资源分配方法、装置及系统与流程

本技术涉及通信，尤其涉及资源分配方法、装置及系统

背景技术：

1、无线家庭网络是一种由无线保真(wireless-fidelity，wifi)、蓝牙等短距通信技术构成的异构网络，存在通信设备(简称节点)能力差异大、无线链路类型多样的特点。为了解决无线家庭网络中的设备空口干扰和资源竞争问题，可采用网络拓扑发现等技术在家庭网络的中心控制节点处构建一张设备组网关系的拓扑图，从而通过中心控制节点为家庭网络中不同节点之间的业务传输分配相应的网络资源。

2、然而，由于节点的发送功率有限、以及每个节点可连接的通信设备数有限等原因，在中心控制节点处所构建的无线家庭网络拓扑通常是一个多跳的网络拓扑。

3、近年来，学术界广泛采用凸优化理论、二部图匹配理论、或者博弈论等方法，将无线网络中的资源分配算法建模为最优化问题，通过为无线业务分配相应的网络资源，实现吞吐量最大化或时延最小化的目标。

4、然而，上述研究方法通常仅适用于单跳或者同构的网络类型，即网络中仅含有单一的链路类型。此外，上述研究方法所求解的问题通常是仅面向单一目标的资源分配优化问题。对于如何在多跳异构网络中基于不同业务的不同服务质量(quality ofservice，qos)需求分配网络资源，目前还没有解决方案。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种资源分配方法、装置及系统，用于解决如何在多跳异构网络中基于不同业务的不同服务质量qos需求分配网络资源的问题。

2、为达到上述目的，本技术的实施例采用如下技术方案：

3、第一方面，提供了一种资源分配方法，该方法可以由中心控制节点执行，也可以由中心控制节点的部件(例如处理器、芯片、或芯片系统等)执行，还可以由能实现全部或部分中心控制节点功能的逻辑模块或软件实现。以下以执行主体为中心控制节点为例，对该方法进行说明。该方法应用于多跳异构网络，该方法包括：中心控制节点根据网络中多种业务类型的业务流分别对应的资源分配规则的优先级，确定为多种业务类型的业务流中的每种业务流分配资源的顺序，其中，每种业务流分别对应的资源分配规则的优先级是根据对应业务类型的业务流的qos需求确定的；然后，中心控制节点根据为多种业务类型的业务流中的每种业务流分配资源的顺序以及每种业务流对应的资源分配规则，确定资源分配结果，资源分配结果用于指示为多种业务类型的业务流中的每个业务流分配的资源；中心控制节点向网络中的非中心控制节点发送资源分配结果。

4、基于本技术实施例提供的资源分配方法，中心控制节点可以基于资源分配规则的优先级，确定为网络中的业务流分配资源的顺序，并按照为业务流分配资源的顺序，结合对应的资源分配规则，为业务流分配资源。其中，资源分配规则的优先级是基于业务的qos需求确定的。因此，中心控制节点基于资源分配规则进行的资源分配，能够在保障qos需求较高的业务优先得到其要求的qos的情况下，同时为多个业务流分配资源，实现在多跳网络中基于不同业务的不同qos需求分配网络资源。并且，资源分配规则可根据网络具体情况调整和修改，具有易维护、易调整的优点。

5、结合上述第一方面，在一种可能的设计中，业务类型包括带宽保障型、大文件传输型或者低时延、高可靠的传输消息型。

6、结合上述第一方面，在一种可能的设计中，多种业务类型的业务流包括第一业务类型的业务流，第一业务类型的业务流中包括多个业务流；其中，第一业务类型的多个业务流中的每个业务流的资源分配顺序是根据第一业务类型的多个业务流中每个业务流的优先级确定的。基于本方案，中心控制节点可以基于业务流的优先级，确定为业务流分配资源的方案，可以优先为优先级较高的业务流分配资源，保障优先级较高的业务流可以顺利传输。

