專利名稱：：高速無線個(gè)人網(wǎng)協(xié)議中基于信道的調(diào)度方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及本發(fā)明涉及無線個(gè)人網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體地說是高速無線個(gè)人網(wǎng)協(xié)議中基于信道的調(diào)度方法。
背景技術(shù)：
：基于正EE802.15.3的高速無線個(gè)人網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中采用時(shí)分復(fù)用多址方式和集中式的信道分配機(jī)制來提供多用戶之間的數(shù)據(jù)傳輸。在該標(biāo)準(zhǔn)中，最基本的時(shí)間結(jié)構(gòu)為超幀(如圖l)，每個(gè)超幀中包括若干信道時(shí)隙分配(CTA)用以該CTA所指定的設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。CTA由網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備(PNC)根據(jù)特定的調(diào)度算法進(jìn)行分配。該分配結(jié)果由網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備在每個(gè)超幀開始的信標(biāo)幀(Beacon)中進(jìn)行廣播。管理信道時(shí)隙分配(MCTA)是特殊的CTA，用于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備之間的信令交互。需要進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送的設(shè)備負(fù)責(zé)在隨機(jī)接入信道，對(duì)應(yīng)于每個(gè)超幀中的競(jìng)爭(zhēng)接入時(shí)期(CAP)中向網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備發(fā)送所請(qǐng)求信道資源的數(shù)量和信道資源分配所需要的調(diào)度信息。IEEE802.15.3物理層工作在不需要許可證的2.4GHz至2.4835GHz之間，物理層的傳輸速率有l(wèi)lMbps、22Mbps、33Mbps、44Mbps和55Mbps五種，系統(tǒng)規(guī)定的符號(hào)傳輸速率為11Mbps,與五種速率相對(duì)應(yīng)的編碼調(diào)制方式分別為網(wǎng)格編碼調(diào)制(TrellisCodedModulation,TCM)QPSK、DQPSK、TCM16QAM、TCM32QAM和TCM64QAM。通過傳輸速率的自適應(yīng)調(diào)整，可以有效的提高系統(tǒng)的吞吐量和誤碼率性能。由于正EE802.15.3協(xié)議未對(duì)信道資源調(diào)度算法做出規(guī)定，傳統(tǒng)的固定長度時(shí)隙的調(diào)度算法又無法充分利用信道資源，這就為高效的基于信道狀態(tài)的調(diào)度算法的應(yīng)用提供了前提和實(shí)用意義?；谛诺赖恼{(diào)度算法已廣泛采用于cdma2000lxEV-DO，HSDPA，EVDO，4G等系統(tǒng)中，而在正EE802.15.3高速無線個(gè)人網(wǎng)中尚未提出和采用。目前廣泛關(guān)注的基于信道的調(diào)度算法有l(wèi))MAX-RATE算法；2)PROP-FAIR算法；3)M-LWDF算法；4)EXP算法。MAX-RATE算法的基本做法是根據(jù)數(shù)據(jù)流當(dāng)前信道狀況所支持的傳輸速率將其從大到小排序，并按照這種順序?qū)?shù)據(jù)流進(jìn)行信道資源的分配。其公式表示如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>(1)其中A(0為對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)流i的無線信道當(dāng)前所支持的數(shù)據(jù)傳輸速率。PROP-FAIR算法曾在cdma2000lxEV-DO(dataoptimized)中采用，針對(duì)MAX-RATE算法中公平性差的缺點(diǎn)，它重新定義了數(shù)據(jù)流服務(wù)優(yōu)先級(jí)別的計(jì)算方法<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>(2)其中/z,G)指在當(dāng)前時(shí)刻t一定時(shí)間窗口re內(nèi)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)流所支持的平均傳輸速率，即<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>3)M-LWDF算法采用下式選擇所要分配信道資源的數(shù)據(jù)流。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>(4)其中WG)指t時(shí)刻數(shù)據(jù)流i緩沖區(qū)隊(duì)列中的HOL(headofline)數(shù)據(jù)包的等待時(shí)間，的表達(dá)式如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>(5)其中《是指數(shù)據(jù)流i中數(shù)據(jù)包的網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間(deadline),《指數(shù)據(jù)流i的QoS參數(shù)，可以將其看作是分組等待時(shí)間超過最大時(shí)延限制的概率，以上參數(shù)存在如下關(guān)系<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>(6)EXP算法類似于M-LWDF算法，它也是將各數(shù)據(jù)流的時(shí)延考慮進(jìn)來，給出數(shù)據(jù)流服務(wù)優(yōu)先級(jí)別的計(jì)算公式如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>(7)其中*=±^^^(0,為待服務(wù)數(shù)據(jù)流緩沖區(qū)隊(duì)列中的HOL數(shù)據(jù)包的加權(quán)平均等待時(shí)間。