CN105915276A - 星间距离大跨度变化星载tdma系统多速率业务时隙分配方法 - Google Patents

星间距离大跨度变化星载tdma系统多速率业务时隙分配方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105915276A
CN105915276A CN201610377928.0A CN201610377928A CN105915276A CN 105915276 A CN105915276 A CN 105915276A CN 201610377928 A CN201610377928 A CN 201610377928A CN 105915276 A CN105915276 A CN 105915276A
Authority
CN
China
Prior art keywords
node
time
business
frame
slot
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610377928.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105915276B (zh
Inventor
徐伟琳
惠蕾放
宋桃桃
杜长刚
薛治纲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Institute of Space Radio Technology
Original Assignee
Xian Institute of Space Radio Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Institute of Space Radio Technology filed Critical Xian Institute of Space Radio Technology
Priority to CN201610377928.0A priority Critical patent/CN105915276B/zh
Publication of CN105915276A publication Critical patent/CN105915276A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105915276B publication Critical patent/CN105915276B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/18521—Systems of inter linked satellites, i.e. inter satellite service
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/04—Wireless resource allocation
    • H04W72/044—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
    • H04W72/0446—Resources in time domain, e.g. slots or frames
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/20—Control channels or signalling for resource management

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Time-Division Multiplex Systems (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)

Abstract

本发明公开星间距离大跨度变化星载TDMA系统多速率业务时隙分配方法，该星载TDMA系统包括一个中心节点和多个成员节点，按照约定的超帧格式，各个节点在各自固定的广播时隙和控制时隙轮流发送广播信号和控制信号，业务时隙则由中心节点根据成员节点需求动态分配给业务信道。业务信道采用统一的MAC帧结构，在低速的其它模式下，将若干个时隙合并为一个时隙进行使用，合并后时隙内的比特安排与原单个时隙的比特安排相同。该方法采用自适应的方式支持星间距离的大跨度变化和传输速率大跨度的变化，时隙资源使用效率高，分配灵活，通用性强，能有效解决空间航天器组网的MAC层设计的问题。

Description

星间距离大跨度变化星载TDMA系统多速率业务时隙分配方法
技术领域
本发明涉及星间距离大跨度变化星载TDMA系统多速率业务时隙分配方法，属于卫星通信领域。
背景技术
