CN112996120B - 一种分布式网络高效资源分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分布式网络高效资源分配方法，属于分布式网络技术领域。其包括节点资源需求确认、邻居节点需求的获取、可分配资源的有效整合、分配算法的优化计算、分配结果的实时实现等步骤。本发明能够使资源按需合理分配，从而可以降低业务传输的时延，提升传输效率，适用于各种分布式无中心自组织网络中业务传输资源的合理分配。

Description

一种分布式网络高效资源分配方法

技术领域

本发明涉及分布式网络技术领域，特别是指一种分布式网络高效资源分配方法，可用于各种分布式无中心自组织网络中业务传输资源的合理分配。

背景技术

分布式无中心自组织网络是一种自治、多跳网络，可通过无线通信进行组网。但是，无线信道的带宽是有限的，各节点间进行业务传输时，由于属于非簇头模式，没有中心节点对网络中的业务带宽进行统一整合协调，每个节点需独立完成自己的资源调度，只能靠多次交互或提前做出固定划分等方式进行带宽分配，从而导致资源利用率降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于避免上述背景中的不足之处而提供一种分布式网络高效资源分配方法，该方法能够在保证传输时延的基础上实现资源按需合理分配，从而提高资源利用率，提升传输效率。

本发明的目的是这样实现的：

一种分布式网络高效资源分配方法，用于在分布式网络中分配频率、时域和空间，包括以下步骤：

（1）分布式网络节点对缓存区的待传业务量进行查询，通过计算得到本端业务传输所需的资源数量；

（2）分布式网络节点明确各邻居节点的资源需求后，向各邻居节点进行资源分配；

（3）各分布式网络节点通过与邻居节点的交互，确定邻居节点分配给本端的资源。

进一步的，步骤（1）的具体方式为：

（101）各节点将缓存区的剩余待传业务量进行上报，根据传输该业务量对所需的资源块数进行计算；

（102）进行自身开销所需资源块数的计算，将传输缓存区业务所需的资源块数相加，并将相加结果进行下发；

（103）再次查询缓存区的剩余待传业务量，计算传输该业务量所需的资源块数，与之前下发的所需的资源块数比较，选择较大值作为本节点提出的资源需求；

（104）将本节点的资源需求发至邻居节点。

进一步的，步骤（2）的具体方式为：

（201）本端节点接收到各邻居节点发来的业务传输所需资源块数，将其进行上报并记录；

（202）本端节点对各节点的资源需求进行加和运算得到总所需资源块数，若该节点的邻居节点所需资源块数的总和大于当前可分配资源块数，则进入步骤（203），否则进入步骤（204）；

（203）参考各节点的资源需求，在有限的资源块数量范围内按照优先级或加权运算的优化方式进行分配，保证各邻居节点均分到资源块，且总数不超过剩余资源块数；确定本端节点向各邻居节点计划分配的资源块数，进入步骤（205）；

（204）按照各节点的资源需求，确定本端节点向各邻居节点计划分配的资源块数，进入步骤（205）；

（205）将确定的本端节点向各邻居节点计划分配的资源块数下发；同时将剩余可分配资源块数作为资源分配的上限值下发；

（206）参考已分配的固定资源块数和下发的给各邻居节点分配的资源块数，在可分配资源块中选择空闲资源，进行资源分配，分配量不超过下发的上限值；

（207）更新可分配资源块，将分配结果通过探测帧发送至邻居节点。

与背景技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明能够使资源按需合理分配，从而可以降低业务传输的时延，提升传输效率。本发明具有算法易于实现、传输资源利用率高、业务传输时延小、节约额外开销、实时性能好等特点，适用于各种分布式无中心自组织网络的传输资源分配。

2、本发明在传统资源分配策略的基础上，增加了优化算法，充分参考节点对于各邻居节点的已知资源需求信息，提升资源利用有效性，降低业务传输时延，保证实时性。

3、本发明易于实现，其硬件可基于PowerPC、FPGA实现，软件可基于vxWorks实现，从而具有处理能力强、实时性好、处理时延低的优点。

4、本发明可基于原有帧格式进行传输处理，不产生额外开销，业务传输效率高。

5、通过利用固定资源分配和按需分配的相结合的方式，可弥补资源分配的滞后性并且保证业务传输的低时延。

附图说明

图1是本发明实施例中资源分配方法的整体流程图。

图2是本发明实施例中节点确定所需资源块数的流程图。

图3是本发明实施例中节点分配资源的流程图。

图4是本发明实施例中资源需求及分配结果的交互示意图。

图5是本发明实施例中资源需求及分配结果的交互包体帧格式。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

如图1～3所示，一种分布式网络高效资源分配方法，包括以下步骤：

（1）节点对缓存区的待业务量查询，通过计算得到本端业务传输所需资源数量；具体方式为：

（101）各节点将缓存区的剩余待传业务量进行上报，根据传输该业务量对所需的资源块数进行计算；

（102）节点进行自身开销所需资源块数的计算，将传输缓存区业务所需的资源块数相加求和，进行下发；

（103）节点再次查询缓存区的剩余待传业务量，计算传输该业务量所需的资源块数，与之前下发的所需的资源块数比较，选择较大者作为本节点提出的资源需求；

（104）将本节点的资源需求发至邻居节点。

（2）邻居节点明确资源需求后，本端向其进行资源分配；具体方式为：

（201）本端节点按照预先规划向各邻居节点分配固定资源；

（202）本端节点接收到各邻居节点发来的业务传输所需资源块数N1、N2、N3…Nm等，进行上报，并记录；

（203）本端节点对各邻居节点的资源需求进行整合运算得到总所需资源块数N=N1+N2+…Nm，若该节点邻居所需资源块数N总和大于当前可分配资源块数，则进入步骤（204），否则进入步骤（205）；

