CN111263443B

CN111263443B - 一种动态子帧分配方法及装置

Info

Publication number: CN111263443B
Application number: CN201811456108.6A
Authority: CN
Inventors: 吴茂林; 马树锋; 谢孟昊; 冯健; 黄然; 吴兴伟; 恽菱阳
Original assignee: Hytera Communications Corp Ltd
Current assignee: Hytera Communications Corp Ltd
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2018-11-30
Publication date: 2023-06-13
Anticipated expiration: 2038-11-30
Also published as: CN111263443A

Abstract

本发明提供了一种动态子帧分配方法及装置，基于Mesh网络的节点拓扑结构，确定所述Mesh网络的节点集合；对位于同一所述节点集合中的节点，分配与所述节点集合对应的动态子帧。因此，在本发明中基于拓扑结构的动态子帧分配机制，解决了现有技术中子帧独占模式限制，采用了复用模式，即将一个子帧分配给多个节点，即同一节点集合中的节点可以有多个动态子帧，从而提高了整个Mesh网络的带宽。

Description

一种动态子帧分配方法及装置

技术领域

本发明涉及MESH网络技术领域，特别是涉及一种动态子帧分配方法及装置。

背景技术

Mesh网络即无线自组网可以与其它网络协同通信，是一个动态的可以不断扩展的网络架构，任意的两个设备均可以保持无线互联。Mesh帧结构以3GPP LTE(Long TermEvolution，长期演进)下行帧结构为基础，并根据Mesh网络自身特点，定义Mesh空口帧结构，定义1帧(Frame)为20ms，即两个无线电帧(Radio Frame)或者20个TTI(TransmissionTime Interval，传输时间间隔)，每个TTI为1ms，由2个时隙(Slot)组成，每个Slot包含7个OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)，其中OFDM符号的定义和3GPP LTE定义一致。

根据Mesh帧结构，如图1所示，子帧资源由Mesh主节点统一分配，且为独占模式，即一个TTI资源分配给一个Mesh节点后，其他Mesh节点不可再使用。因此，现有Mesh网络中的子帧资源分配模式为独占模式，即一个子帧资源只被一个Mesh节点使用。如图2所示，Mesh＿a～d的节点号依次为0～3，各Mesh节点拥有的子帧为：

Mesh＿a(节点号为0)拥有子帧0、4、8、12、16；

Mesh＿b(节点号为1)拥有子帧1、5、9、13、17；

Mesh＿c(节点号为2)拥有子帧2、6、10、14、18；

Mesh＿d(节点号为3)拥有子帧3、7、11、15、19。

单个子帧有效带宽约为1.75Mbps，则4个Mesh节点组网场景下，单个Mesh节点可以分配4个子帧，其中，静态帧除外，由于静态帧主要用于发送Mesh信令，Mesh网络带宽能达到7Mbps。虽然4个Mesh节点组网场景下，单个Mesh节点能够获得7Mbps可以满足市场需求，但是当Mesh节点个数逐渐增加时，单个Mesh节点分配的子帧则减少，导致整个Mesh网络带宽下降。

发明内容

针对于上述问题，本发明提供一种动态子帧分配方法及装置，实现了提高整个Mesh网络的带宽的目的。

为了实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案：

一种动态子帧分配方法，包括：

基于Mesh网络的节点拓扑结构，确定所述Mesh网络的节点集合；

对位于同一所述节点集合中的节点，分配与所述节点集合对应的动态子帧。

可选地，所述基于Mesh网络的节点拓扑结构，确定所述Mesh网络的节点集合，包括：

基于Mesh网络的节点拓扑结构，确定节点的路由跳数；

根据所述路由跳数，确定所述Mesh网络的节点集合。

可选地，若所述拓扑结构为线性拓扑，所述方法还包括：

判断所述线性拓扑是否具有拓扑变化结构；

如果有，则根据所述拓扑变化结构和所述路由跳数，确定所述Mesh网络的节点集合。

可选地，还包括：

响应于Mesh网络中的节点出现变化时，在所述Mesh网络中的节点稳定时间满足预设时间时，对所述Mesh网络中的节点进行节点集合划分，实现对所述节点进行动态子帧分配。

