CN101060351A - 多模uwb系统通信资源调度方法 - Google Patents

Abstract

一种多模UWB系统通信资源调度方法，包括以下步骤：各UWB设备将发送数据流所需的通信资源汇报给各自对应的通信资源调度器，数据流包括UWB数据流以及CSM数据流；各通信资源调度器分别计算对应UWB数据流所需的总通信资源和未满意因子，将总通信资源和未满意因子汇报给系统资源调度器，并且，将对应的CSM数据流所需的通信资源汇报给系统资源调度器；系统资源调度器计算各CSM数据流所需的通信资源和未满意因子，根据各UWB数据流所需要的总通信资源和未满意因子以及各CSM数据流所需的通信资源和未满意因子，按照预定分配原则进行通信资源分配，并更新相应的未满意因子。通过该方法，可以提高多模UWB系统的服务质量。

Description

多模UWB系统通信资源调度方法

技术领域

本发明涉及一种通信资源调度方法，具体而言，涉及一种多模UWB系统通信资源调度方法。

背景技术

超宽带无线技术(UWB)提供了一种高速短距离的无线连接方式，比如用于音视频的数据流媒体传输。目前在工业界有两种主要的UWB标准即DS-UWB(直接序列UWB)标准和MBOA-UWB(多带宽OFDM联盟UWB)标准。由于这两种标准间物理层和链路层的巨大差别，它们之间不可能直接进行通信。另一方面，由于他们工作在同样的UWB频段(3.1GHz-10.6GHz)，如果不对它们进行很好的控制，它们两个系统间的干扰将会使任何一方都难以很好的工作。

因此，设计一种解决方案使得它们能够很好共存和互操作就变得很重要。一个基本的想法就是给它们设计一个共同语言：“CSM”模式(公用信令模式)。CSM模式是一个在DS-UWB和MBOA两个芯片上都增加的一种共同的物理层。通过这个共同的物理层就可以使得双方可以交互信息，同时还可以通过CSM模式进行数据通信。

为了保证CSM模式可以被DS-UWB和MBOA设备在现有基础上增加很少的复杂度来实现，CSM模式对应的物理速率是比通常两个系统的速率要低得多，例如可能只有9.2Mbps。当然，更高的速率如27，55，110和220Mbps也可以通过增加复杂度来实现。

MBOA设备和DS-UWB设备可以利用这个共同语言一起工作。从而，在由多个MBOA以及多个DS-UWB设备组成的网络中，MBOA设备之间可以通过MBOA模式进行通信，DS-UWB设备之间可以根据DS-UWB模式进行通信，而MBOA设备和DS-UWB设备之间可以通过CSM模式进行通信。

理论上，MBOA设备和DS-UWB设备的通信可以利用完全不同的物理层和MAC层。例如，MBOA设备可以使用MBOA协议中定义的物理层和MAC层在MBOA设备之间进行通信，也可以使用MBOA协议中定义的物理层和按照802.15.3协议的MAC层在MBOA设备之间进行通信，另外，还可以使用CSM物理层和按照802.15.3协议的MAC层与DS-UWB设备进行通信。

同样地，DS-UWB设备可以使用DS-UWB协议中定义的物理层和MAC层在DS-UWB设备之间进行通信，也可以使用DS-UWB协议中定义的物理层和按照802.15.3协议的MAC层在DS-UWB设备之间进行通信，另外还可以使用CSM物理层和按照802.15.3协议的MAC层与MBOA设备进行通信。

在后面，为了叙述简单，假设MBOA设备和DS-UWB设备使用不同的物理层但是基于相同的MAC层技术，即802.15.3MAC协议。本领域技术人员应该可以理解，对于MBOA设备内部按照自己的MBOA MAC协议而不采用802.15.3MAC协议时，只要在其中选定一个设备进行信息汇总(汇总的描述具体见后)，则本发明下面所描述的方法仍然适用。

