一种基于子网划分的移动网络动态时隙分配方法与流程

本发明涉及网络时隙资源调度领域。尤其涉及无基础通信设施支持下，移动通信网络节点的时隙动态分配领域。

背景技术：

目前，无基础设施支持下的移动通信网络一般采用竞争式和分配式信道接入方式。

竞争式信道接入方式根据网络业务的需求抢占无线信道资源。随多媒体业务的快速增加，无线网络负载越来越重，竞争式信道接入方式的弊端也逐渐显现，表现出信息交互延时加大，碰撞增多，不能满足实时性的需求。

分配式信道接入方式则是利用时分复用、频分复用以及码分复用等多址方式将信道分为若干子信道，每个网络节点根据一定的策略分配一定数量的子信道。而动态时隙分配方式则是根据链路实际以及业务需求动态的对时隙资源进行分配，相对于固定时隙分配方式，能够提供更大化的网络容量，并使信道利用率最大化。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于子网划分的移动网络动态时隙分配方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：首先,系统根据网络节点数量及延时要求明确子网规模和子网数量，并依此生成各子网固定时隙表；然后，根据子网划分及频分多址的约束条件对当前最新的网络节点态势进行子网划分以及子网间链路筛选，并根据网络业务量构建链路负载表；最后，根据各子网空闲节点表以及链路负载表将固定时隙表先后进行新节点搜索时隙编排、网关时隙编排、无效链路删除、冗余网关时隙编排以及剩余时隙编排五个步骤，最终完成基于子网划分的动态时隙分配。

本发明采用以固定时隙表为基础进行动态编排，保证了所有节点之间的基本信息交互需求；采用空闲节点表以及链路负载表对固定时隙表进行动态编排，保证了在网络在信道繁忙时的时隙资源的合理分配。

附图说明

图1基于子网划分的移动网络动态时隙分配编排流程图。

图2网络节点态势及链路负载示意图。

图3动态编排时隙表流程图。

图4第一次时隙编排(搜索时隙编排)流程图。

图5第二次时隙编排(网关链路编排)流程图。

图6第三次时隙编排(删除无效链路)流程图。

图7第四次时隙编排(冗余网关链路编排)流程图。

图8第五次时隙编排(剩余时隙编排)流程图。

具体实施方式

本发明以子网划分为基础，子网划分时有三个约束条件：第一，一个子网只能通过子网内一个节点与另一个子网进行信息交互，该节点称为网关节点；第二，子网内任一节点只能作为本子网与某一个子网的网关节点，不能作为本子网与多个子网的网关节点；第三，子网内节点数量不能超过规定数量。子网划分的具体方法本发明不进行权利要求及说明。

本发明为了降低数据交互延时在时分多址的基础上采用频分多址技术，但在频分多址技术的应用上有三个约束条件：第一，同一时隙每个子网至多使用n个频点(视具体实现时频点资源情况而定)，其中至多有n-1个频点用于子网内或者子网间信息交互，至多1个固定频点用于搜索新节点；第二，一个时帧内(一个子网固定时隙表维持的时间长度)全网至多有1个节点使用1个时隙组(两个时隙)用于搜索新节点。频分多址的具体方法本发明不进行权利要求及说明。

图1为基于子网划分的移动网络动态时隙分配编排流程图。首先,系统根据网络节点数量及延时要求明确子网规模和子网数量，并依此构建各子网固定时隙表；然后，根据子网划分及频分多址的约束条件对当前最新的网络节点态势进行子网划分以及子网间链路筛选，并根据网络业务量构建链路负载表；最后，根据各子网空闲节点表以及链路负载表将固定时隙表进行动态编排。

