本发明专利技术公开了一种基于定长时隙的时分双工/时分多址信道动态分配方法，主要解决现有信道分配方法信道利用率不足，或调度算法和规划帧过于复杂，对设备要求过高等问题。其实现步骤是：中心节点每若干个规划周期进行一次信道分配，即将规划周期划分为多种固定长度的时隙；接着按照固定的顺序将这些时隙进行排列；然后动态的确定每个时隙的使用方法，并将之表示成规划帧；从属节点按照上一个规划帧的规定使用各种时隙；中心节点按照上一个规划帧的规定使用各种时隙。本发明专利技术具有信道利用率高，调度算法和规划帧简单，对设备要求低，可应用于各种采用时分双工/时分多址通信的局域网和接入网领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于通信
，涉及一种，可应用于各种采用时分双工/时分多址通信的局域网和接入网领域。
技术介绍
在基于共享媒质的局域网和接入网中，为实现信道资源的合理和无冲突的分配，常采用一个有中心的点到多点的逻辑拓扑结构。在这种网络结构中，存在一个中心站点统一分配信道资源的使用，除中心站点之外的其它站点称为从属节点。中心站点和从属站点之间可以直接进行数据通信，各从属站点之间的通信一般需要通过中心站点进行转发。中心节点一般采用基于周期性报告/授权的时分双工/时分多址机制来实现信道的分配。在这种机制中，信道划分成连续且互不重叠的规划周期；每个规划周期含有一个信道规划帧，由中心节点生成并发送，用于发布下一个规划周期的信道分配方案；当前规划周期的信道 分配方案，由上一个规划周期中的信道规划帧进行规划；每个规划周期内还含有一个报告帧，由从属节点生成并发送，用于其向中心节点报告自身当前的发送队列状况；中心节点收到报告帧后，根据各报告帧的内容和本地队列情况生成规划帧。将从属节点向中心节点传输的单播数据帧称为上行数据帧，中心节点向从属节点发送的单播或者广播数据帧都称为下行数据帧。中心节点一般采用两种方法来分配信道的使用一种是静态的信道分配方法，在这种分配方法中，每个规划周期被划分为若干个大小相等的时隙，规划周期内的时隙分配方案都是固定不变的，即不仅一个规划周期内的时隙个数和每个时隙的长度是固定不变的，而且每个时隙分配给哪个节点使用也是固定的。这种静态信道分配方法可以不需要信道规划巾贞和报告巾贞。另一种分配方法是完全动态的信道分配方法，在这种分配方法中，一个规划周期被划分为若干个大小不等的时隙，规划周期内的时隙分配方案是动态变化的，由中心节点规定，即不仅一个规划周期内的时隙个数和每个时隙的长度是可变的，而且每个时隙分配给哪个节点使用也是可变的；每个规划周期的时隙分配方案可以根据不同节点对带宽需求量的变化而灵活调整，需求量大的节点可以获得更多或更长的时隙。上述两种信道分配方法是目前基于共享媒质的局域网和接入网中广泛使用的方法，但这两种方法都存在着各自的不足。静态的信道分配方法，其存在对信道利用率不高的问题，每个固定大小的时隙都被固定分给某一节点传输数据，若该结点在某段时间没有数据要传输，则分配给该节点的时隙就浪费了。当网络业务频繁变化时，信道利用率低的情况会十分严重。完全动态的信道分配方法，其存在信道分配的调度算法复杂度过高，规划帧过于复杂，以及对实现设备的运行速度要求过高，数据传输的等待时延过大等问题。首先，动态分配的方法的每个时隙长度和使用该时隙的节点是动态可变的，这本身就需要一个相对比较复杂的实现信道分配的调度算法；其次，为了保证调度算法能正常运行，中心节点需要通过含有每个时隙的起止时刻、时隙长度和使用者等详细信息的规划帧向各个从属节点发布下个规划周期的信道规划方案，每个规划周期的长度、时隙个数和各时隙长度都可能不同，规划帧的生成和解析都较为复杂；最后，由于要对每个节点的时隙使用进行精细的动态规划，中心节点每个规划周期都要对信道进行一次比较复杂的调度规划，并在下一个规划周期生效前生成并发送规划帧，这对中心节点的运行速度提出了很高的要求，信道速率越高，这种要求也就越高；为降低对中心节点运算速度的要求，可以增大规划周期，但由此又会带来数据传输的等待时延增大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述已有技术的不足，提出了一种，以在保证信道利用率的同时，灵活分配信道带宽，降低调度算法和规划帧复杂度，减小对设备运行速度要求，缩短数据帧传输的等待时延。