一种gts分配管理方法和设备的制作方法
【专利摘要】本发明揭示了一种GTS分配管理方法和设备，该方法包括接收来自请求节点的GTS请求，判断当前超帧中能够用于GTS分配的剩余时隙是否满足GTS请求要求；若不满足，则比较发出GTS请求的终端设备与已经申请到GTS的终端设备的传输帧频率，释放当前传输帧频率最小的终端设备所使用的GTS资源，然后给新发出GTS请求的终端设备分配GTS资源。本发明的有益效果为：本发明的GTS分配管理方法不需要申请资源空间，分配方法简单。在解决现有问题的同时使协调器设备能够更加高效合理地分配管理GTS资源，提高WPAN网络的吞吐率，同时很大程度提高了GTS资源利用率。
【专利说明】一种GTS分配管理方法和设备
【技术领域】
[0001]本发明属于无线通讯【技术领域】，涉及无线个人区域网络(WPAN)技术特别涉及一种GTS(时隙保障机制)的分配管理方法和设备。
【背景技术】
[0002]WPAN有两种工作模式,一种是信标使能模式(beacon-enabled mode),另一种是非信标使能模式(non beacon-enabled),在非信标使能模式下，网络中的所有节点通过非时隙的载波侦听多点接入/冲突避免(CSMA/CA)算法竞争信道。非信标使能模式的优点在于其自组织性，但不能提供时间保证和服务质量保证。
[0003]在信标使能模式下，网络可以周期性的发送超帧来组织通信，通信的实时性和服务质量可以通过采用超帧方式来保证，在超帧中分配非竞争时隙进行通信传输而得到满足，与非信标使能模式相比，信标使能模式更好地保证了实时性传输质量和服务质量。
[0004]在相关的标准中规定了超帧结构，如图1所示，两个联系信标帧的发送间隔采用信标帧间隔(BI)表示。超帧由信标、活跃期和非活跃期组成，其中，活跃期包括信标帧发送时段、竞争访问时段(CAP)和非竞争访问时段(CFP);而在非活跃期，节点不发送数据，进入休眠状态而节省能量。
[0005]超帧的活跃期也称为超帧持续时间(SD)，被划分成16个等长的时隙，如图1中O至15表示。每个时隙的长度，以及CAP中包含的时隙数等参数，由网络预先设置，并通过超帧开始时的信标帧发送时段广播给网络中的所有节点。
[0006]在一个超帧中最多只能分配7个GTS，每个GTS由若干个时隙组成。目前，对超帧的管理包括分配GTS，取消已分配的GTS、重新对分配的GTS的位置进行调整等。
[0007]为了请求分配GTS，节点会向网络侧发送GTS申请，该GTS申请中携带GTS特征信息如申请的GTS的长度和方向等信息。统称，网络侧分配GTS遵循先到先服务的原则进行分配。对于已经分配的GTS，可以对其进行取消、重新调整GTS位置灯管理，如图2、3、4所示，其中图中均未示出非活跃期。如图2所示，假设三个已分配的GTS分别为GTS1、GTS2和GTS3，其中GTSl占用时隙13、14、15，GTS2占用时隙9、10、11、12，GTS3占用时隙7、8，如果GTS2被取消，在超帧中将出现一块没有被使用的时隙，如图3阴影部分所示，可见，超帧变得零碎，这样会引起资源浪费。为解决这个问题，需要重新调整GTS的位置，将GTS3向右移动以紧靠GTSl，保证GTS的连续性。
[0008]由于GTS资源非常宝贵，如何有效地分配和管理GTS资源成为重要的研究，目前GTS分配技术解决方案为了提高GTS资源利用率，不惜占用浪费网络侧协调器资源空间，将时间损耗在算法复杂度，并导致设备的高功耗，通过降低协调器设备的系统性能来提高GTS资源的利用率；而用户终端设备仅在需要传输大量数据时才会申请GTS资源分配，以保证数据的有效传输。所以现有方案在实际应用中并未实现有效、公平地分配GTS资源。
【发明内容】
[0009]鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种基于时间敏感传输，同时优化带宽利用率的GTS分配管理方法。该分配管理方法在重复满足各节点的发送帧的频率的调度选择，并通过对GTS的重新分配来提高GTS使用率，从而达到提高带宽利用率，同时保证协调器的低功耗性能的目的。
[0010]本发明的目的将通过以下技术方案得以实现:
[0011]一种GTS分配管理方法，包括如下步骤:
[0012]接收来自请求节点的GTS请求，判断当前超帧中能够用于GTS分配的剩余时隙是否满足GTS请求要求；
[0013]若不满足，则比较发出GTS请求的终端设备与已经申请到GTS的终端设备的传输帧频率，若有已经申请到GTS的终端设备的传输帧频率小于新发出GTS请求的终端设备的传输帧频率，则释放当前传输帧频率最小的终端设备所使用的GTS资源，然后给新发出GTS请求的终端设备分配GTS资源。
[0014]优选的，所述判断当前超帧中能够用于GTS分配的剩余时隙是否满足GTS请求要求的步骤为，判断当前超帧中能够用于GTS分配的个数与发出GTS请求的终端设备所请求的GTS的个数的总和是否小于或等于网络协调器所能分配的GTS个数的最大值。
[0015]优选的，所述判断当前超帧中能够用于GTS分配的剩余时隙是否满足GTS请求要求的步骤后，若满足，网络协调器按照现有GTS分配方式先到先服务的原则为请求节点分配 GTS。
[0016]优选的，所述比较发出GTS请求的终端设备与已经申请到GTS的终端设备的传输帧频率的步骤之前，还包括计算所有已经申请到GTS的终端设备的传输帧频率的步骤。
[0017]优选的，所述比较发出GTS请求的终端设备与已经申请到GTS的终端设备的传输帧频率的步骤后，若有已经申请到GTS的终端设备的传输帧频率均大于新发出GTS请求的终端设备的传输帧频率时，则忽略所述新发出GTS请求的终端设备的GTS请求。
[0018]优选的，所述释放当前传输帧频率最小的终端设备所使用的GTS资源后，若此时能够用于GTS分配的剩余时隙还未满足GTS请求要求时，则继续比较剩余的已经申请到GTS的终端设备和新发出GTS请求的终端设备的传输帧频率，若还有剩余的已经申请到GTS的终端设备的传输帧频率小于新发出GTS请求的终端设备的传输帧频率，则释放当前传输帧频率最小的终端设备所使用的GTS资源，然后给新发出GTS请求的终端设备分配GTS资源，直到满足GTS资源的申请，若剩余的已经申请到GTS的终端设备的传输帧频率均大于新发出GTS请求的终端设备的传输帧频率时，则忽略所述新发出GTS请求的终端设备的GTS请求。
[0019]优选的，所述已申请到GTS的终端设备的传输帧频率计算公式为:Vk =FrmNum(i；k)/ (^ti),其中h表示在i时刻网络协调器给终端设备成功分配GTS, tk表示当前时刻，FrmNum(i；k)表不终端设备从时刻i到k传输巾贞的总数，Vk表不传输速率。
[0020]本发明还揭示了一种GTS分配管理设备，该设备包括:
[0021]判断单元,用于接收来自请求节点的GTS请求,判断当前超巾贞中能够用于GTS分配的剩余时隙是否满足GTS请求要求；
[0022]比较单元，用于在所述判断单元的判断结果为当前超帧中能够用于GTS分配的剩余时隙不能满足GTS请求要求的情况下，比较发出GTS请求的终端设备与已经申请到GTS的终端设备的传输帧频率，若有已经申请到GTS的终端设备的传输帧频率小于新发出GTS请求的终端设备的传输帧频率，则释放当前传输帧频率最小的终端设备所使用的GTS资源，然后给新发出GTS请求的终端设备分配GTS资源。
[0023]本发明的有益效果为:本发明的GTS分配管理方法不需要申请资源空间，分配方法简单。在解决现有问题的同时使协调器设备能够更加高效合理地分配管理GTS资源，提高WPAN网络的吞吐率，同时很大程度提高了 GTS资源利用率。
[0024]以下便结合实施例附图，对本发明的【具体实施方式】作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1为现有超帧结构示意图；
[0026]图2为现有GTS管理示意图一；
[0027]图3为现有GTS管理示意图二 ；
[0028]图4为现有GTS管理示意图三；
[0029]图5为本发明方法的总体流程图；
[0030]图6为本发明分配GTS的优选实施例的流程图；
[0031]图7为本发明设备实施例结构示意图。
【具体实施方式】