7、结合上述第一方面，在一种可能的设计中，方法还包括：中心控制节点确定承载第一业务流的目标路由路径的等效带宽；其中，第一业务流是多种业务类型的业务流中的一个业务流；中心控制节点根据为多种业务类型的业务流中的每种业务流分配资源的顺序以及每种业务流对应的资源分配规则，确定资源分配结果，包括：中心控制节点根据为多种业务类型的业务流中的每种业务流分配资源的顺序，确定当前需要为第一业务流所属业务类型的业务流分配资源；中心控制节点根据承载第一业务流的目标路由路径的等效带宽，以及与第一业务流所属业务类型的业务流对应的资源分配规则，确定资源分配结果中为第一业务流分配的资源。基于本方案，提供了一种根据承载业务流的路由路径的等效带宽，确定为业务流分配的资源大小的方案。

8、结合上述第一方面，在一种可能的设计中，多种业务类型的业务流中的每个业务流具有优先级；中心控制节点根据承载第一业务流的目标路由路径的等效带宽，以及与第一业务流所属业务类型的业务流对应的资源分配规则，确定资源分配结果中为第一业务流分配的资源，包括：中心控制节点根据与第一业务流所属业务类型的业务流对应的资源分配规则，结合第一业务流的保障带宽和承载第一业务流的目标路由路径的等效带宽，确定第一业务流需要被分配的资源大小；中心控制节点确定为第二业务流分配的资源大小，第二业务流为已经建立的业务流中，优先级不低于第一业务流的优先级的业务流；在为第二业务流分配的资源大小以及第一业务流需要被分配的资源大小之和小于或者等于可被分配的资源大小的情况下，中心控制节点根据第一业务流需要被分配的资源大小，为第一业务流分配资源大小；或者，在为第二业务流分配的资源大小以及第一业务流需要被分配的资源大小之和大于可被分配的资源大小的情况下，中心控制节点确定不为第一业务流分配资源。

9、基于本方案，可以基于业务流的保障带宽，该业务流的路由路径的等效带宽，和已分配给优先级不低于该业务流的业务流的资源，对该业务流进行接入控制评估，以保障该业务流可以在有足够的带宽的情况下传输，否则不传输。

10、结合上述第一方面，在一种可能的设计中，方法还包括：中心控制节点确定承载第一业务流的目标路由路径中，无线保真wifi链路的等效带宽；其中，目标路由路径中wifi链路的等效带宽用于确定目标路由路径的等效带宽；wifi链路的等效带宽满足如下关系：

11、其中，s表示wifi链路的等效带宽；nppdu表示一个传输机会txop中物理层协议数据单元ppdu的个数；pppdu表示一个ppdu中的媒体访问控制协议数据单元mpdu的个数；p表示每个mpdu的平均长度；ttxop表示一个txop的时长；表示平均重传次数。基于本方案，提供了一种计算wifi链路的等效带宽的方法。

12、结合上述第一方面，在一种可能的设计中，wifi链路中，一个txop中ppdu的个数满足如下关系：

13、

14、其中，nppdu表示一个txop中ppdu的个数；τtxop表示是否开启txop机制，τtxop＝1表示开启，τtxop＝0表示不开启；ttxop表示开启txop时txop的最大时间长度；τrts表示是否开启请求发送/准许发送rts/cts握手机制，τrts＝1表示开启，τrts＝0表示不开启；trts表示请求发送rts帧的传输时长；tcts表示准许发送cts帧的传输时长；tsifs表示帧间隔sifs的时长；tpre表示物理层前导的传输时长；tpre-ba表示块确认帧前导的传输时长，tba-256表示含有位图为256的块确认帧的传输时长。

15、结合上述第一方面，在一种可能的设计中，wifi链路中，一个ppdu中的mpdu的个数满足如下关系：

16、其中，pppdu表示一个ppdu中的mpdu的个数；nmpdu表示一个ppdu中可聚合的mpdu的最大个数；nbyte为一个ppdu中可承载的最大字节数；p表示每个mpdu的平均长度，tppdu为ppdu的最大传输时间，为媒体访问控制mac层的历史平均链路传输速率。