星间网络互联能够最大限度地提升网络的服务能力，扩充网络的服务范围，有效地弥补单星在轨运行存在的各种不足，从而构建一个功能完善、性能稳定的空间服务系统。卫星网络没有固定的构型。面对复杂空间任务时，如对地某重点目标的多信息识别与确认，要求大量空间资源同时被调用，此时卫星网络构型比较集中，星间距离很近；面对分散的小型空间任务时，比如高频次的对地侦察任务时，卫星网络构型需相应的分散，星间距离拉的很远。星载组网设备需提供卫星编队在不同构型下的稳定组网和可靠传输的功能。要实现该功能首先须设计适合的星间媒体接入控制策略，时隙资源分配算法等问题。
在无线自组织网络中，无线介质由多节点共享，节点对介质的访问控制是MAC层需要解决的问题。同有线网络相比，无线信道的带宽资源相对贫乏，好的媒体接入控制机制不仅能使无线信道资源得到充分利用，同时，还会影响上层协议的性能(如TCP的性能，路由协议的性能等)，也是无线自组织网络支持QoS的关键。因此，研究无线自组织网络的MAC层实现方法具有重要的意义。
目前的Ad Hoc网络MAC层实现方法大致可以分为：基于竞争方式的，如：802.11DCF，MACA，CSMA/CA，FAMA，MACAW等，基于预留方式的，包括：TDMA，CDMA等，其中以采用TDMA方式的协议较多，如：FPRP，ADAPT，CATA，SRMA/PA，E-TDMA等。
ALOHA和CSMA是最早提出的自组网媒体接入机制，之后提出的基于竞争方式的MAC层方案都是由这两种机制发展而来，其中的MACA最早提出了RTS.CTS握手机制来解决隐终端和暴露终端问题，随后的MACAW、MACA-BI及MACA-PR分别从公平调度、节省节点的状态转移开销以及支持实时业务等方面对MACA进行了改进。最后经过对握手机制的完善最终形成了802.11DCF机制。与MACA较为相似的是FAMA机制，它侧重于控制分组长度与节点状态切换及传播时延等之间关系的研究，从而保证数据分组能在一定时间内无冲突地发送。
基于TDMA方式的MAC机制相对于竞争接入方式的MAC能够实现无冲突的调度，通过清晰的信道分配带来更好的信道利用率，同时还具有处理不同优先级业务类型的能力，随着多媒体业务和有QoS要求的业务的增长，TDMA方式的MAC机制将体现出更多的优势，因此使它目前得到很大的关注。
基于TDMA的MAC机制将时间分割成帧，再将帧分割成小的时隙，节点通过调度机制，获得一个属于本节点的时隙进行通信。在这种方式下，时隙的调度算法对接入性能起到相当重要的作用，有效的时隙调度能够最大化时隙的复用，提高并行传输数；最小化帧长，减小接入时延。
现有的地面无线局域网、移动通信网和无线传感网的网络覆盖范围最大只到数百米。而卫星组网的典型星间距离为10-2000km，其往返传输延时约为60us-20ms，这远超出了802.11MAC层中规定的最小帧间隔SIFS(10-28us)，这种长延时的特点对竞争接入(CSMA/CA)和传输确认(ACK确认)机制都有影响。其系统帧结构及时隙分配机制也无法支持从10km到2000km这样的传输距离大跨度变化。同时，现有的媒体接入控制层协议，在时隙划分时，以网内传输速率最低的节点为基准，使链路质量好的节点间无法获得高的传输速率，网络传输效率低。
发明内容
本发明所解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出了一种为传输时延大、空间距离变化大的星簇提供一种通用高效，保证卫星编队在不同构型下都能稳定组网和可靠传输的星间距离大跨度变化星载TDMA系统多速率业务时隙分配方法。
本发明的技术方案是：星间距离大跨度变化星载TDMA系统多速率业务时隙分配方法，该星载TDMA系统包括一个中心节点和M-1个成员节点，按照约定的超帧格式，各节点在各自固定的广播时隙和控制时隙轮流发送广播信号和控制信号，业务时隙的具体分配方法为：
(1)根据各节点间信号被稳定接收的载波信噪比范围，确定在特定载波信噪比范围内的可用传输速率；
(2)各节点循环接收其余节点发送的广播信号并计算载波信噪比；
(3)任意节点接收到业务传输指令之后，解析业务传输指令，从中获取目的节点号、业务优先级、业务数据量，按照步骤(1)的结果，根据本节点接收该目的节点广播信号信噪比确定可用传输速率；
(4)各成员节点在控制时隙向中心节点发送时隙资源请求帧，所述时隙资源请求帧包括业务优先级、业务数据量m、可用传输速率R；
(5)中心节点接收完一个超帧内所有成员节点的时隙资源请求帧之后，综合考虑各成员节点和中心节点业务传输的业务优先级、业务数据量m、可用传输速率R，将下一个超帧的业务时隙按照优先级从高到低的次序分配给中心节点或成员节点，并通过广播信号向各成员节点发送业务时隙分配结果帧，所述业务时隙分配结果帧包括被分配成员节点号、该成员节点所分配的起始业务时隙号和结束业务时隙号；
(6)当本超帧内中心节点自身有业务传输需求时，中心节点将在步骤(5)分配的业务时隙到来时，以步骤(3)确定的可用传输速率，按照MAC帧格式发送业务信道数据；各成员节点则通过接收中心节点发送的广播信号，解析时隙分配结果帧，判断是否有发送给本成员节点的业务时隙分配，如果有，则在该业务时隙到来时占用相应时隙，以步骤(3)确定的可用传输速率，按照MAC帧格式发送业务信道数据；如果没有，则在下一个超帧内重新通过时隙资源请求帧向中心节点申请时隙资源。