[0032]本发明实施例的实现思想为:接收来自请求节点的GTS请求,判断当前超巾贞中能够用于GTS分配的剩余时隙是否满足GTS请求要求；若不满足，则比较发出GTS请求的终端设备与已经申请到GTS的终端设备的传输帧频率，若有已经申请到GTS的终端设备的传输帧频率小于新发出GTS请求的终端设备的传输帧频率，则释放当前传输帧频率最小的终端设备所使用的GTS资源，然后给新发出GTS请求的终端设备分配GTS资源。本发明实施例中上述步骤的执行者为网络协调器。
[0033]为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步地详细说明。
[0034]图5为本发明方法优选实施例的总体流程图，包括如下步骤:
[0035]步骤201，网络协调器接收来自请求节点的GTS请求，判断当前超帧中能够用于GTS分配的剩余时隙是否满足GTS请求要求；若满足，则执行步骤202;否则，执行步骤203。
[0036]步骤202，按照现有GTS分配方式先到先服务的原则为请求节点分配GTS。
[0037]步骤203，比较发出GTS请求的终端设备与已经申请到GTS的终端设备的传输帧频率，释放当前传输帧频率最小的终端设备所使用的GTS资源，然后给新发出GTS请求的终端设备分配GTS资源。
[0038]图6为本发明方法优选实施例的流程图，包括如下步骤:
[0039]步骤301，网络协调器接收来自用户终端设备的请求节点的GTS请求。一般来说，PAN网络中的终端设备节点统计传输帧的频率，若超过频率阈值，则发起GTS申请的请求。
[0040]步骤302，判断当前超帧中能够用于GTS分配的剩余时隙是否满足GTS请求要求。所述判断当前超帧中能够用于GTS分配的剩余时隙是否满足GTS请求要求的步骤为，判断当前超帧中能够用于GTS分配的个数与发出GTS请求的终端设备所请求的GTS的个数的总和是否小于或等于网络协调器所能分配的GTS个数的最大值。若满足，则执行步骤303 ;否贝U，执行步骤304。
[0041]步骤303，网络协调器按照现有GTS分配方式先到先服务的原则为请求节点分配GTS。
[0042]步骤304，网络协调器计算所有已经申请到GTS的终端设备的传输帧频率的步骤。所述已申请到GTS的终端设备的传输巾贞频率计算公式为:Vk = FrmNum(i；k)/(^ti),其中h表示在i时刻网络协调器给终端设备成功分配GTS，tk表示当前时刻，FrmNumak)表示终端设备从时刻i到k传输巾贞的总数，Vk表不传输速率。
[0043]步骤305，比较发出GTS请求的终端设备与已经申请到GTS的终端设备的传输帧频率，释放当前传输帧频率最小的终端设备所使用的GTS资源；然后给新发出GTS请求的终端设备分配GTS资源，即步骤309。
[0044]其中，有一些特例。例如所述比较发出GTS请求的终端设备与已经申请到GTS的终端设备的传输帧频率的步骤后，若有已经申请到GTS的终端设备的传输帧频率均大于新发出GTS请求的终端设备的传输帧频率时，则忽略所述新发出GTS请求的终端设备的GTS请求，即步骤306。
[0045]或若所述释放当前传输帧频率最小的终端设备所使用的GTS资源后，此时能够用于GTS分配的剩余时隙还未满足GTS请求要求时(例如申请3个时隙的GTS，而现在只能分配2个时隙的GTS)，即经过步骤308后，则继续比较剩余的已经申请到GTS的终端设备和新发出GTS请求的终端设备的传输帧频率，若还有剩余的已经申请到GTS的终端设备的传输帧频率小于新发出GTS请求的终端设备的传输帧频率，则释放当前传输帧频率最小的终端设备所使用的GTS资源，然后给新发出GTS请求的终端设备分配GTS资源，即执行步骤309，直到满足GTS资源的申请；若剩余的已经申请到GTS的终端设备的传输帧频率均大于新发出GTS请求的终端设备的传输帧频率时，则忽略所述新发出GTS请求的终端设备的GTS请求，即步骤306。
[0046]如图7所示，本发明还揭示了一种GTS分配管理设备，该设备包括:
[0047]判断单元,用于接收来自请求节点的GTS请求,判断当前超巾贞中能够用于GTS分配的剩余时隙是否满足GTS请求要求；
[0048]比较单元，用于在所述判断单元的判断结果为当前超帧中能够用于GTS分配的剩余时隙不能满足GTS请求要求的情况下，比较发出GTS请求的终端设备与已经申请到GTS的终端设备的传输帧频率，若有已经申请到GTS的终端设备的传输帧频率小于新发出GTS请求的终端设备的传输帧频率，则释放当前传输帧频率最小的终端设备所使用的GTS资源，然后给新发出GTS请求的终端设备分配GTS资源。