因此，在这种场合下，有三种数据流会存在：MBOA设备间的MBOA数据流，DS-UWB设备间的DS-UWB数据流，和DS-UWB与MBOA设备间的CSM数据流。前两种数据流分别在其各自网络内部进行，这里称为“内部流(Nativeflow)”。

图1是给出了MBOA，DS-UWB，以及CSM三种数据流共存时的典型场景的示意图。从图1中可以看到整个网络由多个MBOA设备以及多个DS-UWB设备构成。这些MBOA设备和DS-UWB设备分别构成自己的MBOA微网络和DS-UWB微网络。按照802.15.3MAC协议，两个微网络中分别具有各自的PNC(Piconet Cordinator，即个人域网络调度器)进行资源调度以安排各自的内部流的时隙资源(称为微调度)。对于MBOA设备内部通信采用MBOA MAC协议的情况，则MBOA微网络内部按照MBOA MAC协议进行微调度，而在其中选定一个设备进行信息汇总。而MBOA设备和DS-UWB设备之间可以通过共同语言CSM进行信息交互或者数据通信。

按照802.15.3协议，DS-UWB和MBOA微网络内部都可以依靠其各自的PNC(分别称为DS-UWB PNC或MBOA PNC)进行资源调度以安排各自的内部流的时隙资源。或者，MBOA微网络内部可以按照MBOAMAC协议进行时隙资源调度。而CSM数据流的时隙资源由称为CSM PNC的另一个控制节点完成分配。因此，可以由CSM PNC在给各个CSM数据流分配时隙资源的同时，来确定给MBOA和DS-UWB这两种数据流分配的总的时间块，再由MBOAPNC和DS-UWB PNC在各自的时间块内部进行各个内部流的时隙资源的分配(或者，当MBOA采用自己的MAC协议时，MBOA微网络内部也可以按照其自己的MAC协议的定义进行时隙资源调度)。

这里的CSM PNC可以是额外的物理设备，但是也可以是现有的DS-UWBPNC或MBOA PNC充当。例如，在假设DS-UWB设备和MBOA PNC都使用802.15.3MAC协议的情况下，可以由现有的DS-UWB PNC或MBOA PNC充当CSM PNC。或者，当MBOA网络内部使用MBOA协议定义的MAC层的情况下，可以使用DS-UWB PNC或其它额外的设备充当CSM PNC。

因此，由CSM PNC进行宏调度，即各CSM数据流的时隙资源和MBOA和DS-UWB数据流的时间块的分配，然后，由DS-UWB PNC和MBOA PNC完成各自的微调度(或者MBOA微网络内部按照MBOA MAC协议的定义进行时隙资源调度)，这就是一个典型的层次型调度结构。在稍后将讨论层次型调度方法的设计。

当然，由于DS-UWB和MBOA有很多信道，如果DS-UWB数据流和MBOA数据流和CSM数据流工作在不同的互不干扰的信道上，则它们之间无需进行时间块分割。因此，本发明将只对三者工作在相同频段的情形进行讨论。至于三个中有两个在相同频段，一个不在的情形可以类似处理。

图2示出了它们三种数据流工作在相同频段时，在层次型调度下的超帧T0的结构。可以看到，经过CSM PNC的宏调度和各个DS-UWB和MBOA内部流的时隙资源的分配(微调度)，整个超帧T0的时间块分为CSM信标(Beacon)时间BC0，CSM通信时间SC0，MBOA信标时间BM0，MBOA通信时间SM0，DS-UWB信标时间BD0，DS-UWB通信时间SD0，以及管理信道时间分配(MCTA)时间M0。

其中，安排在超帧T0的结尾的MCTA时间M0中，即在每个超帧T0的结尾，各设备为要发送的各个数据流向DS-UWB PNC和MBOA-PNC(或者某个选定的MBOA信息汇总设备)申请下一个超帧T0中的时隙资源。

接着，由DS-UWB PNC和MBOA-PNC(或者某个选定的MBOA信息汇总设备)将申请信息汇报给CSM PNC，由CSM PNC进行DS-UWB，MBOA时间块的分配以及CSM数据流的时隙资源的分配(宏调度)。