可选地，还包括：

在所述节点分配到动态子帧且所述Mesh网络中的节点拓扑发生变化时，对节点集合中的各个节点进行检测，获得检测结果；

根据所述检测结果，判断所述节点集合中的节点是否存在冲突；

如果是，则将在节点集合中剔除出有冲突的节点，实现动态子帧的解复用处理。

可选地，还包括：

获取Mesh网络中各个节点的流量信息；

根据所述流量信息计算获得所述节点的资源占有率；

根据所述资源占有率，对所述节点分配动态子帧。

一种动态子帧分配装置，包括：

确定单元，用于基于Mesh网络的节点拓扑结构，确定所述Mesh网络的节点集合；

分配单元，用于对位于同一所述节点集合中的节点，分配与所述节点集合对应的动态子帧。

可选地，所述确定单元包括：

第一确定子单元，用于基于Mesh网络的节点拓扑结构，确定节点的路由跳数；

第二确定子单元，用于根据所述路由跳数，确定所述Mesh网络的节点集合。

一种计算设备可读存储介质，所述存储介质存储有程序，当所述程序由所述计算设备执行时实现上述中任一项所述的动态子帧分配方法。

一种装置，所述装置包括：

存储器，用于存储数据和程序；

处理器，所述处理器与所述存储器耦合，并且当所述处理器运行所述程序时实现上述中任一项所述的动态子帧分配方法。

相较于现有技术，本发明提供了一种动态子帧分配方法及装置，基于Mesh网络的节点拓扑结构，确定所述Mesh网络的节点集合；对位于同一所述节点集合中的节点，分配与所述节点集合对应的动态子帧。因此，在本发明中基于拓扑结构的动态子帧分配机制，解决了现有技术中子帧独占模式限制，采用了复用模式，即将一个子帧分配给多个节点，即同一节点集合中的节点可以有多个动态子帧，从而提高了整个Mesh网络的带宽。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为Mesh帧结构示意图；

图2为现有技术中Mesh节点的动态帧分配示意图；

图3为本发明实施例提供一种动态子帧分配方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的Mesh节点的拓扑结构示意图；

图5为本发明实施例提供的复用模式下七个Mesh节点动态子帧分配示意图；

图6为本发明实施例提供的一种四个节点的Mesh网络的线性拓扑示意图；

图7为本发明实施例提供的对应图6的动态子帧分配示意图；

图8为本发明实施例提供的图6的拓扑结构变化示意图；

图9为本发明实施例提供的五个mesh节点的线性拓扑示意图；

图10为本发明实施例提供的对应图9的动态子帧分配示意图；

图11为本发明实施例提供的对应图9所示的节点的拓扑变化示意图；

图12为本发明实施例提供的对应图11的动态子帧分配示意图；

图13为本发明实施例提供的对应图9所示的节点的另外的拓扑变化示意图；

图14为本发明实施例提供的六个节点的线性拓扑示意图；

图15为本发明实施例提供的对应图14的动态子帧分配示意图；

图16为本发明实施例中图14中节点的拓扑变化的示意图；

图17为本发明实施例提供的对应图16的动态子帧分配示意图；

图18为本发明实施例提供的一种动态子帧分配装置的结构示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有设定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。

在本发明实施例中提供了一种动态子帧分配方法，参见图3，包括：

S11、基于Mesh网络的节点拓扑结构，确定所述Mesh网络的节点集合；

能够复用同一个动态子帧的多个Mesh节点不可以存在干扰，因此首先要基于Mesh网络的节点拓扑结构计算路由跳数为预定数值的Mesh节点的集合。

S12、对位于同一所述节点集合中的节点，分配与所述节点集合对应的动态子帧。

具体的，可以包括：

基于Mesh网络的节点拓扑结构，确定节点的路由跳数；

根据所述路由跳数，确定所述Mesh网络的节点集合。

然后，以集合为单位进行动态子帧分配计算处理，最后将该集合中的所有Mesh节点分配所述集合的子帧，则各个Mesh节点将分配到更多子帧数，且不存在相互干扰。将上述这种动态子帧的分配方式在本发明中称为复用模式。参见图4，为本发明实施例提供的Mesh节点的拓扑结构示意图。

