[发明专利]一种单信道时分多址星簇自组网时隙资源分配方法

权利要求书

1.一种单信道时分多址星簇自组网时隙资源分配方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、待入网卫星节点完成时间同步后，在所有可用时隙中侦听一跳传输范围内卫星节点的数据发送信息，基于收到的数据帧中的标识位获取对应卫星节点对该时隙的占用类型，得到已被一跳传输范围内卫星节点占用的时隙信息；待入网卫星节点基于一跳传输范围内卫星节点时隙占用信息，获取自身入网所占用的时隙信息；

步骤2卫星节点完成入网后，基于当前待发送负载大小和发送速率，对本节点时隙资源的占用情况进行动态调整；

所述步骤1的具体方法为：

步骤1.1待入网卫星节点从已收集的一跳传输范围内的卫星节点已占用的时隙集合A中，提取已被占用的高优先级时隙集合B；集合B在待入网卫星节点所有可用时隙集合C中的补集D，即为待入网卫星节点可用的高优先级时隙集合E；

步骤1.2待入网卫星节点从可用的高优先级时隙集合E中随机选取N₁个时隙和N₂个时隙分别作为本节点预占用的入网时隙和本节点临时占用的广播时隙；并在N₂个时隙中向一跳传输范围内的卫星节点广播待占用的N₁个高优先级时隙；待入网卫星节点广播结束后，开始侦听一跳传输范围内卫星节点上报的冲突时隙号；

步骤1.3待入网卫星节点一跳传输范围内的已入网的所有卫星节点持续侦听自身一跳范围内所有卫星节点所使用的高优先级时隙号，构成已使用的高优先级时隙集合F；待入网卫星节点一跳范围内所有已入网卫星节点将申请的N₁个时隙构成的集合G与集合F求交集，得到冲突时隙号集合H；待入网卫星节点一跳范围内所有已入网卫星节点在自己已占用的高优先级时隙中在一跳传输范围内广播冲突时隙号集合H中包括的冲突时隙信息；

步骤1.4待入网卫星节点收到一跳范围内的所有已入网卫星节点所广播的冲突时隙集合H，将集合H在待入网卫星节点已申请的N₁个时隙号构成的集合G中取补集得到集合I，集合I中即包含了待入网节点可占用的所有时隙号；如果集合I为空则重复执行步骤2.1至步骤2.4，否则执行步骤3；

所述步骤3的具体方法为：

步骤3.1基于当前待发送的数据大小S、当前网络最大传输单元大小MTU值、一个时隙的长度T_slot、当前已占用的时隙个数N_slot和帧长度N_frame计算当前排队时延T_delay和需要动态增加的时隙个数N_req；

步骤3.2判断当前排队时延T_delay是否超过当前时延阈值T_threshold；如果T_delay大于T_threshold，则在高优先级时隙中向一跳传输范围内所有卫星节点广播动态时隙预占用信息，信息中包括预占用的动态时隙的生存周期T_live和预占用的时隙号信息，并等待一跳传输范围内的数据接收卫星节点和其他卫星节点的反馈帧；如果T_delay小于等于T_threshold则直接跳转至步骤3.1；

步骤3.3动态时隙申请卫星节点周围一跳传输范围内的所有卫星节点接收动态时隙占用信息广播，一跳传输范围内的所有卫星节点完成对动态时隙申请卫星节点预动态时隙信息的冲突检测过程；

步骤3.4动态时隙申请完成后，周期性判断已动态时隙生存周期T_live是否已超时，如果生存周期超时则执行步骤3.1；如果未超时则不进行任何操作。

2.根据权利要求1所述的一种单信道时分多址星簇自组网时隙资源分配方法，其特征在于：所述步骤3.1中计算当前排队时延T_delay和需要动态增加的时隙个数N_req的计算公式如下：

T_delay＝(S*N_frame)/(MTU*N_slot)

N_req＝(T_delay-T_threshold)/T_slot。

3.根据权利要求1所述的一种单信道时分多址星簇自组网时隙资源分配方法，其特征在于：所述步骤3.3的具体方法为：

步骤3.3.1距数据发送卫星节点一跳范围内的数据接收卫星节点，基于已侦听到的本节点周围一跳传输范围内的所有时隙占用信息，检测数据发送卫星节点广播的动态时隙占用信息中包含的冲突时隙；如果数据接收卫星节点收到多个数据发送卫星节点广播的动态时隙占用信息则以T_delay值度量对已申请的动态时隙进行冲突检测，并记录对应数据发送卫星节点可用的时隙信息；T_delay值越大冲突概率越小，即当同一个时隙被同时被多个发送节点申请时T_delay值最大的数据发送卫星节点可用该时隙，该时隙对于其他数据发送卫星节点则标记为冲突；

步骤3.3.2距数据发送卫星节点一跳传输范围内的其他卫星节点，基于已侦听到的本节点一跳传输范围内的非数据接收卫星节点占用的高优先级时隙信息和本节点作为接收节点时为发送节点已分配的动态时隙信息与数据发送卫星节点预占用时隙中的相同时隙，得出数据发送卫星节点不可占用的时隙信息，并在本机点入网时隙广播数据发送卫星节点不可占用的时隙信息；

步骤3.3.3动态时隙申请卫星节点收到一跳传输范围内所有卫星节点发送的冲突时隙构成的集合K；从已申请的所有时隙中去除冲突集合K中所包含的时隙，剩余的时隙即为卫星节点动态申请的时隙信息。