接着，在下一个超帧T0的CSM信标时间BC0内，由CSM PNC将宏调度结果以及CSM数据流时隙资源分配的结果发送给整个网络内的各个设备。接着，由DS-UWB PNC和MBOA-PNC分别进行各自内部流的微调度，并分别在各自的信标时间MT0和DT0之内发送给各自的设备(或者MBOA微网络内部也可以按照MBOA MAC协议的定义进行时隙资源调度)。

因此，每个申请发送的数据流都得到了分配好的时隙资源进行发送，即各CSM数据流在CSM通信时间SC0之内按照CSM PNC的CSM数据流时隙资源分配的结果进行发送；各MBOA数据流在MBOA通信时间SM0之内按照MBOA PNC的微调度结果进行发送；各DS-UWB数据流在DS-UWB通信时间SD0之内按照DS-UWB PNC的微调度结果进行发送。

通常对于每个数据流，有两种要发送的报文，一种是在从上次申请发送到本次申请发送之间进入缓存要求发送的报文，另一种是上次申请中没有分配到发送时间的报文，或者在本次发送中没有成功发送的报文。由于后面一种报文比较紧急，因此一般在分配时优先考虑。

可以根据报文的个数和长度，分别计算发送这两种报文所需要的时间。为了区分，这里将发送前一种报文所需要的时间称为新请求时间(new_time)，并将发送后一种报文所需要的时间称为未服务完时间(unserved_time)。二者之和是一个数据流在MCTA里总的请求时间(request_time)。

目前DS-UWB PNC和MBOA PNC根据802.15.3MAC协议进行微调度的方法中，时间分配的原则通常是先给总请求时间(request_time)最少的数据流分配。但这种分法的问题是不区分新报文和旧报文，而且这种分配的依据也不是最好的(我们在后面图4会给出一些仿真结果比较)。这种分配方式在多种流共存时会引起作业未完成率(JFR，Job Failure Rate)的增加，使得系统的服务质量(QoS)明显下降。

如图4中所示，当在CSM PNC的宏调度中也采用上面的分配方法时，将使得作业未完成率(JFR，Job Failure Rate)随着数据流总数量的增加明显上升。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种多模UWB系统通信资源调度方法，通过提高资源分配效率，显著提高各个数据流的QoS性能。

一种多模UWB系统通信资源调度方法，包括以下步骤：

步骤10：各UWB设备将发送数据流所需的通信资源汇报给各自对应的通信资源调度器，数据流包括UWB数据流以及CSM数据流；

步骤11：各通信资源调度器分别计算对应UWB数据流所需的总通信资源和未满意因子，将总通信资源和未满意因子汇报给系统资源调度器，并且，将对应的CSM数据流所需的通信资源汇报给系统资源调度器；

步骤12：系统资源调度器计算各CSM数据流所需的通信资源和未满意因子，根据各CSM数据流所需要的通信资源和未满意因子以及各UWB数据流所需要的总通信资源和未满意因子，按照预定分配原则进行通信资源分配，并更新相应的未满意因子。

