确定性信道接入条件下的WLAN目标唤醒时刻调度方法与流程

确定性信道接入条件下的wlan目标唤醒时刻调度方法
技术领域
1.本发明涉及通信技术领域，更具体的说是涉及确定性信道接入条件下的wlan目标唤醒时刻调度方法。


背景技术：

2.下一代无线局域网标准针对上行多用户同时传输新特性提出了广播目标唤醒时间(twt)机制。广播twt机制以信标帧传输时刻(tbtt)调度为前导，通过确定每个站点的tbtt分组醒来接收信标帧中包含的特定广播twt服务期参数信息。同时唤醒的站点可共同参与到同一个twt服务期，使用不同子信道来实现上行多用户同时传输，并以此提升密集环境下的网络整体性能。
3.ieee 802.11ax标准上行随机接入过程中，退避计数器为0的站点会随机选择信道进行数据传输。比如说明书附图1中所示的为广播twt操作示例图，显示了信道随机接入的一种实施案例。比如，在第2个tbtt时刻，只有sta1醒来，在接收到了对应的twt sp信息后参与信道竞争。然而在后续的第一个twt服务期间，存在两个可随机接入的资源单位(ru)。sta1随机选择了ru2进行数据传输，余下空闲的ru1，一定程度上造成了资源的浪费。又比如，在第4个tbtt时刻，sta1和sta2同时选择ru2传输数据，发生碰撞而致使数据无法成功接收，另外一方面ru1却是空闲的，一定程度上造成资源的浪费。此外，在第6个tbtt时刻，三个站点同时唤醒，而可用的ru共计两个，不可避免地会造成碰撞。可见，因部分时间内的资源过度竞争引起碰撞以及部分时间内的信道空闲引起资源浪费，随机接入存在吞吐率和能效的问题。当参与竞争的站点数超过可用的ru数量时，碰撞即会发生。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发的目的在于提供一种确定性信道接入条件下的wlan目标唤醒时刻调度方法、系统和设备，能够提供更高的吞吐量、ru利用率和能效。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
6.一种方法，确定性信道接入条件下的wlan目标唤醒时刻调度方法，包括
7.1.结结合ieee 802.11ax标准中的多用户同时传输的特性和广播twt机制获得基于广播twt调度的确定性信道接入方案dca；
8.2.ap使用站点上行数据流量统计特征集中调度策略找到优化的首个tbtt和侦听间隔(li)参数值，并根据可用的子信道数控制同时活跃站点数量；
9.3.设定约束条件；
10.4.dca信道接入方案将树结构与站点的li设置相对应，通过启发式搜索算法，找到符合树结构以此获得对应站点的li最优值；
11.5.通基于获得的li值，通过调整首个tbtt参数值确定站点的唤醒时刻调度表。
12.进一步，每个站点的li最优值通过如下方法获得：
13.1.确定用于表示li调度结果的树结构，包括树高、树根的出度；
14.2.确定树结构中的二叉子树数量为子信道的数量；
15.3.确定每棵二叉子树的树结构，并将站点分配至叶子节点；
16.4.确定每棵二叉子树上的站点使用同一个子信道；
17.5.确定每个叶子节点对应站点的li值为2
/
‑1，/表示站点所在子树中的层高。
18.具体的约束条件如下，设定的约束条件包括根据子信道数量约束同时活跃站点数量及树根的出度、根据一个twt服务期间内每个子信道能够传输完成的数据量约束树高及每个站点的li、根据所有站点缓存的数据包设定必须的时延约束、约束每个站点的li为对应子树最大树高对应的li值。
19.更进一步，利用启发式搜索算法获得最优li，所述启发式搜索算法包括
20.1.根据站点上行数据流量特征及twt机制的特殊性，基于马尔可夫链获得每个站点的时延特征，并以此建立每个站点可使用的li集合，分配最大符合条件的叶子节点给对应的站点，完成站点li初始值的设置；
21.2.设定每个站点的li启发搜索过程，启发式搜索时根据最大化吞吐量的目标设置每个站点的li值逐步缩小直至所有站点均符合对应的所有约束；
22.3.获得所有站点的最优li。
23.更多的来说，本发明方案能够运用在网络节点系统和网络节点设备中。