[0049]上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，本领域技术人员在本发明技术精髓的启示下，还可能做出其他变更，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种GTS分配管理方法，其特征在于:包括如下步骤， 接收来自请求节点的GTS请求，判断当前超帧中能够用于GTS分配的剩余时隙是否满足GTS请求要求； 若不满足，则比较发出GTS请求的终端设备与已经申请到GTS的终端设备的传输帧频率，若有已经申请到GTS的终端设备的传输帧频率小于新发出GTS请求的终端设备的传输帧频率，则释放当前传输帧频率最小的终端设备所使用的GTS资源，然后给新发出GTS请求的终端设备分配GTS资源。
2.根据权利要求1所述的一种GTS分配管理方法，其特征在于:所述判断当前超帧中能够用于GTS分配的剩余时隙是否满足GTS请求要求的步骤为，判断当前超帧中能够用于GTS分配的个数与发出GTS请求的终端设备所请求的GTS的个数的总和是否小于或等于网络协调器所能分配的GTS个数的最大值。
3.根据权利要求1所述的一种GTS分配管理方法，其特征在于:所述判断当前超帧中能够用于GTS分配的剩余时隙是否满足GTS请求要求的步骤后，若满足，网络协调器按照现有GTS分配方式先到先服务的原则为请求节点分配GTS。
4.根据权利要求1所述的一种GTS分配管理方法，其特征在于:所述比较发出GTS请求的终端设备与已经申请到GTS的终端设备的传输帧频率的步骤之前，还包括计算所有已经申请到GTS的终端设备的传输帧频率的步骤。
5.根据权利要求1所述的一种GTS分配管理方法，其特征在于:所述比较发出GTS请求的终端设备与已经申请到GTS的终端设备的传输帧频率的步骤后，若有已经申请到GTS的终端设备的传输帧频率均大于新发出GTS请求的终端设备的传输帧频率时，则忽略所述新发出GTS请求的终端设备的GTS请求。
6.根据权利要求1所述的一种GTS分配管理方法，其特征在于:所述释放当前传输帧频率最小的终端设备所使用的GTS资源后，若此时能够用于GTS分配的剩余时隙还未满足GTS请求要求时，则继续比较剩余的已经申请到GTS的终端设备和新发出GTS请求的终端设备的传输帧频率，若还有剩余的已经申请到GTS的终端设备的传输帧频率小于新发出GTS请求的终端设备的传输帧频率，则释放当前传输帧频率最小的终端设备所使用的GTS资源，然后给新发出GTS请求的终端设备分配GTS资源，直到满足GTS资源的申请，若剩余的已经申请到GTS的终端设备的传输帧频率均大于新发出GTS请求的终端设备的传输帧频率时，则忽略所述新发出GTS请求的终端设备的GTS请求。
7.根据权利要求1所述的一种GTS分配管理方法，其特征在于:已申请到GTS的终端设备的传输巾贞频率计算公式为:Vk = FrmNum(i；k)/ (^ti),其中h表示在i时刻网络协调器给终端设备成功分配GTS, tk表示当前时刻，FrmNum(i；k)表示终端设备从时刻i到k传输中贞的总数，Vk表示传输速率。
8.—种GTS分配管理设备，其特征在于:该设备包括， 判断单元，用于接收来自请求节点的GTS请求，判断当前超帧中能够用于GTS分配的剩余时隙是否满足GTS请求要求； 比较单元，用于在所述判断单元的判断结果为当前超帧中能够用于GTS分配的剩余时隙不能满足GTS请求要求的情况下，比较发出GTS请求的终端设备与已经申请到GTS的终端设备的传输帧频率，若有已经申请到GTS的终端设备的传输帧频率小于新发出GTS请求的终端设备的传输帧频率，则释放当前传输帧频率最小的终端设备所使用的GTS资源，然后给新发出GTS请求的终端设备分配GTS资源。
【文档编号】H04W72/04GK104411013SQ201410648645
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月14日 优先权日:2014年11月14日
【发明者】朱盈娜, 李志
申请人:苏州英菲泰尔电子科技有限公司