与现有技术相比，本发明通过引入未满意因子作为资源分配的一种依据进行资源分配，从而可以有效的防止作业未完成率上升的问题，从而提高各个数据流的QoS性能。

附图说明

图1是给出了MBOA，DS-UWB，以及CSM三种数据流共存时的典型场景的示意图。

图2是当三种数据流工作在相同频段时超帧的结构。

图3是根据本发明多模UWB系统通信资源调度方法的流程图。

图4是本发明多模UWB系统通信资源调度方法与以前方法的比较结果的曲线图。

具体实施方式

下面结合图1中的三种数据流共存的结构，具体说明根据本发明的多模UWB系统通信资源调度方法。

如前所述，图1中给出了一个三种数据流共存时的典型场景，可以看到，网络中存在的设备M1，M2，M3和M4为MBOA设备20；设备D1，D2，D3和D4为DS-UWB设备10。另外，假定MBOA设备和DS-UWB设备都采用802.15.3MAC层协议，因此存在MBOA PNC 20P和DS-UWB PNC 10P分别在通信中进行各MBOA设备20和DS-UWB设备10的内部流的通信资源微调度，以安排各MBOA和DS-UWB内部流的时隙资源。另外，MBOA设备20和DS-UWB设备10之间可以通过CSM模式进行通信。进行通信资源宏调度以及CSM数据流时隙资源分配的节点CSM-PNC可以由现有的DS-UWB PNC 10P设备节点或MBOA-PNC 20P设备节点充当，这里假定由MBOA PNC 20P的设备节点充当，并且其作为CSM PNC时以CSM PNC 30P来命名。

另外，从图1中可以看到，DS-UWB设备10中的D1和D2正在通过DS-UWB协议进行通信，其中D2有DS-UWB数据流要发送到D1；MBOA设备20中的M3正在通过MBOA标准与MBOA PNC 20P设备节点通信，其中M3有MBOA数据流要传送到MBOA PNC 20P；而MBOA设备20中的M2正在通过CSM模式与DS-UWB设备10中的D3通信，其中M2有CSM数据流要传送到D3。

这样，网络中存在三种不同的数据流，即CSM数据流，DS-UWB数据流以及MBOA数据流，这样需要首先由CSM PNC 30P给各个CSM数据流分配好时隙资源并给DS-UWB数据流和MBOA数据流分配好总的时间块，再由DS-UWB PNC 10P和MBOA PNC 20P分别进行各自的内部流的微调度，即时隙资源分配。

本发明中的通信资源分配方法中，通过CSM PNC 30P根据各CSM数据流的请求信息和未满意因子，以及DS-UWB数据流和MBOA数据流各自的总的请求信息和未满意因子，给各CSM数据流分配时隙资源，并给DS-UWB数据流和MBOA数据流分配时间块(后面将详细描述)。最后，由MBOA PNC 20P和DS-UWB PNC 10P遵照802.15.3标准，进行各自内部流的时隙资源分配。

图2示出了三种数据流工作在相同频段时，根据上述的层次型调度方法得到的超帧T0的结构。可以看到，经过CSM PNC 30P的宏调度以及MBOA PNC20P和DS-UWB PNC 10P的微调度之后，整个超帧T0的时间块分为CSM信标(Beacon)时间BC0，CSM通信时间SC0，MBOA信标时间BM0，MBOA通信时间SM0，DS-UWB信标时间BD0，DS-UWB通信时间SD0，以及管理信道时间分配(MCTA)时间M0。

其中，安排在超帧T0的结尾的MCTA时间M0中，即在每个超帧T0的结尾，各设备为要发送的数据流向DS-UWB PNC和MBOA-PNC申请下一个超帧T0中的时隙资源。当然MCTA不在结尾，而放在任何地方也都是可以的。

在各设备申请完成之后，由DS-UWB PNC和MBOA-PNC将汇总的申请信息汇报给CSM PNC，由CSM PNC进行宏调度。

下面参考图3的数据流程图，详细描述本发明的多模UWB系统通信资源调度方法的具体流程。

首先，在步骤100中，在MCTA时间M0开始的时候，各个设备要进行发送的数据流都汇报以下两种信息给其对应的PNC，即这里的MBOA PNC 20P和DS-UWB PNC 10P：一个是该数据流要发送其当前缓存里的报文，即在从上个超帧T0中的MCTA时间M0中对应的汇报结束到本次进行汇报的期间内进入缓存请求发送的报文，所需的时间，称为新请求时间(new_time)；另一个是发送在本次超帧中对应的通信时间内，即，在CSM数据流的通信时间SC0内和MBOA数据流的通信时间SM0内以及DS-UWB数据流的通信时间SD0内，未曾发完的报文所需的时间，所述没有发完的报文包括上次分配中没有分配到发送时间的报文，以及没有成功发送的报文，这里将发送这些报文所需要的时间称为未服务完时间(unserved_time)。新请求时间和未服务时间完加起来我们称之为总申请时间(request_time)。

