CN111903247B - 一种无中心的动态时分多址信道接入控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无中心的动态时分多址信道接入控制方法。它涉及无线通信网络领域中的分布式协商时隙动态调整信道接入控制技术。本发明对时分多址的无线网络采用分布式协商时隙动态调整算法，可以使得电台网络在没有中心成员控制、不中断电台网络操作的情况下，在电台网络成员之间根据业务量自动、快速地进行协商，调整时隙资源进行信道接入控制。本发明具有较高的抗毁性，直接与选定的目标进行协商，提高协议的效率及提高了资源的利用率等优点。本发明特别适用于由电台组网的、具有高抗毁性要求的军用网络的信道接入控制。

Description

一种无中心的动态时分多址信道接入控制方法

技术领域

本发明涉及无线通信网络领域中的一种无中心的动态时分多址(简称DTDMA)信道接入控制方法。特别适用于对抗毁性要求高的无线电台网络进行信道接入控制。

背景技术

在TDMA网络的时隙资源的利用方面，标准的TDMA协议各成员占用的时隙是固定的，不能动态调整，TDMA协议实现简单，稳定性好，但是成员在没有业务数据需要传输时仍然要占用时隙，而负载较重的成员可能没有足够的时隙使用，从而造成网络性能的下降。为此目前已经出现了动态TDMA协议(即DTDMA)，允许各成员根据负载情况动态调整占用的时隙，使得资源利用率提高。目前的DTDMA协议中的资源调整又分为有中心结构和无中心结构两种，有中心结构即网内有一个中心成员根据网络的情形或者根据用户的申请进行全网的时隙调整，这种方式依赖于中心成员的正常运行，一旦中心成员毁坏就会导致网络瘫痪；无中心结构的DTDMA协议不需要一个中心，而是由网内成员按照一定的协议和算法去协调资源，如ADHOC系统一般是经过监听、试探、广播请求、退让等过程使得各个成员可以动态使用时隙资源，但其协议的效率低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，避免上述背景技术中的不足之处而提供一种能实现成员之间自动快速地协商调整时隙资源，不需要中心节点成员控制的无中心的动态时分多址信道接入控制方法。本发明具有比传统的DTDMA算法抗毁性高、协议协商简单、资源利用率高等特点。

本发明所要解决的技术问题由以下技术方案实现，它包括步骤：

1)把无线通信网络内动态时分多址信道的时帧结构中的时隙类型分为固定时隙、分配时隙、中断时隙三种，固定时隙不参与无线通信网络内的时隙调整；分配时隙在无线通信网络成员之间进行动态调整；中断时隙为无线通信网络成员所共有，各无线通信网络成员竞争使用中断时隙；

2)无线通信网络进行初始开通时，无线通信网络中负有网络管理责任的无线通信网络成员根据网络规划参数，确定无线通信网络成员的数量和责任，根据无线通信网络成员的数量和责任计算无线通信网的时隙结构，采用固定时隙把无线通信网的时隙结构分发给无线通信网内各个无线通信网成员，各个无线通信网成员使用新的时隙结构；

3)无线通信网络在工作状态下，无线通信网络成员自动监视无线通信网络内其他无线通信网络成员的时隙使用情况，当其中一个无线通信网络成员需要更多的分配时隙来传送业务时，向无线通信网络内空闲时隙最多的无线通信网络成员发送分配时隙申请请求，收到分配时隙申请请求的成员根据本无线通信网络成员的业务负载量，向发送分配时隙申请请求的无线通信网络成员出让分配时隙；

4)迟入网的无线通信网络成员使用中断时隙向无线通信网络广播发送分配时隙申请请求消息，有无线通信网络管理责任的无线通信网络成员收到分配时隙申请请求后，向迟入网的无线通信网络成员出让分配时隙；

5)无线通信网络成员退网后，有无线通信网络管理责任的无线通信网络成员回收退网的无线通信网络成员的分配时隙；

完成无中心的动态时分多址信道接入控制。

本发明与背景技术相比，具有以下优点：

1.本发明采用时隙调整技术不需要中心成员控制，成员之间通过协商完成时隙的动态调整，从而具有较高抗毁性。

2.本发明在运行过程中无线通信网络成员侦听拥有空闲时隙最多的网络成员，当需要申请更多的分配时隙时，则直接与空闲时隙最多的成员进行协商，减少了中间环节，提高了协议的效率。

3.本发明中在DTDMA的时隙结构设置中断时隙，迟入网成员可以在获得信道参数后，占用中断时隙申请入网，从而支持迟入网成员快速入网。

4.本发明中规定在成员退网后，负有网络管理责任的成员回收退网成员占用的时隙，使得这些时隙可以被在网成员使用，提高了资源利用率。

附图说明

图1是本发明的时隙调整流程图。

图2是本发明的时元分布结构图。

图3是本发明的时帧内的时隙划分图。

具体实施方式

参照图1至图3，本发明采用DTDMA信道接入方法，运行时不需要中心节点，实现了分布式协商资源调整。如图1所示，图1是本发明的时隙调整流程图。

本发明包括如下步骤：

1)把无线通信网络内动态时分多址信道的时帧结构中的时隙类型分为固定时隙、分配时隙、中断时隙三种，如图2、图3所示，其中图2是本发明的时元分布结构图，图3是本发明的时帧内的时隙划分图。固定时隙不参与无线通信网络内的时隙调整；分配时隙在无线通信网络成员之间进行动态调整；中断时隙为无线通信网络成员所共有，各无线通信网络成员竞争使用中断时隙。

