一种时隙选择的优化方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信领域，特别涉及一种时隙选择的优化方法及装置。
【背景技术】
[0002] 随着车载通信系统的发展和移动自组网技术的逐渐成熟，为了满足车载自组织网 络的实时性、可靠性、分布式特性的要求，可移植于不同的底层通信平台的，基于可靠预约 ALOHA(Reli油le Reserved AL0HA，RR-AL0HA)的车间通信协议应运而生。
[0003] RR-AL0HA协议是基于时隙结构的动态时分复用接入灯ime Division Multiple Access, TDMA)的信道访问协议，不仅具有更高的可靠性和实时性，能够支持多车协作通信 中单跳范围内的广播功能，且该协议可W独立于物理层之上而进行设计，因此可W在通信 系统的上层媒体访问控制（Media Access Control，MAC)采用基于预约时隙的RR-AL0HA协 议。
[0004] 可靠预约ALOHA算法是一种基于TDM的接入和资源分配机制，资源分配基于顿结 构W slot为单位。RR-AL0HA机制中，每个节点都必须获得一个基本信道度asic化annels， BC)。当节点获得一个BC信道后，将周期性地在BC信道对应的时隙上发送顿信息（化ame In化rmat ion, FI),每N个slot构成一顿（记为化ame)，每个顿中的slot的编号为0~ N-1，在顿之间循环往复。每个slot中只允许一个节点进行发送，即节点之间为TDMA模式。 当节点占用一个时隙后，将周期性发送固定信息组织结构的顿信息（化ame In化rmation， FI), FI中携带本节点直接感知到的时隙占用状态，即本节点一跳（One hop, OH)范围内的 节点对前一顿中的时隙的使用情况，且每个节点会在FI中指示一顿中各个slot的占用状 态。每个节点通过监听其周围节点发送的FI，获取与该节点相距两跳范围内的每个节点的 时隙占用状态（即时隙分配情况），并根据邻节点的FI和自己的信道使用情况及时更新时 隙占用状态，并将更新后的时隙占用状态在自己发送的FI信息中体现，从而实现覆盖范围 不相交的一跳簇间的时隙资源重用。
[0005] 数据传输过程中，如果终端不主动放弃BC对应的时隙资源，则可一直使用占用的 时隙传输数据，在送期间其他节点不能使用该时隙。当BC信道提供的带宽不能满足业务的 要求时，可通过预约附加信道的方式占用其他空闲信道进行传输。对于点对点通信，节点还 可W通过预约点对点（P2巧信道进行传送，W实现相邻一跳簇中的时隙复用，提高信道的 利用率。当消息需要在整个网络进行广播时，RR-AL0HA机制可W只选择有限终端进行中继， 避免泛洪路由造成的网络拥塞。
[0006] FI是一个由N个时隙状态信息组成的向量，又称FI信息，其中，N为一顿中包含的 时隙数。具体包括；时隙占用状态子域、节点临时标识（Source Temporary Identifier, STI) 子域、优先级子域和点对点业务（ΡΤ巧标志子域。
[0007] 在任意一个时隙中，时隙占用状态子域承载了该任意一个时隙的时隙占用状态信 息，指示该任意一个时隙是否已被占用。
[0008] 在任意一个时隙中，STI子域中承载了占用该任意一个时隙的节点的STI。
[0009] 在任意一个时隙中，优先级子域中承载了占用该任意一个时隙的节点在该任意一 个时隙发送的数据对应的优先级状态。
[0010] 在任意一个时隙中，点对点业务标志子域承载了该任意一个时隙的节点业务标 志；
[0011] 其中，时隙状态信息的大小为化it (比特）、STI的大小为8bit、占用时隙的节点 在该时隙发送的数据对应的优先级状态的大小为化it、PTP标志的大小为化it。
[0012] 在每一顿中，节点都必须通过本节点的发送时隙（即本节点的占用时隙）发送FI， 并根据获取的邻节点的FI和本节点的信道使用情况（即本节点的时隙占用状态）即时更 新本地的时隙占用状态向量（表），并将更新后的时隙占用状态在本节点发送的FI中体现 出来。
[0013] 每个0H簇内的所有节点都在簇内享有全连通（即在每个0H簇内的任意一节点可 知道该0H簇内的所有节点的时隙占用状态）。分属于不同簇的节点如果不属于所有簇共同 子集将不能直接通信（即在每个0H簇内的节点，若该节点不属于与另一簇的共同子集，贝U 无法知道另一簇的节点的时隙占用状态）。在RR-AL0HA算法中，新的节点加入网络时，必须 获取一个时隙，即需要执行信道占用流程，占用一个时隙，当该新的节点成功占用一个时隙 之后，还需要对该时隙执行信道维护过程。