所述超帧的帧格式为：一个超帧里含有M个复帧，每个复帧包含一个同步帧、一个控制帧和N个业务帧，同步帧占用广播时隙用来发送广播信号，控制帧占用控制时隙用来传送控制信号，业务帧占用业务时隙用来传送业务信道数据，每个业务帧包含M个业务时隙，M取值为大于节点总数的最小的2的级数，N的个数由超帧长度和复帧个数M共同确定。
所述MAC帧格式包含训练序列、控制位、数据和保护间隔，其中，保护间隔的位数大于信号传输星间最小距离所需要的时间与系统最大数据传输速率Rmax的比值。
所述一个业务时隙所占的时间为按照系统最大数据传输速率Rmax传送一个MAC帧所需要的时间。
当一个超帧中剩余的业务时隙资源不足以分配给下一个节点发送业务数据时，则放弃为剩余节点分配时隙资源。
所述中心节点为任一节点分配业务时隙的方法是：当该节点向目的节点传输业务数据的可用传输速率为R，业务数据量为m，每个MAC帧格式中数据位为k时，首先，计算传输m个数据所需要的业务信道数N_ch，为向上取整运算；然后，根据可用传输速率R，计算每个业务信道所占用的时隙数N_tm，最后，由N_ch×N_tm得到该节点所需要分配的时隙数。
本发明相对于现有技术具有如下优点：
(1)本发明采用中心节点对所接收到的资源请求进行业务时隙资源的统一灵活分配，向网内节点告知时隙分配结果，时隙分配中，支持网内节点在同一个超帧周期内以不同速率传输，使质量好的链路获得高的传输速率，质量差的链路以低速率传输，提高网络传输效率，各节点可根据业务传输目的地址的不同，上报不同的业务需求。
(2)本发明采用统一的MAC层数据封装格式，无论业务信道占用几个时隙，其业务信道的比特位安排都是一样的，这样，星间距离的大跨度变化的情况下，无需根据速率的变化频繁调整，简化了MAC层数据处理的复杂度，而且，当速率大幅度降低时，不会因为捕获时间和保护时间所占比例的大幅度上升，而导致传输效率严重恶化。
(3)本发明采用固定比特位数作为MAC帧格式中的保护间隔，在不同速率下，相同的比特位数所用的传输时间不同，速率高时占用较少时隙，速率低时占用较多时隙，以此来适应星间距离的大跨度变化。
附图说明
图1本发明实施例星间TDMA系统多速率业务时隙分配流程图；
图2本发明实施例超帧结构；
图3本发明实施例各速率模式下帧结构的时隙划分方式；
图4本发明实施例时隙资源请求帧的帧结构图；
图5本发明实施例时隙分配结果帧的帧结构图。
具体实施方式
下面以低轨卫星编队观测系统为例详细介绍本发明。
低轨卫星编队观测系统的星间网络中每个卫星配备三维全向天线，该系统采用TDMA的多址方式，在TDMA体制下，全网内的卫星节点间维持精确的时间同步。该系统采用集中式的资源分配方式，卫星群进入工作轨道后，以自适应的方式选取一颗卫星作为中心节点用于网络资源的集中分配，星群内其它卫星为成员节点，按照约定的超帧格式，各个节点按照固定的时间间隔，在各自固定的广播时隙和控制时隙轮流发送广播信号和控制信号，各个成员节点的业务时隙则由中心节点根据成员节点需求动态分配。
星间传输速率可根据星间距离自适应变化，在距离近时提供高的传输速率，在距离远时提供低的传输速率，速率相差百倍。星簇自组网的时隙资源采用半静态分配方式，每个节点能够按需预约时隙资源，保证各节点的突发业务需求。
图1为低轨卫星编队观测系统星间网络TDMA多速率业务时隙分配流程图。如图所示，该方法包括如下步骤：
(1)根据各节点间信号被稳定接收的载波信噪比范围，确定在特定载波信噪比范围内的可用传输速率，本实施例中，建立一个链路质量表；
(2)各节点循环接收其余节点发送的广播信号并计算载波信噪比；
(3)任意节点接收到业务传输指令之后，解析业务传输指令，从中获取目的节点号、业务优先级、业务数据量，按照步骤(1)的结果，根据本节点接收该目的节点广播信号信噪比确定可用传输速率；
(4)各成员节点在控制时隙向中心节点发送时隙资源请求帧，所述时隙资源请求帧包括业务优先级、业务数据量m、可用传输速率R；
(5)中心节点接收完一个超帧内所有成员节点的时隙资源请求帧之后，综合考虑各成员节点和中心节点业务传输的业务优先级、业务数据量m、可用传输速率R，将下一个超帧的业务时隙按照优先级从高到低的次序分配给中心节点或成员节点，并通过广播信号向各成员节点发送业务时隙分配结果帧，所述业务时隙分配结果帧包括被分配成员节点号、该成员节点所分配的起始业务时隙号和结束业务时隙号；
中心节点根据业务优先级为成员节点分配所需的时隙资源的原则为：首先为具有最高优先级业务的节点分配所需的时隙资源，分配完毕后，再为具有次高优先级业务的节点分配所需的时隙资源，依次类推，待一个超帧中所有业务时隙资源分配完毕后，放弃为剩余节点分配时隙资源。
中心节点为某一个成员节点分配业务时隙的方法是：提取时隙资源请求帧中可用速率、业务优先级、业务数据量m，当每个MAC帧格式中数据位为k时，计算传输m个数据所需要的业务信道数为为向上取整运算，然后根据可用速率R，计算每个业务信道所占用的时隙数N_tm，由N_ch×N_tm得到该成员节点所需要分配的时隙数。
(6)当本超帧内中心节点自身有业务传输需求时，中心节点将在步骤(5)分配的业务时隙到来时，以步骤(3)确定的可用传输速率，按照MAC帧格式发送业务信道数据；各成员节点则通过接收中心节点发送的广播信号，解析时隙分配结果帧，判断是否有发送给本成员节点的业务时隙分配，如果有，则在该业务时隙到来时占用相应时隙，以步骤(3)确定的可用传输速率，按照MAC帧格式发送业务信道数据；如果没有，则在下一个超帧内重新通过时隙资源请求帧向中心节点申请时隙资源。