K與^的取值和M-LWDF算法相同。M-LWDF和EXP算法充分考慮到了不同數(shù)據(jù)流傳輸下的信道狀況和數(shù)據(jù)流對(duì)于QoS的要求。M-LWDF算法和EXP算法均已被證明為吞吐量最優(yōu)，也就是說，在數(shù)據(jù)流到達(dá)過程和信道變化為遍歷平穩(wěn)隨機(jī)過程的假設(shè)下，這兩種算法具有最大的系統(tǒng)穩(wěn)定區(qū)域?？梢钥闯?，在這兩種調(diào)度算法中";為優(yōu)先級(jí)參數(shù)，賦予某個(gè)數(shù)據(jù)流較高的a,.值可以使其獲得更大的吞吐量和更小的時(shí)延，但過高的設(shè)置某條數(shù)據(jù)流的優(yōu)先級(jí)有損數(shù)據(jù)流間的公平性并導(dǎo)致系統(tǒng)整體性能下降，因此，需要合理設(shè)置及調(diào)整",的取值，以盡可能滿足所有數(shù)據(jù)流的QoS要求。受到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)流特征等因素影響，在某些情況下，如高負(fù)荷的多媒體數(shù)據(jù)傳輸，我們發(fā)現(xiàn)單純的采用基于信道的調(diào)度算法的IEEE802.15.3高速無線個(gè)人網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的性能存在一定程度的損失，因此引入了如下兩種跨層優(yōu)化控制機(jī)制以增強(qiáng)系統(tǒng)的健壯性。BTED(Bursttransfereligibilitydecision)機(jī)制負(fù)責(zé)判斷發(fā)送數(shù)據(jù)流中每個(gè)數(shù)據(jù)包是否能夠在其超時(shí)之前進(jìn)行傳輸。若不能，則丟棄該數(shù)據(jù)包。該機(jī)制可以有效減少由于傳輸在其網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間內(nèi)不可能傳輸成功的數(shù)據(jù)包的多余分片而造成的信道資源浪費(fèi)。當(dāng)采用M-LWDF和EXP算法時(shí)，該機(jī)制可以有效的提高系統(tǒng)在高負(fù)荷下的吞吐量性能。FDA(frame-decodabilityaware)機(jī)制專門為MPEG數(shù)據(jù)流設(shè)計(jì)。視頻MPEG編碼是目前廣泛采用的視頻編碼方式。MPEG數(shù)據(jù)流在編碼時(shí)會(huì)被壓縮成連續(xù)的GOP(GroupofPicture)結(jié)構(gòu)，如圖2所示為(12，3)GOP結(jié)構(gòu)，GOP中包含I，P，B三種不同類型的數(shù)據(jù)幀，由于不同的壓縮率使三種幀的大小有很大的差異，通常I幀是最大的，其次是P幀，最小的是B幀。不同類型數(shù)據(jù)幀之間編碼和解碼的依賴關(guān)系是MPEG數(shù)據(jù)流的一個(gè)重要特征，如圖中箭頭所示。只有數(shù)據(jù)幀傳輸正確并且它所依賴的其他數(shù)據(jù)幀均能正確解碼，該數(shù)據(jù)幀才是可解的。FDA機(jī)制會(huì)在發(fā)送端丟棄已經(jīng)確定不可解的MPEG幀以減少傳輸這些不可解幀帶來的信道資源浪費(fèi)。如上所述，MPEG在解碼過程中要依賴其他的幀。如果I幀傳輸錯(cuò)誤，則可確定整個(gè)GOP不可解，發(fā)送端會(huì)丟掉整個(gè)GOP，同樣，P幀傳輸錯(cuò)誤會(huì)造成之后的GOP丟棄。相比與BTED機(jī)制，F(xiàn)DA機(jī)制防止間接的數(shù)據(jù)幀丟失(不可解)。已提出的針對(duì)IEEE802.15.3高速無線個(gè)人網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的調(diào)度方法未充分考慮信道信息和數(shù)據(jù)流對(duì)于QoS的要求。這樣做的缺點(diǎn)主要為1)不能充分利用信道資源。無線通信信道的時(shí)變特性以及多徑傳播引起的衰落特性，使得網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備之間能夠提供的數(shù)據(jù)傳輸速率有所不同，而且快速的異步隨機(jī)變化。特定時(shí)刻某個(gè)數(shù)據(jù)流的接收信噪比可能會(huì)很低，使得該數(shù)據(jù)流只能采用較低的速率傳輸，傳輸相同的數(shù)據(jù)量需要更多的時(shí)間。經(jīng)常將信道資源分配給這樣的數(shù)據(jù)流會(huì)大大降低網(wǎng)絡(luò)所能支持的平均吞吐量和系統(tǒng)時(shí)延性能。好的調(diào)度方法應(yīng)該能夠利用信道的這一特點(diǎn)，在某個(gè)數(shù)據(jù)流信道傳輸狀況不好的時(shí)候選擇其他的數(shù)據(jù)流進(jìn)行傳輸。對(duì)于快衰落的信道，信道的變化速度較快，也不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)流長期得不到服務(wù)的情況。