以下结合附图2所示的网络节点态势与链路负载情况为实例，对本发明方法的技术方案进行详细说明。

在本实施实例中，同一时隙每个子网至多使用4个频点，同时采用最多6个子网，子网内最多7节点的模式划分子网，并构建如表1所示的子网固定时隙表(含空闲节点表)，该表描述每个子网固定时隙及空闲节点的编排情况。子网固定时隙表的时隙组可分为子网内时隙组和网关时隙组，子网内时隙组用于编排子网内所有可能的链路，网关时隙组用于编排子网间所有可能的链路。因此，每个子网初始的固定时隙表均一致，表内“2-3”表示某个子网内节点2与节点3之间的链路；“a-b”表示接子网a网关节点与子网b网关节点之间的链路。本实例时隙长度为1.25ms，每个时隙组含两个时隙，因此一个时帧长度为30ms。

表1子网固定时隙表

图2所示的网络节点态势实例中共有18个节点，a1～a7为子网a的7个节点，b1～b6为子网b的6个节点，c1～c4为子网c的4个节点；节点间的带有双向箭头的实线表示实际可用链路，带有双向箭头的虚线为子网划分时由于约束条件删去的链路；带有双向箭头的实线上标有数字，该数字表示此条链路除了基本信息交互(即固定时隙表中已分配链路)外的额外信息交互需求。

图3为动态编排时隙流程图。固定时隙表根据空闲节点表以及链路负载表先后进行新节点搜索时隙编排、网关时隙编排、无效链路删除、冗余网关时隙编排以及剩余时隙编排五个步骤，最终完成动态时隙编排。

图4为第一次时隙编排即新节点搜索时隙编排流程图。首先，系统获得本时帧搜索节点的节点号及所在子网号，并通过子网号调取该子网的固定时隙表；然后，按时隙组轮询该子网固定时隙表中的空闲节点号；最后，如果搜索节点号与轮询时隙组的空闲节点号一致，则分配为该节点分配搜索频率及搜索工作模式，并将该节点从本时隙组的空闲节点表中删除，如果搜索节点号与轮询时隙组的空闲节点号不一致，则轮询下一时隙组直至轮询完所有时隙组。在本实施实例中，子网a的a7节点为搜索节点。第一次时隙编排完毕后子网a时隙表如表2所示，系统将a7在时隙组7编排为搜索节点，且其不再为时隙组7的空闲节点。

表2第一次时隙编排完毕后子网a时隙表

图5为第二次时隙编排即网关链路编排流程图。首先，获取网关链路两端对应的节点号及子网号，并根据两个子网号调取两个子网时隙表；然后，分别在两个子网时隙表(网关时隙部分)中按时隙组轮询网关链路，如果该网关链路在本时隙组中，则为本子网的网关节点在本时隙组对应的链路分配网关频率及网关工作模式；如果网关链路不在本时隙组中，则继续轮询下一时隙组；最后，如果两个子网均完成网关链路的分配，则系统继续编排下一网关链路，直至所有网关链路编排完毕。在本实施实例中，第二次时隙编排完毕后各子网时隙表如表3～5所示。表3中时隙组8对应的链路1与表4中时隙组8对应的链路1为子网a(网关节点为a6)与子网b(网关节点为b5)的网关链路。表3中时隙组9对应的链路1与表5中时隙组9对应的链路1为子网a(网关节点为a3)与子网c(网关节点为c1)的网关链路。表4中时隙组12对应的链路2与表5中时隙组12对应的链路2为子网b(网关节点为b1)与子网c(网关节点为c4)的网关链路。

表3第二次时隙编排完毕后子网a时隙表

表4第二次时隙编排完毕后子网b时隙表

表5第二次时隙编排完毕后子网c时隙表

图6为第三次时隙编排即删除无效链路流程图。首先，按子网号调取子网时隙表，并按时隙组轮询子网时隙表；然后，如果本时隙组内有无效链路，则删除该本时隙组内的无效链路，并调整本时隙组对应的空闲节点表；如果本时隙组内无无效链路，则轮询下一时隙组；最后，如果轮询完本子网的所有时隙组，则完成第三次时隙编排(删除无效链路)任务。在本实施实例中，第三次时隙编排完毕后各子网时隙表如表6～8所示。以子网a部分时隙组为例，子网a的时隙组3对应的链路2原先编排的固定链路为“a2-a6”，由于节点a2与a6没有实际链路，因此经过第三次时隙编排时删除子网a时隙表中“a2-a6”链路，相应的子网a时隙组3对应的空闲节点表中多了节点a2与节点a6。需要注意的是，子网固定时隙表中节点个数是按满节点数量编排的，当子网节点数量少于满节点数量时，与缺失节点相关的链路应该删除，且缺失节点不可作为空闲节点，因此，由于子网b时隙表中没有b7节点，不但要删除与b7相关的链路，且b7不可作为各时隙组的空闲节点。