在该Mesh网络中的节点为线性拓扑结构，若路由跳数为2跳以上，则计算跳数为2跳以上的Mesh节点的集合，结果为：

节点集合一：{mesh＿1、mesh＿4、mesh＿7}

节点集合二：{mesh＿2、mesh＿5}

节点集合三：{mesh＿3、mesh＿6}

同一个集合中的所有Mesh节点能够复用同一个子帧，复用后，各节点子帧分配如图5所示，其中，图5为复用模式下七个Mesh节点动态子帧分配示意图。这样可以将独占模式下的带宽节点1.75Mbps提升到复用模式下的7Mbps。

本发明提供了一种动态子帧分配方法，基于Mesh网络的节点拓扑结构，确定所述Mesh网络的节点集合；对位于同一所述节点集合中的节点，分配与所述节点集合对应的动态子帧。因此，在本发明中基于拓扑结构的动态子帧分配机制，解决了现有技术中子帧独占模式限制，采用了复用模式，即将一个子帧分配给多个节点，即同一节点集合中的节点可以有多个动态子帧，从而提高了整个Mesh网络的带宽。

为了提高Mesh网络系统的稳定性和带宽性能，在本发明的另一实施例中还包括了频繁切换抑制方法，包括：

具体的，为了系统和整个组网稳定性，需要考虑Mesh组网中存在节点位置频繁移动，导致动态子帧分配频繁切换的情况。所以增加抑制处理，定时1分钟(该时间可以灵活配置)检查当前组网中各节点的变化情况，当所有待重新分配子帧的节点稳定在1分钟以上时，再进行动态子帧重分配计算。

在本发明的另一实施例中还包括：

即为了防止信号干扰冲突，Mesh主节点拓扑变化后，会立即进行子帧复用集合的计算，当发现存在冲突时，则立即进行解复用处理。

在本发明的另一实施例中还包括：

获取Mesh网络中各个节点的流量信息；

根据所述流量信息计算获得所述节点的资源占有率；

根据所述资源占有率，对所述节点分配动态子帧。

在某些场景下，Mesh节点的流量不同，导致某些Mesh节点带宽浪费，复用模式流程结合Prb(Physical Resource Block，物力资源块)或者BSR(Buffer Status Report，缓存状态报告)进行占有率计算，能够进一步提升整个Mesh组网带宽。

在进行动态子帧分配时需要考虑拓扑结构的变化，才能进行最优分配。

下面以Mesh网络中具体节点数量对本发明进行说明。

参见图6，为本发明实施例提供的一种四个节点的Mesh网络的线性拓扑，mesh＿1和mesh＿4之间路由跳数为3跳，则形成集合mesh＿A{mesh＿1、mesh＿4}，mesh＿2和mesh＿3分别作为独立集合mesh＿B和mesh＿C。将所有集合mesh＿A、mesh＿B和mesh＿C参与p2mp子帧分配计算：

mesh_A:0＝＝sfn％mesh_grp_num子帧(mesh_grp_num＝3)

mesh_B:1＝＝sfn％mesh_grp_num子帧

mesh_C:2＝＝sfn％mesh_grp_num子帧

去集合后，各mesh节点动态子帧分配如图7所示。

图8为本发明实施例提供的图6的拓扑结构变化，在该图中发现不存在路由跳数为3的结合，所以各mesh节点独立形成集合mesh＿A、mesh＿B、mesh＿C、mesh＿D，因此需要按照既有算法分配，则4个mesh节点分别获取不同的子帧号。四个节点其他拓扑变化场景下均不存在3跳的mesh集合，计算结果同上。