为实现上述目的，本专利技术的技术方案包括如下步骤(I)中心节点根据之前从属节点上报的报告帧和本地队列情况，每N个规划周期进行一次信道的分配，生成并发送规划帧(Ia)划分成时隙，即把时长为T的规划周期分成M个时隙，其中包括U个用于传输上行数据帧的短数据帧时隙，D个用于传输下行数据帧的短数据时隙，L个既能传输上行数据帧也能传输下行数据帧的长数据帧时隙，I个用于传输规划帧的规划帧时隙和I个用于传输报告帧的报告帧时隙，每个规划周期中每种时隙的个数和长度都是固定不变的，U、D和L均为不为O的常数；(1b)对各个时隙进行排列，即将每个规划周期中的上行短数据帧时隙，下行短数据帧时隙，长数据帧时隙，规划帧时隙和报告帧时隙均按照固定的顺序进行排列；(1c)确定各个时隙的使用方式，即由中心节点根据之前从属节点上报的报告帧和本地队列情况运行调度算法，确定出规划周期中的各个时隙的使用节点和时隙中传输帧的类型，该时隙中传输帧的类型包括有上行数据帧，下行单播帧，下行广播帧，规划帧和报告帧，且传输上行数据帧的时隙只能分配给一个从属节点用于发送上行数据帧，传输下行单播帧的时隙只能分配给中心节点向一个从属节点发送下行单播帧，传输下行广播帧的时隙用于中心节点发送下行广播帧，规划帧时隙用于中心节点发送规划帧，报告帧时隙用于从属节点发送报告帧；(1d)中心节点将步骤(Ic)得到的时隙的使用方式，表示成规划帧，并发送给所有从属节点；(2)中心节点在上一个规划周期的规划帧规定的相应时隙发送下行单播帧、下行广播帧以及规划帧，接收上行数据帧和报告帧；(3)从属节点在上一个规划周期的规划帧规定的相应时隙发送上行数据帧，接收下行单播帧，下行广播帧和规划帧，以及根据本地队列情况生成并发送报告帧或者不发送报告中贞。本专利技术与现有信道分配方法相比有如下优点(1)与传统的静态分配方案相比，本专利技术提供了更高的信道利用效率。本专利技术由于可以运行调度算法，根据当前的需求量动态的分配使用各时隙的节点和数据帧的发送方向，同时提供了长时隙和短时隙两种带宽分配的粒度，使得带宽分配可以同时满足小粒度和大粒度业务带宽的需要。(2)与传统的完全动态分配方案相比，本专利技术可以降低对调度算法复杂度的要求，减少规划帧处理的复杂度，降低分配方案对设备运行速度的要求并缩短数据帧传输等待时延。由于在一个规划周期内，本专利技术的时隙数目是固定的，每个时隙长度也是确定的，在进行信道规划时，只需规定各时隙如何使用，就可以实现信道的动态分配，所以可以采用更为灵活简单的调度算法，规划帧的生成和解析也得到了简化。由于采用了确定的时隙个数和时隙长度，可以根据需要若干个规划周期才进行一次信道规划方案的调整，故而大大减低调度算法对设备运行速度的要求，规划周期也因此得到缩短，进而缩短数据传输的等待时延。附图说明 图1是本专利技术的实现流程图；图2是本专利技术中进行一次信道的分配的子流程图；图3是规划帧和规划周期关系结构图；图4是本专利技术的实施例一的时隙划分和排序结构图；图5是本专利技术的实施例二的时隙划分和排序结构图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的内容做进一步阐述。实施例一本实例中，网络由中心节点O和从属节点1，2组成；物理层采用OFDM方式调制，一个OFDM符号时长为18us，物理帧头长为2us，相邻上行(或下行)各时隙间的时隙间隔为2us，下(上)行时隙和相邻上(下)行时隙之间的收发转换帧间隔为50us。规划帧由中心节点发送，包含有下一个规划周期中的信道分配方案和上个规划周期上行数据帧的确认信息，规划帧利用一个OFDM符号的物理帧承载，由中心节点广播给所有的从属节点。