[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

本發明涉及無線移動自組織網絡領域，本發明公開了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，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。本發明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，在廣播和單播數據傳輸的資源使用上更有針對性，提高了信道資源的利用效率。

技術領域

本發明涉及無線移動自組織網絡技術領域，尤其涉及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。

背景技術

無線Ad Hoc網絡具備無中心、自組織的特點，無需架設固定的基礎設施，可以快速鋪開，自行完成網絡的組建，具備較強的機動性、靈活性和抗毀性，可以廣泛應用于戰場通信、應急救災通信等場景。由于無線Ad Hoc網絡的特點，其通常需要設計有別于固定網絡和有中心網絡的專用MAC協議。

根據節點工作信道數的不同，無線Ad Hoc網絡可以分為單信道Ad Hoc網絡和多信道Ad Hoc網絡，分別對應單信道MAC協議和多信道MAC協議。隨著無線Ad Hoc網絡用戶容量、信息吞吐量等需求的不斷提升，采用單信道越來越難以滿足無線Ad Hoc網絡大規模、多樣化業務互聯的應用需求，采用多信道是解決以上需求與性能之間矛盾的重要手段之一。但多信道的使用將帶來更高的頻譜占用開銷，不適用于無線頻譜資源稀缺的場景。

在多信道Ad Hoc網絡中，按節點配置收發信機數目的不同，可以分為單收發信機多信道網絡和多收發信機多信道網絡。采用多收發信機多信道技術，可以使得相鄰節點選用不同的信道，從兩個方面提高網絡的理論吞吐量：一方面多收發信機多信道可以使一個節點同時進行收發工作，而不是時分復用，這樣可以加倍節點的吞吐量；另一方面利用多收發信機多信道，可以通過給相鄰節點分配不同的發送或接收信道，避免相鄰節點的共信道干擾，消除隱藏節點和暴露節點問題，進而提高網絡的吞吐量。多收發信機的使用雖然能提高信道資源利用率，但也會對硬件帶來的更高的要求，成本較高。

根據網絡中節點收發信機數量，多信道MAC協議可以分為單收發信機多信道MAC協議、多收發信機多信道MAC協議。單收發信機多信道MAC協議有基于跳頻的多信道MAC協議SSCH(Slotted Seeded Channel Hopping)協議和基于時隙劃分的MAC協議MMAC(Multi-channel Mac)協議等。單收發信機多信道MAC協議收發節點雙方通過控制信息協商在相同時刻切換到某個信道上進行數據收發，網絡中其他節點可以同時切換到另外的信道上進行數據收發，這樣相比單信道的MAC協議系統容量將得到提升。但單收發信機多信道MAC協議若劃分專門的控制時段進行控制信息交互，則將加大控制開銷；若無專門的控制時段，則切換到其他信道執行數據收發的節點將無法聽到其余節點的協商控制信息，帶來隱蔽終端的問題。通過采用多個收發信機能夠避免單收發信機多信道MAC協議的缺點，如DCA(DynamicChannel Assignment)協議就屬于多收發信機多信道的MAC協議，此外還有PCAM(PrimaryChannel Assignment based MAC)協議等。

信道資源調度控制是MAC層設計的主要功能之一，其主要目的是為了確定網絡中某一個節點的信道資源分配問題。信道資源調度就是通過合理安排有傳輸需求的通信鏈路占用相應的信道資源，目標是獲得節點之間無沖突的信道傳輸，并努力達到更高的信道利用率。