参见图9为本发明实施例提供的五个mesh节点的线性拓扑示意图，mesh_grp:mesh_A(mesh_amesh_d)、mesh_B(mesh_b mesh_e)、mesh_C(mesh_c)；p2mp子帧分配如下：

mesh_A:0＝＝sfn％mesh_grp_num子帧(mesh_grp_num＝3)

mesh_B:1＝＝sfn％mesh_grp_num子帧

mesh_C:2＝＝sfn％mesh_grp_num子帧

去集合后，各mesh节点子帧分配如图10所示。(图中节点号1、2、3、4、5分别对应a、b、c、d、e，下面图中的类似)

参见图11为图9所示的节点的拓扑变化示意图，则节点集合为：

集合为：mesh_A(mesh_a mesh_d)；其他独立为一个集合：mesh_B(mesh_b)、mesh_C(mesh_c)、mesh_E(mesh_e)。

p2mp子帧分配如下：

mesh_A:0＝＝sfn％mesh_grp_num子帧(mesh_grp_num＝4)

mesh_B:1＝＝sfn％mesh_grp_num子帧

mesh_C:2＝＝sfn％mesh_grp_num子帧

mesh_E:3＝＝sfn％mesh_grp_num子帧

去集合后，各mesh节点子帧分配如图12所示。

参见图13为图9的另外的拓扑变化的示意图，对于节点的拓扑变化参见上述的节点分配计算过程，本发明不做一一赘述，对于无法组合成结合的节点的动态子帧参见现有技术中的动态子帧分配。

参见图14为本发明实施例提供的六个节点的线性拓扑示意图，mesh_grp:mesh_A(mesh_a mesh_d)、mesh_B(mesh_b mesh_e)、mesh_C(mesh_c、mesh_f)

p2mp子帧分配如下：

mesh_A:0＝＝sfn％mesh_grp_num子帧(mesh_grp_num＝3)

mesh_B:1＝＝sfn％mesh_grp_num子帧

mesh_C:2＝＝sfn％mesh_grp_num子帧

去集合后，各mesh节点子帧分配如图15所示。

参见图16为本发明实施例中图14中节点的拓扑变化的示意图，节点集合为：

集合为：mesh_A(mesh_amesh_d)、mesh_B(mesh_b mesh_e)；其他独立为一个集合：mesh_C(mesh_c)、mesh_F(mesh_f)。在本场景计算中，会发现mesh_b、mesh_f也为3跳，可以复用，但是通过集合内部冲突再检查，会发现mesh_f和mesh_e之间只存在一跳，所以mesh_f将不再参与子帧复用。

p2mp子帧分配如下：

mesh_A:0＝＝sfn％mesh_grp_num子帧(mesh_grp_num＝4)

mesh_B:1＝＝sfn％mesh_grp_num子帧

mesh_C:2＝＝sfn％mesh_grp_num子帧

mesh_F:3＝＝sfn％mesh_grp_num子帧

去集合后，各mesh节点子帧分配如图17所示。其他的拓扑结构参见上述的拓扑结构变化的处理方法，本实施例不做一一赘述。

参见图4，为本发明实施例提供的七个mesh线性拓扑，节点集合为：

mesh_grp:mesh_A(mesh_a mesh_d mesh_g)、mesh_B(mesh_b mesh_e)、mesh_C(mesh_c、mesh_f)

p2mp子帧分配如下：

mesh_A:0＝＝sfn％mesh_grp_num子帧(mesh_grp_num＝3)

mesh_B:1＝＝sfn％mesh_grp_num子帧

mesh_C:2＝＝sfn％mesh_grp_num子帧

去集合后，各mesh节点子帧分配如图5所示。其中，七个节点拓扑变化流程同上述处理流程一样。

在节点个数大于7的其他mesh节点场景流程与上述场景类似处理。且大于等于7节点时会存在三个mesh节点复用同一个子帧情况，10个节点时会存在4个情况，所以在计算集合时，满足3的倍数跳以上的节点均可以在一个mesh集合中，并且节点个数越多，能够复用的节点越多。

