[发明专利]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

权利要求书

1.一种多收发信机多信道无线Ad Hoc网络的信道资源分配方法，其特征在于，基于TDMA的分布式信道资源进行动态分配调度，对信道资源采用面向节点和面向链路两者相结合的混合分配机制，面向节点的资源分配和传输用于广播应用，面向链路的资源分配和传输用于支持大数据量的点对点单播业务流；不限制无线Ad Hoc网络中节点具有相同的收发信机配置以支持异构节点组网，节点收发信机数和工作信道数弹性可变，且能够降至单收发信机及单信道条件；

所述信道资源分配方法的TDMA信道访问结构包括：网络中的节点工作在信道集上，所述信道集为一组正交的信道，即由一组两两正交的频率划分；将时间按相等的帧长划分为一个个的信道帧，每个信道帧又划分为若干个时隙，每个时隙根据信道的不同划分为多个时频资源，包括用作控制交互的Beacon时隙和用作数据传输的Data时隙；网络中的节点唯一无冲突的预分配一个Beacon时隙，用于节点发送Beacon分组；节点通过Beacon分组监听所有邻居和时隙的分配情况，分配Data时隙进行数据发送，以及Data时隙使用结束后的释放；Data时隙通过Beacon时隙发送的Beacon分组协商申请动态分配，并可在两跳外对同一时隙进行复用；Data时隙分配支持面向节点和面向链路的分配使用方式，用于节点通信有效载荷的发送，并在使用结束后被释放；

所述信道资源分配方法的分配流程包括：Data时隙根据节点数据传输的需要进行按需动态分配，分配策略采取面向节点的分配和面向链路的分配两者相结合的混合分配策略；节点在申请到Data时隙后将对其进行持续占用，直至不再需要而将其释放或是因信道冲突导致结束对Data时隙的占用；在没有资源可供申请时，节点能够根据公平原则，释放部分自己当前占用来用于其它传输目的的资源，或是申请让周围邻居节点释放部分资源；

所述信道资源分配方法中，节点本地需要维护的信息包括：SS表，所述SS表包括本节点的时频和收发信机资源的占用状态；ENS表，所述ENS表包括邻居节点的资源占用状态，即每个一跳邻居节点对时频、收发信机资源的占用状态，以及可通过该一跳邻居节点中继到达的所有两跳邻居节点对时频资源的占用状态；ANS表，所述ANS表包括邻居节点时频资源占用状态，即所有一跳邻居节点对时频资源的发送的占用状态；SRM表，所述SRM表包括剩余可用时频和收发信机资源状态，即本节点到各一跳邻居节点及广播的剩余可用时频和收发信机资源状态；

所述信道资源分配方法的资源申请流程包括：

步骤S101：时隙估计，根据本节点到各个目的节点的业务速率和队列堆积情况估计需要的Data时隙数，广播业务作为一种到达特殊目的节点的业务按相同的方法估计需要的Data时隙数；

步骤S102：本节点根据本地维护信息表选择本节点和目的节点中均有空闲的Data时隙，其中本地维护信息表包括SS表、ENS表、ANS表和SRM表；广播发送节点选择本节点和所有一跳邻居节点中均有空闲的Data时隙；

步骤S103：在N时帧通过Beacon分组通告申请的空闲Data时隙；

步骤S104：一跳邻居节点收齐N时帧Beacon通告后，进行冲突处理并更新其本地维护信息表；

步骤S105：一跳邻居节点根据冲突处理的处理结果在N+1时帧Beacon分组中通告对申请的应答；

步骤S106：本节点收齐N+1时帧Beacon通告后确认本节点对Data时隙的占用或退避情况，并更新本地维护信息表；

步骤S107：节点在N+2时帧开始按照新的资源分配情况占用相应Data时隙。

2.根据权利要求1所述的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，其特征在于，所述信道资源分配方法的网络模型包括：

网络中节点配置半双工收发信机数量不少于1个，允许网络中不同节点的收发信机数量配置不一致；信道传输提供不少于1个正交的可用信道，不同正交信道上的收发活动互不干扰，通信的网络节点能够选择提供的正交信道中的任何一个或者多个信道进行通信；同一时刻，节点同一收发信机不能正确接收多于一个邻居节点的信息发送；全网节点时钟精确同步，每个节点有唯一的标识ID，即节点ID；网络具有多跳结构，发送节点在一跳范围内广播或单播发送信息，其数据信息将被一跳范围内的邻居节点接收后执行中继转发，直到到达目的节点。