24.作为对设备的进一步优选，该设备包括壳体、设置在壳体内用于装配处理器的装配件、设置在壳体内用于固定装配件的固定件；所述装配件包括相互配合的第一扣件和第二扣件，所述第一扣件和第二扣件的内侧面均设置有一用于插接处理器基板的凹槽，所述第一扣件和第二扣件通过插槽和插杆插接，并且所述第一扣件和第二扣件均设置有锁定件，所述锁定件包括扣接杆和弹簧，所述扣接杆的一端可翻转的连接在第一扣件上另一端设置有用于扣接的凸块，所述弹簧与扣接杆连接，且弹簧处于拉伸状态；所述插槽位于第二扣件上，插杆位于第一扣件上；所述第二扣件上还设置有与扣接杆配合的扣槽，当扣接杆相对第一扣件内外翻转时，扣接杆进入或脱出扣槽。
25.更进一步，所述第一扣件上设置有用于安装扣接杆的装配槽，所述装配槽的槽底还设置有用于安装弹簧的盲孔，所述弹簧的一端固定连接在该盲孔中，另一端与扣接杆连接；所述扣接杆的一端通过插栓可内外翻转的连接在装配槽内，且另一端伸出装配槽用于扣接，所述第二扣件上设置有对应扣接杆的扣接槽，所述扣接槽与扣接杆伸出装配槽的部分形状对应，当第一扣件和第二扣件相互装配并且扣接杆在装配槽中内外翻转时，扣接杆嵌入或者脱出扣接槽。
26.更进一步，所述固定件包括用于与第一扣件和第二扣件固定的锁紧件和安装在锁紧件上用于与处理器贴合的散热片，所述散热片与处理器贴合的位置设置有温差发电组件，所述温差发电组件嵌入在散热片内，且一侧与处理器的表面贴合，所述温差发电组件与一阈值指示组件电连接，以传输电源给阈值指示组件，所述阈值指示组件根据电源参数发出不同阈值指示；所述阈值指示组件还连接有电能存储组件，所述阈值指示组件传输温差发电组件提供的电源给电能存储组件，所述阈值指示组件包括多组相互并联且与温差发电组件连接的指示灯电路，每组所述指示灯电路均由一对串联的用于分压的电阻和连接在两个电阻之间的发光二极管组成，每组之间串联的用于分压的电阻的分压级不同，与该对电阻连接的发光二极管获得的电压值均不同，且每对串联的电阻的两端均分别连接至温差发
电组件和地；所述电能存储组件包括一pnp三极管、一npn三极管、储能电容；所述npn三极管的集电极连接至温差发电组件，发射极与pnp三极管的集电极连接，pnp三极管的基极与指示灯电路中分压级最小的电阻的串联节点连接，所述储能电容的正极连接至npn三极管的发射极，负极接地；所述pnp三极管的发射极连接至外部用部件，基极连接至指示灯电路中分压级最大的电阻的串联节点。
27.更进一步，所述锁紧件包括用于与第一扣件和第二扣件装配的底座、用于安装散热片的装配组件；所述第一扣件和第二扣件均为半圆环型，所述第一扣件和第二扣件装配后形成环形，且所述第一扣件和第二扣件的外侧面设置有对应的螺纹，当其相互装配后构成完整的螺纹；所述锁紧件设置有与第一扣件和第二扣件装配后的环形对应的凹槽，该凹槽内设置有用于装配第一扣件和第二扣件的螺纹，所述第一扣件和第二扣件装配完毕后通过螺纹连接的方式与锁紧件上的凹槽装配；所述装配组件包括用于固定散热片的勾件，所述勾件为钉耙状，其一侧与底座铰接，另一侧用于配合散热片的锁扣安装。
28.本发明的有益效果：
29.1.让信道竞争中空闲的子信道能够充分利用；
30.2.调整子信道数量，增加其与站点数量匹配度，减少碰撞；
31.3.减少随机接入导致吞吐量低的问题。
附图说明
32.图1为现有的广播twt操作示例图；
33.图2为本发明的方法的流程示意图；
34.图3为本发明的第一扣环和第二扣环装配结构示意图；
35.图4为本发明的第一扣环和第二扣环的另一视角装配结构示意图；
36.图5为本发明的锁紧件结构示意图；
37.图6为本发明的指示灯电路结构示意图。
38.附图标记：2、装配件；21、第一扣件；22、第二扣件；23、插槽；24、插杆；3、固定件；4、锁定件；41、扣接杆；42、弹簧；43、凸块；44、扣槽；45、装配槽；46、扣接槽；51、锁紧件；52、温差发电组件；53、阈值指示组件；54、电能存储组件；6、勾件。
具体实施方式
39.下面将结合附图所给出的实施例对本发明做进一步的详述。
40.参照图2
‑
图6所示，
41.确定性信道接入条件下的wlan目标唤醒时刻调度方法，包括
42.1.结合ieee 802.11ax标准中的多用户同时传输的特性和广播twt机制获得基于广播twt调度的确定性信道接入方案dca；