表6第三次时隙编排完毕后子网a时隙表

表7第三次时隙编排完毕后子网b时隙表

表8第三次时隙编排完毕后子网c时隙表

图7为第四次时隙编排(冗余网关链路编排)流程图。首先，按网关链路负载表中的负载数即网关链路需求程度轮询网关链路，并在空闲节点表内按时隙组轮询，如果本次轮询的网关链路一端节点在本时隙组时为其所在子网的空闲节点，则进行下一步；否则轮询本子网空闲节点表的下一个时隙组，直至轮询完本子网空闲节点表的所有时隙组，如果轮询完本子网空闲节点表的所有时隙组还未找到与本次轮询网关链路一端节点号一致的空闲节点，则将对应网关链路需求程度归零。然后，如果本次轮询的网关链路另一端节点在本时隙组为其所在子网的空闲节点，则网关链路两端所在的子网时隙表在对应的时隙组为该网关链路的网关节点分配网关频率与网关工作模式，并调整两个子网在该时隙组的空闲节点，此外还需在网关链路负载表中将该网关链路的负载需求程度递减；否则轮询本子网空闲节点表的下一个时隙组，直至轮询完本子网空闲节点表的所有时隙组，如果轮询完本子网空闲节点表的所有时隙组还未找到与本次轮询网关链路一端节点号一致的空闲节点，则将对应网关链路需求程度归零。最后，如果轮询完所有网关链路，则表示完成冗余网关链路时隙编排；否则继续轮询下一网关链路，直至轮询完所有需求程度非零的网关链路。在本实施实例中，第四次时隙编排完毕后各子网时隙表如表9～11所示。以子网a部分时隙组为例，子网a的时隙组2对应的链路1经过第四次时隙编排后编排了子网a与子网c的网关链路“a3-c1”，相应的子网c的时隙组2对应的链路1也安排了该网关链路。经过第四次时隙编排后，部分网关链路会编排在子网内时隙组。

表9第四次时隙编排完毕后子网a时隙表

表10第四次时隙编排完毕后子网b时隙表

表11第四次时隙编排完毕后子网c时隙表

图8为第五次时隙编排即剩余时隙编排(仅编排子网内链路)流程图。首先，按子网内链路负载表中的负载数即子网内链路需求程度轮询子网内链路，并在子网空闲节点表内按时隙组轮询。然后，如果此次轮询的网内链路两端节点均为本时隙组的空闲节点，则在子网时隙表的本时隙组为这两个节点分配网内交互频点及网内交互工作模式，并将这两个节点从本时隙组的空闲节点表中删除，且将该子网内链路需求程度递减；否则轮询下一个时隙组，如果轮询完所有时隙组仍未满足上一条件，则将该子网内链路需求程度归零。最后，如果轮询完所有子网内链路，则完成剩余时隙编排，否则继续轮询子网内链路。经过第五次时隙编排后，基于子网划分的移动网络动态时隙分配编排任务亦结束。在本实施实例中，第五次时隙编排完毕后各子网时隙表如表12～14所示。以子网a部分时隙组为例，子网a的时隙组2对应的链路2经过第四次时隙编排后编排了子网内链路“a1-a2”，子网a的时隙组2对应的空闲节点删去了节点a1与节点a2。经过第五次时隙编排后，有部分子网内链路会编排在网关隙组。

表12第五次时隙编排完毕后子网a时隙表

表13第五次时隙编排完毕后子网b时隙表

表14第五次时隙编排完毕后子网c时隙表