表1为本实施例链路质量表。本实施例中，星间链路质量与传输速率是紧耦合的，不同的链路质量对应不同的传输速率，其时隙使用方法也不同，在高速率时，一个时隙可作为一个业务信道使用；在低速率时，将多个时隙合并为一个业务信道进行使用。本实施例中，所支持的最大传输速率为128k bps，根据节点间链路质量提供八档信息速率，分别为：1K、2K、4K、8K、16K、32K、64K、128K，最低速率档与最高速率档间相差百倍以上。
表1链路质量表
图2为卫星网络TDMA系统设计的传输帧格式。超帧的时间跨度与星间相对位置变化快慢有关系。如果卫星间相对运动速度高的话，这一超帧上报的链路质量，等下一超帧要用的时候就已经变化了，不再适用上次上报的链路质量了；当卫星间相对运对速度低的话，上报一次链路质量，等下一超帧要用的时候，该链路质量变化不大，依然适用上一超帧上报的链路质量。卫星编队在轨运行速度是很快的，但其节点间相对运动速度较低，卫星编队构形稳定，网络拓扑的动态变化率较小，因此，TDMA超帧设置为秒的量级是可以满足要求的。本实施例中，帧格式有如下几个特点：
(1)、一个超帧里含有M个复帧。每个复帧长度为1072ms，系统超帧长度为M×1072ms。复帧的个数M应大于节点总数的最小的2的级数。为了保证网络中节点传输时尽量不产生冲突，并对网络中节点数量留有一定扩展性，选择一个比较大的固定的复帧的个数的话，在网络节点较少或网络传输不是很繁忙的情况下，势必会浪费大量没有被分配的时隙资源。因此，考虑到网络节点的变化跟网络拓扑的结构，将超帧长度跟复帧个数设计为可变的。
(2)、每个复帧包含一个同步帧、一个控制帧和N个业务帧，N的个数由超帧长度和复帧数M共同确定，同步帧占用广播时隙用来发送广播信号，控制帧占用控制时隙用来传送控制信号，业务帧占用业务时隙用来传送业务信道数据，同步帧占用广播时隙用来发送广播信号和系统同步，占32ms；控制帧占用控制时隙用来传送控制信号，占16ms；业务帧占用业务时隙用来传送业务信号。
(3)、每个业务帧包含M个业务时隙。设M为每个业务帧内的时隙个数，其取值与复帧数相同，即为大于群内节点总数的最小的2的级数，例如节点数为3时，M可选为4，节点数为6时，M可选为8。设每个复帧所含业务帧的个数为N，复帧的长度固定，时隙总数为N×M＝512个，其中时隙总数为2的级数，可根据需要进行调整。因此，系统所能支持最大的群规模为512个节点。由于系统复帧个数是因节点数的变化而变化，因此，系统超帧长度为可变的。
(4)、每个业务时隙长度为2ms。一个业务时隙所占的时间为按照系统所能达到的最大数据速率Rmax，传送一个MAC帧所需要的时间。即：本实施例中MAC格式中含有训练序列44bit，控制时隙为48bit，数据位为144bit，保护间隔为20bit,总共是256bit，以最高速率为128Kbps为例，一个业务时隙为2ms。保护间隔的位数大于信号传输星间最小距离所需要的时间与系统最大数据传输速率Rmax的比值。本实施例中星间距离最小10公里，最大2600公里，根据表2所示，20比特对应的传播距离最小为46.875公里，最大为6000公里，因此，在留有足够余量的情况下，能够满足不同的传播距离对保护间隔的要求。
为配合不同的传输速率，数据帧结构也会以不同的模式与其区配，当两节点传输速率选定后，发送节点得到中心节点的分配后占用相应时隙发送数据。本实施例采用统一的MAC帧打包格式，无论业务信道占用几个时隙，其业务信道的比特位安排都是一样的。在低速的其它模式下，将若干个时隙合并为一个业务信道使用，合并时隙后的业务信道内的比特安排与原单个时隙的比特安排相同。表2为各信息速率下业务信道所占用的时隙个数、20比特保护间隔的时间长度和所能适用的距离范围。
表2信息速率与时隙安排关系
信息速率(bps) 1K 2K 4K 8K 16K 32K 64K 128K
单个业务信道时长(ms) 512 256 128 64 32 16 8 4
占用时隙数(个) 128 64 32 16 8 4 2 1
20bit用时(ms) 20 10 5 2.5 1.25 0.625 0.312 0.156
20bit传播距离(km) 6000 3000 1500 750 375 187.5 93.75 46.875
从表2可以看出，采用固定比特位数来设计保护间隔，在不同速率下，相同的比特位数所用的传输时间不同，速率高时占用较少时隙，速率低时占用较多时隙，以此来适应星间距离大跨度变化时对保护间隔不同的时间长度要求。而在其它的TDMA机制中，业务信道的时间长度不变，在低速模式下，只能靠减小帧内的比特数量来实现降速，当速率降到很低时，一个业务信道只能传输很少数量的比特位数，同时消耗很长的捕获时间和保护时间，这使得传输效率严重恶化，不适用于传输速率变化跨度很大的系统。
