多信道同步自组织网络的调度方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种调度方法，尤其是一种多信道同步自组织网络的调度方法，属于无线通信网络的技术领域。
【背景技术】
[0002]多信道同步自组织网络，是一种全网同步、频域拥有多个物理信道的自组织网络，拥有低时延、高吞吐量、高容量等特点，其中，节点可以是但并不局限于中继节点、基站、移动终端等无线通信设备。
[0003]现有的单收发器多信道同步自组织网络MAC协议主要有MMAC(Mult1-channelMedia Access ControI )、TMMAC(TDMA based MMAC)、SCCH(Slotted SeededChanne IHopping)，这三种协议信道访问方式都是 CSMA( Carr i er Sense MultipleAccess)，通过监听信道和随机回退机制来占用信道，通过RTS(Request To send)/CTS(Clear To Send)信号解决隐藏终端的问题，RTS/CTS分组的发送带有盲目性，当节点数较多时RTS/CTS分组之间冲突的概率比较大。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种多信道同步自组织网络的调度方法，其能实现多信道同步自组织网络的时频资源无冲突分配，避免资源浪费，同时可保证时延和吞吐量等Q0S(Quality of Service)指标。
[0005]按照本发明提供的技术方案，所述多信道同步自组织网络的调度方法，对采用时分方式的多信道自组织网络，将时域资源划分为连续的时帧，将每个时帧分成一个控制子帧以及一个数据子帧，每个控制子帧内包含多个控制时隙，每个数据子帧内包含多个数据时隙，数据时隙包含多个物理信道，组成多信道同步自组织网络的多个节点能同时实用不同的物理通道，但每个节点在同一时间只能使用一个物理信道进行发送或接收消息;对控制子帧内的控制时隙采用无冲突的慢速分配方式进行分配。
[0006]每个时帧的长度相同，在多信道同步自组织网络的拓扑产生变化时，通过节点调度模块进行控制时隙的分配。
[0007]所述节点调度模块进行控制时隙分配的过程包括如下步骤:
步骤S1、确定待分配节点集合；
步骤s2、确定每个节点可复用控制时隙的节点集合；
步骤s3、确定待分配控制时隙集合；
步骤s4、根据上述的待分配节点集合、每个节点可复用控制时隙的节点集合以及待分配控制时隙集合进行控制时隙分配，并使得每个控制时隙间相互不冲突。
[0008]步骤Si中，将多信道同步自组织网络中的所有节点确定为待分配节点集合内的待分配对象;步骤s2中，对待分配节点集合中的任一节点作为当前节点，将待分配节点集合中与当前节点所有邻居节点相差两跳及以上距离的节点作为可复用控制时隙节点，根据所述可复用控制时隙节点确定每个节点可复用控制时隙的节点集合，并根据每个节点可用复用控制时隙的节点集合确定相互复用子集。
[0009]步骤s3中，确定控制时隙个数阈值，若多信道同步自组织网络内的节点数量不大于控制时隙个数阈值时，每时帧控制时隙的个数为节点数上对齐到节点数量最近的2的整数次幂；当多信道同步自组织网络内的节点数量大于控制时隙个数阈值时，每帧控制时隙的个数为控制时隙个数阈值。
[0010]所述步骤4中，具体分配过程为:从待分配时隙集合中取出一个控制时隙，从待分配节点集合中取出一个节点，并将所述节点作为当前分配节点，将取出的控制时隙分配给当前分配节点，将当前分配节点从待分配节点集合中剔除，从当前分配节点的可复用控制时隙的节点集合中寻找元素最多的相互复用子集，并将所述取出的控制时隙同样分配给相互复用子集内的节点，且将取出的控制时隙从待分配时隙集合中剔除，直至对待分配时隙集合中的所有控制时隙都进行分配。
[0011]待分配时隙集合中的控制时隙按时间推进顺序依次取出，待分配节点集合中的节点按节点物理地址递增顺序取出；若当前分配节点的可复用控制时隙的节点集合中存在元素个数相同并列最大的相互复用子集，则随机选择一组相互复用子集，将取出的控制时隙分配给选择相互复用子集的节点。
[0012]本发明的优点:通过将时域资源划分为控制时隙和数据时隙，数据时隙包含多个物理信道，通过对控制时隙采用无冲突的慢速分配，实现对时隙和频点的无竞争分配，避免资源浪费，同时可保证时延和吞吐量等QOS指标。
【附图说明】
[0013]图1为本发明时频资源划分的示意图。
[0014]图2为本发明控制时隙的分配流程图。
[0015]图3为本发明节点拓扑的示意图。
