專利名稱：基于定長時隙的時分雙工/時分多址信道動態(tài)分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于定長時隙的時分雙工/時分多址信道動態(tài)分配方法，可應(yīng)用于各種采用時分雙工/時分多址通信的局域網(wǎng)和接入網(wǎng)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在基于共享媒質(zhì)的局域網(wǎng)和接入網(wǎng)中，為實現(xiàn)信道資源的合理和無沖突的分配，常采用一個有中心的點到多點的邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，存在一個中心站點統(tǒng)一分配信道資源的使用，除中心站點之外的其它站點稱為從屬節(jié)點。中心站點和從屬站點之間可以直接進行數(shù)據(jù)通信，各從屬站點之間的通信一般需要通過中心站點進行轉(zhuǎn)發(fā)。中心節(jié)點一般采用基于周期性報告/授權(quán)的時分雙工/時分多址機制來實現(xiàn)信道的分配。在這種機制中，信道劃分成連續(xù)且互不重疊的規(guī)劃周期；每個規(guī)劃周期含有一個信道規(guī)劃幀，由中心節(jié)點生成并發(fā)送，用于發(fā)布下一個規(guī)劃周期的信道分配方案；當(dāng)前規(guī)劃周期的信道 分配方案，由上一個規(guī)劃周期中的信道規(guī)劃幀進行規(guī)劃；每個規(guī)劃周期內(nèi)還含有一個報告幀，由從屬節(jié)點生成并發(fā)送，用于其向中心節(jié)點報告自身當(dāng)前的發(fā)送隊列狀況；中心節(jié)點收到報告幀后，根據(jù)各報告幀的內(nèi)容和本地隊列情況生成規(guī)劃幀。將從屬節(jié)點向中心節(jié)點傳輸?shù)膯尾?shù)據(jù)幀稱為上行數(shù)據(jù)幀，中心節(jié)點向從屬節(jié)點發(fā)送的單播或者廣播數(shù)據(jù)幀都稱為下行數(shù)據(jù)幀。中心節(jié)點一般采用兩種方法來分配信道的使用一種是靜態(tài)的信道分配方法，在這種分配方法中，每個規(guī)劃周期被劃分為若干個大小相等的時隙，規(guī)劃周期內(nèi)的時隙分配方案都是固定不變的，即不僅一個規(guī)劃周期內(nèi)的時隙個數(shù)和每個時隙的長度是固定不變的，而且每個時隙分配給哪個節(jié)點使用也是固定的。這種靜態(tài)信道分配方法可以不需要信道規(guī)劃巾貞和報告巾貞。另一種分配方法是完全動態(tài)的信道分配方法，在這種分配方法中，一個規(guī)劃周期被劃分為若干個大小不等的時隙，規(guī)劃周期內(nèi)的時隙分配方案是動態(tài)變化的，由中心節(jié)點規(guī)定，即不僅一個規(guī)劃周期內(nèi)的時隙個數(shù)和每個時隙的長度是可變的，而且每個時隙分配給哪個節(jié)點使用也是可變的；每個規(guī)劃周期的時隙分配方案可以根據(jù)不同節(jié)點對帶寬需求量的變化而靈活調(diào)整，需求量大的節(jié)點可以獲得更多或更長的時隙。上述兩種信道分配方法是目前基于共享媒質(zhì)的局域網(wǎng)和接入網(wǎng)中廣泛使用的方法，但這兩種方法都存在著各自的不足。靜態(tài)的信道分配方法，其存在對信道利用率不高的問題，每個固定大小的時隙都被固定分給某一節(jié)點傳輸數(shù)據(jù)，若該結(jié)點在某段時間沒有數(shù)據(jù)要傳輸，則分配給該節(jié)點的時隙就浪費了。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)頻繁變化時，信道利用率低的情況會十分嚴(yán)重。完全動態(tài)的信道分配方法，其存在信道分配的調(diào)度算法復(fù)雜度過高，規(guī)劃幀過于復(fù)雜，以及對實現(xiàn)設(shè)備的運行速度要求過高，數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡却龝r延過大等問題。首先，動態(tài)分配的方法的每個時隙長度和使用該時隙的節(jié)點是動態(tài)可變的，這本身就需要一個相對比較復(fù)雜的實現(xiàn)信道分配的調(diào)度算法；其次，為了保證調(diào)度算法能正常運行，中心節(jié)點需要通過含有每個時隙的起止時刻、時隙長度和使用者等詳細信息的規(guī)劃幀向各個從屬節(jié)點發(fā)布下個規(guī)劃周期的信道規(guī)劃方案，每個規(guī)劃周期的長度、時隙個數(shù)和各時隙長度都可能不同，規(guī)劃幀的生成和解析都較為復(fù)雜；最后，由于要對每個節(jié)點的時隙使用進行精細的動態(tài)規(guī)劃，中心節(jié)點每個規(guī)劃周期都要對信道進行一次比較復(fù)雜的調(diào)度規(guī)劃，并在下一個規(guī)劃周期生效前生成并發(fā)送規(guī)劃幀，這對中心節(jié)點的運行速度提出了很高的要求，信道速率越高，這種要求也就越高；為降低對中心節(jié)點運算速度的要求，可以增大規(guī)劃周期，但由此又會帶來數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡却龝r延增大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述已有技術(shù)的不足，提出了一種基于定長時隙的時分雙工/時分多址信道動態(tài)分配方法，以在保證信道利用率的同時，靈活分配信道帶寬，降低調(diào)度算法和規(guī)劃幀復(fù)雜度，減小對設(shè)備運行速度要求，縮短數(shù)據(jù)幀傳輸?shù)牡却龝r延。