gè)下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)，并 轉(zhuǎn)至探測(cè)信號(hào)發(fā)送模塊； 傳輸模塊，用于將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)發(fā)送到所述目標(biāo)傳輸節(jié)點(diǎn)。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的通信節(jié)點(diǎn)，其特征在于，第k個(gè)下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率Φ(1〇 通過如下公式計(jì)算得到：其中，B(k)為要傳輸tfjmiW人z」、，ΗΚ;;/、」Λ^Τ?·Η、」|H」，實(shí)際傳輸時(shí)間，Rk為實(shí)際傳輸 速率，Tp為探測(cè)時(shí)間； 所述總傳輸時(shí)間為從最開始向下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送探測(cè)信號(hào)到將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)全部發(fā) 送到所述目標(biāo)傳輸節(jié)點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間； 所述實(shí)際傳輸時(shí)間為將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)全部發(fā)送到所述目標(biāo)傳輸節(jié)點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間； 所述實(shí)際傳輸速率為與目標(biāo)傳輸節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸速率； 所述探測(cè)時(shí)間為向下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送一次探測(cè)信號(hào)并收到數(shù)據(jù)包的時(shí)間。6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的通信節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述服務(wù)速率門限Thresh通過如 下公式計(jì)算得到：其中，所有下級(jí)通信節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率為： Φ(〇)，Φ(1)，Φ(2)，···，Φ(Κ) 這些服務(wù)速率是離散分布的，每個(gè)服務(wù)速率對(duì)應(yīng)的分布概率為： qo，qi,q2, · . · ,qK，(Xk<K。7. -種回風(fēng)巷超寬帶無線自組網(wǎng)通信系統(tǒng)，其特征在于，包括基站、服務(wù)器和多個(gè)權(quán)利 要求4-6任一所述的通信節(jié)點(diǎn)，所述基站和服務(wù)器通過以太網(wǎng)連接，所述基站和通信節(jié)點(diǎn)之 間，以及多個(gè)通信節(jié)點(diǎn)之間通過超寬帶通信。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的回風(fēng)巷超寬帶無線自組網(wǎng)通信系統(tǒng)，其特征在于，所述通信節(jié) 點(diǎn)擁有相應(yīng)的級(jí)別，所述級(jí)別通過如下方法確定： 步驟21:所述通信節(jié)點(diǎn)向所述基站發(fā)出請(qǐng)求分配級(jí)別指令； 步驟22:若所述通信節(jié)在設(shè)定時(shí)間內(nèi)接收到基站分配的級(jí)別信息，則將自身信息以及 級(jí)別信息發(fā)送到所述基站，否則，轉(zhuǎn)至步驟21。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的回風(fēng)巷超寬帶無線自組網(wǎng)通信系統(tǒng)，其特征在于，還包括： 步驟23:若所述通信節(jié)點(diǎn)向所述基站發(fā)出請(qǐng)求分配級(jí)別指令的次數(shù)已經(jīng)達(dá)到設(shè)定次 數(shù)，則所述通信節(jié)點(diǎn)向整個(gè)無線自組網(wǎng)發(fā)送廣播信息； 步驟24:所述通信節(jié)點(diǎn)接收整個(gè)無線自組網(wǎng)的應(yīng)答信息； 步驟24:所述通信節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述應(yīng)答信息，確定自身的級(jí)別。
【文檔編號(hào)】H04W84/12GK105898816SQ201610476223
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年6月24日
【發(fā)明人】劉佳
【申請(qǐng)人】北京永安信通科技有限公司