[发明专利]基于请求排序的无线分布式网络时隙预约和分配方法

摘要

本发明公开一种基于请求排序的无线分布式网络时隙预约和分配方法，主要解决无线分布式网络中时隙资源预约和分配问题。本发明利用预约时隙RS发起数据时隙预约请求，利用回复时隙PS对预约请求进行基于调度分数值的排序，并回复预约请求，利用确认时隙AS进行时隙预约确认，从而完成承载普通业务的的时隙预约与分配，对于突发流式业务，采用时隙锁定机制进行快速时隙占用。本发明在降低业务数据端到端时延的同时，保证了不同节点和业务之间的时隙分配的公平性。

主权项

1.一种基于请求排序的无线分布式网络时隙预约和分配方法，其特征在于，在网节点进入预约时隙RS阶段，记录并发起预约请求，在网节点进入回复时隙PS阶段，对预约请求进行基于调度分值的排序分配，并回复预约请求，在网节点进入确认时隙AS阶段对预约时隙进行确认，在网节点使用时隙锁定方法，为在网节点突发流业务预约时隙资源；在网节点更新短帧时隙位置和循环移位系数，该方法具体步骤包括如下：(1)节点入网：(1a)采用时分多址TDMA接入方式，每个待入网的节点选择自己的广播时隙；(1b)每个待入网节点，按照下式选取自己对应的预约时隙RS、回复时隙PS、确认时隙AS分别在各自阶段中的位置：Is＝(Nb+Ic)％Nn其中，Is表示第s个待入网节点对应的预约时隙RS、回复时隙PS、确认时隙AS分别在各自阶段中的位置序号，所述的三个时隙在各自阶段中的位置序号是相同的，Nb表示待入网节点占据的广播时隙号，Ic表示当前复帧的循环移位系数，％表示算数取模操作，Nn表示当前网络中所能容纳的最多节点数；(1c)每个待入网的节点记录其广播时隙位置和预约时隙RS、回复时隙PS、确认时隙AS分别在各自阶段中的位置，完成广播时隙和短帧时隙分配；(1d)将所有完成广播时隙和短帧时隙分配节点中的每个节点作为在网节点，对每个在网节点分别执行步骤2、3、4、5、6、7、8、9的操作；(2)在网节点进入预约时隙RS阶段：(2a)在网节点清空本地时隙表；(2b)在网节点设置预约时隙阶段计时器，保持静默并侦听来自其他节点的预约请求帧；(2c)在网节点记录预约请求块中接收节点地址为多播地址或自身节点地址的预约请求块，形成请求记录；(2d)在网节点对应的预约时隙RS起始时刻，在网节点检查所有业务子队列非空时，将业务队列中数据包的接收地址、优先级、排队等待时延信息写入预约请求块；(2e)在网节点将多个预约请求块组成预约请求帧，在对应的预约时隙RS广播预约请求帧；(2f)在网节点判断预约时隙阶段计时器是否到期，若是，则执行步骤(3)，否则，执行步骤(2b)；(3)在网节点进入回复时隙PS阶段：(3a)在网节点设置回复时隙阶段计时器，保持静默并侦听来自其他节点的回复时隙帧；(3b)节点在收到回复时隙帧后，在本地时隙表中找到与回复时隙帧中的每个预约回复块的时隙位置对应的时隙位置，在所找到的时隙位置的占用链路集合中加入由请求节点和回复节点组成的链路；(3c)在网节点检查预约回复帧中请求节点地址为本节点地址时，根据预约回复块中的时隙号构建时隙确认块，存储时隙确认块形成时隙确认记录；(3d)在网节点在对应的回复时隙PS起始时刻，按照下式，计算预约记录中每个预约请求块的调度分数值：其中,Sh表示预约记录中第h个预约请求块的调度分数值，α表示取值为0.5的等待时间系数,th表示第h个预约请求块中的等待时间,Wh表示第h个预约请求块对应的等待时间阈值，β表示取值为0.5的队列长度系数，qh表示第h个预约请求块中的队列长度,L表示取值为120的节点队列容量；(3e)在网节点将请求记录中所有预约