17、结合上述第一方面，在一种可能的设计中，wifi链路中，一个txop的时长满足如下关系：

18、

19、其中，ttxop表示一个txop的时长；taifs表示对应接入类别的仲裁帧间间隔aifs取值；wmin表示对应接入类别的竞争窗口最小值cwmin取值；tslot表示时隙长度；τrts表示是否开启rts/cts握手机制，τrts＝1表示开启，τrts＝0表示不开启；trts表示请求发送rts帧的传输时长；tcts表示准许发送cts帧的传输时长；tsifs表示帧间隔sifs的时长；nppdu表示一个txop中ppdu的个数；tpre表示物理层前导的传输时长；pppdu表示一个ppdu中的mpdu的个数；p表示每个mpdu的平均长度；rθ表示调制编码策略mcs等级为θ的物理层传输率。

20、结合上述第一方面，在一种可能的设计中，方法还包括：中心控制节点根据承载第一业务流的目标路由路径中，蓝牙链路采用的资源分配类型，以及蓝牙链路被轮询调度的状态，确定蓝牙链路的等效带宽；其中，目标路由路径中蓝牙链路的等效带宽用于确定目标路由路径的等效带宽。基于本方案，提供了一种计算蓝牙链路的等效带宽的方法。

21、结合上述第一方面，在一种可能的设计中，中心控制节点确定承载第一业务流的目标路由路径的等效带宽，包括：中心控制节点确定承载第一业务流的目标路由路径包括的一个多个传输链路中，每个传输链路的等效带宽；中心控制节点根据每个传输链路的等效带宽，确定承载第一业务流的目标路由路径的等效带宽；其中，第一业务流对应的目标路由路径的等效带宽满足如下关系：其中，x表示承载第一业务流的目标路由路径的等效带宽；m表示承载第一业务流的目标路由路径中，传输链路的数量；sm为传输链路lm的等效带宽；传输链路lm为路由路径中的第m个传输链路，1≤m≤m。

22、基于本方案，提供了一种基于路由路径包括的各个链路，计算路由路径的等效带宽的方法。

23、结合上述第一方面，在一种可能的设计中，中心控制节点向网络中的非中心控制节点发送资源分配结果，包括：中心控制节点在组网控制信息发布子帧中，向网络中的非中心控制节点广播资源分配结果；其中，组网控制信息发布子帧，是用于发送资源分配结果的时间。基于本方案，中心控制节点可以在组网控制信息发布子帧这一专用于发送资源分配结果的时间段内，向非中心控制节点广播资源分配结果，以使非中心控制节点可以在组网控制信息发布子帧内成功接收到资源分配结果。

24、第二方面，提供了一种通信装置用于实现上述各种方法。该通信装置可以为上述第一方面中的中心控制节点，或者包含上述中心控制节点的装置，或者上述中心控制节点中包含的装置，比如芯片。

25、所述通信装置包括实现上述方法相应的模块、单元、或手段(means)，该模块、单元、或means可以通过硬件实现，软件实现，或者通过硬件执行相应的软件实现。该硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块或单元。

26、结合上述第二方面，在一种可能的设计中，通信装置包括：处理模块和收发模块：处理模块，用于根据网络中多种业务类型的业务流分别对应的资源分配规则的优先级，确定为多种业务类型的业务流中的每种业务流分配资源的顺序；其中，每种业务流分别对应的资源分配规则的优先级是根据对应的业务类型的业务流的qos需求确定的；处理模块，还用于根据为多种业务类型的业务流中的每种业务流分配资源的顺序以及每种业务流对应的资源分配规则，确定资源分配结果，资源分配结果用于指示为多种业务类型的业务流中的每个业务流分配的资源；收发模块，用于向网络中的非中心控制节点发送资源分配结果。

27、结合上述第二方面，在一种可能的设计中，业务类型包括带宽保障型、大文件传输型或者低时延、高可靠的传输消息型。

28、结合上述第二方面，在一种可能的设计中，多种业务类型的业务流包括第一业务类型的业务流，第一业务类型的业务流中包括多个业务流；其中，第一业务类型的多个业务流中的每个业务流的资源分配顺序是根据第一业务类型的多个业务流中每个业务流的优先级确定的。

