[发明专利]一种同步Mesh网络的时隙分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种同步网络的时隙分配方法，具体地说是同步无线Mesh网络的时隙分配方法。

背景技术

无线Mesh网络（Wireless Mesh Network）是一种高容量、高带宽的分布式网络，可以看成是无线局域网WLAN和Ad hoc移动自组织网络的融合，且发挥了两者的优势。无线Mesh网络能在一个广阔的区域中实现多跳（Multi-Hops）的无线通信，其组网快速、布网灵活、抗毁性强、维护容易、稳定度高，成为下一代无线通信系统的关键技术之一。基于多扇区阵列天线的同步Mesh网络不同于一般的无线Mesh网络，它是无线Mesh网络的一种高级形态，组网技术层面采用“空分复用” + “时分复用” 相结合的技术体制。采用多扇区阵列天线技术和高速天线扫描技术，使得它具有“空分复用”的特征；采用同步组网技术，使得它又具有“时分复用”的特征。这两大特征的有机结合使得这种无线Mesh网络有别于其它无线Mesh网络技术，它可以控制和协调网络中同时出现的传输，降低网络中的冲突和竞争，并能提高空域和频谱重用率，提供更高的网络吞吐量和可扩展性。基于多扇区阵列天线的同步Mesh网络中，主要有两大类节点：网关节点GN（Gateway Node）和骨干节点BN（Backbone Node）。网关节点GN主要实现全网的系统管理，包括网络的时钟同步与时隙同步、网络拓扑管理、地址分配，同时还可以实现有线接入功能，提供到上级网络的接入能力。骨干节点BN密切配合网关节点GN，协调其上下游节点的时隙分配，但主要是负责延伸网络的覆盖范围，提供用户的有线/无线接入功能。在这种无线Mesh网络中，节点使用时隙的有效分配对于整个网络的服务质量高低而言非常关键，尤其是对语音、视频信息的实时和连贯性传输而言，更需要时隙分配的均匀性。

现有专利文献CN102196578A中公开了一种用于无线传感器网络的交叉时隙分配方法，该方案中的基于业务等级加权的交叉时隙块分配方法为业务等级高的节点分配较多的时隙，但是节点的业务等级一般反映的是该节点承载的业务类别或者是在网络拓扑结构中所处的位置的重要性大小，却不能反映节点承载的业务量多少。当网络中的某个节点的业务等级不高，但是业务量却很大时，按照该方案的时隙分配原则，该节点将分得较少的时隙，导致该节点的业务很难在分得的连续时隙内完成传输，从而需要频繁地申请带宽，导致带宽的振荡；反之，当网络中的某个节点的业务等级较高，但是业务量却很少时，按照该方案的时隙分配原则，该节点将分得较多的时隙，该节点完成业务传输后仍有大量的空闲时隙，造成时隙的浪费。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中基于业务等级的时隙分配方法因频繁的带宽申请导致带宽振荡和大量的空闲时隙造成时隙浪费的问题，从而提出一种可以公平地分配时隙，减少带宽振荡和空闲时隙的同步Mesh网络的时隙分配方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种同步Mesh网络的时隙分配方法。

包括如下步骤：

（1）各节点根据自己的业务量大小计算出需要的时隙数量；

（2）所述节点根据所需的时隙数量生成时隙申请消息并发送给其父节点；

（3）所述父节点收集时隙申请消息后，统一为其所有的子节点分配时隙；

（4）所述父节点生成时隙分配结果包，并发给各子节点。

所述步骤（1）中，所述业务量大小根据历史业务量和当前数据缓冲区中的业务量计算得出。

所述计算业务量大小的方法如下：

业务量TN_i的计算公式如下：

TN_i = λ（T_转发i + T_丢弃i）/t +（1-λ）× T_Bi/（D×δ） 

其中，

TN_i为节点i的业务量大小；

λ为加权因子，取值范围0～1之间；

T_转发i为节点i所有转发的业务量，历史统计时间t内；

T_丢弃i为节点i所有发送失败和丢弃的业务量，历史统计时间t内；

T_Bi为表示节点i当前业务缓冲区内待发送的业务量；

D为待发送业务量的排队时间限制，或为排队业务量的最长发送时间；

δ为用于进行数据传输的时隙使用效率。

在所述步骤（3）中，统一为子节点分配时隙的方法如下：