复用模式子帧分配方法显著提高Mesh带宽，且随着Mesh节点个数的增多，带宽得到更高提升；而在Mesh节点个数增加时，独占模式下的网络带宽下降严重，更加需要采用复用模式进行优化处理；当节点个数达到5个以上时，复用模式下的带宽稳定不变，提升系统带宽的同时，增加了系统的稳定性。

对应的，在本发明实施例中还提供了一种动态子帧分配装置，参见图18，包括：

确定单元10，用于基于Mesh网络的节点拓扑结构，确定所述Mesh网络的节点集合；

分配单元20，用于对位于同一所述节点集合中的节点，分配与所述节点集合对应的动态子帧。

可选地，所述确定单元包括：

本发明提供了一种动态子帧分配装置，在确定单元中基于Mesh网络的节点拓扑结构，确定所述Mesh网络的节点集合；在分配单元中对位于同一所述节点集合中的节点，分配与所述节点集合对应的动态子帧。因此，在本发明中基于拓扑结构的动态子帧分配机制，解决了现有技术中子帧独占模式限制，采用了复用模式，即将一个子帧分配给多个节点，即同一节点集合中的节点可以有多个动态子帧，从而提高了整个Mesh网络的带宽。

本发明实施例提供了一种计算设备可读存储介质，所述存储介质上存储有程序，当所述程序由所述计算设备执行时实现所述动态子帧分配方法。

本发明实施例提供了一种装置，包括：

存储器，用于存储数据和程序；

处理器，所述处理器与所述存储器耦合，并且当所述处理器运行所述程序时，实现以下步骤：

一种动态子帧分配方法，包括：

基于Mesh网络的节点拓扑结构，确定节点的路由跳数；

根据所述路由跳数，确定所述Mesh网络的节点集合。

可选地，若所述拓扑结构为线性拓扑，所述方法还包括：

判断所述线性拓扑是否具有拓扑变化结构；

可选地，还包括：

获取Mesh网络中各个节点的流量信息；

根据所述流量信息计算获得所述节点的资源占有率；

根据所述资源占有率，对所述节点分配动态子帧。

本文中的设备可以是服务器、PC、PAD、手机等。

在本发明实施例提供的计算机设备存储介质和装置中，基于Mesh网络的节点拓扑结构，确定所述Mesh网络的节点集合；对位于同一所述节点集合中的节点，分配与所述节点集合对应的动态子帧。因此，在本发明中基于拓扑结构的动态子帧分配机制，解决了现有技术中子帧独占模式限制，采用了复用模式，即将一个子帧分配给多个节点，即同一节点集合中的节点可以有多个动态子帧，从而提高了整个Mesh网络的带宽。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims

1.一种动态子帧分配方法，其特征在于，包括：

对位于同一所述节点集合中的节点，分配与所述节点集合对应的动态子帧；

所述基于Mesh网络的节点拓扑结构，确定所述Mesh网络的节点集合，包括：

基于Mesh网络的节点拓扑结构，确定节点的路由跳数；

根据所述路由跳数，确定所述Mesh网络的节点集合。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若所述拓扑结构为线性拓扑，所述方法还包括：

判断所述线性拓扑是否具有拓扑变化结构；

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

获取Mesh网络中各个节点的流量信息；

根据所述流量信息计算获得所述节点的资源占有率；

根据所述资源占有率，对所述节点分配动态子帧。

6.一种动态子帧分配装置，其特征在于，包括：

分配单元，用于对位于同一所述节点集合中的节点，分配与所述节点集合对应的动态子帧；

所述确定单元包括：

7.一种计算设备可读存储介质，所述存储介质存储有程序，当所述程序由所述计算设备执行时实现权利要求1-5中任一项所述的方法。

8.一种计算设备，所述计算设备包括：

存储器，用于存储数据和程序；

处理器，所述处理器与所述存储器耦合，并且当所述处理器运行所述程序时实现权利要求1-5中任一项所述的方法。