43.2.ap使用站点上行数据流量统计特征集中调度策略找到优化的首个tbtt和li参数值，并根据可用的子信道数控制同时活跃站点数量；
44.3.设定约束条件；
45.4.dca信道接入方案将树结构与站点的li设置相对应，通过启发式搜索算法，找到符合树结构以此获得对应站点的li最优值；
46.5.通过约束条件、首个tbtt和li参数值和每个站点的li最优值确定调度表。
47.其中ap集中调度方法找到优化的首个tbtt和li参数值，能够在初步接入方案中进行优化，使得方案自始保持高吞吐量，使得在同一时刻活跃的站点数量不超过可使用子信道个数，也为后续twt服务期内实现高效的确定性信道访问提供便利。约束条件的定义能够保证方案的稳定性，减少干扰。再通过启发式搜索算法获得每个站点的li最优值，便于对各个站点进行调度，利用启发式搜索方式获得最优值能够基于各项约束条件进行对比、分析，获取具有较好的结合效果。在具备约束条件并且获得首个tbtt以及每个站点的最优li后，确定调度表，并通过该调度表的调度规则进行数据交换，能够确保数据吞吐率处于高水平，避免资源浪费；有效避免现有技术中的碰撞、空闲、吞吐量低的问题，对减少资源浪费的现象具有明显的改善。
48.具体的来说，每个站点的li通过如下方法约束：
49.1.确定用于表示li调度结果的树结构，包括树高、树根的出度；
50.2.确定树结构中的二叉子树数量为子信道的数量；
51.3.确定每棵二叉子树的树结构，并将站点分配至叶子节点；
52.4.确定每棵二叉子树上的站点使用同一个子信道；
53.5.确定每个叶子节点对应站点的li值为2
/
‑1，/表示站点所在子树中的层高。
54.该约束作为获得初步的li间隔并且用于初步建立关联，首先通过利用调度树来表示li调度结果，能够使其更加清晰，利用二叉子树数量与子信道数量调度结果的对应，能够更加方便的找到规律，通过叶子节点与站点的对应以及li值的约束，能够确定最后的li的约束条件为2的幂。基于该约束条件能够初步确定优选的侦听间隔，而间隔底数选2，能够适用于大多场合。
55.进一步设定更加详细的约束条件，设定的约束条件包括根据子信道数量约束同时活跃站点数量及树根的出度、根据一个twt服务期间内每个子信道能够传输完成的数据量约束树高及每个站点的li、根据所有站点缓存的数据包设定必须的时延约束、约束每个站点的li为对应子树最大树高对应的li值。
56.通过子信道数量来约束同时活跃站点数，能够避免碰撞，使得信道分配有序，减少碰撞能够增加能效；约束一个li内的数据量能够避免丢包，确保数据的完整性，也避免因为传输不完而超出延时，导致时序错乱；设定时延约束，能够稳定时序，让整体数据传输有效传达，约束li能够让li统一集中管理，避免出现底数不匹配而导致难以控制，使得碰撞产生。
57.其中启发式搜索算法的具体方案如下，所述启发式搜索算法包括
58.1.根据站点上行数据流量统计特征及twt机制的特殊性，基于马尔可夫链获得每个站点的时延特征，并以此建立每个站点可使用的li集合，分配最大符合条件的叶子节点给对应的站点，完成站点li初始值的设置；
59.2.设定每个站点的li启发搜索过程，启发式搜索时根据最大化吞吐量的目标设置每个站点的li值逐步缩小直至所有站点均符合对应的所有约束；
60.3.获得所有站点的最优li。
61.依据站点上行数据流量统计特征及twt机制的特殊性，建立li的时隙划分，当时隙划分够小时能够保障每个时隙中只到达一个数据包；为站点数据包在不同时隙到达建立相
应数量的状态，通过构建基于马尔科夫链的状态转移图，确定各个包到达每个不同小时隙的概率，能够获得每个包的时延估计；依据获得的时延特征，确定时延约束条件下每个站点的最大li，并以此确定满足时延约束条件下的侦听间隔集合；利用初始化过程让每个站点选择其最大可用的li为初始值，延长休眠时长使用最小的能耗；让后续的操作逐步取每个站点侦听间隔集合的最大值，当然该值的取得必须符合调度树中的整体约束条件，直到所有的约束条件均符合条件。启发式搜索算法依据目标的递增规律与约束特征，将其与li相结合，能够获得所有站点最优li值；通过li值和首个tbtt调度并确定所有站点的整体唤醒调度表，此时通过执行该调度表的唤醒规律，能够让所有站点处于高效运作状态。
