[发明专利]一种适用于星间网络的动态时隙分配方法

权利要求书

1.一种适用于星间网络的动态时隙分配方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一、构建包括主星和若干辅星组成的低轨小卫星星群，确定DTI周期的接入机制；

整个传输信道的时间被划分为多个信标间隔，每个信标间隔内又划分为BHI周期和DTI周期，在DTI周期中，包括基于CSMA/CA接入机制的CBAP周期和基于TDMA接入机制的SP周期；CBAP周期和SP周期的个数和时间长度通过主星节点发送信标帧或声明帧来确定；

步骤二、针对星间网络的DTI周期，初始化总时隙个数为M，分配给CSMA/CA接入机制的时隙比例为k，平均时延为D；

0≤k≤1，初始化k取值为0，即所有时隙分配给TDMA接入方式；

D≤D_max；D_max为系统可允许的最大传输时延阈值；

步骤三、计算当前时隙比例k下系统总的吞吐量和总的平均时延；

步骤四、判断当前时隙比例k下系统总的平均时延是否满足E[D]≤D_max，如果是，进入步骤五；否则，进入步骤六；

步骤五、系统总的平均时延没有超过系统时延阈值，将当前时隙比例k步长加1，增大分配给CSMA/CA的时隙个数，返回步骤三再次计算系统对应的吞吐量和平均时延，直到E[D]＞D_max为止；

步骤六、记录每个时隙比例k下系统的总吞吐量，并按从大到小进行排序，吞吐量最大时对应的k值，即为所求的最优时隙分配比例。

2.如权利要求1所述的一种适用于星间网络的动态时隙分配方法，其特征在于，步骤一中所述的低轨小卫星星群中，主星作为接入节点负责网络中各个辅星节点的通信，通过周期性的信标帧生成时间调度信息并发送给辅星节点，各辅星节点根据调度内容按规则在调度周期内进行接入，完成信道接入和数据的收发。

3.如权利要求1所述的一种适用于星间网络的动态时隙分配方法，其特征在于，步骤三中所述的系统总的吞吐量为：

H_csma/ca为CSMA/CA接入机制下的吞吐量；H_tdma为TDMA接入机制下的吞吐量；

G(i)为第i个时隙的当前负载；λ_i为第i个时隙中数据包的到达率，n为当前请求接入卫星节点的个数；

P_sc(i)为CSMA/CA接入机制中，当数据包到达率为λ_i时卫星节点成功传输的概率；

P_st为TDMA接入机制中卫星节点成功传输的概率。

4.如权利要求1所述的一种适用于星间网络的动态时隙分配方法，其特征在于，步骤三中所述的系统总的平均时延是指数据包从发送到被对端MAC层成功接收的总时间，计算公式为：

E[D_csma/ca]为CSMA/CA接入机制下的平均时延；

E[D_csma/ca]＝E[X]·E[slot]

E[X]为一次成功传输中卫星节点所要等待的平均系统时隙数；E[slot]是一个时隙的平均长度；

E[D_tdma]为TDMA接入机制下的平均时延；

α为传输时延，即一个时隙的时间长度；N[H_tdma]为TDMA接入机制的归一化吞吐量；R为传播时延，表示接入点到网络覆盖最远端间距离的往返时间。