CN112672358B - 一种基于移动自组网的时隙调度方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于移动自组网的时隙调度方法。在该方法中时隙被分为控制时隙和业务时隙两类，节点在控制时隙中交互控制分组，在业务时隙中传输业务数据。当需要业务时隙传输数时节点在控制时隙以一定概率对空闲业务时隙发起申请，通过在控制时隙交互的控制分组完成业务时隙的占用。该算法可以使节点根据其业务量动态调整占用的业务时隙，达到按需分配以及提高信道资源利用率的目的。同时节点接入信道的能力与节点的编号以及控制分组发送的先后顺序无关，该时隙调度算法具有较高的公平性。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信领域中一种基于移动自组网的时隙调度方法。
背景技术
现有的移动自组网TDMA体制的时隙调度方法主要有以下两种：(1)网络中存在中心节点，中心节点由推举产生，时隙的调度由中心节点统一管理；(2)网络中的节点地位相同，节点通过分布式的时隙调度算法完成业务时隙的占用。
现有的时隙调度算法有如下缺点
(1)对于有中心节点的方式，时隙的分配由中心节点进行管理，网络的健壮性较差；
(2)对于无中心节点的方式，控制信息开销较多，现存的时隙调度算法无法将信道资源较为公平的分配给网络中的节点。
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基于基于移动自组网的时隙调度方法，达到节点动态获取业务时隙的目的。
本发明采用的技术方案为：
本发明设计了一种基于移动自组网的时隙调度方法，该方法采用无中心的方式，网络中的节点通过控制分组的交互完成时隙的占用，该方法可以实现信道资源的按需分配和公平分配。
一种基于移动自组网的时隙调度方法，包括以下步骤：
(1)将一个时帧划分Claim子帧、Response子帧和Info子帧；
(2)将Claim子帧和Response子帧分别划分为N个子时隙，Claim子帧和Response子帧中的子时隙分别固定分配给网络中的节点；其中，网络中的节点由1到N进行编号，与子帧中的子时隙一一对应，N为网络中节点的个数；
(3)在一个时帧周期开始后，节点首先判断当前Claim子时隙是否是本节点占用的子时隙，如果不是则侦听其邻居节点发送的请求控制分组RTS，如果是则节点根据当前业务时隙占用和业务传输需求计算请求控制分组RTS并广播发送；
(4)Claim子帧结束后节点侦听到了全部邻居节点发送的请求控制分组RTS，节点根据侦听到的请求控制分组RTS计算确认控制分组CTS；
(5)节点判断Response子时隙是否是本节点占用的子时隙，如果是则节点在占用的Response子时隙发送确认控制分组CTS，否则侦听邻居节点发送的确认控制分组CTS；
(6)Response子帧结束后节点侦听到了所有邻居节点发送的确认控制分组CTS，节点根据在本时帧Claim子帧发送的请求控制分组RTS和在Response子帧从邻居节点接收到的确认控制分组CTS计算出成功占用的业务时隙。
其中，步骤(3)中的请求控制分组RTS的计算方式为：
当节点当前占用的业务时隙无法满足业务传输需求时，节点通过查询本地时隙占用表获知两跳范围内的空闲业务时隙，如果存在空闲业务时隙则以设定概率对空闲时隙发起申请，如果不存在则维持上一时帧的时隙申请；其中，本地时隙占用表中记录了两跳范围内节点的时隙占用情况；
当节点当前占用的业务时隙满足业务传输需求时，对多余的业务时隙进行释放；
根据释放占用时隙或增加时隙申请，生成请求控制分组RTS。
其中，步骤(3)中的请求控制分组RTS和步骤(4)中确认控制分组CTS的结构具体为：
请求控制分组RTS的结构由源节点号、业务时隙申请信息和业务时隙占用信息三部分组成；
确认控制分组CTS结构由源节点号、申请回复信息和邻居业务时隙占用信息三部分组成。
其中，步骤(4)中确认控制分组CTS的计算方法具体为：
节点根据邻居节点发送的请求控制分组RTS确定邻居节点的业务时隙申请情况，在确认控制分组CTS中标识存在冲突的时隙。
其中，步骤(6)中成功占用的业务时隙计算方法具体为：
