CN117295074B - 基于邻居节点时隙占用的tdma动态时隙分配方法及系统 - Google Patents

基于邻居节点时隙占用的tdma动态时隙分配方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于邻居节点时隙占用的TDMA动态时隙分配方法及系统，该方法包括，将所有时隙资源划分为共用时隙和动态时隙；每个节点按照预设竞争机制从共用时隙中申请时隙，在申请到的时隙中发送时隙占用消息；源节点根据数据业务发送请求，申请动态时隙，向目的节点发送时隙预约消息，目的节点回复时隙预约消息后，源节点和目的节点以广播的模式向邻居节点发送时隙分配消息；邻居节点根据接收到的时隙占用消息，更新时隙表中的时隙状态，设置为外部占用的时隙状态。本申请采用竞争接入机制，实现所有节点的灵活接入，根据收集到的邻居节点的时隙信息，动态分配时隙，既可适用于单信道通信，也可实现多信道TDMA协议。

Description

基于邻居节点时隙占用的TDMA动态时隙分配方法及系统
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基于邻居节点时隙占用的TDMA动态时隙分配方法及系统。
背景技术
随着无人机、无人车等无人设备的大规模应用，大规模自组网的应用场景越来普遍，尤其在战场环境中，无人设备高机动性导致网络拓扑结构不断的快速变化，现有的单信道TDMA协议采用固定分配时隙的方式都难以适应大规模高动态的自组网应用场景，如何为高动态运动场景下的设备提供稳定的通信支撑，就需要更新的无线网络协议来满足战术通信的需求。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种基于邻居节点时隙占用的TDMA动态时隙分配方法及系统，将时隙分别固定的共用时隙和动态时隙，节点利用收集到的邻居节点时隙信息动态分配时隙。该方法可以适用于单信道和多信道TDMA协议，实现时隙的动态分配。
本申请公开的一种基于邻居节点时隙占用的TDMA动态时隙分配方法及系统，将时隙划分为共用时隙和动态时隙，采用竞争接入机制，实现所有节点的灵活接入，根据收集到的邻居节点的时隙信息，动态分配时隙，既可适用于单信道通信，也可实现多信道TDMA协议。
附图说明
图1为本发明基于邻居节点时隙占用的TDMA动态时隙分配方法的流程图；
图2为本发明的基于邻居节点的时隙占用的TDMA动态时隙分配的时隙占用流程；
图3为本发明的基于邻居节点的时隙占用的TDMA动态时隙分配的时隙分配流程；
图4为本发明的基于邻居节点的时隙占用的TDMA动态时隙分配的邻居节点接收到时隙分配消息的处理流程；
图5为本发明的基于邻居节点的时隙占用的TDMA动态时隙分配的时隙释放流程；
图6为本发明还提供一种基于邻居节点时隙占用的TDMA动态时隙分配系统示意图。
具体实施方式
以下通过附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明一方面实施例提供的一种基于邻居节点时隙占用的TDMA动态时隙分配方法，包括以下步骤：
S1、所有节点上电后，根据预设分配机制，将所有时隙资源划分为共用时隙和动态时隙；共用时隙：为所有节点共用的时隙，节点上电时均按照固定的分配机制，从时隙资源中预定一定数量的时隙，这部分时隙一直被预留，用于发送控制信息（包括时隙占用消息、时隙预约消息、时隙分配消息、时隙释放消息）
动态时隙：共用时隙以外的时隙均为动态时隙，节点在有时隙需求时，需要发起时隙分配流程，经过时隙分配流程后会从动态时隙中分配相应的时隙给节点。
S2、每个节点根据定时器的定时触发信号到达时间，按照预设竞争机制从共用时隙中申请时隙，在申请到的时隙中发送时隙占用消息；所述预设竞争机制采用如下公式表示：
，当/>>P时允许接入；
