基于队长预测的信道动态分配方法

摘要

本发明公开了一种基于队长预测的信道动态分配方法，主要解决现有时分双工/时分多址信道分配方法中信道资源分配结果无法反映节点的实际业务需求与信道利用率不能满足要求的问题。其技术方案是：设网络中存在一个中心节点和若干从属节点，并将信道划分成连续且互不重叠的传输周期；各从属节点向中心节点报告其上行队列长度，中心节点获取各从属节点的下行队列长度；中心节点据此预测各从属节点的上下行信道需求，然后使用调度算法计算各从属节点上下行数据传输区间的长度，并将其填入到规划帧中相关字段；中心节点在指定时刻发布规划帧。本发明能更准确地预测节点的实际业务需求，提高了信道利用率，可应用于各种通信的局域网和接入网领域。

主权项

一种基于队长预测的信道动态分配方法，包括如下步骤：(1)设网络中有一个中心节点A和P个从属节点，从属节点的编号为Z_i，i从1到P；(2)将信道划分成连续且互不重叠的传输周期，各从属节点在规定的传输区间向中心节点A发送报告帧，中心节点A通过发布规划帧告知P个从属节点其后某一个传输周期的信道分配方案；(3)设置不同传输周期的工作时刻：在传输周期a中，设从属节点Z_i向中心节点A发送报告帧的时刻为T_Ri；在传输周期b中，设中心节点A预测从属节点Z_i在传输周期d中的上下行信道需求的时刻为T_C；在传输周期c中，设中心节点A发布规划帧的时刻为T_M；在传输周期d中，设上行数据传输区段的开始时刻为T_B，下行数据传输区段的开始时刻为T_E；其中a≤b≤c<d，T_Ri﹤T_C﹤T_M，T_M﹤T_B，T_M﹤T_E；(4)中心节点A在T_C时刻按照下述规则预测在传输周期d中从属节点Z_i的上行信道需求S_Ui，i从1到P：(4a)中心节点A预测T_C时刻从属节点Z_i的上行队列长度：L_UCi＝max(L_Ri+N_RCi‑S_RCi,0)，其中L_Ri为T_Ri时刻从属节点Z_i报告的上行队列长度，N_RCi为T_Ri至T_C之间进入从属节点Z_i上行队列的预测数据量，S_RCi为T_Ri至T_C之间从属节点Z_i按照规划帧的规定传输的上行数据量；(4b)中心节点A预测T_M时刻从属节点Z_i的上行队列长度：L_UMi＝max(L_UCi+N_Ui‑S_UMi,0)，其中N_Ui为T_C至T_M之间进入从属节点Z_i上行队列的预测数据量，S_UMi为T_C至T_M之间从属节点Z_i按照规划帧的规定传输的上行数据量；(4c)中心节点A预测T_B时刻从属节点Z_i的上行队列长度：L_Bi＝max(L_UMi+N_MBi‑S_MBi,0)，其中N_MBi为T_M至T_B之间进入从属节点Z_i上行队列的预测数据量，S_MBi为T_M至T_B之间从属节点Z_i按照规划帧的规定传输的上行数据量；(4d)中心节点A预测从属节点Z_i的上行信道需求：S_Ui＝L_Bi；(5)中心节点A在T_C时刻按照下述规则预测在传输周期d中从属节点Z_i的下行信道需求S_Di，i从1到P：(5a)中心节点A预测T_M时刻从属节点Z_i的下行队列长度：L_DMi＝max(L_DCi+N_Di‑S_DMi,0)，其中L_DCi为T_C时刻从属节点Z_i的下行队列长度，N_Di为T_C至T_M之间进入从属节点Z_i下行队列的预测数据量，S_DMi为T_C至T_M之间从属节点Z_i按照规划帧的规定传输的下行数据量；(5b)中心节点A预测T_E时刻从属节点Z_i的下行队列长度：L_Ei＝max(L_DMi+N_MEi‑S_MEi,0)，其中N_MEi为T_M至T_E之间进入从属节点Z_i下行队列的预测数据量，S_MEi为T_M至T_E之间从属节点Z_i按照规划帧的规定传输的下行数据量；(5c)中心节点A预测从属节点Z_i的下行信道需求：S_Di＝L_Ei；(6)中心节点A计算从属节点Z_i的上行数据传输区间长度X_Ui和下行数据传输区间长度X_Di：中心节点A计算从属节点Z_i传输S_Ui的时长：和传输S_Di的时长：得到P个从属节点的T_Ui和T_Di后，使用调度算法计算得到传输周期d中分配给从属节点Z_i的上行数据传输区间长度X_Ui和下行数据传输区间长度X_Di，其中V_Ui为从属节点Z_i的上行传输速率，V_Di为从属节点Z_i的下行传输速率；(7)中心节点A将P个从属节点的上行数据传输区间长度X_Ui和下行数据传输区间长度X_Di填入到规划帧中相关字段，并在T_M时刻发布规划帧；(8)在传输周期d的上行传输方向，从属节点Z_i在规划帧规定的上行数据传输区间向中心节点A发送数据；在传输周期d的下行传输方向，中心节点A在规划帧规定的从属节点Z_i的下行数据传输区间向从属节点Z_i发送数据。