可以理解，由于三者的上述关系，汇报新请求时间(new_time)，未服务完时间(unserved_time)和总申请时间(request_time)三者之中的任意两个都可以满足要求。这里仅以说明为例，假定汇报的是新请求时间(new_time)和未服务完时间(unserved_time)。

其中，各个设备将其要发送的内部流的新请求时间和未服务完时间发送给对应的PNC，即，MBOA设备将请求发送的MBOA数据流的新请求时间和未服务完时间汇报给MBOA PNC 20P；DS-UWB设备将请求发送的DS-UWB数据流的新请求时间和未服务完时间汇报给DS-UWB PNC 10P。

另外，进行CSM通信的设备将要发送的CSM数据流的新请求时间和未服务完时间报告给其原来的PNC，即，进行CSM通信的MBOA设备将要发送的CSM数据流的新请求时间和未服务完时间报告给MBOA PNC；而进行CSM通信的DS-UWB设备将要发送的CSM数据流的新请求时间和未服务完时间报告给DS-UWB PNC。

因此，在图1的例子中，在MCTA时间M0开始的时候，假定按照MBOAPNC 20P、DS-UWB PNC 10P和CSM PNC 30P的顺序，首先由各个MBOA设备向MBOA PNC 20P汇报将要发送的MBOA数据流的新请求时间和未服务完时间，在图1的例子中，按照MBOA标准进行通信的MBOA设备20中的M3将要发送到MBOA PNC 20P的数据流的新请求时间和未服务完时间发送给MBOA PNC 20P；另外，按照CSM模式与DS-UWB设备10中的D3进行通信的MBOA设备20中的M2将要发送给DS-UWB设备10中的D3的数据的流的新请求时间和未服务完时间报告给MBOA PNC 20P。其中信息的发送是通过MBOA标准进行的，以减少汇报时间。

MBOA设备的汇报完成之后，接着，各个DS-UWB设备向DS-UWB PNC10P汇报要发送的数据流的新请求时间和未服务完时间，在图1的例子中，按照DS-UWB标准进行通信的DS-UWB设备10中的D1将要发送到D2的数据流的新请求时间和未服务完时间发送给DS-UWB PNC 10P，由于没有DS-UWB设备有CSM数据流要发送，因此在汇报完各DS-UWB数据流之后结束汇报。其中信息的发送是通过DS-UWB标准进行的，以减少汇报时间。

之后，在步骤200中，DS-UWB PNC 10P和MBOA PNC 20P分别将其总的请求信息(包括其内部流的新请求信息和/或其设备的CSM数据流的新请求信息)汇报给CSM PNC 30P。

由于CSM物理层的速率特别低，所以为了减少开销，汇报的信息应该尽量少。因此，DS-UWB PNC 10P和MBOA PNC 20P分别计算其内部流，即DS-UWB数据流和MBOA数据流加起来的新请求时间和未服务完时间，和上一个超帧中计算的内部流总的未满意因子(未满意因子计算见后)，之后汇报给CSM PNC 30P；另外，DS-UWB PNC 10P和MBOA PNC 20P还分别将进行CSM通信的DS-UWB设备或者MBOA设备的CSM数据流的请求时间、未服务完时间汇报给CSM PNC 30P。

即，MBOA PNC 20P将MBOA设备20中的M3将要发送的数据流的新请求时间、未服务完时间和未满意因子汇报给CSM PNC 30P；DS-UWB PNC 10P将DS-UWB设备10中的D1将要发送的数据流的新请求时间、未服务完时间和未满意因子汇报给CSM PNC 30P；并且MBOA PNC 20P将与DS-UWB设备10中的D3进行通信的MBOA设备20中的M2将要发送的CSM数据流的新请求时间、未服务完时间汇报给CSM PNC 30P。