29、结合上述第二方面，在一种可能的设计中，处理模块，还用于确定承载第一业务流的目标路由路径的等效带宽；其中，第一业务流是多种业务类型的业务流中的一个业务流；处理模块，具体用于根据为多种业务类型的业务流中的每种业务流分配资源的顺序，确定当前需要为第一业务流所属业务类型的业务流分配资源；根据承载第一业务流的目标路由路径的等效带宽，以及与第一业务流所属业务类型的业务流对应的资源分配规则，确定资源分配结果中为第一业务流分配的资源。

30、结合上述第二方面，在一种可能的设计中，多种业务类型的业务流中的每个业务流具有优先级；处理模块，具体用于根据承载第一业务流的目标路由路径的等效带宽，以及与第一业务流所属业务类型的业务流对应的资源分配规则，确定为第一业务流分配的资源大小，包括：根据与第一业务流所属业务类型的业务流对应的资源分配规则，结合第一业务流的保障带宽和承载第一业务流的目标路由路径的等效带宽，确定第一业务流需要被分配的资源大小；确定为第二业务流分配的资源大小，第二业务流为已经建立的业务流中，优先级不低于第一业务流的优先级的业务流；在为第二业务流分配的资源大小以及第一业务流需要被分配的资源大小之和小于或者等于可被分配的资源大小的情况下，根据第一业务流需要被分配的资源大小，为第一业务流分配资源大小；或者，在为第二业务流分配的资源大小以及第一业务流需要被分配的资源大小之和大于可被分配的资源大小的情况下，确定不为第一业务流分配资源。

31、结合上述第二方面，在一种可能的设计中，处理模块，还用于确定承载第一业务流的目标路由路径中，无线保真wifi链路的等效带宽；其中，目标路由路径中wifi链路的等效带宽用于确定目标路由路径的等效带宽；wifi链路的等效带宽满足如下关系：

32、

33、其中，s表示wifi链路的等效带宽；nppdu表示一个传输机会txop中物理层协议数据单元ppdu的个数；pppdu表示一个ppdu中的媒体访问控制协议数据单元mpdu的个数；p表示每个mpdu的平均长度；ttxop表示一个txop的时长；表示平均重传次数。

34、结合上述第二方面，在一种可能的设计中，所述wifi链路中，一个txop中ppdu的个数满足如下关系：

35、

36、其中，nppdu表示一个txop中ppdu的个数；τtxop表示是否开启txop机制，τtxop＝1表示开启，τtxop＝0表示不开启；ttxop表示开启txop时txop的最大时间长度；τrts表示是否开启请求发送/准许发送rts/cts握手机制，τrts＝1表示开启，τrts＝0表示不开启；trts表示请求发送rts帧的传输时长；tcts表示准许发送cts帧的传输时长；tsifs表示帧间隔sifs的时长；tpre表示物理层前导的传输时长；tpre-ba表示块确认帧前导的传输时长，tba-256表示含有位图为256的块确认帧的传输时长。

37、结合上述第二方面，在一种可能的设计中，wifi链路中，一个ppdu中的mpdu的个数满足如下关系：

38、其中，pppdu表示一个ppdu中的mpdu的个数；nmpdu表示一个ppdu中可聚合的mpdu的最大个数；nbyte为一个ppdu中可承载的最大字节数；p表示每个mpdu的平均长度，tppdu为ppdu的最大传输时间，为媒体访问控制mac层的历史平均链路传输速率。

39、结合上述第二方面，在一种可能的设计中，所述wifi链路中，一个txop的时长满足如下关系：

40、

41、其中，ttxop表示一个txop的时长；taifs表示对应接入类别的仲裁帧间间隔aifs取值；wmin表示对应接入类别的竞争窗口最小值cwmin取值；tslot表示时隙长度；τrts表示是否开启rts/cts握手机制，τrts＝1表示开启，τrts＝0表示不开启；trts表示请求发送rts帧的传输时长；tcts表示准许发送cts帧的传输时长；tsifs表示帧间隔sifs的时长；nppdu表示一个txop中ppdu的个数；tpre表示物理层前导的传输时长；pppdu表示一个ppdu中的mpdu的个数；p表示每个mpdu的平均长度；rθ表示调制编码策略mcs等级为θ的物理层传输率。