62.基于以上方法，能够构建一种新的实施例。
63.将以上方法构建成具体的算法软件，进而完成软件模块，构建一个网络节点系统。能够采用软件系统的方式，让该调度表能够快速产生，便于连续实施。
64.基于以上方法，能够构建另一种的实施例。
65.通过将该软件程序写入到一处理器中，能够让该处理器自动执行该方法构建的软件，通过配合其他的处理器或者该处理器内部别的软件程序，进而获得所有需要的参数并分析后按照软件程序产生调度表，进而让处理器进行高效处理，让网络节点设备对信道的分配更加高效，让数据交互更高效。
66.作为在网络节点设备的进一步改进，该设备包括壳体、设置在壳体内用于装配处理器的装配件2、设置在壳体内用于固定装配件2的固定件3；所述装配件2包括相互配合的第一扣件21和第二扣件22，所述第一扣件21和第二扣件22的内侧面均设置有一用于插接处理器基板的凹槽，所述第一扣件21和第二扣件22通过插槽23和插杆24插接，并且所述第一扣件21和第二扣件22均设置有锁定件4，所述锁定件4包括扣接杆41和弹簧42，所述扣接杆41的一端可翻转的连接在第一扣件21上另一端设置有用于扣接的凸块43，所述弹簧42与扣接杆41连接，且弹簧42处于拉伸状态；所述插槽23位于第二扣件22上，插杆24位于第一扣件21上；所述第二扣件22上还设置有与扣接杆41配合的扣槽44，当扣接杆41相对第一扣件21内外翻转时，扣接杆41进入或脱出扣槽44。
67.将第一扣件21和第二扣件22进行插接的方式对处理器进行初步安装，通过设置凹槽，可以让处理器的基板固定的更加牢靠，并且利用插杆24和插槽23进行定位插接，能够避免初步安装的过程中出现凹槽没对准导致处理器损伤。并且通过扣接杆41和与其配合的扣槽44，能够在弹簧42的作用下扣接杆41与扣槽44紧密连接定位，使得第一扣件21和第二扣件22能够稳定扣接，并且能够设置凸块43的长度大于扣槽44的深度，此时在弹簧42的作用下，能够借助凸块43对扣槽44的挤压，让第二扣件22和第一扣件21在竖直方向上贴合更加紧密，减少一定的震动影响。
68.更进一步的设置中，所述第一扣件21上设置有用于安装扣接杆41的装配槽45，所述装配槽45的槽底还设置有用于安装弹簧42的盲孔，所述弹簧42的一端固定连接在该盲孔中，另一端与扣接杆41连接；所述扣接杆41的一端通过插栓可内外翻转的连接在装配槽45内，且另一端伸出装配槽45用于扣接，所述第二扣件22上设置有对应扣接杆41的扣接槽46，所述扣接槽46与扣接杆41伸出装配槽45的部分形状对应，当第一扣件21和第二扣件22相互装配并且扣接杆41在装配槽45中内外翻转时，扣接杆41嵌入或者脱出扣接槽46。通过设置装配槽45，此时扣接杆41可以隐藏在装配槽45中，在将处理器安装在电路板上时，扣接杆41
就不会因为其本身的厚度而增加安装难度。
69.为了提高电能回收和资源利用率，如下提供一种可行但不唯一的改进方案，所述固定件3包括用于与第一扣件21和第二扣件22固定的锁紧件51和安装在锁紧件51上用于与处理器贴合的散热片，所述散热片与处理器贴合的位置设置有温差发电组件52，所述温差发电组件52嵌入在散热片内，且一侧与处理器的表面贴合，所述温差发电组件52与一阈值指示组件53电连接，以传输电源给阈值指示组件53，所述阈值指示组件53根据电源参数发出不同阈值指示；所述阈值指示组件53还连接有电能存储组件54，所述阈值指示组件53传输温差发电组件52提供的电源给电能存储组件54，所述阈值指示组件53包括多组相互并联且与温差发电组件52连接的指示灯电路，每组所述指示灯电路均由一对串联的用于分压的电阻和连接在两个电阻之间的发光二极管组成，每组之间串联的用于分压的电阻的分压级不同，与该对电阻连接的发光二极管获得的电压值均不同，且每对串联的电阻的两端均分别连接至温差发电组件52和地；所述电能存储组件54包括一pnp三极管、一npn三极管、储能电容；所述npn三极管的集电极连接至温差发电组件52，发射极与pnp三极管的集电极连接，pnp三极管的基极与指示灯电路中分压级最小的电阻的串联节点连接，所述储能电容的正极连接至npn三极管的发射极，负极接地；所述pnp三极管的发射极连接至外部用部件，基极连接至指示灯电路中分压级最大的电阻的串联节点。