以上以每种数据流只有一个的情况进行了说明，可以意识到，当每种数据流包含一个以上的数据流的时候，汇报的请求时间和未服务完时间应该是这些流各自的新请求时间和未服务完时间的累加，即，如果有两个DS-UWB数据流要发送，则DS-UWB PNC汇报的新请求时间和未服务完时间分别是这两个数据流的新请求时间之和以及未服务完时间之和。并且汇报的未满意因子也是按照总的量进行计算的(后面将进行描述)。

在步骤300，CSM PNC 30P收到这些汇报信息之后，对各个CSM数据流的新请求时间、未服务完时间进行统计，并利用统计的数据计算各CSM数据流未满意因子。

接着，在步骤400，它利用DS-UWB PNC 10P和MBOA PNC 20P上报的DS-UWB数据流和MBOA数据流的信息，以及其自身统计的各CSM数据流的信息(新请求时间、未服务完时间以及上一超帧中计算的未满意因子)进行通信资源宏调度，将整个超帧的通信时间分成给各个CSM数据流的时隙资源，以及MBOA时间块和DS-UWB时间块，细节如下：

A：如果所有三种数据流申请的总时间(所有数据流的新请求时间与未服务完时间之和)小于总的超帧的信道时间分配(CTA)时间TCTA，则CSMPNC 30P将先按需分配给每个数据流的申请的总时间。然后剩余的时间将按DS-UWB数据流和MBOA数据流总的未满意因子，以及各CSM数据流的未满意因子按比例分配。

具体来说，如果DS-UWB，MBOA这两种数据流申请的总时间分别是TD，TM，而CSM数据流CS1申请的时间为TC1，并且DS-UWB，MBOA这两种数据流总的未满意因子分别是SD，SM，而CSM数据流CS1的未满意因子是SC1。那么在A情况下，TCTA＞TD+TM+TC1，CSM PNC 30P将首先按其需要将时间块分配给DS-UWB，MBOA这两种数据流和CSM数据流CS1；接着，将剩下的时间TCTA-(TD+TM+TC1)按比例分配给三种数据流，即，给DS-UWB，MBOA这两种数据流和CSM数据流CS1分配的时间在剩下时间中占的比例为SD∶SM∶SC1。因此，未满意因子较高的数据流将获得较多的时间，从而可以平衡各个数据流的服务时间。

B：如果申请的总时间大于总的超帧的CTA时间TCTA，但是超帧CTA时间TCTA大于总的未服务完时间，那么CSM PNC 30P将首先分配时间资源满足各个组的未服务完时间。然后对剩余的时间按照各组的未满意因子按比例分配。

具体来说，如果DS-UWB，MBOA这两种数据流申请的总时间分别是TD，TM，而CSM数据流CS1申请的时间为TC1，其中未服务完时间分别是TDN，TMN和TCN1，并且DS-UWB，MBOA这两种数据流总的未满意因子分别是SD，SM，而CSM数据流CS1的未满意因子是SC1。那么在这种情况下，CSMPNC 30P将首先按其申请的未服务完时间，将时间块分配给DS-UWB，MBOA这两种数据流和CSM数据流CS1；接着，将剩下的时间TCTA-(TDN+TMN+TCN1)按比例分配给DS-UWB，MBOA这两种数据流和CSM数据流CS1，即，给DS-UWB，MBOA这两种数据流和CSM数据流CS1分配的时间在剩下时间中占的比例为SD∶SM∶SC1。因此，未满意因子较高的数据流将获得较多的时间，从而可以平衡各个数据流的服务时间。

C：如果总的超帧的CTA时间TCTA小于总的未服务完时间，则CSM PNC30P将按照DS-UWB，MBOA这两种数据流和CSM数据流CS1的未满意因子将CTA时间按比例分配给三种数据流。