图3为各速率模式下帧结构的时隙划分方式。速率为64K时，将两个业务时隙(s0、s1)合并为一个业务信道(t0)使用；速率为32K时，将4个业务时隙(s0、s1、s2、s3)合并为一个业务信道(t0)使用；速率为16K时，将8个业务时隙(s0～s7)合并为一个业务信道(t0)使用；速率为8K时，将16个业务时隙(s0～s15)即一个业务帧合并为一个业务信道(t0)使用；速率为4K时，将32个业务时隙即2个业务帧(f0、f1)合并为一个业务信道(t0)使用；速率为2K时，将64个业务时隙即4个业务帧(f0、f1、f2、f3)合并为一个业务信道(t0)使用；速率为1K时，将128个业务时隙即8个业务帧(f0～f7)合并为一个业务信道(t0)使用。中心节点可以对时隙资源采用灵活的分配方式，在固定的时隙划分上，动态的调整每个节点的业务信道所占用的时隙数量，支持网内节点在同一个帧周期内以不同速率传输。
图4本发明实施例时隙资源请求帧的帧结构图。时隙资源请求帧用于网络中的成员节点向中心节点申请时隙，帧结构中的内容包括：
目的地址：接收该帧的目的节点地址，通常填中心节点地址；
发送地址：发送该请求帧的节点地址；
帧类型：用于指示该帧为时隙资源请求帧；
速率档：用于告知中心节点所请求的业务传输节点间当前适用的速率档；
数据量：用于告知中心节点当前需要传输的业务数据量；
优先级：用于告知中心节点当前待传输业务的优先级；
图5本发明实施例时隙分配结果帧的帧结构图。时隙分配结果帧由中心节点发出，用于向网内其它的成员节点告知时隙分配结果，帧结构中的内容包括：
广播地址：告知各接收节点，该帧为一广播帧，各节点都应接收，通常广播地址为全1地址；
发送地址：填写中心节点的地址；
帧类型：用于指示该帧为时隙结果分配帧；
帧长度：表明该帧的长度；
节点号：分配结果对应的节点号；
起始时隙：为该节点分配的时隙起始编号；
结束时隙：为该节点分配的时隙终止编号；
实施例：
在某一超帧周期内，网内成员节点1～7分别发送时隙分配请求帧，上报业务传输需求，具体如下：
请求节点号 速率档 数据量 业务优先级
1 Rmax/4 200bit 1
2 Rmax/8 200bit 1
3 Rmax/16 200bit 2
4 Rmax/32 200bit 2
5 Rmax/64 200bit 3
6 Rmax/128 200bit 4
7 Rmax/128 200bit 5
当中心节点收到成员节点1上报的m＝200bit的数据量要传输，其可用速率档为R＝Rmax/4，通过计算可知，其所需要的业务信道数为每个业务信道所占用的时隙数N_tm＝4，因此，该成员节点所需分配的时隙数为N_ch×N_tm＝8。依次类推，各成员节点所需分配的时隙数如下：
请求节点号 速率档 数据量 业务优先级 所需分配时隙数
1 Rmax/4 200bit 1 8
2 Rmax/8 200bit 1 16
3 Rmax/16 200bit 2 32
4 Rmax/32 200bit 2 64
5 Rmax/64 200bit 3 128
6 Rmax/128 200bit 4 256
7 Rmax/128 200bit 5 256
当每个超帧可用时隙数为512个时，根据业务优先级从高到低，中心节点较高优先级的业务请求分配时隙，节点1-6的时隙分配共占用504个时隙，剩余时隙不足以满足节点7的时隙需求，因此中心节点放弃为节点7分配时隙。
中心节点通过时隙分配结果帧向成员节点1～6广播时隙分配结果，各节点在相应的时隙到来是完成各自的业务传输，成员节点7可继续通过时隙请求帧向中心节点申请时隙资源。
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (6)

1.星间距离大跨度变化星载TDMA系统多速率业务时隙分配方法，该星载TDMA系统包括一个中心节点和M-1个成员节点，按照约定的超帧格式，各节点在各自固定的广播时隙和控制时隙轮流发送广播信号和控制信号，其特征在于业务时隙的具体分配方法为：
(1)根据各节点间信号被稳定接收的载波信噪比范围，确定在特定载波信噪比范围内的可用传输速率；
(2)各节点循环接收其余节点发送的广播信号并计算载波信噪比；
(3)任意节点接收到业务传输指令之后，解析业务传输指令，从中获取目的节点号、业务优先级、业务数据量，按照步骤(1)的结果，根据本节点接收该目的节点广播信号信噪比确定可用传输速率；
(4)各成员节点在控制时隙向中心节点发送时隙资源请求帧，所述时隙资源请求帧包括业务优先级、业务数据量m、可用传输速率R；
(5)中心节点接收完一个超帧内所有成员节点的时隙资源请求帧之后，综合考虑各成员节点和中心节点业务传输的业务优先级、业务数据量m、可用传输速率R，将下一个超帧的业务时隙按照优先级从高到低的次序分配给中心节点或成员节点，并通过广播信号向各成员节点发送业务时隙分配结果帧，所述业务时隙分配结果帧包括被分配成员节点号、该成员节点所分配的起始业务时隙号和结束业务时隙号；
(6)当本超帧内中心节点自身有业务传输需求时，中心节点将在步骤(5)分配的业务时隙到来时，以步骤(3)确定的可用传输速率，按照MAC帧格式发送业务信道数据；各成员节点则通过接收中心节点发送的广播信号，解析时隙分配结果帧，判断是否有发送给本成员节点的业务时隙分配，如果有，则在该业务时隙到来时占用相应时隙，以步骤(3)确定的可用传输速率，按照MAC帧格式发送业务信道数据；如果没有，则在下一个超帧内重新通过时隙资源请求帧向中心节点申请时隙资源。