[0016]图4为本发明节点拓扑的另一种状态图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0018]为了能实现多信道同步自组织网络的时频资源无冲突分配，避免资源浪费，同时可保证时延和吞吐量等QOS(QuaIity of Service)指标，本发明的多信道同步自组织网络的调度方法，具体为:对采用时分方式的多信道同步自组织网络，将时域资源划分为连续的时帧，将每个时帧分成一个控制子帧以及一个数据子帧，每个控制子帧内包含多个控制时隙，每个数据子帧内包含多个数据时隙，数据时隙包含多个物理信道，组成多信道同步自组织网络的多个节点能同时实用不同的物理通道，但每个节点在同一时间只能使用一个物理信道进行发送或接收消息;对控制子帧内的控制时隙采用无冲突的慢速分配方式进行控制时隙资源的分配。
[0019]具体地，在多信道同步自组织网络采用时分方式时，将时域资源划分为连续的时帧，每个时帧的长度相同，时帧的具体长度可以根据需要进行选择确定。在多信道同步自组织网络的拓扑产生变化时，通过节点调度模块进行控制时隙的分配。所述拓扑发生变化是指任意节点发现邻居节点发生变化(增加或减少)时，向节点调度模块进行报告，节点调度模块进行一次控制时隙的分配。本发明实施例中，慢速分配是指非实时分配，而是自组织网络的拓扑变化触发一次新的分配。
[0020]所述节点调度模块进行控制时隙分配的过程包括如下步骤:
步骤S1、确定待分配节点集合；
步骤s2、确定每个节点可复用控制时隙的节点集合；
步骤s3、确定待分配控制时隙集合；
步骤s4、根据上述的待分配节点集合、每个节点可复用控制时隙的节点集合以及待分配控制时隙集合进行控制时隙分配，并使得每个控制时隙间相互不冲突。
[0021]本发明实施例中，步骤Si中，将多信道同步自组织网络中的所有节点确定为待分配节点集合内的待分配对象。
[0022]步骤s2中，对待分配节点集合中的任一节点作为当前节点，将待分配节点集合中与当前节点所有邻居节点相差两跳及以上距离的节点作为可复用控制时隙节点，根据所述可复用控制时隙节点确定每个节点可复用控制时隙的节点集合，并根据每个节点可用复用控制时隙的节点集合确定相互复用子集。当前节点与相互复用子集内的节点可以共用一个控制时隙，不会产生干扰和碰撞。
[0023]步骤s3中，确定控制时隙个数阈值，若多信道同步自组织网络内的节点数量不大于控制时隙个数阈值时，每时帧控制时隙的个数为节点数上对齐到节点数量最近的2的整数次幂；当多信道同步自组织网络内的节点数量大于控制时隙个数阈值时，每帧控制时隙的个数为控制时隙个数阈值。控制时隙个数阈值的具体大小可以根据需要进行选择，具体选择过程为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
[0024]所述步骤4中，具体分配过程为:从待分配时隙集合中取出一个控制时隙，从待分配节点集合中取出一个节点，并将所述节点作为当前分配节点，将取出的控制时隙分配给当前分配节点，将当前分配节点从待分配节点集合中剔除，从当前分配节点的可复用控制时隙的节点集合中寻找元素最多的相互复用子集，并将所述取出的控制时隙同样分配给相互复用子集内的节点，且将取出的控制时隙从待分配时隙集合中剔除，直至对待分配时隙集合中的所有控制时隙都进行分配。
[0025]待分配时隙集合中的控制时隙按时间推进顺序依次取出，待分配节点集合中的节点按节点物理地址递增顺序取出；若当前分配节点的可复用控制时隙的节点集合中存在元素个数相同并列最大的相互复用子集，则随机选择一组相互复用子集，将取出的控制时隙分配给选择相互复用子集内的节点。
[0026]此外，当多信道同步自组织网络内的节点数小于或者等于控制时隙个数阈值时，会出现待分配节点集合为空的情形，按照之前的分配结果将剩下的控制时隙重复分配给各个节点；当多信道同步自组织网络内的节点数大于控制时隙个数阈值时，控制时隙个数为控制时隙个数阈值，会出现待分配控制时隙集合为空的情形，下一时帧将继续为未分配的节点分配控制时隙，若此帧控制时隙全部分配完成，节点还未分配完成，则将继续分配下一帧控制时隙资源，直到所有节点分配完成，当节点分配完成，当前时帧控制时隙尚未分配完成，则按照之前分配结果分配当前时帧剩下的控制时隙。
[0027]结合图1?图4，对本发明的调度方法进行进一步说明，图1给出了一种本系统时频资源划分示意图。将时域资源划分为连续的时帧，每个时帧的长度相等，可以按照节点个数来确定时帧长度，具体地可以为4ms、1ms或者