因此，基于信道的信道資源調(diào)度方法能夠很好的克服信道衰落的不良影響從而提高無線個(gè)人網(wǎng)絡(luò)中的信道利用率。2)不能適應(yīng)不同類型的數(shù)據(jù)流對(duì)于QoS的要求。由于不同類型的數(shù)據(jù)流有不同的QoS要求，實(shí)時(shí)的語音和視頻流的傳輸要求較低的系統(tǒng)時(shí)延，而一般數(shù)據(jù)的傳輸則要求較小的誤幀率。傳統(tǒng)的調(diào)度方法并未考慮不同數(shù)據(jù)流之間的QoS差別，這導(dǎo)致實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流可能擁有較大的系統(tǒng)時(shí)延，而非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流的誤幀率也得不到降低。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供了高速無線個(gè)人網(wǎng)協(xié)議中基于信道的調(diào)度方法，解決了現(xiàn)有方法不能充分利用信道資源以及不能適應(yīng)不同類型的數(shù)據(jù)流對(duì)于QoS的要求的問題，克服了信道衰落對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案本發(fā)明公開了一種高速無線個(gè)人網(wǎng)協(xié)議中基于信道的調(diào)度方法，調(diào)度過程具體如下-1)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備完成數(shù)據(jù)流注冊(cè)工作后，網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備(PNC)根據(jù)信道資源請(qǐng)求(Channeltimerequest)信令里信道資源請(qǐng)求數(shù)據(jù)塊中信道資源請(qǐng)求控制域的優(yōu)先級(jí)(Priority)(參見[l〗中表A1)確定數(shù)據(jù)流調(diào)度的優(yōu)先級(jí)參數(shù)初始值。如對(duì)于視頻流數(shù)據(jù)，我們?nèi)?5)式中的《0.01，;-100ffw。對(duì)于語音數(shù)據(jù)流，取《.=0.01，7]=10/ra。上述參數(shù)可作為缺省參數(shù)以簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，但該優(yōu)先級(jí)參數(shù)可根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸情況調(diào)整進(jìn)行系統(tǒng)性能優(yōu)化。2)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備應(yīng)用BTED和FDA(當(dāng)傳輸MPEG數(shù)據(jù)流時(shí))機(jī)制根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)包隊(duì)列和信道信息在數(shù)據(jù)發(fā)送或向網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備(PNC)發(fā)送調(diào)度信息之前對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)流進(jìn)行過濾。對(duì)于BTED機(jī)制，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采用HOL數(shù)據(jù)包剩余長度和當(dāng)前信道狀態(tài)/z,々)計(jì)算出該數(shù)據(jù)包所需的預(yù)期剩余傳輸時(shí)間，并和該數(shù)據(jù)包剩余網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間進(jìn)行比較，若傳輸時(shí)間大于剩余網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間，則丟棄該數(shù)據(jù)包。對(duì)于BTED機(jī)制，則根據(jù)記錄的該GOP之前幀的傳輸結(jié)果采用幀間依賴關(guān)系判斷當(dāng)前幀是否可解，并丟棄判斷為不可解的幀。被丟棄的數(shù)據(jù)包確定為傳輸失敗，通知上層協(xié)議。3)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備負(fù)責(zé)發(fā)送信令通知網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備(PNC)其傳輸數(shù)據(jù)流的信道資源調(diào)度所需的相關(guān)信息。該信令可在競(jìng)爭(zhēng)接入信道(對(duì)應(yīng)于超幀中的CAP時(shí)隙)，該數(shù)據(jù)流的CTA，或PNC專門分配的openMCTA中發(fā)送。信令格式設(shè)計(jì)如下<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>CommandType為Schedulinginformationupdate,對(duì)應(yīng)于正EE802.15.3標(biāo)準(zhǔn)中信令類型一個(gè)保留值，如0x001D。根據(jù)正EE802.15.3標(biāo)準(zhǔn)，Length為信令長度，在此為3bytes。