42、结合上述第二方面，在一种可能的设计中，处理模块，还用于根据承载第一业务流的目标路由路径中，蓝牙链路采用的资源分配类型，以及蓝牙链路被轮询调度的状态，确定蓝牙链路的等效带宽；其中，目标路由路径中蓝牙链路的等效带宽用于确定目标路由路径的等效带宽。

43、结合上述第二方面，在一种可能的设计中，处理模块，还用于确定承载第一业务流的目标路由路径的等效带宽，包括：处理模块，用于确定承载第一业务流的目标路由路径包括的一个多个传输链路中，每个传输链路的等效带宽；根据每个传输链路的等效带宽，确定承载第一业务流的目标路由路径的等效带宽；其中，第一业务流对应的目标路由路径的等效带宽满足如下关系：

44、其中，x表示承载第一业务流的目标路由路径的等效带宽；m表示承载所述第一业务流的目标路由路径中，传输链路的数量；sm为传输链路lm的等效带宽；传输链路lm为路由路径中的第m个传输链路，1≤m≤m。

45、结合上述第二方面，在一种可能的设计中，收发模块，具体用于在组网控制信息发布子帧中，向网络中的非中心控制节点广播资源分配结果；其中，组网控制信息发布子帧，是用于发送资源分配结果的时间。

46、第三方面，提供了一种通信装置，包括：处理器，该处理器用于执行存储器存储的指令，当该处理器执行该指令时，以使该通信装置执行上述任一方面所述的方法。该通信装置可以为上述第一方面中的中心控制节点，或者包含上述中心控制节点的装置，或者上述中心控制节点中包含的装置，比如芯片。

47、一种可能的设计中，该通信装置还包括存储器，该存储器用于存储计算机指令。可选的，处理器和存储器集成在一起，或者，处理器和存储器分开设置。

48、一种可能的设计中，该存储器与处理器耦合，且在该通信装置之外。

49、第四方面，提供了一种通信装置，包括：处理器和接口电路，该接口电路用于与该通信装置之外的模块通信；该处理器用于通过逻辑电路，或者通过运行计算机程序或指令执行上述任一方面所述的方法。该通信装置可以为上述第一方面中的中心控制节点，或者包含上述中心控制节点的装置，或者上述中心控制节点中包含的装置，比如芯片。

50、或者，该接口电路可以为代码/数据读写接口电路，该接口电路用于接收计算机执行指令(计算机执行指令存储在存储器中，可能直接从存储器读取，或可能经过其他器件)并传输至该处理器，以使该处理器运行计算机执行指令以执行上述任一方面所述的方法。

51、在一些可能的设计中，该通信装置可以为芯片或芯片系统。

52、第五方面，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有指令，当其在通信装置上运行时，使得通信装置可以执行上述任一方面所述的方法。该通信装置可以为上述第一方面中的中心控制节点，或者包含上述中心控制节点的装置，或者上述中心控制节点中包含的装置，比如芯片。

53、第六方面，提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在通信装置上运行时，使得通信装置可以执行上述任一方面所述的方法。该通信装置可以为上述第一方面中的中心控制节点，或者包含上述中心控制节点的装置，或者上述中心控制节点中包含的装置。

54、第七方面，提供了一种通信装置(例如，该通信装置可以是芯片或芯片系统)，该通信装置包括处理器，用于实现上述任一方面中所涉及的功能。在一种可能的设计中，该通信装置还包括存储器，该存储器，用于保存必要的程序指令和数据。该通信装置是芯片系统时，可以由芯片构成，也可以包含芯片和其他分立器件。

55、第八方面，提供一种通信系统，该通信系统包括中心控制节点和非中心控制节点。其中，中心控制节点，用于执行上述第一方面所述的方法。

56、其中，第二方面至第八方面中任一种设计方式所带来的技术效果可参见上述第一方面中不同设计方式所带来的技术效果，此处不再赘述。