[发明专利]基于动态时隙分配的无线Mesh网络低时延优化方法

摘要

本发明提供一种基于动态时隙分配的无线Mesh网络低时延优化方法，在Mac算法架构设计中控制帧中通过改变节点的广播顺序，使得节点能够根据数据流的路径信息及时更新自己的时隙需求，保证转发节点在时隙分配时获得相应的时隙；在时隙竞争阶段通过调整网络中时隙申请的顺序，为相关数据流添加路径信息，完成了网络节点时隙竞争阶段的时隙需求实时更新，提高了针对数据流的时隙分配的实时性。通过广播时段对网络拓扑信息变化的及时更新，使得节点对网络拓扑变化能够及时感知并进行更新，通过对关键拓扑数据的处理使得控制协议的开销得到了降低，提高了整个网络的数据传输效率。

主权项

1.基于动态时隙分配的无线Mesh网络低时延优化方法，其特征在于，无线网状Mesh网络内各节点以时帧为周期进行时隙分配；所述时帧包括广播1时段、广播2时段与数据帧时段；广播1时段包括N个广播1时隙，广播2时段包括N个广播2时隙，数据帧时段包括大于等于N个的数据帧时隙，N为无线Mesh网络中最大节点数；各节点在数据帧时段对应有一个数据帧时隙为该节点的主时隙；各节点在不同时帧中由节点时隙优先级表所指定的主时隙顺序不同；/n各节点在广播1时段与广播2时段按照其在当前时帧的主时隙顺序被对应分配一个广播1时隙与一个广播2时隙；各节点在每一时帧中按照当前的主时隙顺序广播本节点与邻居节点的时隙需求与拓扑变化来进行时隙的动态分配和拓扑维护：/n1)广播1时段，广播时隙需求：/n各节点生成第1广播控制帧，并在对应的广播1时隙中广播本节点的第1广播控制帧，第1广播控制帧包括节点ID、待发送数据的总大小和待发送的各数据流信息，数据流信息包括数据流的数据大小和各数据流发送优先级以及各数据流剩余路径信息，待发送数据的总大小为本地广播数据缓存中待发送的各数据流的数据大小之和；本地广播数据缓存中包含有当前节点作为源节点所要发送的数据流信息与当前节点作为中间节点所要转发的数据流信息；当出现待发送的数据流信息过多使得节点的第1广播控制帧的长度超过广播1时隙发送数据的最大数据长度时，该节点则按数据流发送优先级从大到小的顺序将最大数据长度内的数据流信息放入第1广播控制帧；/n数据流发送优先级w的计算方法为：/nw＝α·stream_Length+β·ETT+(1-α-β)·prior/n其中，ETT为路径预期发送时间，prior为数据流的业务优先级，stream_Length为该数据流的数据大小，α、β∈[0，1]且α+β≤1，分别代表数据流的数据大小和路径预期发送时间的权重系数；/n各节点收到其他节点发送的第1广播控制帧后，根据接收到的第1广播控制帧进行本地拓扑信息表的更新，根据第1广播控制帧中的节点ID将该节点加入到本地维护的一跳邻居信息表中，同时根据接收到的第1广播控制帧中数据流剩余路径信息查看本节点是否为该数据流的下一个转发节点，若是，则将该数据流的数据流的数据大小和各数据流发送优先级以及各数据流剩余路径信息加入到本地广播数据缓存中，若否，则将该条数据流信息丢弃；/n2)广播2时段，广播邻居节点时隙需求和拓扑变化：/n各节点生成第2广播控制帧，并在对应的广播2时隙中广播本节点的第2广播控制帧，第2广播控制帧包括节点ID、邻居节点ID、待发送数据的总大小、网络拓扑数据与网络拓扑变化数据；当出现网络拓扑数据过大使得第2广播控制帧的总长度超过了节点在广播2时隙发送的最大数据长度时，该节点则对根据本地拓扑信息表对网络拓扑数据进行关键拓扑选择，在广播2时隙发送的最大数据长度内选择关键拓扑加入到第2广播控制帧中；/n各节点在收到其他节点发送的第2广播控制帧后，根据接收到的第2广播控制帧中的节点ID更新到本地两跳范围内邻居列表中，并根据第2广播控制帧进行本地拓扑信息表的更新；/n3)数据帧时段，动态时隙分配：/n根据本地两跳范围内邻居列表中的邻居节点所对应的待发送数据的总大小得到本节点在当前数据帧时段需要的数据帧时隙数量：/n若节点在本时帧没有数据要发送和转发，则不分配数据时隙给该节点，将该节点对应的主数据帧时隙作为空闲时隙；若节点只需要1个数据帧时隙，则将本节点在本时帧周期所属的主数据帧时隙分给本节点；若本节点需要2个以上的数据帧时隙，则根据节点时隙优先级表进行空闲时隙竞争；若节点被分配到2个以上的数据帧时隙，在进行数据发送时，节点优先发送能够在本时帧被转发的数据流；节点在1个数据帧时隙内按照数据流发送优先级从大到小的顺序发送数据流。/n