TransmissionRate對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的數(shù)據(jù)流在下一個(gè)超幀所要采用的數(shù)據(jù)傳輸速率，可取0x00-0x05。0x00表示該數(shù)據(jù)流由于接收功率過低等原因在下一超幀不進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，0x01-0x05分別對(duì)應(yīng)于IEEE802.15.3物理層ll-55Mbps數(shù)據(jù)傳輸速率。QueueLength為相應(yīng)的數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)包隊(duì)列長度。該長度以數(shù)據(jù)分片個(gè)數(shù)為單位，取值為0-255。WaitingTime設(shè)為數(shù)據(jù)流中第一個(gè)數(shù)據(jù)包的等待時(shí)間，單位為超幀個(gè)數(shù)。PNC負(fù)責(zé)維護(hù)每個(gè)數(shù)據(jù)流的調(diào)度信息。首先，網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備(PNC)周期的分配MCTA以使得長期沒有信道資源分配的數(shù)據(jù)流能夠及時(shí)更新其調(diào)度信息。有關(guān)數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)傳輸速率，數(shù)據(jù)隊(duì)列長度，數(shù)據(jù)包等待時(shí)間的信息通過Schedulinginformationupdate信令更新，若經(jīng)過一個(gè)超幀后沒有收到某個(gè)數(shù)據(jù)流的信息更新信令，則網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備(PNC)中該數(shù)據(jù)流調(diào)度信息的WaitingTime加1，QueueLength和TransmissionRate保持不變，當(dāng)WaitingTime超過數(shù)據(jù)流網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間后，WaitingTime,QueueLength和TransmissionRate清零，等待更新信令。調(diào)度算法中用到的A(/)由PNC收到Schedulinginformationupdate信令時(shí)根據(jù)(3)式更新4)網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備在每個(gè)超幀開始時(shí)根據(jù)(8)式對(duì)各個(gè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行排序，式中各參數(shù)的定義和第4節(jié)相同，來自于網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備(PNC)維護(hù)的數(shù)據(jù)流優(yōu)先級(jí)參數(shù)和調(diào)度信息。排序后，按該順序分配數(shù)據(jù)流所需要的信道資源，分配長度可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備(PNC)的數(shù)據(jù)流調(diào)度信息中TransmissionRate和QueueLength參數(shù)計(jì)算獲得，直到當(dāng)前超幀信道資源分配完畢或沒有數(shù)據(jù)需要傳輸。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>5)網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備在信標(biāo)幀中對(duì)信道分配結(jié)果進(jìn)行廣播。6)各個(gè)設(shè)備在所分配的CTA中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。若數(shù)據(jù)傳輸后CTA尚有剩余，可發(fā)送SchedulingInformationUpdate信令更新該數(shù)據(jù)流的調(diào)度信息。本發(fā)明的特點(diǎn)在于1)將基于信道狀況的調(diào)度方法引入高速無線個(gè)人網(wǎng)中以提高網(wǎng)絡(luò)的信道利用率和整體性能。2)合理配置調(diào)度參數(shù)以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能。3)設(shè)計(jì)反饋機(jī)制使得各條數(shù)據(jù)流調(diào)度所需信息能夠準(zhǔn)確及時(shí)的發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備(PNC)。圖1是基于IEEE802.15.3的高速無線個(gè)人網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中采用的超幀結(jié)構(gòu)示意圖2是G0P結(jié)構(gòu)示意圖3是基于信道的調(diào)度方法的系統(tǒng)示意圖。具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。高速無線個(gè)人網(wǎng)協(xié)議中基于信道的調(diào)度方法，其應(yīng)用范圍為基于正EE802.15.3協(xié)議的高速無線個(gè)人網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳輸。其前提是1)各條數(shù)據(jù)流的傳輸可以進(jìn)行傳輸速率的自適應(yīng)調(diào)整，這可以通過在ACK幀中加入反饋機(jī)制實(shí)現(xiàn)；2)各條數(shù)據(jù)流能夠?qū)崟r(shí)的告知網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備(PNC)調(diào)度所需參數(shù)。本發(fā)明所提出的IEEE802.15.3高速無線個(gè)人網(wǎng)協(xié)議中基于信道的調(diào)度方法系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖3所示。調(diào)度過程具體如下1)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備完成數(shù)據(jù)流注冊(cè)工作后，網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備(PNC)根據(jù)信道資源請(qǐng)求(Channeltimerequest)信令里信道資源請(qǐng)求數(shù)據(jù)塊中信道資源請(qǐng)求控制域的優(yōu)先級(jí)(Priority)(參見[l]中表Al)確定數(shù)據(jù)流調(diào)度的優(yōu)先級(jí)參數(shù)初始值。如對(duì)于視頻流數(shù)據(jù)，我們?nèi)?5)式中的《=0.01，7;-ioo附s。對(duì)于語音數(shù)據(jù)流，取《=0.01，t;=iow。上述參數(shù)可作為缺省參數(shù)以簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，但該優(yōu)先級(jí)參數(shù)可根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸情況調(diào)整進(jìn)行系統(tǒng)性能優(yōu)化。2)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備應(yīng)用BTED和FDA(當(dāng)傳輸MPEG數(shù)據(jù)流時(shí))機(jī)制根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)包隊(duì)列和信道信息在數(shù)據(jù)發(fā)送或向網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備(PNC)發(fā)送調(diào)度信息之前對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)流進(jìn)行過濾。對(duì)于BTED機(jī)制，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采用HOL數(shù)據(jù)包剩余長度和當(dāng)前信道狀態(tài)^(,)計(jì)算出該數(shù)據(jù)包所需的預(yù)期剩余傳輸時(shí)間，并和該數(shù)據(jù)包剩余網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間進(jìn)行比較，若傳輸時(shí)間大于剩余網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間，則丟棄該數(shù)據(jù)包。對(duì)于BTED機(jī)制，則根據(jù)記錄的該GOP之前幀的傳輸結(jié)果采用幀間依賴關(guān)系判斷當(dāng)前幀是否可解，并丟棄判斷為不可解的幀。被丟棄的數(shù)據(jù)包確定為傳輸失敗，通知上層協(xié)議。3)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備負(fù)責(zé)發(fā)送信令通知網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備(PNC)其傳輸數(shù)據(jù)流的信道資源調(diào)度所需的相關(guān)信息。該信令可在競(jìng)爭(zhēng)接入信道(對(duì)應(yīng)于超幀中的CAP時(shí)隙)，該數(shù)據(jù)流的CTA，或PNC專門分配的openMCTA中發(fā)送。信令格式設(shè)計(jì)如下<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>CommandType為Schedulinginformationupdate,對(duì)應(yīng)于正EE802.15.3標(biāo)準(zhǔn)中信令類型一個(gè)保留值，如Ox001D。根據(jù)正EE802.15.3標(biāo)準(zhǔn)，Length為信令長度，在此為3bytes。TransmissionRate對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的數(shù)據(jù)流在下一個(gè)超幀所要采用的數(shù)據(jù)傳輸速率，可取0x00-0x05。0x00表示該數(shù)據(jù)流由于接收功率過低等原因在下一超幀不進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，0x01-0x05分別對(duì)應(yīng)于正EE802.15.3物理層ll-55Mbps數(shù)據(jù)傳輸速率。QueueLength為相應(yīng)的數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)包隊(duì)列長度。該長度以數(shù)據(jù)分片個(gè)數(shù)為單位，取值為0-255。WaitingTime設(shè)為數(shù)據(jù)流中第一個(gè)數(shù)據(jù)包的等待時(shí)間，單位為超幀個(gè)數(shù)。PNC負(fù)責(zé)維護(hù)每個(gè)數(shù)據(jù)流的調(diào)度信息。