报告帧由从属节点发送，包含有从本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于定长时隙的时分双工/时分多址信道动态分配方法，包括如下步骤：（1）中心节点根据之前从属节点上报的报告帧和本地队列情况，每N个规划周期进行一次信道的分配，生成规划帧：（1a）划分成时隙，即把时长为T的规划周期分成M个时隙，其中包括U个用于传输上行数据帧的短数据帧时隙，D个用于传输下行数据帧的短数据时隙，L个既能传输上行数据帧也能传输下行数据帧的长数据帧时隙，1个用于传输规划帧的规划帧时隙和1个用于传输报告帧的报告帧时隙，每个规划周期中每种时隙的个数和长度都是固定不变的，U、D和L均为不为0的常数；（1b）对各个时隙进行排列，即将每个规划周期中的上行短数据帧时隙，下行短数据帧时隙，长数据帧时隙，规划帧时隙和报告帧时隙均按照固定的顺序进行排列；（1c）确定各个时隙的使用方式，即由中心节点根据之前从属节点上报的报告帧和本地队列情况运行调度算法，确定出规划周期中的各个时隙的使用节点和时隙中传输帧的类型，该时隙中传输帧的类型包括有上行数据帧，下行单播帧，下行广播帧，规划帧和报告帧，且传输上行数据帧的时隙只能分配给一个从属节点用于发送上行数据帧，传输下行单播帧的时隙只能分配给中心节点向一个从属节点发送下行单播帧，传输下行广播帧的时隙用于中心节点发送下行广播帧，规划帧时隙用于中心节点发送规划帧，报告帧时隙用于从属节点发送报告帧；（1d）中心节点将步骤（1c）得到的时隙的使用方式，并发送给所有从属节点；（2）中心节点在上一个规划周期的规划帧规定的相应时隙发送下行单播帧、下行广播帧以及规划帧，接收上行数据帧和报告帧；（3）从属节点在上一个规划周期的规划帧规定的相应时隙发送上行数据帧，接收下行单播帧，下行广播帧和规划帧，以及根据本地队列情况生成并发送报告帧或者不发送报告帧。...
【技术特征摘要】
1.一种基于定长时隙的时分双工/时分多址信道动态分配方法，包括如下步骤(1)中心节点根据之前从属节点上报的报告帧和本地队列情况，每N个规划周期进行一次信道的分配，生成规划帧(Ia)划分成时隙，即把时长为T的规划周期分成M个时隙，其中包括U个用于传输上行数据帧的短数据帧时隙，D个用于传输下行数据帧的短数据时隙，L个既能传输上行数据帧也能传输下行数据帧的长数据帧时隙，I个用于传输规划帧的规划帧时隙和I个用于传输报告帧的报告帧时隙，每个规划周期中每种时隙的个数和长度都是固定不变的，U、D和L 均为不为O的常数；(Ib)对各个时隙进行排列，即将每个规划周期中的上行短数据帧时隙，下行短数据帧时隙，长数据帧时隙，规划帧时隙和报告帧时隙均按照固定的顺序进行排列；(Ic)确定各个时隙的使用方式，即由中心节点根据之前从属节点上报的报告帧和本地队列情况运行调度算法，确定出规划周期中的各个时隙的使用节点和时隙中传输帧的类型，该时隙中传输帧的类型包括有上行数据帧，下行单播帧，下行广播帧，规划帧和报告帧， 且传输上行数据帧的时隙只能分配给一个从属节点用于发送上行数据帧，传输下行单播帧的时隙只能分配给中心节点向一个从属节点发送下行单播帧，传输下行广播帧的时隙用于中心节点发送下行广播帧，规划帧时隙用于中心节点发送规划帧，报告帧时隙用于从属节点发送报告巾贞；(Id)中心节点将步骤(Ic)得到的时隙的使用方式，并发送给所有从属节点；(2)中心节点在上一个规划周期的规划帧规定的相应时隙发送下行单播帧、下行广播帧以及规划帧，接收上行数据帧和报告帧；(3)从属节点在上一个规划周期的规划帧规定的相应时隙发送上行数据帧，接收下行单播帧，下行广播帧和规划帧，以及根据本地队列情况生成并发送报告帧或者不发送报告帧。2.根据权利要求1所述的信道分配方法，其中步骤(Ib)所述的将每个规划周期中的上行短数据帧时隙，下行短数据帧时隙，长数据帧时隙，规划帧时隙和报告帧时隙均按照固定的顺序进行排列，其排列顺序如下(Ibl)将D/2个下行短数据帧时隙排列在规划周期的最前面；(lb2)将规划帧时隙排列在D/2个下行短数据时隙的后面；(lb3)将D/2个下行短数据帧时隙排列在规划帧时隙的后面；(lb4)将L个长数据帧时隙排列在规划帧之后的D/2个下行短数据帧时隙的后面；(lb5)将U/2个上行短数据帧时隙排列在L个长数据帧时隙的后面；(lb6)将报告巾贞时隙排列在U/2个上行短数据巾贞时隙的后面；(l...
【专利技术属性】
技术研发人员：张冰，邱智亮，颜克洲，李红滨，张奭，张诚，赵辉，孙汉汶，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，北京大学，北京三梯通网络技术有限公司，北京翰诺科技有限公司，
类型：发明
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