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案包括如下步驟(I)中心節(jié)點根據(jù)之前從屬節(jié)點上報的報告幀和本地隊列情況，每N個規(guī)劃周期進行一次信道的分配，生成并發(fā)送規(guī)劃幀(Ia)劃分成時隙，即把時長為T的規(guī)劃周期分成M個時隙，其中包括U個用于傳輸上行數(shù)據(jù)幀的短數(shù)據(jù)幀時隙，D個用于傳輸下行數(shù)據(jù)幀的短數(shù)據(jù)時隙，L個既能傳輸上行數(shù)據(jù)幀也能傳輸下行數(shù)據(jù)幀的長數(shù)據(jù)幀時隙，I個用于傳輸規(guī)劃幀的規(guī)劃幀時隙和I個用于傳輸報告幀的報告幀時隙，每個規(guī)劃周期中每種時隙的個數(shù)和長度都是固定不變的，U、D和L均為不為O的常數(shù)；(1b)對各個時隙進行排列，即將每個規(guī)劃周期中的上行短數(shù)據(jù)幀時隙，下行短數(shù)據(jù)幀時隙，長數(shù)據(jù)幀時隙，規(guī)劃幀時隙和報告幀時隙均按照固定的順序進行排列；(1c)確定各個時隙的使用方式，即由中心節(jié)點根據(jù)之前從屬節(jié)點上報的報告幀和本地隊列情況運行調(diào)度算法，確定出規(guī)劃周期中的各個時隙的使用節(jié)點和時隙中傳輸幀的類型，該時隙中傳輸幀的類型包括有上行數(shù)據(jù)幀，下行單播幀，下行廣播幀，規(guī)劃幀和報告幀，且傳輸上行數(shù)據(jù)幀的時隙只能分配給一個從屬節(jié)點用于發(fā)送上行數(shù)據(jù)幀，傳輸下行單播幀的時隙只能分配給中心節(jié)點向一個從屬節(jié)點發(fā)送下行單播幀，傳輸下行廣播幀的時隙用于中心節(jié)點發(fā)送下行廣播幀，規(guī)劃幀時隙用于中心節(jié)點發(fā)送規(guī)劃幀，報告幀時隙用于從屬節(jié)點發(fā)送報告幀；(1d)中心節(jié)點將步驟(Ic)得到的時隙的使用方式，表示成規(guī)劃幀，并發(fā)送給所有從屬節(jié)點；(2)中心節(jié)點在上一個規(guī)劃周期的規(guī)劃幀規(guī)定的相應(yīng)時隙發(fā)送下行單播幀、下行廣播幀以及規(guī)劃幀，接收上行數(shù)據(jù)幀和報告幀；(3)從屬節(jié)點在上一個規(guī)劃周期的規(guī)劃幀規(guī)定的相應(yīng)時隙發(fā)送上行數(shù)據(jù)幀，接收下行單播幀，下行廣播幀和規(guī)劃幀，以及根據(jù)本地隊列情況生成并發(fā)送報告幀或者不發(fā)送報告中貞。本發(fā)明與現(xiàn)有信道分配方法相比有如下優(yōu)點(1)與傳統(tǒng)的靜態(tài)分配方案相比，本發(fā)明提供了更高的信道利用效率。本發(fā)明由于可以運行調(diào)度算法，根據(jù)當(dāng)前的需求量動態(tài)的分配使用各時隙的節(jié)點和數(shù)據(jù)幀的發(fā)送方向，同時提供了長時隙和短時隙兩種帶寬分配的粒度，使得帶寬分配可以同時滿足小粒度和大粒度業(yè)務(wù)帶寬的需要。(2)與傳統(tǒng)的完全動態(tài)分配方案相比，本發(fā)明可以降低對調(diào)度算法復(fù)雜度的要求，減少規(guī)劃幀處理的復(fù)雜度，降低分配方案對設(shè)備運行速度的要求并縮短數(shù)據(jù)幀傳輸?shù)却龝r延。由于在一個規(guī)劃周期內(nèi)，本發(fā)明的時隙數(shù)目是固定的，每個時隙長度也是確定的，在進行信道規(guī)劃時，只需規(guī)定各時隙如何使用，就可以實現(xiàn)信道的動態(tài)分配，所以可以采用更為靈活簡單的調(diào)度算法，規(guī)劃幀的生成和解析也得到了簡化。由于采用了確定的時隙個數(shù)和時隙長度，可以根據(jù)需要若干個規(guī)劃周期才進行一次信道規(guī)劃方案的調(diào)整，故而大大減低調(diào)度算法對設(shè)備運行速度的要求，規(guī)劃周期也因此得到縮短，進而縮短數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡却龝r延。