其中：N是当前时刻节点的邻近节点个数，是邻近节点个数的最大值，/>为分配的共用时隙的个数,/>为当前网络中节点的总个数， P是0到1之间的随机参数，用于控制节点在每个时隙开始时发送数据的概率。
S3、源节点根据数据业务发送请求，申请动态时隙，向目的节点发送时隙预约消息，目的节点回复时隙预约消息后，源节点和目的节点以广播的模式向邻居节点发送时隙分配消息；
需要说明的是，每个节点的内部存储时隙表，在所述时隙表中划分内部占用时隙和外部占用时隙；内部占用时隙用于表示节点自身所占用的时隙情况；外部占用的时隙用于表示邻居节点占用的时隙情况。
其中，所述内部占用时隙的建立过程包括：
源节点根据数据发送业务发送请求，启动时隙动态分配流程，申请动态时隙；
内部占用的时隙有三种状态：（发送时隙）、/>（接收时隙）、/>（控制时隙）；根据申请到的动态时隙，在源节点的时隙表中设置为/>状态，在目的节点的时隙表中表示为状态；/>表示节点在当前时隙发送数据，/>表示节点在当前时隙发送控制信息。
外部占用的时隙用于表示邻居节点占用的时隙情况，外部占用的时隙有三种状态：发送占用时隙、/>接收占用时隙、/>占用时隙；/>表示有邻居节点用该时隙发送数据，/>表示有邻居节点用该时隙接收数据，/>表示邻居节点中即有用该时隙发送数据的，也有用该时隙接收数据。
未被占用的时隙设置为状态。
所述外部占用时隙的建立过程包括：
1、节点接收到邻居节点周期性广播的时隙占用消息，在时隙表中将对应的时隙设置为相应的外部时隙状态；
2、节点接收到邻居节点发送的时隙预约消息、时隙分配消息、时隙释放消息；在时隙表中将对应的时隙设置为相应的外部时隙状态；
3、节点以监听的方式，监听到邻居节点发送、接收数据后，会将时隙表为相应的状态，在时隙表中将对应的时隙设置为相应的外部时隙状态。
上述三种情况节点均为在时隙表中将对应的时隙设置为相应的外部时隙状态。
如图2所示，S4、邻居节点根据接收到的时隙占用消息，更新时隙表中的时隙状态，设置为外部占用的时隙状态。
具体包括：
定时模块周期性触发协议处理模块广播时隙占用消息。
邻居节点的协议处理模块收到时隙占用消息后，将时隙占用表发给协议选择模块。
邻居节点的协议选择模块按照时隙占用表中的时隙状态，设置成相应的时隙为外部占用的时隙状态。
如图3-4所示，进一步，申请动态时隙时，所述时隙动态分配流程包括以下步骤：
1、需要申请时隙时，源节点从时隙表选择可用时隙，组成预分配时隙表，并发送时隙预约消息至目的节点；
2、目的节点接收时隙预约消息，所述时隙预约消息中携带预分配时隙表；
3、按照目的节点的当前时隙表以及接收到的预分配时隙表选择空闲时隙，将选出的空闲时隙标记为状态；返回分配时隙；
4、目的节点向源节点回复时隙预约消息，时隙预约消息携带分配的时隙；
5、以广播的模式发送时隙分配消息至目的节点的邻居节点；
6、所述源节点收到目的节点回复的时隙预约消息后，将选择的时隙设置为状态，
7、广播的模式向源节点的邻居节点发送时隙分配消息；
源节点的邻居节点收到时隙分配消息后，将对应的时隙设置为状态；
目的节点的邻居节点收到时隙分配消息后，将对应的时隙设置为状态；
当任意邻居节点既收到目的节点广播的时隙分配消息，又收到了源节点广播的时隙分配消息，则将对应的时隙设置为状态。
如图5所示，还包括S5、所有节点按照定时器周期遍历时隙表，查找时隙表中被占用的时隙是否超时，将超时的时隙形成超时时隙表；
以广播的模式发送时隙释放消息给邻居节点，所述时隙释放消息中携带超时时隙表；
邻居节点收到时隙释放消息后，将对应的时隙设置为状态。
实施例2，如图6所示，本发明还提供一种基于邻居节点时隙占用的TDMA动态时隙分配系统，每个节点设置定时模块、时隙选择模块和协议处理模块；
所述定时模块用于利用定时器生成的定时触发信号；