请求块，按照各自的调度分数值进行从大到小排序；(3f)在网节点从请求记录中选取调度分值最高的预约请求块，扫描自己本地时隙表中当前复帧部分；(3g)判断当前复帧部分中是否存在可分配的时隙位置，若是，则执行步骤(3h)，否则，从请求记录中删除该预约请求块后执行步骤(3f)；(3h)在网节点在本地时隙表中可分配的时隙位置的占用链路集合中，加入由调度分值最高的预约请求块中请求节点地址和本节点地址构成的链路；(3i)在网节点将调度分值最高的预约请求块的请求节点地址和可分配的时隙位置组成预约回复块，从请求记录中删除该预约请求块；(3j)判断请求记录是否为空，若是，执行步骤(3k)，否则，执行步骤(3f)；(3k)将所有的预约回复块组成回复时隙帧，在网节点于对应的回复时隙PS广播回复时隙帧；(3l)判断回复时隙阶段计时器是否到期，若是，执行步骤(4)，否则，执行步骤(3a)；(4)在网节点进入确认时隙AS阶段：(4a)在网节点设置确认时隙阶段计时器，保持静默并侦听来自其他节点的确认时隙帧；(4b)在网节点在收到确认时隙帧后，将由确认时隙帧中每个时隙确认块里的确认节点地址、回复节点地址组成的链路加入到在网节点本地时隙表中对应时隙位置的占用链路集合中；(4c)在网节点在本节点对应的确认时隙AS起始时刻，将时隙确认记录中的时隙确认块组合成为时隙确认帧，并广播时隙确认帧；(4d)判断确认时隙阶段计时器是否到期，若是，执行步骤(5)，否则，执行步骤(4a)；(5)在网节点进入数据时隙DS阶段：(5a)在网节点设置数据时隙阶段计时器，按照自己本地时隙表中占用链路集合进行数据传输；(5b)判断一个复帧周期内上层进入业务队列的相同接收地址的业务数据包数目是否超过设置为6的流阈值，若是，则将进入业务队列的相同接收地址的业务数据包的接收地址作为流目的地址；(6)判断当前复帧在本地时隙表中对应位置中是否存在可用时隙，若存在，则执行步骤(7)；否则，执行步骤(5)；(7)利用时隙锁定方法，在网节点预约时隙资源：(7a)将可用时隙加入到锁定时隙集合中，并将在网节点的地址赋值给流源地址；(7b)将赋值后的流源地址、锁定时隙集合、流目的地址组成时隙锁定SL帧；(7c)按照下式，计算下一个可用时隙在网节点发送时隙锁定SL帧的概率：其中，P表示下一个可用时隙在网节点发送时隙锁定SL帧的概率，e表示以自然对数e为底的指数操作，K表示取值为2的系数，Nc表示已入网的节点总数，Nn表示取值为32的所能容纳最多已入网节点数，Ds表示在网节点发送时隙与该在网节点上一次发送时隙的距离，且满足1≤Ds≤Dt，Dt表示的时隙距离阈值；(7d)在下一个可用时隙的数据部分中的时隙锁定部分，以概率P发送时隙锁定SL帧；(7e)在网节点收到来自其他已入网节点的时隙锁定SL帧时，从收到的时隙锁定SL帧中取出锁定时隙集合和流目的地址，对锁定时隙集合中的每一个时隙位置，在本地时隙表中相应位置的占用链路集合中添加由时隙锁定SL帧中流源地址和流目的地址组成的链路；(7f)流目的地址不是在网节点地址时，在网节点在数据时隙中回复部分中的时隙锁定回复部分转发时隙锁定SL帧；(8)判断数据时隙阶段计时器是否到期，若是，则执行步骤(9)，否则，执行步骤(5)；(9)在网节点更新短帧时隙位置和循环移位系数：(9a)在网节点将对应的RS时隙，PS时隙以及AS时隙位置在各自阶段中的位置向右循环移位一次；(9b)按照下式，在网节点更新循环移位系数：Ic＝(Ic+1)％Nn其中，Ic表示在网节点的循环移位系数，％表示算数取模操作，Nn表示当前网络中所能容纳的最多节点数；(10)完成在网节点复帧时隙的预约和分配。