[0014] 下面结合图1和图2举例说明节点执行的信道占用流程。
[0015] 假设节点第一次申请占用一个slot (时隙），其流程图参见图1所示：
[0016] 步骤101 ;节点在选择时隙资源前首先监听一顿的信道占用情况。
[0017] 节点在开始接入过程后的一顿内，监听的该顿中的所有slot。
[001引在节点监听该顿中的slot时，节点接收0H簇内其他节点发送的FI。若0H簇内任 意一个其他节点发送的FI指示对应的slot X的时隙占用状态为忙，则节点将本地的时隙 状态向量（表）中的slot X对应标记为RESERVED (已占用），否则标记为AVAILABLE (可用 的）。
[0019] 节点将在该顿内接收到的所有FI信息分别进行解析处理，并根据上述方式判断 各个slot的时隙占用状态。
[0020] 步骤102 ;节点从监听的顿内的时隙中，选择一个空闲时隙（即avail油le slot)。
[0021] 当某一个slot在节点本地的时隙状态向量（表）中记录的时隙占用状态为 AVAILABLE,则认为该slot为空闲slot (即空闲时隙）。
[0022] 由于在节点监听的一顿内可能有一个或多个空闲slot,也可能没有空闲slot,因 此，若节点监听的一顿内存在多个空闲slot,则从中随机选择一个空闲slot,若节点监听 的一顿内没有空闲slot,郝么将比自身当前优先级低的节点占用的时隙看做空闲slot进 行选择。选择空闲slot后，执行步骤103 ;如果没有一个空闲slot可供接入，则返回步骤 101，继续监听下一顿。
[0023] 步骤103 ;节点判断是否到达步骤102中选定的空闲slot。
[0024] 假设步骤102中选定的空闲slot为slot P，则在slot P到达前，持续监听各个 slot,基本的RR-化0HA算法中并未明确是否在slot P到达之前，持续做slot P是否仍然 空闲的判断。到达slot P，执行步骤104。
[002引步骤104巧点在slot P发送FI。
[0026] 按照如下规则填写FI中的各个field (域）；
[0027] 针对与FI中本节点的发送时隙对应的field中，填写的时隙占用状态为BUSY(可 W在对应的时隙占用状态子域中填写1)，且在STI子域中填写本节点的STI，在优先级子 域中填写本节点在发送时隙发送的数据的优先级信息，在点对点业务标志子域填写PTP标 志；
[0028] 针对除本节点的发送时隙外的其他slot对应的field,如果在某一 slot成功接 收并解析了某一节点发送的門，则将该slot的时隙占用状态标记为BUSY(可W在对应该 slot的时隙占用状态子域中填写1)，并在该slot的STI子域中填写对应节点的STI，在该 slot的优先级子域中填写该节点发送数据的优先级信息，在点对点业务标志子域填写PTP 柄志；
[0029] 如果在某一 slot没有接收到FI，或者在某一 slot接收到FI后无法解析（例如在 某一 slot接收到了由多个节点发送的FI)，则将该slot标记为FREE (可W在对应该slot 的时隙占用状态子域中填写0)。
[0030] 节点在按照上述规则填写完毕FI中的各个field后，在时隙P发送该FI。
[0031] 步骤105 ;监听反馈，确认本节点本次申请占用时隙是否成功。
[0032] 如果本节点在发送FI后，在接收到的所有FI中，本节点的发送时隙均被本节点占 用（即在接收到的所有FI中，本节点的发送时隙的时隙占用状态均被标记为忙，且对应的 STI与本节点相同），则认为本次FI发送成功，否则认为本次FI发送失败。在实际应用中， 可W通过逻辑与操作实现送一过程。
[0033] 节点从slot P+1开始监听一顿，如果在该顿内的所有反馈的FI中都指示slot P 被该节点占用，则该节点在下一顿中继续在slot P发送FI信息；如果在从slot P+1开始的 一顿内接收到的所有反馈的FI中，存在至少一个FI指示slot P的时隙占用状态为FREE, 或/和，存在至少一个FI指示slot P的时隙占用状态为脚SY(忙）且slot P对应的STI 与本节点不同，则认为本节点在slot P发送FI失败，即认为本节点申请占用slot P的时 隙失败，返回步骤102。
