[发明专利]TDMA自组网中基于业务流路径的动态时隙分配方法

说明书

本发明公开了一种TDMA自组网中基于业务流路径的动态时隙分配方法，解决了多跳传输时动态时隙分配时间过长，非瓶颈节点占用无效时隙的问题。方案是：在业务流源节点检测业务，将每个节点的动态时隙占用情况汇总到业务流路径上最后一跳节点对所有节点时隙分配；按轮次分配，保证分配完成后路径上所有节点分得的动态时隙个数是相等的，按轮分配时采取一步回退方式，增大瓶颈节点的可占用时隙个数。本发明设计包含源节点检测业务流，路径上最后一跳节点汇总各节点信息进行时隙分配，缩短了业务检测和时隙分配时间，按轮次分配和一步回退方式，避免了木桶效应，提高了时隙利用率，增加了端到端的吞吐量，用于TDMA自组织网络领域。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，更进一步涉及MAC层中一种基于业务路径的时隙分配，具体是一种TDMA自组网中基于业务流路径的动态时隙分配方法，可广泛使用于自组网TDMA协议中。

背景技术

作为自组网中控制节点的报文传输对无线媒体的占用，保证网络整体性能的MAC协议是移动自组网的关键技术，通过把信道划分为时隙来提高信道的空间复用度和节点接入公平性。动态时隙分配算法作为TDMA多址协议的研究方向，如何在实际应用中满足各节点的业务需求，如何高效地分配时隙，在TDMA的应用中显得尤为重要。

目前，主要有固定时隙分配、竞争时隙分配、动态时隙分配算法，其中固定时隙分配算法为网络中的节点预先分配了时隙，但不能根据节点业务需求变化动态调整分配方案，资源浪费十分严重，实用性较差；竞争时隙分配算法允许网络内节点在一定范围内竞争时隙，从而实现时隙的复用，但这类算法完全基于随机竞争机制，因此存在冲突较多、吞吐量小的问题；动态时隙分配算法综合了固定时隙分配算法和竞争时隙分配算法的优势，在节点需要发送数据时，才分配给其所用时隙，数据发送完毕，节点取消对时隙的占用，这样可以提高信道的利用率，但也存在一些不足，如业务流在多跳路径上传输时，路径上每个节点都要检测业务、进行时隙预约的判断和计算，会延长动态时隙资源分配的时间，而且会出现木桶效应，影响端到端的吞吐量以及时隙的有效利用率。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种缩短时隙分配时间和提高时隙效率的TDMA自组网中基于业务流路径的动态时隙分配方法。

本发明是一种TDMA自组网中基于业务流的路径级动态时隙分配方法，其特征在于，包括有如下步骤：

(1)根据业务流获得业务速率和路径信息：在TDMA自组网中，根据每个复帧到达节点的帧个数，获得业务流速率V_in，则每个节点满足业务流传输所需的时隙个数n_c＝V_in，根据业务帧的头部信息查询路由表，得到业务流路径上的节点集合S₀。

(2)汇总各节点的可用时隙信息并排序：将各节点的可占用时隙集合发送至业务流路径的最后一个节点，汇总得到路径上各节点可用的时隙集合U_ia，根据各节点可用的时隙集合U_ia计算每个时隙可分配的节点集合S_jk，按照节点集合中点的个数将节点集合S_jk进行升序排序。

(3)为业务流路径上的节点分配时隙：

采用按轮次分配的方法，每一轮次分配使路径上每个节点各获得一个时隙；每一轮分配时，按序遍历每个时隙的可分配节点集合，得到节点集合中未分配得时隙的节点，为该节点分配时隙，每一轮分配完成后保证分配给路径上每一个节点的时隙个数是相等的，直到某一节点无法获得时隙时，本次时隙分配结束；在分配过程中出现瓶颈节点可占用时隙被抢占时，采用一步回退的方式使非瓶颈节点让出时隙供瓶颈节点占用。

本发明避免木桶效应的发生，缩短动态时隙资源分配的时间，提高时隙的有效利用率，增加端到端的吞吐量，提高通信质量。

本发明与现有技术相比具有以下优点：