CN112954802A - 自组网高低速节点时隙分配系统、方法及介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种自组网高低速节点时隙分配系统、方法及介质，包括：时隙池管理模块：对资源池进行管理，为各个自组网节点进行时隙分配；时隙协商模块：各个自组网节点之间进行时隙协商，解决时隙冲突。本发明借助于低速节点在本地区域内周期性收集的时隙使用信息，可以使用共享池资源；借助于低速节点收集的区域内高速节点使用的时隙信息，可以避免不同行进方向上的高速节点之间的相关干扰。

Description

自组网高低速节点时隙分配系统、方法及介质
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，具体地，涉及一种自组网高低速节点时隙分配系统、方法及介质。
背景技术
无线自组织网络依托其无中心、免维护等特点广泛应用于行业安全、军事等领域。时分多址(TDMA)技术常被无线自组网媒体介质层(MAC)用来给自组网节点分配独立的无线资源，其基本原理是将空口无线资源按照时间维度划分成若干个时隙(Slot)，然后按照分布式协商方式，给各个节点分配不同的时隙。
在无线自组网的一些应用场景中，节点的移动能力往往差异很大，例如无线车联网中的汽车、行人等。在高速节点和低速节点组网通信的过程中，经常出现由于连接时间短、时隙协商不及时而导致的通信中断。如图4所示，节点H为飞机，A-G为低速地面节点(地面站)；H节点使用时隙3，A-G使用时隙1～7。节点A-G分布在大约1公里范围内，节点H按照300km/h速度通过该区域大概只需要12s，期间地面站的移动可以忽略不计。当节点从P1移动到P2时，节点H所用时隙未发生冲突，可以和地面站正常通信；但在H从P2移动到P3，其时隙与地面站节点C的时隙发生了冲突，导致节点H与地面站通信中断。
进一步地，当统一区域内从不同方向出现多个高速节点是，在它们的路线交汇处也可能出现时隙冲突。如图5所示，高速节点H1和H2同时使用时隙8，虽然并未与地面站节点冲突、但是在两者路径的交汇点P4附近。两个高速节点之间产生了信号干扰，导致地面站无法正常接受高速节点的信号。
专利文献CN200990615Y(申请号：CN200620149326.1)公开了一种可共享时隙分配调度信息的无线网状网络节点设备，用于在无线网状网络中传输节点的时隙分配，其中在时隙中该无线网状网络的节点之间具有数据交换。每个节点保持对自身节点的时隙分配的内部跟踪。节点可以请求其他节点的时隙分配，并且每个节点可以向其他节点报告自身的时隙分配。引入了信息元素(IE)和管理型报文，以跟踪并报告网状网络节点中的时隙分配。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种自组网高低速节点时隙分配系统、方法及介质。
根据本发明提供的自组网高低速节点时隙分配系统，包括：
时隙池管理模块：对资源池进行管理，为各个自组网节点进行时隙分配；
时隙协商模块：各个自组网节点之间进行时隙协商，解决时隙冲突。
优选的，所述资源池包括：
高速资源池：高速节点专用资源池，低速节点无法使用；
低速资源池：低速节点专用资源池，高速节点无法使用；
高低速共享池：高低速节点共享资源池，节点依据当前同类节点密度，决定是否启用。
根据本发明提供的自组网高低速节点时隙分配方法，包括如下步骤：
步骤1：依据移动特性将自组网节点划分成高速节点和低速节点，并在每个节点发送信令中携带相关信息；
步骤2：高速节点通过信号搜索发现低速节点后，选择任一低速节点建立双向通信；
步骤3：该低速节点将其周期性收集的区域内资源使用情况通过信令发送给高速节点；
步骤4：高速节点解析该信令，并依据该信令中提供的信息规避冲突时隙。
优选的，高速节点在未发现低速节点时使用高速资源池。
优选的，若区域内高速资源池时隙资源达到预设阈值时，高速节点通过时隙协商命令与低速节点协商使用共享资源池时隙，低速节点通过广播信令将该高速节点初始时隙协商结果泛洪到区域内所有节点。
优选的，若区域内出现多个高速节点时，区域内低速节点基于收集的时隙信息进行仲裁，高速节点依据仲裁结果，重新选择时隙。
优选的，所述仲裁包括：判定时隙是否冲突，若出现冲突则按照预设准则做出时隙仲裁结果，并将时隙仲裁结果通过广播泛洪告知到对应的高速节点。
根据本发明提供的一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明成功避免了高速节点由于其高机动性对低速节点带来的干扰；
(2)本发明借助于低速节点在本地区域内周期性收集的时隙使用信息，可以使用共享池资源；
(3)本发明借助于低速节点收集的区域内高速节点使用的时隙信息，可以避免不同行进方向上的高速节点之间的相关干扰。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为高低速节点时隙分配系统示意图；
图2为高低速节点时隙池示意图；
图3为区域内低速节点辅助高速节点时隙分配示意图；
图4为常规场景时隙分配示意图；
图5为两个高速节点时隙分配示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例：
本发明提出了一种无线自组网节点使用高低速节点时隙分配系统(如图1所示)，其包含如下几部分：
101时隙池管理模块，本发明将时隙资源划分成三个池(如图2所示)：
Figure BDA0002982963030000031
102时隙协商模块，各个自组网节点通过协商模块进行时隙协商，解决时隙冲突。
与该系统相适应，本发明提出一种高低速节点时隙分配方法，包括如下步骤：
步骤1：依据移动特性将自组网节点划分成高速节点和低速节点、并在每个节点发送信令中携带相关信息；
步骤2：高速节点在未发现低速节点时使用高速转有池时隙，在其移动过程中，不会对低速节点产生干扰；
步骤3：高速节点通过信号搜索发现低速节点后，必须首先选择一个低速节点建立双向通信；
步骤4：该低速节点将其周期性收集的区域内资源使用情况通过信令发送给高速节点；
步骤5：高速节点解析该信令，并依据该信令中提供的信息，规避冲突时隙；
步骤6：若区域内高速资源池时隙资源紧张，高速节点可以通过时隙协商命令与低速节点协商使用共享资源池时隙；
步骤7：低速节点通过广播信令将该高速节点初始时隙协商结果泛洪到区域内所有节点；
步骤8：若区域内出现多个高速节点时，区域内低速节点可以基于收集的时隙更新信息开启仲裁流程：
步骤8.1：判定时隙是否冲突；
步骤8.2：如果出现冲突按照一定准则，做出时隙仲裁结果；
步骤8.3：将时隙仲裁结果通过广播泛洪告知到对应的高速节点；
步骤9：高速节点依据收到的仲裁结果，重新选择时隙。
下面举例说明本发明中的系统和方法在实际场景中的使用效果。如图3所示，高速飞机节点H1、H2同时使用高速资源池时隙8，经过A-G的低速地面站节点区域，并交汇于P4位置。
301高速节点发现低速节点后，选择其中之一，与其建立双向连接：节点H1选择G节点，节点H2选择C节点；
302时隙8为与当前区域内时隙使用情况冲突，G和C节点分别使用自己的时隙向区域内广播时隙8的使用情况，G指示时隙8为H1节点使用，C指示时隙8为H2节点使用。两种信令在区域内广播泛洪；
303在区域内节点D处，两者发生冲突，D节点仲裁后，选择节点ID较小的H1节点使用该时隙，并使用自身时隙广播该仲裁结果；
304区域内节点转发该仲裁结果，并告知高速节点H1和H2，H2节点开始退避，随机选择高速资源池其他时隙，选择结果为时隙11。
至此H1、H2节点借助地面节点进行时隙协商和重分配完成，成功避免了两者在P4位置处的通信干扰。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (8)