2.根据权利要求1所述的适用于星间大跨度时空变化的TDMA系统多速率业务时隙分配方法，其特征在于所述超帧的帧格式为：一个超帧里含有M个复帧，每个复帧包含一个同步帧、一个控制帧和N个业务帧，同步帧占用广播时隙用来发送广播信号，控制帧占用控制时隙用来传送控制信号，业务帧占用业务时隙用来传送业务信道数据，每个业务帧包含M个业务时隙，M取值为大于节点总数的最小的2的级数，N的个数由超帧长度和复帧个数M共同确定。
3.根据权利要求1所述的适用于星间大跨度时空变化的TDMA系统多速率业务时隙分配方法，其特征在于所述MAC帧格式包含训练序列、控制位、数据和保护间隔，其中，保护间隔的位数大于信号传输星间最小距离所需要的时间与系统最大数据传输速率Rmax的比值。
4.根据权利要求2所述的适用于星间大跨度时空变化的TDMA系统多速率业务时隙分配方法，其特征在于所述一个业务时隙所占的时间为按照系统最大数据传输速率Rmax传送一个MAC帧所需要的时间。
5.根据权利要求1所述的星间距离大跨度变化星载TDMA系统多速率业务时隙分配方法，其特征在于当一个超帧中剩余的业务时隙资源不足以分配给下一个节点发送业务数据时，则放弃为剩余节点分配时隙资源。
6.根据权利要求1所述的星间距离大跨度变化星载TDMA系统多速率业务时隙分配方法，其特征在于所述中心节点为任一节点分配业务时隙的方法是：当该节点向目的节点传输业务数据的可用传输速率为R，业务数据量为m，每个MAC帧格式中数据位为k时，首先，计算传输m个数据所需要的业务信道数N_ch， 为向上取整运算；然后，根据可用传输速率R，计算每个业务信道所占用的时隙数N_tm，最后，由N_ch×N_tm得到该节点所需要分配的时隙数。
CN201610377928.0A 2016-05-31 2016-05-31 星间距离大跨度变化星载tdma系统多速率业务时隙分配方法 Active CN105915276B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610377928.0A CN105915276B (zh) 2016-05-31 2016-05-31 星间距离大跨度变化星载tdma系统多速率业务时隙分配方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610377928.0A CN105915276B (zh) 2016-05-31 2016-05-31 星间距离大跨度变化星载tdma系统多速率业务时隙分配方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105915276A true CN105915276A (zh) 2016-08-31
CN105915276B CN105915276B (zh) 2018-12-21

Family

ID=56741918

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610377928.0A Active CN105915276B (zh) 2016-05-31 2016-05-31 星间距离大跨度变化星载tdma系统多速率业务时隙分配方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105915276B (zh)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106535207A (zh) * 2016-11-04 2017-03-22 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种小型化多业务无线移动自组网网络系统
CN107395323A (zh) * 2017-07-05 2017-11-24 国网浙江省电力公司 一种超帧长度自适应调整方法
CN107888325A (zh) * 2016-09-29 2018-04-06 联芯科技有限公司 点对多点星型自组网络及其帧调度方法
CN107949062A (zh) * 2017-12-01 2018-04-20 湖南智领通信科技有限公司 基于多级帧结构的宽带自组网时隙资源动态分配方法
CN108449796A (zh) * 2018-02-11 2018-08-24 北京盛安同力科技开发有限公司 卫星网络中具有高时隙利用率的自适应时隙分配方法
CN108955729A (zh) * 2018-09-05 2018-12-07 上海微小卫星工程中心 动态卫星网络中卫星自主定轨与时间同步的测试方法
CN110166108A (zh) * 2019-04-30 2019-08-23 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院 低轨卫星时分多址接入方法
CN112954802A (zh) * 2021-03-18 2021-06-11 上海微波技术研究所（中国电子科技集团公司第五十研究所） 自组网高低速节点时隙分配系统、方法及介质
