CN105992352B - 一种分簇Ad Hoc网络的资源分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种分簇Ad Hoc网络的资源分配方法，包括：将带宽划分为若干频段，分配其中一部分频段组成公共频率资源池，一部分频段组成簇内频率资源池，剩余的频段组成簇间频率资源池；所述公共频率用于传输跨簇控制信令和不需要预约时频资源的业务；所述簇内频率用于传输簇内控制信令和簇内需要预约时频资源的业务；所述簇间频率用于传输簇间需要预约时频资源的业务。本发明使得簇间业务可以与簇内业务实现时间复用，同时还支持相邻两个簇之间的多组簇间业务并发，提高了系统吞吐量。

Description

一种分簇Ad Hoc网络的资源分配方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种分簇Ad Hoc网络的资源分配方法。

背景技术

分簇是实现Ad Hoc网络扩展与QoS支持的有效手段，目前，分簇Ad Hoc网络的频率占用模式主要分为两种。一种是在窄带网络中，全网工作于同频模式，组网实现简单，但是簇间干扰难以避免，通信可靠性得不到保障；另一种是在宽带网络中，如Zigbee网络，相邻簇占用不同的频率，没有簇间干扰，但要求网关终端周期性的时频切换以获取邻簇信息。如果网关终端有多个接口并且不同的接口可以同时工作在不同的工作频段，可以有效规避由于网关节点“耳聋”带来的性能损失，尤其对于VoIP业务，但是，这对终端的硬件提出了较高的要求，目前这种终端还没有实现产品化。因此，在单接口终端组成的宽带分簇Ad Hoc网络中，预留公共时频资源与簇内时频资源是实现全网频率联通的有效手段，进一步的，簇内频率资源的正交特性将有效减小簇间干扰。

目前在单接口终端组成的宽带分簇Ad Hoc网络中，簇间业务需要占用发送节点所在簇或者接收节点所在簇的频率资源，不利于提高系统吞吐量。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提出一种分簇Ad Hoc网络的资源分配方法，该方法包括：

将带宽划分为若干频段，分配其中一部分频段组成公共频率资源池，一部分频段组成簇内频率资源池，剩余的频段组成簇间频率资源池；

所述公共频率用于传输跨簇控制信令和不需要预约时频资源的业务；所述簇内频率用于传输簇内控制信令和簇内需要预约时频资源的业务；所述簇间频率用于传输簇间需要预约时频资源的业务。

优选的，各簇的簇内频率采用跳频模式，各簇的簇内频率的跳频图样可以相互正交。进一步的，所述公共频率采用跳频模式，所述公共频率的跳频图样可以和各簇的簇内频率的跳频图样相互正交。

优选的，所述簇内频率资源池分配不连续频段。

优选的，对于簇间需要预约时频资源的业务，其时频资源预约过程具体如下：

7.1，发端节点发送资源预约请求；

7.2，收端节点选择可用的频率资源，并选择该频率可用的时间段，然后将选择的频率和时间段作为预约的时频资源，进行广播；其中所述可用的频率资源可以为空闲时间最长的频率资源，也可以为占用概率最低的频率资源；

7.3，发端节点收听到收端节点广播的预约的时频资源后，如果同意该时频资源则广播反馈该时频资源可用，并携带所述预约的时频资源；如果不同意，则广播反馈该时频资源不可用，携带不可用原因，并重新发起资源预约请求；

7.4，发端节点或收端节点的邻居节点收听到所述预约的时频资源后，提取预约的频率和时间段，并将该频率在该时间段内标记为不可用资源。

优选的，当所述簇间频率资源池的可用频率用尽时，优先选择所述公共频率资源池中的频率作为簇间频率，其次选择发送节点或接收节点的簇内频率作为簇间频率。

优选的，对于簇间需要预约时频资源的可变速率业务，单个链路对之间同时预约多个频率。

本发明提供了一种基于冗余带宽的资源分配方法，使得簇间业务可以与簇内业务实现时间复用，同时还支持相邻两个簇之间的多组簇间业务并发，提高了系统吞吐量。本发明提供的方法适用于分簇Ad Hoc网络下的有头簇，无头簇，交叠簇，非交叠簇，单跳簇和多跳簇等。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一的频率资源的划分示意图；