2)无线通信网络进行初始开通时，无线通信网络中负有网络管理责任的无线通信网络成员根据网络规划参数，确定无线通信网络成员的数量和责任，根据无线通信网络成员的数量和责任计算无线通信网的时隙结构，采用固定时隙把无线通信网的时隙结构分发给无线通信网内各个无线通信网成员，各个无线通信网成员使用新的时隙结构。

实施例本发明计算初始NCS(Network Circle Structure网络循环结构)：在不同传输速率、不同网内成员的情况下，时帧结构中时隙的长度、固定时隙多少、帧周期的大小也不相同。因此，在网络初始化前，各个成员需要根据网络参数计算初始NCS，以选择合适的帧结构，并确定时隙长度。各成员初始NCS算法相同，因此各成员得到相同的初始NCS。

实施例本发明分配“运行NCS”：负有网络管理的成员根据网内成员数、各个成员的责任等参数计算“运行NCS”，其中指派了所规划的网内各个成员的固定时隙和分配时隙，确定中断时隙。在网络初始化时网络管理成员将运行NCS发布给各个成员。

3)无线通信网络在工作状态下，无线通信网络成员自动监视无线通信网络内其他无线通信网络成员的时隙使用情况，当其中一个无线通信网络成员需要更多的分配时隙来传送业务时，向无线通信网络内空闲时隙最多的无线通信网络成员发送分配时隙申请请求，收到分配时隙申请请求的成员根据本无线通信网络成员的业务负载量，向发送分配时隙申请请求的无线通信网络成员出让分配时隙。

实施例本发明维护空闲时隙列表：

网内各个成员都维护一个空闲时隙列表，列表包括网内共有多少个空闲时隙，分别被哪个成员占用。每个成员根据本成员的消息负载情况判断本成员所需的时隙数、将要使用的时隙位置和可以让出的空闲时隙及其位置，并予以记录。

在每帧中各个成员在本成员占用的空闲时隙内发送空闲消息。其他成员收到空闲消息后根据其中的时隙号和发送成员地址维护本地的空闲时隙列表。

当需要申请更多的时隙时，从空闲时隙列表中选择合适的时隙，再向其所属成员协商申请使用。

实施例本发明时隙调整：

当某个成员需要向其他成员申请时隙时，按照均匀分布的原则从空闲时隙列表中选择适当的时隙，并向其所属成员申请。申请消息应当包括时隙号，目的成员地址等信息，申请消息在本成员已占用的时隙内发送。接收到申请的成员，向申请成员发送应答。在应答消息中应包含确认移交的时隙号，应答消息在本成员已占用的时隙内发送。申请成员收到应答消息后，占用申请到的时隙发送数据。

4)迟入网的无线通信网络成员使用中断时隙向无线通信网络广播发送分配时隙申请请求消息，有无线通信网络管理责任的无线通信网络成员收到分配时隙申请请求后，向迟入网的无线通信网络成员出让分配时隙。

实施例本发明迟入网过程的时隙调整：

迟入网成员在中断时隙发送入网申请；

负有相应网络责任的成员将当前NCS发送给迟入网成员，迟入网成员从NCS中找到自己的固定分配时隙；

迟入网成员执行步骤3)中的“时隙调整”，在自己的固定分配时隙发送申请获取更多的时隙。

5)无线通信网络成员退网后，有无线通信网络管理责任的无线通信网络成员回收退网的无线通信网络成员的分配时隙。

实施例本发明退网过程的时隙调整：

正常退网，成员退网时向网内广播退网消息，负有相应网络责任的成员收到退网消息后收回退网成员退网成员释放的时隙。

非正常退网，为使非正常退网成员内更快的入网以及避免无线信道上冲突的可能性，不对非正常退网成员的资源进行回收。

完成无中心的动态时分多址信道接入控制。

Claims (1)

1.一种无中心的动态时分多址信道接入控制方法，包括步骤：

1)把无线通信网络内动态时分多址信道的时帧结构中的时隙类型分为固定时隙、分配时隙、中断时隙三种，固定时隙不参与无线通信网络内的时隙调整；分配时隙在无线通信网络成员之间进行动态调整；中断时隙为无线通信网络成员所共有，各无线通信网络成员竞争使用中断时隙；

2)无线通信网络进行初始开通时，无线通信网络中负有网络管理责任的无线通信网络成员根据网络规划参数，确定无线通信网络成员的数量和责任，根据无线通信网络成员的数量和责任计算无线通信网的时隙结构，采用固定时隙把无线通信网的时隙结构分发给无线通信网内各个无线通信网成员，各个无线通信网成员使用新的时隙结构；

其特征在于还包括步骤：

3)无线通信网络在工作状态下，无线通信网络成员自动监视无线通信网络内其他无线通信网络成员的时隙使用情况，当其中一个无线通信网络成员需要更多的分配时隙来传送业务时，向无线通信网络内空闲时隙最多的无线通信网络成员发送分配时隙申请请求，收到分配时隙申请请求的成员根据本无线通信网络成员的业务负载量，向发送分配时隙申请请求的无线通信网络成员出让分配时隙；

4)迟入网的无线通信网络成员使用中断时隙向无线通信网络广播发送分配时隙申请请求消息，有无线通信网络管理责任的无线通信网络成员收到分配时隙申请请求后，向迟入网的无线通信网络成员出让分配时隙；

5)无线通信网络成员退网后，如为正常退网，成员退网时向网内广播退网消息，负有相应网络责任的成员收到退网消息后收回退网成员退网成员释放的时隙；如为非正常退网，不对非正常退网成员的资源进行回收；

完成无中心的动态时分多址信道接入控制。

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