节点在本时帧Claim子帧对此业务时隙发起申请，在Response子帧接收到的邻居节点对该业务时隙的肯定答复，则节点成功占用此业务时隙。
其中，步骤(1)中将Info子帧划分为M个子时隙，节点通过向邻节点申请的方式获得Info子时隙，在Info子时隙中节点传输业务信息，Info子时隙定义为业务时隙；节点在Claim子帧所对应的子时隙中广播发送请求控制分组RTS，在Response子帧所对应的子时隙中广播发送确认控制分组CTS。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明所提供的基于移动自组网的时隙调度算法方法可以使节点根据其业务量动态调整占用的业务时隙，达到按需分配以及提高信道资源利用率的目的。同时节点接入信道的能力与节点的编号以及控制分组发送的先后顺序无关，因此该时隙调度算法具有较高的公平性。
附图说明
图1是本发明的时帧结构图；
图2是本发明RTS控制分组结构图；
图3是本发明CTS控制分组结构图；
图4是本发明时隙调度算法的流程图；
图5是本发明RTS、CTS控制分组交互示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
一种基于移动自组网的时隙调度方法，包括以下步骤：
(1)如图1时帧结构所示，在该方法中一个时帧由Claim子帧、Response子帧和Info子帧组成。
(2)将Claim子帧和Response子帧分别划分为N个子时隙，Claim子帧和Response子帧中的子时隙固定分配给网络中的节点，入网的节点由1到N进行编号，与子帧中的子时隙一一对应；将Info子帧划分为M个子时隙，节点通过向邻节点申请的方式获得Info子时隙，在Info子时隙中节点传输业务信息，Info子时隙定义为业务时隙；节点在Claim子帧所对应的子时隙中广播发送请求控制分组RTS，在Response子帧所对应的子时隙中广播发送确认控制分组CTS。
(3)算法流程图如图4所示，在一个时帧周期开始后，节点首先判断当前Claim子时隙是否是本节点占用的子时隙，如果不是则侦听其邻居节点发送的请求控制分组RTS，如果是则节点根据当前业务时隙占用和业务传输需求来计算请求控制分组RTS并广播发送；
请求控制分组RTS的结构如图2所示由源节点号、业务时隙申请信息、业务时隙占用信息三部分组成。业务时隙申请信息向其邻居节点声明本节点的时隙申请情况，业务时隙占用信息声明节点时隙占用情况。每个节点在发送RTS分组时，其它节点都处于侦听状态，因而不会出现分组的接收或发送冲突。同时由于RTS分组中包含了节点业务时隙占用信息，在经过一个Claim子帧后各个节点便可以获知其邻居节点的业务时隙占用情况；
其中，请求控制分组RTS的计算方式为：
当节点当前占用的业务时隙无法满足业务传输需求时，节点通过查询本地时隙占用表LTSOT获知两跳范围内的空闲业务时隙，如果存在空闲业务时隙则以设定概率P对空闲时隙发起申请，如果不存在则维持上一时帧的时隙申请；其中，本地时隙占用表中记录了两跳范围内节点的时隙占用情况；
当节点当前占用的业务时隙满足业务传输需求时，对多余的业务时隙进行释放；
根据释放占用时隙或增加时隙申请，生成请求控制分组RTS。
(4)Claim子帧结束后节点侦听到了全部邻居节点发送的请求控制分组RTS，节点根据侦听到的请求控制分组RTS计算确认控制分组CTS；
确认控制分组CTS结构如图3所示，申请回复信息为节点对邻居节点时隙申请的回复，邻居业务时隙占用信息声明了节点一跳邻居的业务时隙占用情况。时隙申请回复信息由节点在Claim子帧侦听到的所有RTS分组计算得到。网络中的节点在Response子帧对应的子时隙中发送CTS分组，每个节点在发送CTS分组时，其它节点都处于侦听状态，因此也不会出现分组的接收或发送冲突。同时由于CTS分组中包含了一跳邻居节点时隙占用信息，在经过一个Response阶段后各节点便获得了与其距离两跳的时隙占用情况。
其中，确认控制分组CTS的计算方法具体为：
节点根据邻居节点发送的请求控制分组RTS确定邻居节点的业务时隙申请情况，在确认控制分组CTS中标识存在冲突的时隙。
(5)在一个时帧周期开始后，节点判断Response子时隙是否是本节点占用的子时隙，如果是则节点在其占用的Response子时隙发送确认控制分组CTS，否则侦听邻居节点发送的确认控制分组CTS；