图2是本发明实施例二的帧结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

首先需要将总带宽划分为若干大小相同或不同的频段，频段大小可以根据簇间业务和簇内业务的业务量而定。本实施例假设每个频段的带宽大小为5MHz，网络总带宽为100MHz，如图1所示，则整个带宽被划分为20个频段(记为f1，f2，…，f20)，分配频段f2为公共频率资源池，分配频段f1、f4、f7、f10、f13组成簇内频率资源池，剩余频段组成簇间频率资源池。从公共频率资源池中选择频率作为所有簇的节点的公共频率，用于传输跨簇控制信令和不需要预约时频资源的业务。从簇内频率资源池中选择频率作为同一簇内的节点之间的簇内频率，用于传输簇内控制信令和簇内需要预约时频资源的业务，为了避免干扰，相邻簇的节点采用不同的簇内频率。从簇间频率资源池中选择频率作为不同簇的节点之间的簇间频率，用于传输簇间需要预约时频资源的业务。本实施例的频率带宽足够大，因此在资源分配的过程中，为簇内频率资源池分配的是不连续频段。

本实施例共有5个簇，优选的，公共频率、簇1到簇5均采用跳频模式，并且相同簇的所有节点的簇内频率采用相同的跳频模式，不同簇的簇内频率的跳频模式相互正交。则如图1所示，分配公共功率在频段f2上进行跳频，簇1到簇5分别在频段f1、f4、f7、f10、f13上进行跳频。

本发明采用如图2所示的帧结构，整个超帧划分为控制域和数据域，控制域划分为公共控制区和簇内控制区，分别用于传输跨簇控制消息和簇内控制消息，数据域用于传输业务。考虑到不同的业务类型，根据实际应用场景将数据区进一步划分为预约数据区和预留数据区，预留数据区用于簇内或者簇间不需要预约时频资源的业务(例如广播业务)，预约数据区则适合于簇内或者簇间的需要预约时频资源的业务(例如单播业务)。因此，公共控制区使用公共频率资源；不同的簇在簇内控制区使用本簇的簇内频率资源；簇内需要预约时频资源的业务在数据区使用节点所在簇的簇内频率资源；簇间需要预约时频资源的业务在数据区使用簇间频率资源；簇内或者簇间不需要预约时频资源的业务在数据区使用公共频率资源。

假设簇1中节点A与簇2中节点B有业务传输需求，簇2中节点C与簇1中节点D有业务传输需求，节点A至少在节点B和节点D的传输范围之内，节点B至少在节点A和节点C的传输范围之内，节点C至少在节点B和节点D的传输范围之内，节点D至少在节点A和节点C的传输范围之内。以节点A向节点B发起跨簇单播业务为例，其时频资源预约流程描述如下：

(1)节点A在公共控制区向节点B发送资源预约请求，预约数据区资源。

(2)节点B选择可用的频率资源，并预约该频率的时域资源，然后将选择的频率和时间段作为预约的时频资源，进行广播，其中：

选择频率：节点B优先选择整个时域资源池上都空闲的簇间频率资源；如果不存在整个时域资源池上都空闲的簇间频率，则选择空闲时间最长的簇间频率资源。

选择时间段：节点B优先选择预约数据区的时域资源，当预约数据区的时域资源池饱和时，可以选择预留数据区的时域资源；

(3)节点A收到节点B广播的预约时频资源，判断是否同意该时频资源，并广播反馈信息，携带判断结果。如果同意，则反馈信息中的预约成功标识位置为可用，并携带该时域资源和频域资源信息；如果不同意，则反馈信息中的预约成功标识位置为不可用，并携带不可用原因值，同时携带重新预约指示，不可用原因值为x表示时域资源不可用，为y表示频域资源不可用。

