[发明专利]一种在无线MESH网络中基于冲突避免的调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，更具体地说，本发明涉及无线网状网(MESH)中基于冲突避免的调度方法。

背景技术

IEEE 802.16无线城域网(Wireless MAN)能够在城域范围内提供高速无线接入，其中定义了两种模式：点对多点(PMP)模式和MESH模式。在MESH模式下，用户站(ss)之间可构成小规模的1～2跳的多点到多点的无线连接，没有明确的独立上下行链路子帧。每个站能够与网络中的其它站建立直接的通信链路。由于MESH覆盖范围大，覆盖区路径损失小，因此MESH在多跳环境下用户吞吐量较PMP大。

在MESH网络中，帧结构采用时分复用(TDD)模式，为了实现分布式节点之间的协同传输，在时域上每一帧包括控制子帧(Control Subframe)和数据子帧(Data Subframe)，其中，控制子帧主要用于网络控制和调度控制，控制子帧分别传输网络控制子帧和调度控制子帧。网络控制子帧用来创建和维持不同系统间的协调工作，发送网络接入(MSH-ENTRY)消息和网络配置(MSH-NCFG)消息。MSH-ENERY消息为新节点接入网络提供同步和初始化的方式。MSH-NCFG消息提供不同系统节点间的基本通信，如节点的能量、天线、物理逻辑信道信息以及调度参数等。调度控制子帧用来协调不同系统间的数据传输调度，发送网络分布式调度消息(MSH-DSCH)。MSH-DSCH消息用于实现两跳范围内分布式节点之间带宽资源预留以及协同传输，减少节点之间数据的传输冲突，同时调度控制子帧还描述数据子帧的分配情况。IEEE802.16e协议中对这三种消息给出了初步调度方法，但是该技术方案只预测控制消息发送时机的区间，另外在预测出的时机区间中出现冲突或者出现节点信息未知(例如新节点入网)的情况时，无法解决冲突。

发明内容

为克服现有无线MESH网络中不能完全解决网络冲突的缺陷，本发明提出无线MESH网络中基于冲突避免的调度方法。

根据本发明的一个方面，提出了一种MESH网络中基于冲突避免来调度MSH-DSCH消息的方法，包括：

步骤S1)、根据网络的帧结构确定调度控制子帧的预留时隙，根据MSH_DSCH消息中包含的业务类型和对应数量计算MSH-DSCH消息的优先级；

步骤S2)、节点收集冲突域范围内两跳邻居节点的下一次传输时机编号，在该节点保存的二进制位图上将该发送时刻更新为不可用资源，其中，二进制位图中不可用资源指控制消息不可用的发送时机；

步骤S3)、统计所有两跳范围内邻居节点个数，确定本节点的发送时机与两跳范围内邻居节点的下一次发送时机是否发生冲突；

步骤S4)、如果发生冲突，在该节点的传输时机前将候选竞争节点集合按照优先级排列，根据二进制位图形成空余时隙集合，对候选竞争节点集合和空余时隙集合进行映射；

步骤S5)、对于信息未知的节点或者在步骤S4)中映射不成功的节点，选择在预留时隙发送或者竞争同一个预留时隙；在该节点的传输时机中，发送包含本节点下一次发送时机的控制消息。

其中，步骤S4)还包括：

确定本节点的发送时机与两跳范围内邻居节点的下一次发送时机未发生冲突后，节点在其传输时机中预测下一次竞争成功的传输时机的编号。

其中，步骤S4)进一步包括：

步骤S41)、对于任意节点k，设置静默时间＝H_k+H_p+1，其中，静默时间是指本次发送结束之后发送下一次消息之间的等待时间，H_k为静默的帧数，H_p为静默的传输时机数；

步骤S42)、根据冲突域内节点个数Nk设置H_k＝Nk帧；

步骤S43)、根据MSH_DSCH消息优先级计算静默的传输时机数，其中，对于第一优先级，从每帧的开始搜索；对于第二优先级，则从每帧的末尾搜索；对于第三优先级，则从每帧的中间搜索；

步骤S44)、预测本节点的发送时机，TX＝XK+静默时间；如果TX值为不可用资源，执行TX++，否则，使用该TX为下一次发送时机或者使用最近一个预留时隙。

通过应用本发明，使得在消息发送过程中可以预测控制消息发送的具体时刻，在预测出的时机区间中出现冲突或者出现节点信息未知的情况时，可以相应的解决冲突。

附图说明

图1是根据本发明实施例的无线MESH网络中冲突避免的调度方法图；

图2是MSH_DSCH调度子帧的结构示意图；