[發明專利]一種多收發信機多信道無線Ad Hoc網絡的信道資源分配方法

有效

• 申請號: 202010601324.6
• 申請日: 2020-06-29
• 公開（公告）號: CN111818652B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 王亞茜;毛建兵;白維學;張浪;莫嫻;鄭重;賴增桂
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十研究所
• 主分類號: H04W72/04
• 分類號: H04W72/04;H04W84/18
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 管高峰

1.一種多收發信機多信道無線Ad Hoc網絡的信道資源分配方法，其特征在于，基于TDMA的分布式信道資源進行動態分配調度，對信道資源采用面向節點和面向鏈路兩者相結合的混合分配機制，面向節點的資源分配和傳輸用于廣播應用，面向鏈路的資源分配和傳輸用于支持大數據量的點對點單播業務流；不限制無線Ad Hoc網絡中節點具有相同的收發信機配置以支持異構節點組網，節點收發信機數和工作信道數彈性可變，且能夠降至單收發信機及單信道條件；

所述信道資源分配方法的TDMA信道訪問結構包括：網絡中的節點工作在信道集上，所述信道集為一組正交的信道，即由一組兩兩正交的頻率劃分；將時間按相等的幀長劃分為一個個的信道幀，每個信道幀又劃分為若干個時隙，每個時隙根據信道的不同劃分為多個時頻資源，包括用作控制交互的Beacon時隙和用作數據傳輸的Data時隙；網絡中的節點唯一無沖突的預分配一個Beacon時隙，用于節點發送Beacon分組；節點通過Beacon分組監聽所有鄰居和時隙的分配情況，分配Data時隙進行數據發送，以及Data時隙使用結束后的釋放；Data時隙通過Beacon時隙發送的Beacon分組協商申請動態分配，并可在兩跳外對同一時隙進行復用；Data時隙分配支持面向節點和面向鏈路的分配使用方式，用于節點通信有效載荷的發送，并在使用結束后被釋放；

所述信道資源分配方法的分配流程包括：Data時隙根據節點數據傳輸的需要進行按需動態分配，分配策略采取面向節點的分配和面向鏈路的分配兩者相結合的混合分配策略；節點在申請到Data時隙后將對其進行持續占用，直至不再需要而將其釋放或是因信道沖突導致結束對Data時隙的占用；在沒有資源可供申請時，節點能夠根據公平原則，釋放部分自己當前占用來用于其它傳輸目的的資源，或是申請讓周圍鄰居節點釋放部分資源；

所述信道資源分配方法中，節點本地需要維護的信息包括：SS表，所述SS表包括本節點的時頻和收發信機資源的占用狀態；ENS表，所述ENS表包括鄰居節點的資源占用狀態，即每個一跳鄰居節點對時頻、收發信機資源的占用狀態，以及可通過該一跳鄰居節點中繼到達的所有兩跳鄰居節點對時頻資源的占用狀態；ANS表，所述ANS表包括鄰居節點時頻資源占用狀態，即所有一跳鄰居節點對時頻資源的發送的占用狀態；SRM表，所述SRM表包括剩余可用時頻和收發信機資源狀態，即本節點到各一跳鄰居節點及廣播的剩余可用時頻和收發信機資源狀態；

所述信道資源分配方法的資源申請流程包括：

步驟S101：時隙估計，根據本節點到各個目的節點的業務速率和隊列堆積情況估計需要的Data時隙數，廣播業務作為一種到達特殊目的節點的業務按相同的方法估計需要的Data時隙數；

步驟S102：本節點根據本地維護信息表選擇本節點和目的節點中均有空閑的Data時隙，其中本地維護信息表包括SS表、ENS表、ANS表和SRM表；廣播發送節點選擇本節點和所有一跳鄰居節點中均有空閑的Data時隙；

步驟S103：在N時幀通過Beacon分組通告申請的空閑Data時隙；

步驟S104：一跳鄰居節點收齊N時幀Beacon通告后，進行沖突處理并更新其本地維護信息表；

步驟S105：一跳鄰居節點根據沖突處理的處理結果在N+1時幀Beacon分組中通告對申請的應答；

步驟S106：本節點收齊N+1時幀Beacon通告后確認本節點對Data時隙的占用或退避情況，并更新本地維護信息表；

步驟S107：節點在N+2時幀開始按照新的資源分配情況占用相應Data時隙。

2.根據權利要求1所述的一種多收發信機多信道無線Ad Hoc網絡的信道資源分配方法，其特征在于，所述信道資源分配方法的網絡模型包括：

網絡中節點配置半雙工收發信機數量不少于1個，允許網絡中不同節點的收發信機數量配置不一致；信道傳輸提供不少于1個正交的可用信道，不同正交信道上的收發活動互不干擾，通信的網絡節點能夠選擇提供的正交信道中的任何一個或者多個信道進行通信；同一時刻，節點同一收發信機不能正確接收多于一個鄰居節點的信息發送；全網節點時鐘精確同步，每個節點有唯一的標識ID，即節點ID；網絡具有多跳結構，發送節點在一跳范圍內廣播或單播發送信息，其數據信息將被一跳范圍內的鄰居節點接收后執行中繼轉發，直到到達目的節點。