[发明专利]基于定长时隙的时分双工/时分多址信道动态分配方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及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，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。

背景技术

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帧和报告帧。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。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出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，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，本发明的技术方案包括如下步骤：

（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，生成并发送规划帧：

（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；