[发明专利]分布式TDMA协议中的混合型时隙预约方法

说明书

本发明公开了一种分布式TDMA协议中的混合型时隙预约方法，主要解决无线自组织网络中在业务负载变化情况下难以保证时延要求的问题。其方案是：为节点分配固定时隙，以满足基本业务需求；如果负载较高，固定时隙不够使用，则进行动态时隙的预约；因为动态时隙预约过程需要较多时间，不利于突发业务传输，所以当有高负载突发业务，节点采用竞争方式占用空闲时隙，同时引入优先竞争和预约协商机制减少竞争冲突。本发明将固定时隙划分、动态时隙预约、非预约的突发传输结合在一起，提供了自适应负载变化的数据传输能力，保证了系统时延的稳定性，提高了时隙利用率，可用于移动自组织网络的TDMA协议中。

技术领域

本发明属于通信技术领域，特别涉及一种混合型时隙预约方法，适用于移动自组织网络中TDMA协议，根据业务负载变化，自适应地分配时隙，保证稳定的时延要求。

背景技术

无线自组织网络是一种无需固定基础设施，采用分布式管理的无线通信网络。由于自组织网络具有部署简单，能够适应网络拓扑动态变化的特点，非常适合战场、应急救援等场景，因此近年来受到越来越多的关注。

由于无线自组织网络是一种多跳网络，传统的竞争多址方式，如载波侦听多址接入CSMA协议的信道吞吐率低、接入时延不可控。因此，国内外多数将动态时分多址TDMA协议应用到无线自组织网络中。由于无线自组织网络中，节点的数据包到达速率可变，固定时隙分配方法不再适用，时隙分配需要动态实现才能满足一定的时延要求。

河南工业大学的专利申请，申请号CN201310006110.4，公开号CN103096327A，公开了“一种基于TDMA的车载自组网络自适应时隙分配方法”。该方法将时帧划分为左右两个时隙集，将节点按照其移动方向划分为左、右节点集，左/右节点集里的节点根据当前的地理位置信息按照一定的规则选择左/右时隙集里的竞争时隙。该方法很大程度上减少了节点发生的接入冲突和合并冲突的概率；并根据节点感知到的节点密度变化，动态的调整帧长，以满足节点快速接入信道的需求；该方法虽具有更少的冲突节点数量，更高的信道利用率和良好的可扩展性，但仍存在以下不足：

一是节点在选择时隙前需要收集邻节点的地理位置信息，这对于其他移动自组织网络来说不容易实现；

二是要根据密度变化动态调整帧长，很难快速协调周围节点同时调整，无法保证稳定的时延要求。

电子科技大学的专利申请“一种高动态自组织网络高效TDMA协议的实现方法”(公开号CN102802266A，申请号CN201210334498.6)，提出将时帧分为前导时隙、分配时隙和中断时隙。在前导时隙，源节点根据待发送数据流的优先级申请专用虚拟链路或公用虚拟链路，以降低高优先级数据的传输时延。在分配时隙，各节点在各自所属链路分配时隙发送数据。另外节点可在中断时隙竞争信道，以便处理突发状况。该方法存在的不足是：首先，该方法主要采用竞争接入加随机退避的方式申请链路，当节点数较多，

业务量大时，网络的吞吐量较低；其次，对于业务负载没有很好的自适应性，无法保证系统的传输时延。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种分布式TDMA协议中的混合型时隙预约方法，以提高网络的吞吐量，保证各种负载下的时延要求。

本发明的技术方案是这样实现的：

一.技术原理

在TDMA自组织网络中，当数据包的到达率变化时，如果采用固定时隙分配，节点的服务速率与数据的到达率就不匹配。如果服务速率较大，浪费时隙资源，如果服务速率较小，则数据包的发送时延较大。此外时隙的动态预约需要时间，不适合一些突发性的数据传输。本发明通过在动态分配时隙的基础上，根据数据包的到达速率变化动态预约占用时隙，引入竞争方式占用空闲时隙提高时隙利用率，从而满足各种业务的时延要求。

二.实现方案

根据上述原理，本发明的实现步骤包括如下：