首先，網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備(PNC)周期的分配MCTA以使得長期沒有信道資源分配的數(shù)據(jù)流能夠及時(shí)更新其調(diào)度信息。有關(guān)數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)傳輸速率，數(shù)據(jù)隊(duì)列長度，數(shù)據(jù)包等待時(shí)間的信息通過Schedulinginformationupdate信令更新，若經(jīng)過一個(gè)超幀后沒有收到某個(gè)數(shù)據(jù)流的信息更新信令，則網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備(PNC)中該數(shù)據(jù)流調(diào)度信息的WaitingTime力Q1，QueueLength和TransmissionRate保持不變，當(dāng)WaitingTime超過數(shù)據(jù)流網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間后，WaitingTime,QueueLength和TransmissionRate清零，等待更新信令。調(diào)度算法中用到的A(f)由PNC收到Schedulinginformationupdate信令時(shí)根據(jù)(3)式更新4)網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備在每個(gè)超幀開始時(shí)根據(jù);y/,々)exp對(duì)各個(gè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行排序，式中各參數(shù)的定義和先前敘述相同，來自于網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備(PNC)維護(hù)的數(shù)據(jù)流優(yōu)先級(jí)參數(shù)和調(diào)度信息。排序后，按該順序分配數(shù)據(jù)流所需要的信道資源，分配長度可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備(PNC)的數(shù)據(jù)流調(diào)度信息中TransmissionRate和QueueLength參數(shù)計(jì)算獲得，直到當(dāng)前超幀信道資源分配完畢或沒有數(shù)據(jù)需要傳輸。5)網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備在信標(biāo)幀中對(duì)信道分配結(jié)果進(jìn)行廣播。6)各個(gè)設(shè)備在所分配的CTA中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。若數(shù)據(jù)傳輸后CTA尚有剩余，可發(fā)送SchedulingInformationUpdate信令更新該數(shù)據(jù)流的調(diào)度信息。通過大量的性能仿真，我們對(duì)所提出的方法的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。仿真是采用網(wǎng)絡(luò)仿真工具ns-2。仿真中，數(shù)據(jù)流采用GOP結(jié)構(gòu)為(12，3)的MPEG實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，每條數(shù)據(jù)流速率為5Mbps，數(shù)據(jù)幀網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間為33ms，數(shù)據(jù)流的開始時(shí)間彼此獨(dú)立。信道采用瑞利衰落模型模擬。所有設(shè)備分布在10mX10m的區(qū)域內(nèi)，以不超過0.5m/s的速度隨機(jī)移動(dòng)。其他仿真參數(shù)見下表。為簡單起見，忽略CAP和信令傳輸?shù)臅r(shí)間并假設(shè)信標(biāo)幀傳輸無差錯(cuò)。仿真過程持續(xù)120s。<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>下表為采用BTED和FDA機(jī)制下系統(tǒng)吞吐量(單位為Mbps)隨數(shù)據(jù)流數(shù)量變化關(guān)系，系統(tǒng)噪聲為-80犯m。從表中可以看出，考慮數(shù)據(jù)流QoS要求的EXP和M-LWDF算法性能明顯高于其他算法。這兩種算法的性能并沒有受到高網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的影響，在數(shù)據(jù)流總速率超過系統(tǒng)容量時(shí)(8-9條數(shù)據(jù)流)仍能保持很好的性能。其他算法的性能相對(duì)比較接近。