1.一种自组网高低速节点时隙分配系统，其特征在于，包括：
时隙池管理模块：对资源池进行管理，为各个自组网节点进行时隙分配；
时隙协商模块：各个自组网节点之间进行时隙协商，解决时隙冲突。
2.根据权利要求1所述的自组网高低速节点时隙分配系统，其特征在于，所述资源池包括：
高速资源池：高速节点专用资源池，低速节点无法使用；
低速资源池：低速节点专用资源池，高速节点无法使用；
高低速共享池：高低速节点共享资源池，节点依据当前同类节点密度，决定是否启用。
3.一种自组网高低速节点时隙分配方法，其特征在于，采用权利要求1或2所述的自组网高低速节点时隙分配系统，包括如下步骤：
步骤1：依据移动特性将自组网节点划分成高速节点和低速节点，并在每个节点发送信令中携带相关信息；
步骤2：高速节点通过信号搜索发现低速节点后，选择任一低速节点建立双向通信；
步骤3：该低速节点将其周期性收集的区域内资源使用情况通过信令发送给高速节点；
步骤4：高速节点解析该信令，并依据该信令中提供的信息规避冲突时隙。
4.根据权利要求3所述的自组网高低速节点时隙分配方法，其特征在于，高速节点在未发现低速节点时使用高速资源池。
5.根据权利要求3所述的自组网高低速节点时隙分配方法，其特征在于，若区域内高速资源池时隙资源达到预设阈值时，高速节点通过时隙协商命令与低速节点协商使用共享资源池时隙，低速节点通过广播信令将该高速节点初始时隙协商结果泛洪到区域内所有节点。
6.根据权利要求3所述的自组网高低速节点时隙分配方法，其特征在于，若区域内出现多个高速节点时，区域内低速节点基于收集的时隙信息进行仲裁，高速节点依据仲裁结果，重新选择时隙。
7.根据权利要求6所述的自组网高低速节点时隙分配方法，其特征在于，所述仲裁包括：判定时隙是否冲突，若出现冲突则按照预设准则做出时隙仲裁结果，并将时隙仲裁结果通过广播泛洪告知到对应的高速节点。
8.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求3至7中任一项所述的方法的步骤。
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