(6)Response子帧结束后节点侦听到了所有邻居节点发送的确认控制分组CTS，节点根据在本时帧Claim子帧发送的请求控制分组RTS和在Response子帧从邻居节点接收到的确认控制分组CTS计算出成功占用的业务时隙。
某一业务时隙被成功占用的条件为：本节点在本时帧Claim阶段对此业务时隙发起申请，在Response阶段接收到的其邻居节点对该业务时隙的肯定答复，则节点成功占用此业务时隙。
节点间控制分组的交互过程如图5所示，节点A、B、C分别在Claim子帧和Response子帧先后发送请求控制分组RTS和确认控制分组CTS。在Claim子帧节点A和节点C先后对空闲时隙i和j发起申请，当i和j不同时不会产生时隙申请冲突，中间节点B在Response子帧发送确认控制分组CTS来确认节点A和节点C的申请，反之则否定两个节点的申请，将产生申请冲突的时隙释放。
完成基于移动自组网的时隙调度。
Claims (1)
1.一种基于移动自组网的时隙调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将一个时帧划分Claim子帧、Response子帧和Info子帧；具体为：将Info子帧划分为M个子时隙，节点通过向邻节点申请的方式获得Info子时隙，在Info子时隙中节点传输业务信息，Info子时隙定义为业务时隙；节点在Claim子帧所对应的子时隙中广播发送请求控制分组RTS，在Response子帧所对应的子时隙中广播发送确认控制分组CTS；
(2)将Claim子帧和Response子帧分别划分为N个子时隙，Claim子帧和Response子帧中的子时隙分别固定分配给网络中的节点；其中，网络中的节点由1到N进行编号，与子帧中的子时隙一一对应，N为网络中节点的个数；
(3)在一个时帧周期开始后，节点首先判断当前Claim子时隙是否是本节点占用的子时隙，如果不是则侦听其邻居节点发送的请求控制分组RTS，如果是则节点根据当前业务时隙占用和业务传输需求计算请求控制分组RTS并广播发送；其中，请求控制分组RTS的结构由源节点号、业务时隙申请信息和业务时隙占用信息三部分组成；请求控制分组RTS的计算方式为：
当节点当前占用的业务时隙无法满足业务传输需求时，节点通过查询本地时隙占用表获知两跳范围内的空闲业务时隙，如果存在空闲业务时隙则以设定概率对空闲时隙发起申请，如果不存在则维持上一时帧的时隙申请；其中，本地时隙占用表中记录了两跳范围内节点的时隙占用情况；
当节点当前占用的业务时隙满足业务传输需求时，对多余的业务时隙进行释放；
根据释放占用时隙或增加时隙申请，生成请求控制分组RTS；
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节点根据邻居节点发送的请求控制分组RTS确定邻居节点的业务时隙申请情况，在确认控制分组CTS中标识存在冲突的时隙；
(5)节点判断Response子时隙是否是本节点占用的子时隙，如果是则节点在占用的Response子时隙发送确认控制分组CTS，否则侦听邻居节点发送的确认控制分组CTS；
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节点在本时帧Claim子帧对此业务时隙发起申请，在Response子帧接收到的邻居节点对该业务时隙的肯定答复，则节点成功占用此业务时隙。
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| CN108990157A (zh) * | 2018-07-06 | 2018-12-11 | 中国电子科技集团公司第三十研究所 | 自组织tdma网络基于冲突缓冲区的链路时隙分配方法 |
| CN111818652A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-10-23 | 中国电子科技集团公司第三十研究所 | 一种多收发信机多信道无线Ad Hoc网络的信道资源分配方法 |
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