<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權(quán)利要求1、高速無線個(gè)人網(wǎng)協(xié)議中基于信道的調(diào)度方法，其特征在于包括如下調(diào)度步驟1)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備完成數(shù)據(jù)流注冊(cè)后，網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備根據(jù)信道資源請(qǐng)求信令里信道資源請(qǐng)求數(shù)據(jù)塊中信道資源請(qǐng)求控制域的優(yōu)先級(jí)，確定數(shù)據(jù)流調(diào)度的優(yōu)先級(jí)參數(shù)初始值；2)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備應(yīng)用BTED和FDA機(jī)制根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)包隊(duì)列和信道信息在數(shù)據(jù)發(fā)送或向網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備發(fā)送調(diào)度信息之前對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)流進(jìn)行過濾；3)各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)送信令通知網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備其傳輸數(shù)據(jù)流的信道資源調(diào)度所需的相關(guān)信息；網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備周期地進(jìn)行管理信道時(shí)隙分配，更新數(shù)據(jù)流的調(diào)度信息；4)網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備在每個(gè)超幀開始時(shí)根據(jù)數(shù)據(jù)流的優(yōu)先級(jí)參數(shù)和調(diào)度信息對(duì)各個(gè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行排序，再按該排序順序分配數(shù)據(jù)流所需要的信道資源，直到當(dāng)前超幀信道資源分配完畢或沒有數(shù)據(jù)需要傳輸；5)網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備在信標(biāo)幀中對(duì)信道分配結(jié)果進(jìn)行廣播；6)各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在所分配的信道時(shí)隙中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。2、按權(quán)利要求1所述的高速無線個(gè)人網(wǎng)協(xié)議中基于信道的調(diào)度方法，其特征在于步驟3中所述的各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)送的信令包括其數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)傳輸速率、數(shù)據(jù)隊(duì)列長度、數(shù)據(jù)包等待時(shí)間、以及該信令長度和類型字段。3、按權(quán)利要求1所述的高速無線個(gè)人網(wǎng)協(xié)議中基于信道的調(diào)度方法，其特征在于步驟4中所述的網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備在每個(gè)超幀開始時(shí)具體根據(jù)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>進(jìn)行排序；其中//,()為對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)流的無線信道當(dāng)前所支持的數(shù)據(jù)傳輸速率；^(f)指t時(shí)刻數(shù)據(jù)流緩沖區(qū)隊(duì)列中第一個(gè)數(shù)據(jù)包的等待時(shí)間；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>，其中，7;是指數(shù)據(jù)流i中數(shù)據(jù)包的網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間，《指數(shù)據(jù)流i的QoS參數(shù)；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>,為待服務(wù)數(shù)據(jù)流緩沖區(qū)隊(duì)列中第一個(gè)數(shù)據(jù)包的加權(quán)平均等待時(shí)間。4、按權(quán)利要求l所述的高速無線個(gè)人網(wǎng)協(xié)議中基于信道的調(diào)度方法，其特征在于所述的步驟6中，若數(shù)據(jù)傳輸后所分配的信道時(shí)隙尚有剩余，則發(fā)送SchedulingInformationUpdate信令更新該數(shù)據(jù)流的調(diào)度信息。性全文摘要本發(fā)明涉及一種高速無線個(gè)人網(wǎng)協(xié)議中基于信道的調(diào)度方法，基于IEEE802.15.3協(xié)議的高速無線個(gè)人網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳輸，通過改進(jìn)協(xié)議來引入對(duì)用戶各條數(shù)據(jù)流的信道狀況信息的反饋和收集，并根據(jù)各條數(shù)據(jù)流的QoS要求，進(jìn)行綜合平衡來對(duì)數(shù)據(jù)流排序，賦予不同的調(diào)度優(yōu)先級(jí)，從而有效地克服了信道衰落對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響，提高了系統(tǒng)的信道利用率。文檔編號(hào)H04W72/04GK101442778SQ200810207620公開日2009年5月27日申請(qǐng)日期2008年12月23日優(yōu)先權(quán)日2008年12月23日發(fā)明者璐戎,陽杜,楊光迪,林如鋒申請(qǐng)人:上海無線通信研究中心