[發(fā)明專利]一種多收發(fā)信機多信道無線Ad Hoc網(wǎng)絡的信道資源分配方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010601324.6
• 申請日: 2020-06-29
• 公開（公告）號: CN111818652B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)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(quán)）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(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 管高峰

1.一種多收發(fā)信機多信道無線Ad Hoc網(wǎng)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(tài)分配調(diào)度，對信道資源采用面向節(jié)點和面向鏈路兩者相結(jié)合的混合分配機制，面向節(jié)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(shù)據(jù)量的點對點單播業(yè)務流；不限制無線Ad Hoc網(wǎng)絡中節(jié)點具有相同的收發(fā)信機配置以支持異構(gòu)節(jié)點組網(wǎng)，節(jié)點收發(fā)信機數(shù)和工作信道數(shù)彈性可變，且能夠降至單收發(fā)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(jié)構(gòu)包括：網(wǎng)絡中的節(jié)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(jù)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(shù)據(jù)傳輸?shù)腄ata時隙；網(wǎng)絡中的節(jié)點唯一無沖突的預分配一個Beacon時隙，用于節(jié)點發(fā)送Beacon分組；節(jié)點通過Beacon分組監(jiān)聽所有鄰居和時隙的分配情況，分配Data時隙進行數(shù)據(jù)發(fā)送，以及Data時隙使用結(jié)束后的釋放；Data時隙通過Beacon時隙發(fā)送的Beacon分組協(xié)商申請動態(tài)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(jié)點和面向鏈路的分配使用方式，用于節(jié)點通信有效載荷的發(fā)送，并在使用結(jié)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(jù)節(jié)點數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰M行按需動態(tài)分配，分配策略采取面向節(jié)點的分配和面向鏈路的分配兩者相結(jié)合的混合分配策略；節(jié)點在申請到Data時隙后將對其進行持續(xù)占用，直至不再需要而將其釋放或是因信道沖突導致結(jié)束對Data時隙的占用；在沒有資源可供申請時，節(jié)點能夠根據(jù)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(jié)點釋放部分資源；

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

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(jù)本節(jié)點到各個目的節(jié)點的業(yè)務速率和隊列堆積情況估計需要的Data時隙數(shù)，廣播業(yè)務作為一種到達特殊目的節(jié)點的業(yè)務按相同的方法估計需要的Data時隙數(shù)；

步驟S102：本節(jié)點根據(jù)本地維護信息表選擇本節(jié)點和目的節(jié)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(fā)送節(jié)點選擇本節(jié)點和所有一跳鄰居節(jié)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(jié)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(jié)點根據(jù)沖突處理的處理結(jié)果在N+1時幀Beacon分組中通告對申請的應答；

步驟S106：本節(jié)點收齊N+1時幀Beacon通告后確認本節(jié)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(jié)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(jù)權(quán)利要求1所述的一種多收發(fā)信機多信道無線Ad Hoc網(wǎng)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(wǎng)絡模型包括：

網(wǎng)絡中節(jié)點配置半雙工收發(fā)信機數(shù)量不少于1個，允許網(wǎng)絡中不同節(jié)點的收發(fā)信機數(shù)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(fā)活動互不干擾，通信的網(wǎng)絡節(jié)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(jié)點同一收發(fā)信機不能正確接收多于一個鄰居節(jié)點的信息發(fā)送；全網(wǎng)節(jié)點時鐘精確同步，每個節(jié)點有唯一的標識ID，即節(jié)點ID；網(wǎng)絡具有多跳結(jié)構(gòu)，發(fā)送節(jié)點在一跳范圍內(nèi)廣播或單播發(fā)送信息，其數(shù)據(jù)信息將被一跳范圍內(nèi)的鄰居節(jié)點接收后執(zhí)行中繼轉(zhuǎn)發(fā)，直到到達目的節(jié)點。