CN112953618A (zh) * 2021-01-29 2021-06-11 西安空间无线电技术研究所 一种基于星间自适应距离变化数据传输的tdma编队卫星系统
CN114422009A (zh) * 2021-12-15 2022-04-29 中国人民解放军国防科技大学 一种二维环状自组织星间链路信道接入控制方法
CN114826379A (zh) * 2022-04-20 2022-07-29 南京融星智联信息技术有限公司 一种应用于低轨卫星网络的时隙及波束资源动态分配方法
CN115413041A (zh) * 2022-08-23 2022-11-29 中科南京移动通信与计算创新研究院 一种集中式的无线自组网资源分配方法及系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5659545A (en) * 1994-11-15 1997-08-19 Motorola, Inc. Apparatus for mobile unit acquisition in a satellite communication system and method therefor
CN1450742A (zh) * 2002-04-09 2003-10-22 华为技术有限公司 基于时分双工模式的高速数据的传输方法
CN102026099A (zh) * 2010-11-16 2011-04-20 西安电子科技大学 无线体域网中自适应低时延媒体接入控制方法
EP2175680A3 (en) * 2006-09-15 2014-12-03 Itron, Inc. Downlink routing mechanism
CN105050186A (zh) * 2015-06-23 2015-11-11 闽南师范大学 一种基于tdma的宽带无线自组网mac层协议方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5659545A (en) * 1994-11-15 1997-08-19 Motorola, Inc. Apparatus for mobile unit acquisition in a satellite communication system and method therefor
CN1450742A (zh) * 2002-04-09 2003-10-22 华为技术有限公司 基于时分双工模式的高速数据的传输方法
EP2175680A3 (en) * 2006-09-15 2014-12-03 Itron, Inc. Downlink routing mechanism
CN102026099A (zh) * 2010-11-16 2011-04-20 西安电子科技大学 无线体域网中自适应低时延媒体接入控制方法
CN105050186A (zh) * 2015-06-23 2015-11-11 闽南师范大学 一种基于tdma的宽带无线自组网mac层协议方法

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107888325B (zh) * 2016-09-29 2021-10-01 联芯科技有限公司 点对多点星型自组网络及其帧调度方法
CN107888325A (zh) * 2016-09-29 2018-04-06 联芯科技有限公司 点对多点星型自组网络及其帧调度方法
CN106535207A (zh) * 2016-11-04 2017-03-22 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种小型化多业务无线移动自组网网络系统
CN107395323A (zh) * 2017-07-05 2017-11-24 国网浙江省电力公司 一种超帧长度自适应调整方法
CN107949062A (zh) * 2017-12-01 2018-04-20 湖南智领通信科技有限公司 基于多级帧结构的宽带自组网时隙资源动态分配方法
CN107949062B (zh) * 2017-12-01 2020-06-05 湖南智领通信科技有限公司 基于多级帧结构的宽带自组网时隙资源动态分配方法
CN108449796A (zh) * 2018-02-11 2018-08-24 北京盛安同力科技开发有限公司 卫星网络中具有高时隙利用率的自适应时隙分配方法
CN108955729A (zh) * 2018-09-05 2018-12-07 上海微小卫星工程中心 动态卫星网络中卫星自主定轨与时间同步的测试方法
CN110166108A (zh) * 2019-04-30 2019-08-23 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院 低轨卫星时分多址接入方法
CN112953618A (zh) * 2021-01-29 2021-06-11 西安空间无线电技术研究所 一种基于星间自适应距离变化数据传输的tdma编队卫星系统
