[發(fā)明專利]一種靜態(tài)與動(dòng)態(tài)相融合的TDMA時(shí)隙分配方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011500276.8
• 申請(qǐng)日: 2020-12-18
• 公開（公告）號(hào): CN112737726A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 代立業(yè);郝亞峰;徐長(zhǎng)純;劉有才;盧毛毛;曲恒;賈克;蔡保海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所
• 主分類號(hào): H04J3/16
• 分類號(hào): H04J3/16
• 代理公司: 河北東尚律師事務(wù)所 13124
• 代理人: 王文慶

本發(fā)明公開了一種靜態(tài)與動(dòng)態(tài)相融合的TDMA時(shí)隙分配方法，屬于通信組網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明首先設(shè)計(jì)出滿足時(shí)隙動(dòng)靜態(tài)分配的時(shí)幀結(jié)構(gòu)，然后按照每個(gè)節(jié)點(diǎn)需要傳輸?shù)谋匾畔?shù)據(jù)量，運(yùn)用二叉樹塊內(nèi)均分法進(jìn)行靜態(tài)時(shí)隙；接著，當(dāng)用戶有突發(fā)性、長(zhǎng)報(bào)文發(fā)送需求時(shí)，按照預(yù)約請(qǐng)求的方式，向主節(jié)點(diǎn)申請(qǐng)動(dòng)態(tài)時(shí)隙，主節(jié)點(diǎn)按照優(yōu)先級(jí)進(jìn)行排隊(duì)處理；主節(jié)點(diǎn)在給從節(jié)點(diǎn)分配時(shí)隙的過程中，運(yùn)用遺傳算法實(shí)現(xiàn)主節(jié)點(diǎn)對(duì)時(shí)隙的智能分配。本發(fā)明不但保證了每個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)于必要信息的絕對(duì)傳輸，而且滿足節(jié)點(diǎn)突發(fā)性、長(zhǎng)報(bào)文發(fā)送的需求，并且在時(shí)隙分配的時(shí)候充分考慮了時(shí)隙均勻性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信組網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種靜態(tài)與動(dòng)態(tài)相融合的TDMA(TimeDivision Multiple Access，時(shí)分多址)時(shí)隙分配方法。

背景技術(shù)

目前，通信組網(wǎng)領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)鏈通信的時(shí)延、通信效率、組網(wǎng)能力以及可靠性都提出了更高的要求。基于時(shí)分多址(Time Division Multiple Access，TDMA)的數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)，以時(shí)隙作為基本傳輸單位，從體系框架上就滿足了系統(tǒng)對(duì)于組網(wǎng)的需求。而為了降低時(shí)延，就要求分配給每個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙在一個(gè)時(shí)幀內(nèi)盡可能均勻。為了提高通信效率，就要保證時(shí)幀中的每個(gè)時(shí)隙盡可能的處于發(fā)送狀態(tài)。而現(xiàn)有的時(shí)隙分配方法主要包括下面三種：

固定時(shí)隙分配：根據(jù)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，預(yù)先評(píng)估各個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)量的大小，然后人為的為各個(gè)節(jié)點(diǎn)分配一個(gè)或者多個(gè)固定的時(shí)隙來進(jìn)行通信。這樣設(shè)計(jì)的好處是保證了各個(gè)節(jié)點(diǎn)的通信質(zhì)量，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)沖突的信息傳輸，主要適用于系統(tǒng)負(fù)載較為明確的情況。但是節(jié)點(diǎn)在運(yùn)行過程中，報(bào)文的產(chǎn)生具有不確定性和突發(fā)性。因此，既有可能產(chǎn)生時(shí)隙分配不夠或者整個(gè)系統(tǒng)時(shí)隙資源利用過低。

競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙分配：各個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)自身的發(fā)送報(bào)文數(shù)據(jù)量的需求，依據(jù)事先設(shè)定的規(guī)則，進(jìn)行時(shí)隙資源的競(jìng)爭(zhēng)。這樣設(shè)計(jì)的好處是在滿足自身個(gè)性化需求的同時(shí)，提高了時(shí)隙的利用率，其主要適用于節(jié)點(diǎn)通信需求事先較難估計(jì)并變化比較頻繁的情況。但是，競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙分配本質(zhì)上屬于靜態(tài)分配，隨著系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)數(shù)的增加，彼此之間的競(jìng)爭(zhēng)更加激烈，可能導(dǎo)致整個(gè)通信系統(tǒng)性能的惡化。

動(dòng)態(tài)時(shí)隙分配：動(dòng)態(tài)時(shí)隙分配是在節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)需要發(fā)送時(shí)，才分配給其所需的時(shí)隙，在數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，節(jié)點(diǎn)取消其對(duì)時(shí)隙的占用。這樣設(shè)計(jì)的好處提高了時(shí)隙資源的利用率，時(shí)隙分配更加是合理。但是一旦發(fā)送沖突，難以保證各個(gè)節(jié)點(diǎn)都能順利獲得時(shí)隙，從而無(wú)法保證各個(gè)節(jié)點(diǎn)的正常通信。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提出一種靜態(tài)與動(dòng)態(tài)相融合的TDMA時(shí)隙分配方法，該方法可保證每個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)于必要信息的絕對(duì)傳輸，同時(shí)滿足節(jié)點(diǎn)突發(fā)性、長(zhǎng)報(bào)文發(fā)送的需求。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為：

一種靜態(tài)與動(dòng)態(tài)相融合的TDMA時(shí)隙分配方法，包括以下步驟：

(1)將整個(gè)時(shí)幀劃分為交替分布的靜態(tài)時(shí)隙和動(dòng)態(tài)時(shí)隙，其中，所有靜態(tài)時(shí)隙組成靜態(tài)時(shí)隙池，所有動(dòng)態(tài)時(shí)隙組成動(dòng)態(tài)時(shí)隙池；

(2)對(duì)于靜態(tài)時(shí)隙池采用二叉樹塊內(nèi)均法進(jìn)行時(shí)隙分配；其中，采用時(shí)隙組、起始索引號(hào)、重復(fù)率值三個(gè)變量來定義時(shí)隙塊，每一時(shí)隙塊由一個(gè)或多個(gè)同類型時(shí)隙組成，并采用非根節(jié)點(diǎn)到根節(jié)點(diǎn)的唯一路徑上的反序二進(jìn)制串對(duì)二叉樹的每一個(gè)非根節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編碼；所述時(shí)隙組用于指定時(shí)隙塊所屬的時(shí)隙池，起始索引號(hào)是時(shí)隙塊在時(shí)隙池中的起始位置，重復(fù)率值是時(shí)隙塊占用時(shí)隙個(gè)數(shù)的以2為底的對(duì)數(shù)；

(3)當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)鏈節(jié)點(diǎn)需求的時(shí)隙需要多個(gè)時(shí)隙塊共同提供時(shí)，則最終所選的多個(gè)時(shí)隙塊，其兩兩之間的間隔BI的總和取最大值；其中，若兩個(gè)時(shí)隙塊位于二叉樹的同一級(jí)中，則這兩個(gè)時(shí)隙塊的間隔BI為：

BI＝|2^N-1-|2^N-1-|Value(Code1)-Value(Code2)|||

式中，N為兩個(gè)時(shí)隙塊的所在級(jí)別，Code1和Code2分別代表兩個(gè)時(shí)隙塊的編碼，Value()表示將二進(jìn)制轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制；