70.通过锁紧件51对第一扣件21和第二扣件22进一步进行固定，能够让处理器的预装配更加稳固，预装配完成后可以一次性安装在电路板上。此外，通过散热片与处理器的配合能够让处理器的温度维持正常工作的适合值。在散热片与处理器贴合的位置还设置温差发电组件52，通过散热片与处理器一端的温度与散热片背向处理器一侧通过快速降温后的温度差，能够让温差发电组件52产生电能，此外，通过阈值指示组件53对该温差发电组件52产生的电能进行阈值判断，能够通过温差发电组件52产生的电能情况反馈处理器的工作温度，散热片外部保持快速散热降温，与处理器贴合的一侧则表现为处理器的工作温度，该温差越大则温差发电组件52产生的电能越大，利用多组相互并联的指示灯电路对不同阈值的电能情况进行指示，具体如下，该指示灯电路通过两个相互串联在一起的电阻构成，一般的来说，该电阻的阻值取较大值，减少电能在电阻上的消耗，通过对两个电阻之间的串联节点的电压进行获取，能够得到推算实际的电能值，通过设置每组指示灯电路为不同的分压级，便能够通过分立元件的形式设置成阈值检测的电路，此时针对串联节点处获得的电能进行获取，并且该节点的电能超过发光二极管的点亮要求，则发光二极管发光，通过控制串联节点的分压级匹配发光二极管的点亮要求，能够设定每个指示灯电路的点亮阈值，进而表现出不同的指示情况，同时设置了两个三极管，分别为pnp和npn两种类型，其中pnp的基极连接在分压级最低串联节点上，此时pnp三极管能够最先被导通，进而让温差发电组件52的电能能够传输到储能电容上进行储能，由于三极管的单向导通效果，能够让储能电容上的电能不会倒灌，因此即使储能电容上的电能大于此时温差发电组件52产生的电能，也不会出现储能电容向温差发电组件52输送电能的情况，避免能源浪费，但是又能够确保在温差发电组件52的电能大于储能电容上的电能时，第一时间采用最小的分压级串联节点对三极管进行导通，能够让电能进行输送存储。此外，最大的分压级串联节点与npn三极管的基极连接，此时能够在温差较大的情况下，通过分压级最大的串联节点提供的电能让npn三极管截止，进而阻止储能电容的电能向外输出，此时有利于确保充电效能，此时温差发电组件52的
电能还能够通过其本身向外部供电，此时既能够充电又能够正常供电，在温差发电组件52输出的电能下降时，分压级最大的串联节点提供的电能不足以让npn三极管截止，此时npn三极管导通，进而利用储能电容放点，补充温差发电组件52输出的电能，能够让电能下降更加平缓，确保用电设备能够过渡。
71.更进一步的设置中，所述锁紧件51包括用于与第一扣件21和第二扣件22装配的底座、用于安装散热片的装配组件；所述第一扣件21和第二扣件22均为半圆环型，所述第一扣件21和第二扣件22装配后形成环形，且所述第一扣件21和第二扣件22的外侧面设置有对应的螺纹，当其相互装配后构成完整的螺纹；所述底座设置有与第一扣件21和第二扣件22装配后的环形对应的凹槽，该凹槽内设置有用于装配第一扣件21和第二扣件22的螺纹，所述第一扣件21和第二扣件22装配完毕后通过螺纹连接的方式与底座上的凹槽装配；所述装配组件包括用于固定散热片的勾件6，所述勾件6为钉耙状，其一侧与底座铰接，另一侧用于配合散热片的锁扣安装。
72.通过环形的凹槽来与装配后的第一扣件21和第二扣件22进行螺纹连接的组装，能够在第一扣件21和第二扣件22对处理器的进行定位组装后再次进行加固安装，并且安装方式简单。两者装配之后，可以通过利用锁紧件51与电路板进行装配或者在第一扣件21和第二扣件22上设置用于与电路板装配的部件进行装配。其中散热片通过装配组件和底座进行安装，该散热片上设置与勾件6配合的环，用于提供勾件6配合安装，散热片上的环让勾件6勾住之后即可固定，通过设置更多的勾件6和环，能够让整体紧密扣接。此外，勾件6成钉耙状，并且与底座铰接，该铰接方式能够提让勾件6具有一定的活动空间，让安装更加方便，设置多个勾件6时，当多个勾件6同时勾住对应的环时，勾件6和环在张力作用下处于紧绷状态，进而提供稳定的固定效果，因此在提供方便安装的效果同时也不会减弱固定的效果。
73.以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。