所述时隙选择模块，根据预设分配机制，将所有时隙资源划分为共用时隙和动态时隙；根据时隙申请请求，分配或选择空闲时隙，将申请到的时隙或接收到的占用时隙设置为对应的时隙状态；
所述协议处理模块，用于每个节点根据定时器的定时触发信号到达时间，按照预设竞争机制从共用时隙中申请时隙，在申请到的时隙中发送时隙占用消息；
所述源节点的协议处理模块，根据数据业务发送请求，申请动态时隙，向目的节点发送时隙预约消息，收到目的节点回复时隙预约消息后，以广播的模式向邻居节点发送时隙分配消息；
邻居节点的协议处理模块根据接收到的时隙占用消息，更新时隙表中的时隙状态，邻居节点的时隙选择模块根据时隙占用消息，设置为外部占用的时隙状态。
实施例3，在本实施例中将详细说明各个节点的动态时隙分配过程。
如图3-4所示，（1）当源节点需要申请时隙时，协议处理模块向时隙选择模块申请时隙，时隙选择模块根据时隙表选择预分配时隙表（由多个可用的时隙组成）上报给协议处理模块；
（2）源节点的协议处理模块发送时隙预约消息（消息中包括预分配时隙表）发送给目的节点的协议处理模块；
（3）目的节点的协议处理模块收到时隙预约消息后，将预分配时隙表发送给时隙选择模块，时隙选择模块结合目的节点的时隙表以及接收到的预分配时隙表选择出空闲时隙，即为分配的时隙，并将该时隙设置为状态；
（4）目的节点回复时隙预约消息（内容包括分配的时隙信道号、时隙号参数）发送给源节点的协议处理模块；
（5）目的节点以广播的模式发送时隙分配消息（内容包括分配的时隙信道号、时隙号参数）给自己的邻居节点；
（6）源节点的协议处理模块收到目的节点时隙预约消息后，将分配时隙参数发送给时隙选择模块，时隙选择模块将对应时隙设置为状态；
（7）源节点以广播的模式发送时隙分配消息（内容包括分配的时隙信道号、时隙号参数）给自己的邻居节点；
（8）目的节点的邻居节点收到时隙分配消息后，根据时隙参数将对应的时隙设置为状态。
（9）源节点的邻居节点收到时隙分配消息后，根据时隙参数将对应的时隙设置为状态。
（10）如果节点既收到了目的节点广播的时隙分配消息，也收到了源节点广播的时隙分配消息，则将对应的时隙设置为状态。
如图5所示，为本申请中节点时隙释放流程。
（1）节点的定时器模块以周期的方式遍历时隙选择模块中的时隙表，查找时隙表里面被占用的时隙是否超时，将超时的时隙形成超时时隙表，并将超时时隙表发送给协议处理模块；
（2）节点的协议处理模块以广播的模式发送时隙释放消息（消息里面携带超时时隙表）给邻居节点。
（3）邻居节点收到时隙释放消息后，将对应的时隙设置为状态。显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种基于邻居节点时隙占用的TDMA动态时隙分配方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、所有节点上电后，根据预设分配机制，将所有时隙资源划分为共用时隙和动态时隙；
S2、每个节点根据定时器的定时触发信号到达时间，按照预设竞争机制从共用时隙中申请时隙，在申请到的时隙中发送时隙占用消息； 所述预设竞争机制采用如下公式表示：
= 1 - N//>+/> //>，当/>>P时允许接入；
其中：N是当前时刻节点的邻近节点个数，是邻近节点个数的最大值，/>为分配的共用时隙的个数,/>为当前网络中节点的总个数， P是0到1之间的随机参数，用于控制节点在每个时隙开始时发送数据的概率；
S3、源节点根据数据业务发送请求，申请动态时隙，向目的节点发送时隙预约消息，目的节点回复时隙预约消息后，源节点和目的节点以广播的模式向邻居节点发送时隙分配消息；
S4、邻居节点根据接收到的时隙占用消息，更新时隙表中的时隙状态，设置为外部占用的时隙状态。
