[发明专利]星型接入网络中的动态节点接纳方法

说明书

本发明公开了一种星型接入网络中的动态节点接纳方法，主要解决现有技术接纳时延长、信道利用率低的问题。其方案是：在由一个中心节点和多个从属节点组成的星型接入网络中，将信道划分为连续的接纳周期，并将其分为竞争期和训练期；将节点接纳过程建模为一个马尔可夫决策过程，求解最优策略；在节点接纳中，中心节点根据最优策略，确定每个竞争期的上行探测帧时隙数和每个从属节点允许选择的上行探测帧时隙数；待接纳的从属节点在竞争期中选择指定数目的上行探测帧时隙发送节点接纳请求；中心节点在训练期中对从属节点执行信道训练完成节点接纳。本发明完成时间短，信道利用率高，在线计算开销小，可用于各种时分复用/时分多址机制的接入网络。

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及一种节点接纳方法，可用于各种时分复用/时分多址机制的接入网络。

背景技术

在基于共享媒质的接入网中，常采用由一个中心节点和若干从属节点组成的星型拓扑结构。从属节点上电之后，需要向中心节点注册并加入到网络，这个过程称为节点接纳过程。通常的做法是，从属节点向中心节点发送节点接纳请求，中心节点收到从属节点的节点接纳请求之后，执行信道训练等流程，完成节点接纳过程。由于从属节点刚上电之时，系统并没有为其分配专用的信道，因此，从属节点需要在共享信道上发送节点接纳请求。当多个从属节点同时发送节点接纳请求时，会导致碰撞的发生，碰撞的从属节点只能在后续某个时间重新发送节点接纳请求，导致接纳时间增加，影响用户体验，并且浪费了信道资源。

现有的方法通常是在一个时间段，即竞争期内，为待接纳的从属节点提供多个可选的时隙，用于发送节点接纳请求。这种方法的缺点在于，每个竞争期内用于发送节点接纳请求的时隙数是固定的，无法根据当前网络状况做出实时调整。此外，每个从属节点仅允许选择一个时隙，缺乏灵活性。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种星型接入网络中的动态节点接纳方法，以减小节点接纳时延，提高信道利用率。

本发明的技术方案是这样实现的：

1.一种星型接入网络中的动态节点接纳方法，所述星型接入网络由一个中心节点和多个从属节点组成，其特征在于，实现步骤包括如下：

(1)将信道在时间上划分成连续的互不重叠的时间段，每个时间段称为一个接纳周期，所述接纳周期分为竞争期和训练期两种类型，每个接纳周期属于其中的一种类型，且包含一个下行探测帧时隙和若干个上行探测帧时隙，该下行探测帧时隙位于接纳周期的起始位置；

(2)分别定义以下要素，将节点接纳过程建模为一个马尔可夫决策过程：

(2a)将一个竞争期开始时剩余待接纳的从属节点数定义为状态；

(2b)将一个竞争期中上行探测帧时隙数和每个从属节点允许选择的上行探测帧时隙数构成的二元组定义为动作；

(2c)将采取动作a后竞争期中上行探测帧时隙数与下行探测帧时隙数之和的负值定义为采取动作a获得的奖励，记为r(a)；

(2d)将当前竞争期状态为s时，采取动作a后下一竞争期状态为s’的概率定义为状态转移概率，记为p(s’|s,a)；

(2e)将状态到动作的映射定义为策略；

(2f)基于以上定义的要素，将马尔可夫决策过程定义为：中心节点根据当前的状态，基于某个策略采取一个动作，获得相应的奖励，并基于状态转移概率进入下一个状态的过程；

(3)针对(2f)定义的马尔可夫决策过程，定义回报、价值函数和最优策略：

(3a)将从当前竞争期到所有从属节点的节点接纳请求均发送成功的竞争期的累积奖励定义为回报；

(3b)将从某个状态开始，遵循某个策略所取得的期望回报定义为该策略下该状态的价值函数；