1.一种基于虚拟载波侦听和优先级调度的免冲突的载波侦听多路访问控制方式CSMA‑CA方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:S1:说明业务帧结构与帧控制字段的补充信息;
S2:固定随机退避延迟时间窗;
S3:优先级设计与编码;
S4:帧间隔设计与虚拟载波侦听机制设定;
S5:算法运行;
在所述S1中,业务帧结构包括帧控制和帧载荷;
所述S1中,补充信息包括信息、对应的字段长度和对应的意义;
所述信息包括:报文优先级、确认重传标识位、帧载荷长度和帧类型;
所述对应的字段长度分别为:4、1、可变和4;
所述对应的意义分别为:本条业务帧优先级编码值、本条帧是否需求选择确认重传机制、具体协议中规定的帧载荷长度、0为业务帧,1为ACK;
所述S2中,为确保信道空闲可以接入,CSMA/CA算法在进行空闲信道评估CCA成功后,随机退避延迟一段时间重新CCA,若仍成功则接入信道并发送报文,若失败则剩余退避次数BC减1,退避延迟计算BT公式:BE‑1
BT = rand(0,2 )
恒定竞争窗口,每次随机退避延迟后的CCA失败不会造成BE值自加1,其目的是配合虚拟载波侦听机制与优先级机制;
所述S3中,为防止不同节点同时争夺信道资源,所有节点在进行信道接入前会执行优先级解析;信道被划分为8个信道优先级,用PS0,PS1,PS2编码表示;
报文根据重要程度和时延需求以同样方案被划分优先级,只有报文的优先级P比信道优先级PS高时,节点才能够接入信道发送报文;
信道优先级会以特定周期归0,并不断被每一个成功接入信道发送的业务帧帧控制部分中所携带的报文优先级数值刷新;信道优先级不会大于6;
报文优先级除了初始赋值外,还会动态调整;每次P>PS的判别失败都会让报文优先级提高1级;每次经过随机退避节点发送报文后,会等待报文接收方回传确认,一旦传输失败,即报文发送方未收到确认报文,或确认报文CRC错误,节点就会重传数据,假设重传次数为N,则报文最多有N次重传的机会,每次发送失败,节点重新接入信道需要较长时间,同时节点的发送队列中还会添加新的报文,每次处理重传的同时,将报文的优先级提高1级;一旦退避失败,将报文优先级提高1级;当优先级达到最大值时,保持不变;
所述S4中,帧间隔包括竞争帧间隔CFI、回应帧间隔RFI、扩展帧间隔EFI和载荷帧间隔LFI。
2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟载波侦听和优先级调度的CSMA‑CA方法,其特征在于:所述S4中,虚拟载波侦听机制为:物理层在仅接收到一个完整的帧控制后上报并解析其中信息,以实现虚拟载波侦听机制。
3.根据权利要求2所述的一种基于虚拟载波侦听和优先级调度的CSMA‑CA方法,其特征在于:所述S5中,算法最开始会访问虚拟载波定时器中当前的计数值,并等待本次虚拟载波侦听定时器归零,之后根据本次发送数据帧控制中的“报文优先级”字段设置本次算法流程的报文优先级P,重传次数N,退避次数BC,之后进行P与PS的比较,若P不大于PS则“报文优先级”字段的值自加1,并结束本次算法流程,待发送帧等待下次调度发送;若P较大则首先检查退避次数BC是否为0,若非0则进入发送就绪状态,若为0则说明退避次数用尽,检查重传次数N是否为0,若重传次数为0则说明重传次数用尽,将报文丢弃,若不为0则重传次数自减
1,重新设置BC值,重新进行优先级比较及后续流程;
进入发送就绪状态后,进行随机延迟退避,之后进行CCA;若CCA成功则发送数据,若CCA失败则P自加1,重新进行优先级比较以及后续流程;是否进行ACK检测是根据本次发送是否采用确认重传机制来决定的。