(4)节点C收到节点B广播的预约时频资源信息，提取预约的频率和时间段，将该频率在该时间段内标记为不可用资源。

(5)节点B收到节点A广播的时频资源预约反馈信息，判断预约成功标志位，如果是可用，则等到时域资源位置调整射频端到相应的频域资源位置，等待接收数据；如果是不可用，则判断重新预约指示；如果需要重新预约，则根据资源不可用原因值重新选择资源；如果不需要重新预约，则广播预约资源释放消息，释放与节点A的预约时频资源。

(6)节点D收到节点A广播的时频资源预约反馈信息，判断预约成功标志位，如果是可用，则解析该消息，将预约的频率在预约的时间段内标记为不可用资源；如果是不可用，则丢弃该消息。

(7)节点C收到节点B的预约资源释放消息，则释放本节点记录的相应的时频资源。

上述步骤(2)中，选择可用的频率资源时，还可以选择占用概率最低的频率资源。例如统计一段时间内每个频率资源的占用次数，选择占用次数最少的频率资源。

实施例2

本实施例以实施例一的网络结构为基础，当簇1和簇2之间存在多组业务并发时，节点A向节点B发起跨簇单播业务。假设节点A向节点B发送资源预约请求后，节点B发现簇间频率资源池的所有可用频率都已用尽。此时节点B可以优先选择公共频率资源池中的频率作为簇间频率，其次选择节点A或节点B的簇内频率作为簇间频率。

实施例3

本实施例以实施例一的网络结构为基础，节点A向节点B发起可变速率的跨簇单播业务。如果簇间频率资源池的可用频率资源足够多，则节点A和节点B之间可以同时预约多个频率，为了降低硬件设计难度，最好选择多个连续的频率。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种分簇Ad Hoc网络的资源分配方法，其特征在于，所述方法包括：

将带宽划分为若干频段，分配其中一部分频段组成公共频率资源池，一部分频段组成簇内频率资源池，剩余的频段组成簇间频率资源池；

所述公共频率用于传输跨簇控制信令和不需要预约时频资源的业务；所述簇内频率用于传输簇内控制信令和簇内需要预约时频资源的业务；所述簇间频率用于传输簇间需要预约时频资源的业务；

对于簇间需要预约时频资源的业务，其时频资源预约过程具体如下：

1.1，发端节点发送资源预约请求；

1.2，收端节点选择可用的频率资源，并选择该频率可用的时间段，然后将选择的频率和时间段作为预约的时频资源，进行广播；

1.3，发端节点收听到收端节点广播的预约的时频资源后，如果同意该时频资源则广播反馈该时频资源可用，并携带所述预约的时频资源；如果不同意，则广播反馈该时频资源不可用，携带不可用原因，并重新发起资源预约请求；

1.4，发端节点或收端节点的邻居节点收听到所述预约的时频资源后，提取预约的频率和时间段，并将该频率在该时间段内标记为不可用资源。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：各簇的簇内频率采用跳频模式。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：各簇的簇内频率的跳频图样相互正交。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述公共频率采用跳频模式。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述公共频率的跳频图样和各簇的簇内频率的跳频图样相互正交。

6.根据权利要求1～5任意一项所述的方法，其特征在于：为所述簇内频率资源池分配不连续频段。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤1.2，所述可用的频率资源为空闲时间最长的频率资源。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤1.2，所述可用的频率资源为占用概率最低的频率资源。

9.根据权利要求1～5任意一项所述的方法，其特征在于：当所述簇间频率资源池的可用频率用尽时，优先选择所述公共频率资源池中的频率作为簇间频率，其次选择发送节点或接收节点的簇内频率作为簇间频率。

10.根据权利要求1～5任意一项所述的方法，其特征在于：对于簇间需要预约时频资源的可变速率业务，单个链路对之间同时预约多个频率。

11.根据权利要求1～5任意一项所述的方法，其特征在于：所述分簇Ad Hoc网络中的簇类型包含以下一种或几种：有头簇、无头簇、交叠簇、非交叠簇、单跳簇和多跳簇。