圖1是本發(fā)明的實現(xiàn)流程圖；圖2是本發(fā)明中進行一次信道的分配的子流程圖；圖3是規(guī)劃幀和規(guī)劃周期關(guān)系結(jié)構(gòu)圖；圖4是本發(fā)明的實施例一的時隙劃分和排序結(jié)構(gòu)圖；圖5是本發(fā)明的實施例二的時隙劃分和排序結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的內(nèi)容做進一步闡述。實施例一本實例中，網(wǎng)絡(luò)由中心節(jié)點O和從屬節(jié)點1，2組成；物理層采用OFDM方式調(diào)制，一個OFDM符號時長為18us，物理幀頭長為2us，相鄰上行(或下行)各時隙間的時隙間隔為2us，下(上)行時隙和相鄰上(下)行時隙之間的收發(fā)轉(zhuǎn)換幀間隔為50us。規(guī)劃幀由中心節(jié)點發(fā)送，包含有下一個規(guī)劃周期中的信道分配方案和上個規(guī)劃周期上行數(shù)據(jù)幀的確認(rèn)信息，規(guī)劃幀利用一個OFDM符號的物理幀承載，由中心節(jié)點廣播給所有的從屬節(jié)點。報告幀由從屬節(jié)點發(fā)送，包含有從屬節(jié)點的本地隊列信息和本規(guī)劃周期下行數(shù)據(jù)中貞的確認(rèn)信息，報告巾貞米用OFDMA方式傳送,所有的從屬節(jié)點利用一個OFDM符號的物理中貞的不同子載波同時向中心節(jié)點發(fā)送報告幀。參照圖1，本實例的實現(xiàn)步驟如下步驟1，中心節(jié)點根據(jù)之前從屬節(jié)點上報的報告幀和本地隊列情況，每I個規(guī)劃周期進行一次信道的分配參照圖2，本步驟的具體實現(xiàn)如下(Ia)劃分成時隙將規(guī)劃周期分成42個時隙，其中包括8個用于傳輸上行數(shù)據(jù)幀的短數(shù)據(jù)幀時隙，8個用于傳輸下行數(shù)據(jù)幀的短數(shù)據(jù)時隙，24個既可以用于傳輸上行數(shù)據(jù)幀也可以用于傳輸下行數(shù)據(jù)幀的長數(shù)據(jù)幀時隙，I個用于傳輸規(guī)劃幀的規(guī)劃幀時隙和I個用于傳輸報告幀的報告幀時隙。每個規(guī)劃周期中短數(shù)據(jù)幀時隙的長度為20us，即I個OFDM符號的物理幀長，每個長數(shù)據(jù)幀時隙的長度為74us，即4個OFDM符號的物理幀長，規(guī)劃幀時隙長度為20us，即I個OFDM符號的物理幀長，報告幀時隙長度為20us，即I個OFDM符號的物理幀長，如圖4所示；(Ib)根據(jù)如圖4，對各個時隙按照如下固定順序進行排列( Ibl)將4個下行短數(shù)據(jù)幀時隙排列在規(guī)劃周期的最前面；( lb2)將規(guī)劃幀時隙排列在4個下行短數(shù)據(jù)時隙的后面；
( lb3)將4個下行短數(shù)據(jù)幀時隙排列在規(guī)劃幀時隙的后面；(lb4)將24個長數(shù)據(jù)幀時隙排列在規(guī)劃幀之后的4個下行短數(shù)據(jù)幀時隙的后面；(lb5)將4個上行短數(shù)據(jù)幀時隙排列在24個長數(shù)據(jù)幀時隙的后面；(lb6)將報告幀時隙排列在4個上行短數(shù)據(jù)時隙的后面；( lb7)將4個上行短數(shù)據(jù)幀放在報告幀時隙的后面；( Ic)確定各個時隙的使用方式由中心節(jié)點根據(jù)之前從屬節(jié)點上報的報告幀和本地隊列情況運行調(diào)度算法，確定出規(guī)劃周期中的各個時隙的使用節(jié)點和時隙中傳輸幀的類型，該調(diào)度算法能夠根據(jù)各個從屬節(jié)點的報告幀和本地隊列的情況，判斷當(dāng)前對各個節(jié)點帶寬的需求，并根據(jù)其需求，靈活的分配各個時隙的使用方式。本步驟通過調(diào)度算法，得到如下結(jié)果8個下行幀短時隙用于從屬節(jié)點I傳輸下行單播幀；8個上行短數(shù)據(jù)幀用于從屬節(jié)點I傳輸上行數(shù)據(jù)幀；第I至第4個長時隙用于中心節(jié)點傳輸下行廣播幀；第5至第8個長時隙用于從屬節(jié)點2傳輸下行單播幀；第9至第24個長時隙用于從屬節(jié)點2傳輸上行數(shù)據(jù)幀。步驟2，中心節(jié)點將步驟(Ic)得到的時隙的使用方式，表示成規(guī)劃幀，并發(fā)送給所有從屬節(jié)點將規(guī)劃周期中的時隙的使用方式表示成42個時隙許可單元，每個時隙許可單元與規(guī)劃周期中的時隙是按順序一一對應(yīng)的，時隙許可單元長度為8個比特。(2a)設(shè)置每個時隙許可單元的取值規(guī)則若時隙許可單元取值為I到126，則表示該時隙傳輸?shù)氖窍滦袉尾?，同時該數(shù)值還表示了使用該時隙接收數(shù)據(jù)的從屬節(jié)點的編號；若時隙許可單元取值為0，則表示該時隙傳輸?shù)氖且?guī)劃幀；若時隙許可單元取值為127，則表示該時隙傳輸?shù)氖窍滦袕V播幀；若時隙許可單元取值為129至254，則表示該時隙傳輸?shù)氖巧闲袛?shù)據(jù)幀，同時該數(shù)值減去128就表示了使用該時隙發(fā)送數(shù)據(jù)的從屬節(jié)點的編號；若時隙許可單兀取值為128,則表不該時隙傳輸?shù)氖菆蟾嬷胸憽?2b)根據(jù)以上規(guī)則和步驟(Ic)得到的時隙的使用方式，得到時隙許可單元的取值如下第I至第4個和第6至第9個時隙許可單元值為I ;第5個時隙許可單元值為O ;第10至第13個時隙許可單元值為127 ；
第14至第17個時隙許可單元值為2 ；第18至第33個時隙許可單元值為130 ；第34至第37個和第39至第42個時隙許可單元值為129 ；第38個時隙許可單元值為128。(2c)將上面得到的42個時隙許可單元組合成規(guī)劃幀，并將該規(guī)劃幀在指定的規(guī)劃幀時隙發(fā)送給所有從屬節(jié)點。步驟3，參照圖3，中心節(jié)點根據(jù)上一個規(guī)劃周期中規(guī)劃幀中的時隙許可單元，發(fā)送下行單播幀、下行廣播幀以及規(guī)劃幀，接收上行數(shù)據(jù)幀。
(3a)根據(jù)規(guī)劃幀中的時隙許可單元的位置，確定時隙長度和起始時刻將規(guī)劃幀中前9個和最后9個時隙許可單元所對應(yīng)的時隙長度，確定為20us ；將其余24個時隙許可單元所對應(yīng)的時隙長度，確定為74us ；將每個時隙在規(guī)劃周期中的起始位置，確定為該時隙之前所有時隙的長度與時隙間的間隔之和。(3b)根據(jù)規(guī)劃幀中的時隙許可單元的取值，以及步驟(2a)中設(shè)置的時隙許可單元取值規(guī)則，確定時隙使用方式(3bI)讀取時隙許可單元的取值第I至第4個和第6至第9個時隙許可單元值為I ;第5個時隙許可單元值為O ;第10至第13個時隙許可單元值為127 ；第14至第17個時隙許可單元值為2 ；第18至第33個時隙許可單元值為130 ；第34至第37個和第39至第42個時隙許可單元值為129 ；第38個時隙許可單元值為128。(3b2)根據(jù)步驟(3bl)中讀取得到的時隙許可單元的取值和步驟(2a)中設(shè)置的時隙許可單元取值規(guī)則，確定時隙被使用的方式，即從屬節(jié)點I使用8個下行幀短時隙接收中心節(jié)點發(fā)送的下行單播幀；從屬節(jié)點I使用8個上行短數(shù)據(jù)幀傳輸上行數(shù)據(jù)幀給中心節(jié)點；中心節(jié)點使用前4個長時隙傳輸下行廣播幀給所有從屬節(jié)點；從屬節(jié)點2使用第5至第8個長時隙接收中心節(jié)點發(fā)送的下行單播幀；從屬節(jié)點2使用第9至第24個長時隙傳輸上行數(shù)據(jù)幀給中心節(jié)點；中心節(jié)點使用規(guī)劃幀時隙傳輸規(guī)劃幀給所有從屬節(jié)點；各從屬節(jié)點使用報告巾貞時隙傳輸報告巾貞給中心節(jié)點。(3c)中心節(jié)點根據(jù)步驟(3a)和步驟(3b)中得到的時隙的長度，起始時刻和使用方式進行各種類型幀的接收和發(fā)送，為充分利用時隙容量，提高傳送效率，中心節(jié)點利用現(xiàn)有的分片和打包機制進行數(shù)據(jù)幀的發(fā)送，利用現(xiàn)有的重組和拆包機制進行數(shù)據(jù)幀的接收分片時，將一個上層業(yè)務(wù)分組分割成兩個或多個部分，并在不同的時隙分別傳送；打包時，將兩個或多個上層業(yè)務(wù)分組組合在一起，并在同一個時隙內(nèi)傳送；重組時，將在不同時隙內(nèi)傳送的屬于同一上層業(yè)務(wù)分組的兩個或多個部分，組合還原成一個完整的上層業(yè)務(wù)分組；拆包時，將在同一時隙內(nèi)組合傳送的兩個或多個上層業(yè)務(wù)分組，拆分成獨立的上層業(yè)務(wù)分組。步驟4，參照圖3，各從屬節(jié)點根據(jù)上一個規(guī)劃周期中規(guī)劃幀中的時隙許可單元，發(fā)送上行數(shù)據(jù)幀,接收下行單播幀,下行廣播幀和規(guī)劃幀，以及根據(jù)本地隊列情況生成并發(fā)送報告中貞。(4a)根據(jù)規(guī)劃幀中的時隙許可單元的位置，確定時隙長度和起始時刻將規(guī)劃幀中前9個和最后9個時隙許可單元所對應(yīng)的時隙長度，確定為20us ；將其余24個時隙許可單元所對應(yīng)的時隙長度，確定為74us ；將每個時隙在規(guī)劃周期中的起始位置，確定為該時隙之前所有時隙的長度與時隙 間的間隔之和。(4b)根據(jù)規(guī)劃幀中的時隙許可單元的取值，以及步驟(2a)中設(shè)置的時隙許可單元取值規(guī)則，確定時隙被使用的方式，即(4bl)讀取時隙許可單元的取值第I至第4個和第6至第9個時隙許可單元值為I ;第5個時隙許可單元值為O ;第10至第13個時隙許可單元值為127 ；第14至第17個時隙許可單元值為2 ；第18至第33個時隙許可單元值為130 ；第34至第37個和第39至第42個時隙許可單元值為129 ；第38個時隙許可單元值為128。(4b2)根據(jù)(4bl)中讀取得到的時隙許可單元的取值和步驟(2a)中設(shè)置的時隙許可單元取值規(guī)則，確定時隙被使用的方式，即從屬節(jié)點I使用8個下行幀短時隙接收中心節(jié)點發(fā)送的下行單播幀；從屬節(jié)點I使用8個上行短數(shù)據(jù)幀傳輸上行數(shù)據(jù)幀給中心節(jié)點；中心節(jié)點使用前4個長時隙傳輸下行廣播幀給所有從屬節(jié)點；從屬節(jié)點2使用第5至第8個長時隙接收中心節(jié)點發(fā)送的下行單播幀；從屬節(jié)點2使用第9至第24個長時隙發(fā)送上行數(shù)據(jù)幀給中心節(jié)點；中心節(jié)點使用規(guī)劃幀時隙傳輸規(guī)劃幀給所有從屬節(jié)點；各從屬節(jié)點使用報告巾貞時隙傳輸報告巾貞給中心節(jié)點。(4c)從屬節(jié)點根據(jù)步驟(4a)和步驟(4b)中得到的時隙的長度，起始時刻和使用方式進行各種類型幀的接收和發(fā)送，為充分利用時隙容量，提高傳送效率，從屬節(jié)點利用現(xiàn)有的分片和打包機制進行數(shù)據(jù)幀的發(fā)送，利用現(xiàn)有的重組和拆包機制進行數(shù)據(jù)幀的接收分片時，將一個上層業(yè)務(wù)分組分割成兩個或多個部分，并在不同的時隙分別傳送；打包時，將兩個或多個上層業(yè)務(wù)分組組合在一起，并在同一個時隙內(nèi)傳送；重組時，將在不同時隙內(nèi)傳送的屬于同一上層業(yè)務(wù)分組的兩個或多個部分，組合還原成一個完整的上層業(yè)務(wù)分組；拆包時，將在同一時隙內(nèi)組合傳送的兩個或多個上層業(yè)務(wù)分組，拆分成獨立的上層業(yè)務(wù)分組。實施例二本實例中，網(wǎng)絡(luò)由中心節(jié)點O和從屬節(jié)點1，2組成；物理層采用OFDM方式調(diào)制，一個OFDM符號時長為18us，物理幀頭長為2us，相鄰上行(或下行)各時隙間的時隙間隔為2us，下(上)行時隙和相鄰上(下)行時隙之間的收發(fā)轉(zhuǎn)換幀間隔為50us。規(guī)劃幀由中心節(jié)點發(fā)送，包含有下一個規(guī)劃周期中的信道分配方案和上個規(guī)劃周期上行數(shù)據(jù)幀的確認(rèn)信息，規(guī)劃幀利用一個OFDM符號的物理幀承載，由中心節(jié)點廣播給所有的從屬節(jié)點。報告幀由從屬節(jié)點發(fā)送，包含有從屬節(jié)點的本地隊列信息和上一個規(guī)劃周期下行數(shù)據(jù)幀的確認(rèn)信息，報告幀采用OFDMA方式傳送，所有的從屬節(jié)點利用一個OFDM符號的物理幀的不同子載波同時向中心節(jié)點發(fā)送報告幀。
參照圖1，本實施例的實現(xiàn)步驟如下步驟1，參照圖2，中心節(jié)點根據(jù)之前從屬節(jié)點上報的報告幀和本地隊列情況，每I個規(guī)劃周期進行一次信道的分配，生成規(guī)劃幀Ia)劃分成時隙將規(guī)劃周期分成42個時隙，其中包括8個用于傳輸上行數(shù)據(jù)幀的短數(shù)據(jù)幀時隙，8個用于傳輸下行數(shù)據(jù)幀的短數(shù)據(jù)時隙，24個既可以用于傳輸上行數(shù)據(jù)幀也可以用于傳輸下行數(shù)據(jù)幀的長數(shù)據(jù)幀時隙，I個用于傳輸規(guī)劃幀的規(guī)劃幀時隙和I個用于傳輸報告幀的報告幀時隙。每個規(guī)劃周期中短數(shù)據(jù)幀時隙的長度為20us，即I個OFDM符號的物理幀長，每個長數(shù)據(jù)幀時隙的長度為74us，即4個OFDM符號的物理幀長，規(guī)劃幀時隙長度為20us，即I個OFDM符號的物理幀長，報告幀時隙長度為20us，即I個OFDM符號的物理幀長，如圖5所示；Ib)根據(jù)圖5，對各個時隙按照如下固定順序進行排列Ibl)將4個上行短數(shù)據(jù)幀時隙排列在規(guī)劃周期的最前面；lb2)將報告幀時隙排列在4個上行短數(shù)據(jù)時隙的后面；lb3)將4個上行短數(shù)據(jù)幀時隙排列在報告幀時隙的后面；lb4)將24個長數(shù)據(jù)幀時隙排列在報告幀之后的4個上行短數(shù)據(jù)幀時隙的后面；lb5)將4個下行短數(shù)據(jù)幀時隙排列在24個長數(shù)據(jù)幀時隙的后面；lb6)將規(guī)劃幀時隙排列在4個下行短數(shù)據(jù)時隙的后面；lb7)將4個下行短數(shù)據(jù)幀放在規(guī)劃幀時隙的后面；Ic)確定各個時隙的使用方式由中心節(jié)點根據(jù)之前從屬節(jié)點上報的報告幀和本地隊列情況運行調(diào)度算法，確定出規(guī)劃周期中的各個時隙的使用節(jié)點和時隙中傳輸幀的類型，該調(diào)度算法能夠根據(jù)各個從屬節(jié)點的報告幀和本地隊列的情況，判斷當(dāng)前對各個節(jié)點帶寬的需求，并根據(jù)其需求，靈活的分配各個時隙的使用方式。本步驟通過調(diào)度算法，得到如下結(jié)果8個上行幀短時隙用于從屬節(jié)點I傳輸上行單播幀；8個下行短數(shù)據(jù)幀用于從屬節(jié)點I傳輸下行單播幀；第I至第8個長時隙用于從屬節(jié)點2傳輸上行數(shù)據(jù)幀；第9至第12個長時隙用于中心節(jié)點傳輸下行廣播幀；
第13至第24個長時隙用于從屬節(jié)點2傳輸下行單播幀；步驟2，中心節(jié)點將步驟Ic)得到的時隙的使用方式，表示成規(guī)劃幀，并發(fā)送給所有從屬節(jié)點將規(guī)劃周期中的時隙的使用方式表示成42個時隙許可單元，每個時隙許可單元與規(guī)劃周期中的時隙是按順序一一對應(yīng)的，時隙許可單元長度為8個比特。2a)設(shè)置每個時隙許可單元的取值規(guī)則若時隙許可單元取值為I到126，則表示該時隙傳輸?shù)氖窍滦袉尾?，同時該數(shù)值還表示了使用該時隙接收數(shù)據(jù)的從屬節(jié)點的編號；若時隙許可單元取值為0，則表示該時隙傳輸?shù)氖且?guī)劃幀； 若時隙許可單元取值為127，則表示該時隙傳輸?shù)氖窍滦袕V播幀；若時隙許可單元取值為129至254，則表示該時隙傳輸?shù)氖巧闲袛?shù)據(jù)幀，同時該數(shù)值減去128就表示了使用該時隙發(fā)送數(shù)據(jù)的從屬節(jié)點的編號；若時隙許可單兀取值為128,則表不該時隙傳輸?shù)氖菆蟾嬷胸憽?b)根據(jù)以上規(guī)則和步驟Ic)得到的時隙的使用方式，得到時隙許可單元的取值如下第I至第4個和第6至第9個時隙許可單元值為129 ；第5個時隙許可單元值為128 ；第10至第17個時隙許可單元值為130 ；第18至第21個時隙許可單元值為127;第22至第33個時隙許可單元值為2 ;第34至第37個和第39至第42個時隙許可單元值為I ;第38個時隙許可單元值為O ;2c)將上面得到的42個時隙許可單元組合成規(guī)劃幀，并將規(guī)劃幀在指定的規(guī)劃幀時隙發(fā)送給所有從屬節(jié)點。步驟3，參照圖3，中心節(jié)點根據(jù)上一個規(guī)劃周期中規(guī)劃幀中的時隙許可單元，發(fā)送下行單播幀、下行廣播幀、以及規(guī)劃幀，接收上行數(shù)據(jù)幀。3a)根據(jù)規(guī)劃幀中的時隙許可單元的位置，確定時隙長度和起始時刻將規(guī)劃幀中前9個和最后9個時隙許可單元所對應(yīng)的時隙長度，確定為20us ；將其余24個時隙許可單元所對應(yīng)的時隙長度，確定為74us ；將每個時隙在規(guī)劃周期中的起始位置，確定為該時隙之前所有時隙的長度與時隙間的間隔之和。3b)根據(jù)規(guī)劃幀中的時隙許可單元的取值，以及步驟2a)中設(shè)置的時隙許可單元取值規(guī)則，確定時隙使用方式3bI)讀取時隙許可單元的取值第I至第4個和第6至第9個時隙許可單元值為129 ；第5個時隙許可單元值為128 ；第10至第17個時隙許可單元值為130 ；第18至第21個時隙許可單元值為127;第22至第33個時隙許可單元值為2 ；
第34至第37個和第39至第42個時隙許可單元值為I ;第38個時隙許可單元值為O ;3b2)根據(jù)步驟3bl)中讀取得到的時隙許可單元的取值和步驟2a)中設(shè)置的時隙許可單元取值規(guī)則，確定時隙被使用的方式，即從屬節(jié)點I使用8個下行幀短時隙接收中心節(jié)點發(fā)送的下行單播幀；從屬節(jié)點I使用8個上行短數(shù)據(jù)幀傳輸上行 數(shù)據(jù)幀給中心節(jié)點；從屬節(jié)點2使用第I至第8個長時隙傳輸上行數(shù)據(jù)幀給中心節(jié)點；中心節(jié)點使用第9至第12個長時隙傳輸下行廣播幀給所有從屬節(jié)點；從屬節(jié)點2使用第13至第24個長時隙接收中心節(jié)點發(fā)送的下行單播幀；中心節(jié)點規(guī)劃幀時隙傳輸規(guī)劃幀給所有從屬節(jié)點；各從屬節(jié)點使用報告巾貞時隙傳輸報告巾貞給中心節(jié)點。3c)中心節(jié)點根據(jù)步驟3a)和步驟3b)中得到的時隙的長度，起始時刻和使用方式進行各種類型幀的接收和發(fā)送，為充分利用時隙容量，提高傳送效率，中心節(jié)點利用現(xiàn)有的分片和打包機制進行數(shù)據(jù)幀的發(fā)送，利用現(xiàn)有的重組和拆包機制進行數(shù)據(jù)幀的接收分片時，將一個上層業(yè)務(wù)分組分割成兩個或多個部分，并在不同的時隙分別傳送；打包時，將兩個或多個上層業(yè)務(wù)分組組合在一起，并在同一個時隙內(nèi)傳送；重組時，將在不同時隙內(nèi)傳送的屬于同一上層業(yè)務(wù)分組的兩個或多個部分，組合還原成一個完整的上層業(yè)務(wù)分組；拆包時，將在同一時隙內(nèi)組合傳送的兩個或多個上層業(yè)務(wù)分組，拆分成獨立的上層業(yè)務(wù)分組。步驟4，參照圖3，各從屬節(jié)點根據(jù)上一個規(guī)劃周期的規(guī)劃幀中的時隙許可單元，發(fā)送上行數(shù)據(jù)幀,接收下行單播幀,下行廣播幀和規(guī)劃幀，以及根據(jù)本地隊列情況生成并發(fā)送報告巾貞4a)根據(jù)規(guī)劃幀中的時隙許可單元的位置，確定時隙長度和起始時刻將規(guī)劃幀中前9個和最后9個時隙許可單元所對應(yīng)的時隙長度，確定為20us ；將其余24個時隙許可單元所對應(yīng)的時隙長度，確定為74us ；將每個時隙在規(guī)劃周期中的起始位置，確定為該時隙之前所有時隙的長度與時隙間的間隔之和。4b)根據(jù)規(guī)劃幀中的時隙許可單元的取值，以及步驟2a)中設(shè)置的時隙許可單元取值規(guī)則，確定時隙使用方式4bl)讀取時隙許可單元的取值第I至第4個和第6至第9個時隙許可單元值為129 ；第5個時隙許可單元值為128 ；第10至第17個時隙許可單元值為130 ；第18至第21個時隙許可單元值為127 ；第22至第33個時隙許可單元值為2 ;第34至第37個和第39至第42個時隙許可單元值為I ;第38個時隙許可單元值為O ;
4b2)根據(jù)步驟4bl)中讀取得到的時隙許可單元的取值和步驟2a)中設(shè)置的時隙許可單元取值規(guī)則，確定時隙被使用的方式，即從屬節(jié)點I使用8個下行幀短時隙接收中心節(jié)點發(fā)送的下行單播幀；從屬節(jié)點I使用8個上行短數(shù)據(jù)幀傳輸上行數(shù)據(jù)幀給中心節(jié)點；從屬節(jié)點2使用第I至第8個長時隙傳輸上行數(shù)據(jù)幀給中心節(jié)點；中心節(jié)點使用第9至第12個長時隙傳輸下行廣播幀給所有從屬節(jié)點；從屬節(jié)點2使用第13至第24個長時隙傳輸下行單播幀給中心節(jié)點； 中心節(jié)點規(guī)劃幀時隙傳輸規(guī)劃幀給所有從屬節(jié)點；各從屬節(jié)點使用報告幀時隙傳輸報告幀給中心節(jié)點。4c)各從屬節(jié)點根據(jù)步驟4a)和步驟4b)中得到的時隙的長度，起始時刻和使用方式進行各種類型幀的接收和發(fā)送，為充分利用時隙容量，提高傳送效率，從屬節(jié)點利用現(xiàn)有的分片和打包機制進行數(shù)據(jù)幀的發(fā)送，利用現(xiàn)有的重組和拆包機制進行數(shù)據(jù)幀的接收分片時，將一個上層業(yè)務(wù)分組分割成兩個或多個部分，并在不同的時隙分別傳送；打包時，將兩個或多個上層業(yè)務(wù)分組組合在一起，并在同一個時隙內(nèi)傳送；重組時，將在不同時隙內(nèi)傳送的屬于同一上層業(yè)務(wù)分組的兩個或多個部分，組合還原成一個完整的上層業(yè)務(wù)分組；拆包時，將在同一時隙內(nèi)組合傳送的兩個或多個上層業(yè)務(wù)分組，拆分成獨立的上層業(yè)務(wù)分組。以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實例，不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制，顯然根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思本領(lǐng)域的技術(shù)人員均可作出不同的修改和置換，但這些均在本發(fā)明的保護之列。
權(quán)利要求
1.一種基于定長時隙的時分雙工/時分多址信道動態(tài)分配方法，包括如下步驟(1)中心節(jié)點根據(jù)之前從屬節(jié)點上報的報告幀和本地隊列情況，每N個規(guī)劃周期進行一次信道的分配，生成規(guī)劃幀(Ia)劃分成時隙，即把時長為T的規(guī)劃周期分成M個時隙，其中包括U個用于傳輸上行數(shù)據(jù)幀的短數(shù)據(jù)幀時隙，D個用于傳輸下行數(shù)據(jù)幀的短數(shù)據(jù)時隙，L個既能傳輸上行數(shù)據(jù)幀也能傳輸下行數(shù)據(jù)幀的長數(shù)據(jù)幀時隙，I個用于傳輸規(guī)劃幀的規(guī)劃幀時隙和I個用于傳輸報告幀的報告幀時隙，每個規(guī)劃周期中每種時隙的個數(shù)和長度都是固定不變的，U、D和L 均為不為O的常數(shù)；(Ib)對各個時隙進行排列，即將每個規(guī)劃周期中的上行短數(shù)據(jù)幀時隙，下行短數(shù)據(jù)幀時隙，長數(shù)據(jù)幀時隙，規(guī)劃幀時隙和報告幀時隙均按照固定的順序進行排列；(Ic)確定各個時隙的使用方式，即由中心節(jié)點根據(jù)之前從屬節(jié)點上報的報告幀和本地隊列情況運行調(diào)度算法，確定出規(guī)劃周期中的各個時隙的使用節(jié)點和時隙中傳輸幀的類型，該時隙中傳輸幀的類型包括有上行數(shù)據(jù)幀，下行單播幀，下行廣播幀，規(guī)劃幀和報告幀， 且傳輸上行數(shù)據(jù)幀的時隙只能分配給一個從屬節(jié)點用于發(fā)送上行數(shù)據(jù)幀，傳輸下行單播幀的時隙只能分配給中心節(jié)點向一個從屬節(jié)點發(fā)送下行單播幀，傳輸下行廣播幀的時隙用于中心節(jié)點發(fā)送下行廣播幀，規(guī)劃幀時隙用于中心節(jié)點發(fā)送規(guī)劃幀，報告幀時隙用于從屬節(jié)點發(fā)送報告巾貞；(Id)中心節(jié)點將步驟(Ic)得到的時隙的使用方式，并發(fā)送給所有從屬節(jié)點；(2)中心節(jié)點在上一個規(guī)劃周期的規(guī)劃幀規(guī)定的相應(yīng)時隙發(fā)送下行單播幀、下行廣播幀以及規(guī)劃幀，接收上行數(shù)據(jù)幀和報告幀；(3)從屬節(jié)點在上一個規(guī)劃周期的規(guī)劃幀規(guī)定的相應(yīng)時隙發(fā)送上行數(shù)據(jù)幀，接收下行單播幀，下行廣播幀和規(guī)劃幀，以及根據(jù)本地隊列情況生成并發(fā)送報告幀或者不發(fā)送報告幀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信道分配方法，其中步驟(Ib)所述的將每個規(guī)劃周期中的上行短數(shù)據(jù)幀時隙，下行短數(shù)據(jù)幀時隙，長數(shù)據(jù)幀時隙，規(guī)劃幀時隙和報告幀時隙均按照固定的順序進行排列，其排列順序如下(Ibl)將D/2個下行短數(shù)據(jù)幀時隙排列在規(guī)劃周期的最前面；(lb2)將規(guī)劃幀時隙排列在D/2個下行短數(shù)據(jù)時隙的后面；(lb3)將D/2個下行短數(shù)據(jù)幀時隙排列在規(guī)劃幀時隙的后面；(lb4)將L個長數(shù)據(jù)幀時隙排列在規(guī)劃幀之后的D/2個下行短數(shù)據(jù)幀時隙的后面；(lb5)將U/2個上行短數(shù)據(jù)幀時隙排列在L個長數(shù)據(jù)幀時隙的后面；(lb6)將報告巾貞時隙排列在U/2個上行短數(shù)據(jù)巾貞時隙的后面；(lb7)將U/2個上行短數(shù)據(jù)幀放在報告幀時隙的后面；其中，U，L，D是不為O的常數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信道分配方法，其中步驟(Ib)所述的將每個規(guī)劃周期中的上行短數(shù)據(jù)幀時隙，下行短數(shù)據(jù)幀時隙，長數(shù)據(jù)幀時隙，規(guī)劃幀時隙和報告幀時隙均按照固定的順序進行排列，其排列順序如下首先，將U/2個上行短數(shù)據(jù)幀時隙排列在規(guī)劃周期的最前面；接著，將報告幀時隙排列在U/2個上行短數(shù)據(jù)時隙的后面；接著，將U/2個上行短數(shù)據(jù)幀時隙排列在報告幀時隙的后面；接著，將L個長數(shù)據(jù)幀時隙排列在報告幀之后的U/2個上行短數(shù)據(jù)幀時隙的后面； 接著，將D/2個下行短數(shù)據(jù)幀時隙排列在L個長數(shù)據(jù)幀時隙的后面；接著，將規(guī)劃幀時隙排列在D/2個下行短數(shù)據(jù)時隙的后面；最后，將D/2個下行短數(shù)據(jù)幀放在規(guī)劃幀時隙的后面；其中，U，L，D是不為O的常數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信道分配方法，其中步驟(2)所述的中心節(jié)點在上一個規(guī)劃周期的規(guī)劃幀規(guī)定的相應(yīng)時隙發(fā)送下行單播幀、下行廣播幀以及規(guī)劃幀，是由中心節(jié)點利用分片和打包機制進行數(shù)據(jù)幀的發(fā)送，以充分利用時隙容量，所述分片，是將一個上層業(yè)務(wù)分組分割成兩個或多個部分，在不同的時隙分別傳送； 所述打包，是將兩個或多個上層業(yè)務(wù)分組組合在一起，在同一個時隙內(nèi)傳送。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信道分配方法，其中所述步驟(2)中的接收上行數(shù)據(jù)幀和報告幀，是由中心節(jié)點利用重組和拆包方法進行數(shù)據(jù)幀的接收，所述重組，是將屬于同一上層業(yè)務(wù)分組，被分割后在不同時隙內(nèi)傳送的兩個或多個部分，組合還原成一個完整的上層業(yè)務(wù)分組；所述拆包，是將在同一時隙內(nèi)組合傳送的兩個或多個上層業(yè)務(wù)分組，拆分成獨立的上層業(yè)務(wù)分組。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信道分配方法，其中步驟(3)所述的從屬節(jié)點在上一個規(guī)劃周期的規(guī)劃幀規(guī)定的相應(yīng)時隙發(fā)送上行數(shù)據(jù)幀，是由從屬節(jié)點利用分片和打包機制進行數(shù)據(jù)幀的發(fā)送，以充分利用時隙容量，所述分片，是將一個上層業(yè)務(wù)分組分割成兩個或多個部分，在不同的時隙分別傳送； 所述打包，是將兩個或多個上層業(yè)務(wù)分組組合在一起，在同一個時隙內(nèi)傳送。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信道分配方法，其中所述步驟(3)中的接收下行單播幀，下行廣播幀和規(guī)劃幀，是由從屬節(jié)點利用重組和拆包方法進行數(shù)據(jù)幀的接收，所述重組，是將屬于同一上層業(yè)務(wù)分組，被分割后在不同時隙內(nèi)傳送的兩個或多個部分，組合還原成一個完整的上層業(yè)務(wù)分組；所述拆包，是將在同一時隙內(nèi)組合傳送的兩個或多個上層業(yè)務(wù)分組，拆分成獨立的上層業(yè)務(wù)分組。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于定長時隙的時分雙工/時分多址信道動態(tài)分配方法，主要解決現(xiàn)有信道分配方法信道利用率不足，或調(diào)度算法和規(guī)劃幀過于復(fù)雜，對設(shè)備要求過高等問題。其實現(xiàn)步驟是中心節(jié)點每若干個規(guī)劃周期進行一次信道分配，即將規(guī)劃周期劃分為多種固定長度的時隙；接著按照固定的順序?qū)⑦@些時隙進行排列；然后動態(tài)的確定每個時隙的使用方法，并將之表示成規(guī)劃幀；從屬節(jié)點按照上一個規(guī)劃幀的規(guī)定使用各種時隙；中心節(jié)點按照上一個規(guī)劃幀的規(guī)定使用各種時隙。本發(fā)明具有信道利用率高，調(diào)度算法和規(guī)劃幀簡單，對設(shè)備要求低，可應(yīng)用于各種采用時分雙工/時分多址通信的局域網(wǎng)和接入網(wǎng)領(lǐng)域。
文檔編號H04L12/917GK103023822SQ20121056456
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月24日
發(fā)明者張冰, 邱智亮, 顏克洲, 李紅濱, 張奭, 張 誠, 趙輝, 孫漢汶 申請人:西安電子科技大學(xué), 北京大學(xué), 北京三梯通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司, 北京翰諾科技有限公司