具体来说，如果DS-UWB，MBOA这两种数据流申请的总时间分别是TD，TM，而CSM数据流CS1申请的时间为TC1，其中未服务完时间分别是TDN，TMN和TCN1，并且DS-UWB，MBOA这两种数据流总的未满意因子分别是SD，SM，而CSM数据流CS1的未满意因子是SC1。那么在这种情况下，CSMPNC 30P将CTA时间TCTA按比例分配给DS-UWB，MBOA这两种数据流和CSM数据流CS1，即，给DS-UWB，MBOA这两种数据流和CSM数据流CS1分配的时间在TCTA中占的比例为SD∶SM∶SC1。因此，未满意因子较高的数据流将获得较多的时间，从而可以平衡各个数据流的服务时间。

注意，在上述描述中，对于仅有一个CSM流CS1的情况进行了说明，对于存在更多CSM数据流CS2，CS3......CSN的情况，CSM PNC在分配中等同地考虑它们的请求信息和未满意因子。例如，如果它们的未满意因子分别是SC2，SC3......SCN，则上面所述的按比例分配中给各个CSM数据流CS1，CS2，CS3......CSN和DS-UWB，MBOA这两种数据流分配的时间之比为SC1∶SC2∶SC3∶......∶SCN∶SD∶SM。

之后，在步骤500，CSM PNC 30P将更新各CSM数据流的未满意因子(具体方法将在后面描述)。

以上的分配完成之后，在步骤600，CSM PNC 30P将在下一超帧T0的帧头(即在图2中的时间BC0之内)按照CSM模式给各设备发送信标，用以告知相应的宏调度信息和其进行的CSM数据流的时隙资源分配信息等。

之后，在图2中的时间CSM时间SC0之内，进行CSM通信的设备，即MBOA设备20中的M2和DS-UWB设备10中的D3按照CSM PNC 30P进行的宏调度中分配的时间进行CSM通信，即MBOA设备20中的M2将CSM数据流发送到DS-UWB设备10中的D3。

而DS-UWB PNC 10P和MBOA PNC 20P在时间BC0之内收到CSM PNC30P发来的宏调度信标后，就知道各自的微网络分配到的时间块长度和位置。然后它们将分别执行微调度(步骤700)，并且在CSM通信结束之后，即时间SC0之后，将结果分别在其内部的信标中告知其组内所有设备(这时的操作都是802.15.3标准或MBOA标准的标准操作，并且速率也无需是CSM速率，而是可以按照各自的DS-UWB速率或MBOA速率)。

如图2所示，在MBOA的信标时间BM0内MBOA PNC 20P将其执行的MBOA微调度的结果以MBOA标准的方式发送给各MBOA设备。接着，在时间SM0之内，进行MBOA通信的MBOA设备的数据流，即MBOA设备20中的M3与MBOA PNC 20P按照MBOA微调度分配的时间通过MBOA标准进行通信，从而将MBOA数据流发送到MBOA PNC 30P。

接着，在DS-UWB的信标时间BD0内DS-UWB PNC 10P将其执行DS-UWB的微调度的结果以DS-UWB标准的方式发送给各DS-UWB设备。接着，在时间SD0之内，进行DS-UWB通信的DS-UWB设备，即DS-UWB设备10中的D1与D2按照DS-UWB微调度分配的时间通过DS-UWB标准进行通信，从而将DS-UWB数据流发送到D2。

而基于802.15.3MAC协议时，MBOA PNC 20P和DS-UWB PNC的MBOA微调度和DS-UWB微调度的方法和上面宏调度的方法过程非常相似。唯一的区别就是分配未服务完时间给每个数据流时，是先给未服务完时间最少的数据流分配，而非按照未满意因子。

从而，每个进行通信的设备的数据流都得到了一段时间来发送其缓存里的报文，从而完成了请求的通信(步骤800)。

在微调度之后，DS-UWB PNC 10P和MBOA PNC 20P将为每个数据流更新其未满意因子，并在接下来的MCTA时间M0之内汇报给CSM PNC 30P。