[0034] 节点进行信道维护（即对本节点占用的时隙进行维护）的过程如下：
[003引在基本的RR-AL0HA中，节点在本节点占用的时隙周期性地发送FI，已通过节点间 的FI交互对信道的时隙占用状况进行维护。节点如果不主动放弃本节点占用的时隙，则可 W-直使用本节点占用的时隙进行数据传输。然而如果网络结构发生变化，节点则需要根 据在接收时隙接收到的反馈FI持续检测本节点占用的时隙是否与其他节点占用的时隙发 生了碰撞。若多个节点占用的时隙发生了碰撞，则所有占用该时隙的节点都需要释放该时 隙，并重新发起接入过程，预约信道。
[0036] 可W看出，信道维护过程流程是信道接入过程的一部分，下图给出信道接入过程 的简图，如图3所示：
[0037] 监听窗口：目的是为了了解完整的信道状态信息，此窗口结束后就可W选择时隙 资源。监听窗口长度为1顿。
[0038] 反馈窗口；发送FI后就开始了监听，根据反馈窗口内接收到的信息进行节点接入 \维护信道是否成功的判断，节点在确定所有接收时隙上（即反馈窗口内）接收到的信息都 给予节点正反馈时，节点才认为本时隙申请成功，节点开始占用此时隙。如果包含此发送时 隙则反馈窗口长度为1顿，如果不包含此发送时隙则反馈窗口长度为（N-1)个时隙，N为一 顿内时隙的总个数。
[0039] 节点在接收时隙中每接收一次FI均需要对时隙状态向量（表）进行更新。
[0040] 仍W步骤102中选定的空闲slot为slot P为例，若节点接收到的FI都指示slot P被本节点占用，即接收到的FI中对应slot P的时隙状态信息为BUSY (时隙占用状态子域 中为1)，并且STI子域中的STI与本节点的STI相同，则判定本节点接受到的是正反馈。
[0041] 若节点接收到的FI中存在至少一个FI指示slot P空闲或/和指示slot P被其 他节点占用，即节点接收到至少一个FI中的时隙状态信息为FREE(时隙占用状态子域中为 0)，或/和，节点接收到至少一个FI中的时隙占用状态为BUSY,且STI子域中的STI与本节 点的STI不同，则判定本节点接收到的是负反馈。
[0042] 在RR-AL0HA机制下，节点占用的时隙发生碰撞存在W下两种情况：
[0043] 1)节点自身占用的时隙发生碰撞
[0044] 存在一个或多个顿信息指示本时隙被与本节点的STI不同的其他节点占用，或存 在一个或多个顿信息指示本时隙未被占用（时隙占用状态为FRE巧，则确定该时隙发生碰 撞。
[0045] 2)非节点自身占用的时隙发生碰撞
[0046] 对于任一非节点自身占用的时隙，出现了两个及W上的顿信息指示该时隙被两个 及W上节点（即；STI不同）占用，则确定该时隙发生碰撞。
[0047] 若节点检测出某一时隙发生碰撞，则将在本节点的发送时隙向占用该时隙的节点 发送包含反馈信息的FI，指示该时隙发生碰撞，对占用该时隙的节点进行负反馈；若节点 检测出某一时隙未发生碰撞，则将在本节点的发送时隙向占用该时隙的节点发送包含反馈 信息的FI，指示该时隙未发生碰撞，对占用该时隙的节点进行正反馈。
[0048] 下面结合图2举例说明节点执行信道占用和信道维护的过程。图2中，假设每一 顿中包含6个slot,节点从slot 2开始接入过程，其后的一顿内持续监听，根据开始接入 后的一顿内监听结果选择slot 4作为本节点的发送时隙，然后继续监听2个slot,在到达 slot 4时开始发送本节点的FI，在发送本节点的FI后的N-1个field(域）中（即在slot 5、slot 0、slot 2和slot 3中）获取其它节点针对本节点维护的时隙的反馈信息，判断节 点在slot 5、slot 0、slot 2和slot 3中获取的其他节点针对本节点维护的时隙的反馈信 息是否为正反馈：若是，则在之后的顿中持续获取其他节点针对本节点维护的时隙的反馈 信息，并判断是否为正反馈，否则，返回选择空闲slot作为本节点的发送时隙送一操作。
[0049] 由于在使用基本的RR-AL0HA算法进行节点间的通信时，节点之间周期性发送FI， 节点间交互的FI信息是MAC层信息，只针对时隙状态信息、优先级信息、STI信息和PTP信 息进行交互。对于没有被占用的时隙也存在碰撞的可能，只能通过接收反馈来确定时隙选 择是否正确、有无时隙碰撞出现。由此可见，基本的RR-AL0UHA算法不利于降低选择时隙碰 撞的可能性，时隙选择效率低下，不利于降低交互的信息开销。
【发明