2.根据权利要求1所述的基于邻居节点时隙占用的TDMA动态时隙分配方法，其特征在于，在S2中，还包括：每个节点的内部存储时隙表，在所述时隙表中划分内部占用时隙和外部占用时隙；内部占用时隙用于表示节点自身所占用的时隙情况；外部占用的时隙用于表示邻居节点占用的时隙情况。
3.根据权利要求2所述的基于邻居节点时隙占用的TDMA动态时隙分配方法，其特征在于，所述内部占用时隙的建立过程包括：
源节点根据数据发送业务发送请求，启动时隙动态分配流程，申请动态时隙；
根据申请到的动态时隙，在源节点的时隙表中设置为，在目的节点的时隙表中表示为/>；/>表示发送时隙，用于节点在当前时隙发送数据，/>表示接收时隙，用于节点在当前时隙接收信息。
4.根据权利要求3所述的基于邻居节点时隙占用的TDMA动态时隙分配方法，其特征在于，所述外部占用时隙的建立过程包括：
节点接收到邻居节点周期性广播的时隙占用消息，在时隙表中将对应的时隙设置为相应的外部时隙状态；
节点接收到邻居节点发送的时隙预约消息、时隙分配消息、时隙释放消息；在时隙表中将对应的时隙设置为相应的外部时隙状态；
节点以监听的方式，监听到邻居节点发送、接收数据后，会将时隙表为相应的状态，在时隙表中将对应的时隙设置为相应的外部时隙状态。
5.根据权利要求4所述的基于邻居节点时隙占用的TDMA动态时隙分配方法，其特征在于，所述时隙动态分配流程包括以下步骤：
需要申请时隙时，源节点从时隙表选择可用时隙，组成预分配时隙表，并发送时隙预约消息至目的节点，所述时隙预约消息中携带预分配时隙表；
目的节点接收时隙预约消息，按照目的节点的当前时隙表以及接收到的预分配时隙表选择空闲时隙，将选出的空闲时隙标记为；
目的节点向源节点回复时隙预约消息，并以广播的模式发送时隙分配消息至目的节点的邻居节点；
所述源节点收到目的节点回复的时隙预约消息后，将选择的时隙设置为，以广播的模式向源节点的邻居节点发送时隙分配消息；
源节点的邻居节点收到时隙分配消息后，将对应的时隙设置为状态；
目的节点的邻居节点收到时隙分配消息后，将对应的时隙设置为状态
当任意邻居节点既收到目的节点广播的时隙分配消息，又收到了源节点广播的时隙分配消息，则将对应的时隙设置为状态。
6.根据权利要求1所述的基于邻居节点时隙占用的TDMA动态时隙分配方法，其特征在于，还包括S5、所有节点按照定时器周期遍历时隙表，查找时隙表中被占用的时隙是否超时，将超时的时隙形成超时时隙表；
以广播的模式发送时隙释放消息给邻居节点，所述时隙释放消息中携带超时时隙表；
邻居节点收到时隙释放消息后，将对应的时隙设置为状态。
7.一种基于邻居节点时隙占用的TDMA动态时隙分配系统，其特征在于，每个节点设置定时模块、时隙选择模块和协议处理模块；
所述定时模块用于利用定时器生成的定时触发信号；
所述时隙选择模块，根据预设分配机制，将所有时隙资源划分为共用时隙和动态时隙；根据时隙申请请求，分配或选择空闲时隙，将申请到的时隙或接收到的占用时隙设置为对应的时隙状态；
所述协议处理模块，用于每个节点根据定时器的定时触发信号到达时间，按照预设竞争机制从共用时隙中申请时隙，在申请到的时隙中发送时隙占用消息；所述协议处理模块中，所述预设竞争机制采用如下公式表示：
= 1 - N//>+/> //>，当/>>P时允许接入；
其中：N是当前时刻节点的邻近节点个数，是邻近节点个数的最大值，/>为分配的共用时隙的个数,/>为当前网络中节点的总个数， P是0到1之间的随机参数，用于控制节点在每个时隙开始时发送数据的概率；
源节点的协议处理模块，根据数据业务发送请求，申请动态时隙，向目的节点发送时隙预约消息，收到目的节点回复时隙预约消息后，以广播的模式向邻居节点发送时隙分配消息；邻居节点的协议处理模块根据接收到的时隙占用消息，更新时隙表中的时隙状态，邻居节点的时隙选择模块根据时隙占用消息，设置为外部占用的时隙状态。
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