CN112954802A (zh) * 2021-03-18 2021-06-11 上海微波技术研究所（中国电子科技集团公司第五十研究所） 自组网高低速节点时隙分配系统、方法及介质
CN112954802B (zh) * 2021-03-18 2023-04-18 上海微波技术研究所（中国电子科技集团公司第五十研究所） 自组网高低速节点时隙分配系统、方法及介质
CN114422009A (zh) * 2021-12-15 2022-04-29 中国人民解放军国防科技大学 一种二维环状自组织星间链路信道接入控制方法
CN114422009B (zh) * 2021-12-15 2023-06-23 中国人民解放军国防科技大学 一种二维环状自组织星间链路信道接入控制方法
CN114826379A (zh) * 2022-04-20 2022-07-29 南京融星智联信息技术有限公司 一种应用于低轨卫星网络的时隙及波束资源动态分配方法
CN114826379B (zh) * 2022-04-20 2024-02-20 南京融星智联信息技术有限公司 一种应用于低轨卫星网络的时隙及波束资源动态分配方法
CN115413041A (zh) * 2022-08-23 2022-11-29 中科南京移动通信与计算创新研究院 一种集中式的无线自组网资源分配方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN105915276B (zh) 2018-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105915276B (zh) 星间距离大跨度变化星载tdma系统多速率业务时隙分配方法
EP0622925B1 (en) A multiaccess scheme for mobile integrated local area networks
CN108235437B (zh) 一种无线移动自组织网络信道时隙调度分配方法
US6052594A (en) System and method for dynamically assigning channels for wireless packet communications
EP2124501B1 (en) Mobile ad-hoc network providing desired link delay offset without guard times and related method
CN101568124B (zh) 一种无线mesh网络中的信道分配方法
CN105263143B (zh) 自组织网络中自适应节点密度和负载的时隙分配方法
KR20100038415A (ko) 통신 시스템내의 리소스 할당의 시스템 및 방법
CN102752844A (zh) 一种无线传感器网络信道资源多级分配方法
CN104185280A (zh) 分布式无线网络中的链路的调度优先级的确定方法及装置
CN100356812C (zh) 多载波时分双工通信系统的动态信道分配方法
CN100596042C (zh) 一种上行码分和时分资源的分配方法
Hadded et al. An adaptive TDMA slot assignment strategy in vehicular ad hoc networks
Mammu et al. Direction aware cluster-based multi channel MAC protocol for vehicular ad hoc networks
CN103874226A (zh) 自组织网络中基于tdma的多址接入方法
Shahin et al. Scalable TDMA cluster-based MAC (STCM) for multichannel vehicular networks
CN109429347A (zh) 时隙分配方法及装置
CN110881165B (zh) 用于车联网的分簇多信道QoS接入方法、装置及设备
CN103945386B (zh) Ad Hoc网络中空时频三维资源分配方法
Deng et al. Distributed resource allocation based on timeslot reservation in high-density VANETs
CN107426822B (zh) 一种无线网络中免开销的资源再分配方法
CN113438740B (zh) 一种高效自适应跨pan传递时隙分配比例信息的方法
CN102378375A (zh) 一种分配通信资源的方法及装置
CN103379630B (zh) 一种物理下行共享信道资源分配方法及系统
Jiang et al. Graph-based resource allocation for V2X communications in typical road scenarios

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant