[发明专利]一种自组织网络基于业务负载的时隙按需分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信方法技术领域，尤其涉及一种基于业务负载的自组织网络动态时隙分配方法。

背景技术

自组织网络是近年来无线移动通信领域中重要的研究热点之一，其分布式和动态网络拓扑等特点对MAC(Media Access Control，介质访问控制)协议提出了极高的适应性要求。相比传统基于随机竞争的MAC协议，基于TDMA(Time Division Multiple Access，时分多址)的MAC协议具有更好、更稳定的网络传输性能，其核心问题在于如何有效地分配有限的时隙资源。

FPRP(参见文献：C.Zhu，M.S.Corson.A five-phase reservation protocol(FPRP)for mobile ad hoc networks[J].Wireless networks，2001,7(4):371-384.)是一种动态时隙分配协议。FPRP通过五阶段握手机制实现两跳范围内节点的时隙预留。具体而言，FPRP协议将一个TDMA帧划分为具有相同时隙数目的预留帧和信息帧，且两者的时隙一一对应，其中，预留帧的时隙称为预约时隙，信息帧的时隙称为信息时隙。每个预约时隙具有一定数量的竞争时隙，每个竞争时隙包含一次五步预留过程。在竞争时隙，节点以多跳贝叶斯算法计算的竞争概率发起五步预留过程，如果竞争成功，则在相应的信息时隙上传输分组。其中，多跳贝叶斯算法计算的竞争概率等于节点估计的两跳范围内参与竞争的节点数的倒数，节点两跳范围内的竞争节点数分别根据每一次竞争时隙结束后的空闲、冲突、0跳成功、1跳成功、2跳成功、3跳成功等六种监听情况做相应的调整。FPRP协议可由网络中的节点分布式地执行，使得时隙资源具有较好的空间复用率。但是，此类协议只能保证网络中时隙资源的无冲突分配，并没有考虑节点的业务负载。由于业务负载不同的节点对时隙的获取能力相同，轻负载节点获得的时隙无法被重负载节点利用，会直接导致信道资源的浪费，从而影响网络的吞吐量、时延和分组递交率等相关性能。因此，在业务负载不均衡的网络中，FPRP的时隙分配方法并不合理。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种自组织网络基于业务负载的按需时隙分配方法，所述方法对业务负载状况不同的节点的时隙分配合理，控制开销小。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：在FPRP协议的TDMA帧结构上，节点采用一种基于业务负载的时隙按需分配机制，其特征在于：节点以混合竞争概率发起五步预留过程，影响混合竞争概率的主要因素包括多跳贝叶斯算法计算的竞争概率和节点的业务负载。本发明将业务负载作为计算混合竞争概率的因素之一，当节点业务负载加重时，节点的混合竞争概率增大，从而增加重负载节点获取时隙和接入信道的能力。

发明通过下述技术方案实现：

一种自组织网络基于业务负载的时隙按需分配方法，其特征在于，本方法的网络环境为多跳移动自组织网络，该网络中，在FPRP协议的TDMA帧结构上，包如下步骤：

步骤(1)：根据节点信息分别计算节点当前业务负载μ、获得节点在当前竞争时隙内的多跳贝叶斯算法计算的竞争概率p_b；

步骤(2)：在当前竞争周期内，根据节点当前业务负载μ和竞争概率p_b计算节点的混合竞争概率p_c；

步骤(3)：在当前竞争周期内，以混合竞争概率p_c主动发起参与时隙竞争；

步骤(4)：判断竞争结果，若竞争结果满足竞争要求，则结束，若竞争结果不满足要求，则判断是否预留帧结束；若判定预留帧结束，则结束，若判定预留帧不结束，则本次竞争时隙结束转为下一竞争时隙，进行步骤(5)；

步骤(5)：依照多跳贝叶斯算法调整上一竞争周期内的竞争概率p_b获得新的竞争概率p_b，之后进行步骤(6)；

步骤(6)：以节点当前业务负载μ和新的竞争概率p_b重新计算节点的混合竞争概率p_c为新的混合竞争概率p_c；以新的混合竞争概率p_c代替上一竞争时隙的混合竞争概率p_c，并循环进行步骤(3)、(4)、(5)、步骤(6)的处理过程。

所述节点当前业务负载μ的计算采用S函数：