以上对于MBOA设备和DS-UWB设备采用按照802.15.3的协议的MAC层的情况进行了说明，其中DS-UWB PNC 10P和MBOA PNC 20P分别进行各自设备要发送的数据流的信息汇总，根据汇总的信息计算MBOA和DS-UWB数据流总的未满意因子，将MBOA和DS-UWB数据流汇总的信息和总的未满意因子汇报给CSM PNC，并在CSM PNC进行宏调度之后进行各自内部流的微调度。可以意识到，对于MBOA设备采用MBOA协议定义的MAC层的情况下，选定一个MBOA设备进行MBOA设备要发送的数据流的信息的汇总和未满意因子的计算，并汇报给CSM PNC。而在CSM PNC进行宏调度之后由各MBOA设备按照MBOA协议的定义进行微调度，则上面参考图3所说明的方法一样可以适用。

本发明中提出的未满意因子是为了保证每个数据流的QoS和公平性等设计的一个度量，具体的计算方法如下：

$\mathrm{unsatisfaction}\_\mathrm{factor}\left[n\right]=\mathrm{\α}*\mathrm{unsatisfaction}\_\mathrm{factor}[n-1]+(1-\mathrm{\α})*\frac{\mathrm{request}\_\mathrm{time}\left[n\right]}{\mathrm{serve}\_\mathrm{time}\left[n\right]}$

这里unsatisfaction_factor[n]和unsatisfaction_factor[n-1]分别是本超帧中和上个超帧中的该数据流的未满意因子。α是一个权重，比如α＝0.9。将unsatisfaction_factor[n-1]计入是为了防止未满意因子变化太剧烈。request-time[n]是该数据流在本次超帧中的新请求时间和未服务完时间之和，而serve-time[n]是实际在此超帧中分配到的时间。

可以看到，如果一种数据流新请求时间和未服务完时间之和较大或者分配到的时间较少，则其未满意因子会升高，从而在下一次分配中分配到的时间将会较多。另外，通过在本次超帧的满意因子计算中引入上一个超帧的满意因子，可以防止满意因子变化过于剧烈。这样，就保证了每个数据流的QoS可以保持在比较均衡的水平，提高系统的通信质量。

图4是通过本发明的根据未满意因子的调度方法得到的结果与以前方法的比较的曲线图。从中可以看到，随着整个网络中MBOA数据流和DS-UWB数据流的总数的增加，根据以前SRPT调度方法的网络中的作业未完成率(JFR，Job Failure Rate)将显著上升，而根据本发明的调度方法的网络中的作业未完成率明显较低，从而可以显著提高各个数据流的QoS性能。

Claims (6)

1.一种多模UWB系统通信资源调度方法，其特征在于，该方法包括：

步骤10：各UWB设备将发送数据流所需的通信资源汇报给各自对应的通信资源调度器，数据流包括UWB数据流以及CSM数据流；

步骤11：各通信资源调度器分别计算对应UWB数据流所需的总通信资源和未满意因子，将总通信资源和未满意因子汇报给系统资源调度器，并且，将对应的CSM数据流所需的通信资源汇报给系统资源调度器；

步骤12：系统资源调度器计算各CSM数据流所需的通信资源和未满意因子，根据各UWB数据流所需要的总通信资源和未满意因子以及各CSM数据流所需的通信资源和未满意因子，按照预定分配原则进行通信资源分配，并更新相应的未满意因子。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定分配原则是指：未满意因子较高的数据流获得较多的通信资源。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预定分配原则是指：按照所有数据流的新请求时间与未服务完时间之和同可用的通信资源之间的关系，进行通信资源分配。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，当所有数据流的新请求时间与未服务完时间之和小于可用的通信资源时，则按需分配给每个数据流的申请的通信资源，并将剩余的通信资源按照各UWB制式的数据流以及CSM数据流的未满意因子按比例分配。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，当所有数据流的新请求时间与未服务完时间之和大于可用的通信资源且所申请的通信资源大于所有数据流总的未服务完时间时，首先分配通信资源满足各数据流的未服务完时间，然后对剩余的通信资源按照各数据流的未满意因子按比例分配。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，当可用的通信资源小于所有数据流总的未服务完时间时，按照各数据流的未满意因子分配通信资源。

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