[發明專利]基于定長時隙的時分雙工/時分多址信道動態分配方法

有效

• 申請號: 201210564565.3
• 申請日: 2012-12-24
• 公開（公告）號: CN103023822B
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 張冰;邱智亮;顏克洲;李紅濱;張奭;張誠;趙輝;孫漢汶
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學;北京大學;北京三梯通網絡技術有限公司;北京瀚諾科技有限公司
• 主分類號: H04L12/917
• 分類號: H04L12/917
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明屬于通信技術領域，涉及一種基于定長時隙的時分雙工/時分多址信道動 態分配方法，可應用于各種采用時分雙工/時分多址通信的局域網和接入網領域。

背景技術

在基于共享媒質的局域網和接入網中，為實現信道資源的合理和無沖突的分配， 常采用一個有中心的點到多點的邏輯拓撲結構。在這種網絡結構中，存在一個中心 站點統一分配信道資源的使用，除中心站點之外的其它站點稱為從屬節點。中心站 點和從屬站點之間可以直接進行數據通信，各從屬站點之間的通信一般需要通過中 心站點進行轉發。中心節點一般采用基于周期性報告/授權的時分雙工/時分多址機制 來實現信道的分配。在這種機制中，信道劃分成連續且互不重疊的規劃周期；每個 規劃周期含有一個信道規劃幀，由中心節點生成并發送，用于發布下一個規劃周期 的信道分配方案；當前規劃周期的信道分配方案，由上一個規劃周期中的信道規劃 幀進行規劃；每個規劃周期內還含有一個報告幀，由從屬節點生成并發送，用于其 向中心節點報告自身當前的發送隊列狀況；中心節點收到報告幀后，根據各報告幀 的內容和本地隊列情況生成規劃幀。將從屬節點向中心節點傳輸的單播數據幀稱為 上行數據幀，中心節點向從屬節點發送的單播或者廣播數據幀都稱為下行數據幀。

中心節點一般采用兩種方法來分配信道的使用：一種是靜態的信道分配方法， 在這種分配方法中，每個規劃周期被劃分為若干個大小相等的時隙，規劃周期內的 時隙分配方案都是固定不變的，即不僅一個規劃周期內的時隙個數和每個時隙的長 度是固定不變的，而且每個時隙分配給哪個節點使用也是固定的。這種靜態信道分 配方法可以不需要信道規劃幀和報告幀。另一種分配方法是完全動態的信道分配方 法，在這種分配方法中，一個規劃周期被劃分為若干個大小不等的時隙，規劃周期 內的時隙分配方案是動態變化的，由中心節點規定，即不僅一個規劃周期內的時隙 個數和每個時隙的長度是可變的，而且每個時隙分配給哪個節點使用也是可變的； 每個規劃周期的時隙分配方案可以根據不同節點對帶寬需求量的變化而靈活調整， 需求量大的節點可以獲得更多或更長的時隙。

上述兩種信道分配方法是目前基于共享媒質的局域網和接入網中廣泛使用的方 法，但這兩種方法都存在著各自的不足。

靜態的信道分配方法，其存在對信道利用率不高的問題，每個固定大小的時隙 都被固定分給某一節點傳輸數據，若該結點在某段時間沒有數據要傳輸，則分配給 該節點的時隙就浪費了。當網絡業務頻繁變化時，信道利用率低的情況會十分嚴重。

完全動態的信道分配方法，其存在信道分配的調度算法復雜度過高，規劃幀過 于復雜，以及對實現設備的運行速度要求過高，數據傳輸的等待時延過大等問題。 首先，動態分配的方法的每個時隙長度和使用該時隙的節點是動態可變的，這本身 就需要一個相對比較復雜的實現信道分配的調度算法；其次，為了保證調度算法能 正常運行，中心節點需要通過含有每個時隙的起止時刻、時隙長度和使用者等詳細 信息的規劃幀向各個從屬節點發布下個規劃周期的信道規劃方案，每個規劃周期的 長度、時隙個數和各時隙長度都可能不同，規劃幀的生成和解析都較為復雜；最后， 由于要對每個節點的時隙使用進行精細的動態規劃，中心節點每個規劃周期都要對 信道進行一次比較復雜的調度規劃，并在下一個規劃周期生效前生成并發送規劃幀， 這對中心節點的運行速度提出了很高的要求，信道速率越高，這種要求也就越高； 為降低對中心節點運算速度的要求，可以增大規劃周期，但由此又會帶來數據傳輸 的等待時延增大。

發明內容

本發明的目的在于針對上述已有技術的不足，提出了一種基于定長時隙的時分 雙工/時分多址信道動態分配方法，以在保證信道利用率的同時，靈活分配信道帶寬， 降低調度算法和規劃幀復雜度，減小對設備運行速度要求，縮短數據幀傳輸的等待 時延。

為實現上述目的，本發明的技術方案包括如下步驟：

（1）中心節點根據之前從屬節點上報的報告幀和本地隊列情況，每N個規劃周 期進行一次信道的分配，生成并發送規劃幀：

（1a）劃分成時隙，即把時長為T的規劃周期分成M個時隙，其中包括U個用 于傳輸上行數據幀的短數據幀時隙，D個用于傳輸下行數據幀的短數據時隙，L個既 能傳輸上行數據幀也能傳輸下行數據幀的長數據幀時隙，1個用于傳輸規劃幀的規 劃幀時隙和1個用于傳輸報告幀的報告幀時隙，每個規劃周期中每種時隙的個數和 長度都是固定不變的，U、D和L均為不為0的常數；