（204）参考各节点的资源需求，在有限的资源块数量范围内按照预定优化方式进行分配，即将各节点按预设的优先级进行排序，然后针对排序后的各节点顺序进行加权匹配，继而进行资源块数分配计算，即保证各邻居节点分到一定数量的资源块，且总数不超过剩余资源块数；确定本端节点向各邻居节点计划分配的资源块数，进入步骤（206）；

（205）按照各节点的资源需求，确定本端节点向各邻居节点计划分配的资源块数，进入步骤（206）；

（206）将确定的本端节点向各邻居节点计划分配的资源块数下发；同时将剩余可分配资源块数作为资源分配的上限值下发；

（207）参考已分配的固定资源块数和下发的给各邻居节点分配的资源块数，在可分配资源块列表中选择空闲资源，进行资源分配，分配量不超过下发的上限值；

（208）更新可分配资源块列表，确定分配结果。

（3）各分布式网络节点通过与邻居节点的交互，确定邻居节点分配给本端的资源。

其中，资源需求及分配结果的交互如图4所示。节点A提出业务传输资源需求，节点B根据对端需求及可分配资源情况进行计算分配，将分配结果和本端需求告知节点A；同理，节点A根据对端需求及可分配资源情况进行计算分配，并将分配结果告知节点B。

资源需求及分配结果的交互包体帧格式如图5所示。资源需求及分配结果交互分为3个阶段，阶段1包体包括预约标志、本端所需资源块数、本端空闲资源块、本端已分配资源占用情况；阶段2包体包括预约标志、本端给对端分配资源块数量、本端给对端分配资源块、本端所需资源块数、本端空闲资源块；阶段3包体包括预约标志、本端可分配资源块、本端给对端分配资源结果。

该方法应用于分布式网络中，可以保障低时延和资源利用率高的分配方法。其所分配的资源类型为频率、时域、空间等单个或多个的组合。该方法采用了固定分配与自由分配相结合的资源分配方式。其中，对资源进行自由分配时，利用平均、加权等计算方式以及设置优先级进行按需分配。

本方法的硬件可基于PowerPC、FPGA实现，软件可基于vxWorks实现，从而具有处理能力强、实时性好、处理时延低的优点。

总之，本发明根据网络中各节点的传输需求、在网节点数量对有限的资源采用固定分配、预测分配、加权分配及释放等优化方式，通过整合计算及节点间交互对资源进行实时分配。其能够使资源按需合理分配，从而可以降低业务传输的时延，提升传输效率，适用于各种分布式无中心自组织网络中业务传输资源的合理分配。

Claims (2)

1.一种分布式网络高效资源分配方法，其特征在于，用于在分布式网络中分配频率、时域和空间，包括以下步骤：

（1）分布式网络节点对缓存区的待传业务量进行查询，通过计算得到本端业务传输所需的资源数量；具体方式为：

（101）各节点将缓存区的剩余待传业务量进行上报，根据传输该业务量对所需的资源块数进行计算；

（102）进行自身开销所需资源块数的计算，将传输缓存区业务所需的资源块数相加，并将相加结果进行下发；

（103）再次查询缓存区的剩余待传业务量，计算传输该业务量所需的资源块数，与之前下发的所需的资源块数比较，选择较大值作为本节点提出的资源需求；

（104）将本节点的资源需求发至邻居节点；

（2）分布式网络节点明确各邻居节点的资源需求后，向各邻居节点进行资源分配；

（3）各分布式网络节点通过与邻居节点的交互，确定邻居节点分配给本端的资源。

2.根据权利要求1所述的一种分布式网络高效资源分配方法，其特征在于，步骤（2）的具体方式为：

（201）本端节点接收到各邻居节点发来的业务传输所需资源块数，将其进行上报并记录；

（202）本端节点对各节点的资源需求进行加和运算得到总所需资源块数，若该节点的邻居节点所需资源块数的总和大于当前可分配资源块数，则进入步骤（203），否则进入步骤（204）；

（203）参考各节点的资源需求，在有限的资源块数量范围内按照优先级或加权运算的优化方式进行分配，保证各邻居节点均分到资源块，且总数不超过剩余资源块数；确定本端节点向各邻居节点计划分配的资源块数，进入步骤（205）；

（204）按照各节点的资源需求，确定本端节点向各邻居节点计划分配的资源块数，进入步骤（205）；

（205）将确定的本端节点向各邻居节点计划分配的资源块数下发；同时将剩余可分配资源块数作为资源分配的上限值下发；

（206）参考已分配的固定资源块数和下发的给各邻居节点分配的资源块数，在可分配资源块中选择空闲资源，进行资源分配，分配量不超过下发的上限值；

（207）更新可分配资源块，将分配结果通过探测帧发送至邻居节点。

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