一种固定分配与随机接入相结合的时隙分配方法

一种固定分配与随机接入相结合的时隙分配方法

技术领域

本发明涉及无线通信网络时隙分配方法，尤其涉及一种固定分配与随机接入相结合的时隙分配方法。

背景技术

无线网络信息传输技术的发展，加快了人们的生活节奏，也改变了人们的生活方式，为人们之间的交流沟通、数据传输等提供了一种便捷的途径。网络协议是无线通信网络的核心，决定了无线通信网络的重要性能。

目前，无线网线协议主要包括固定分配协议、受控接入协议和随机接入协议。对于固定分配协议来说，预先将时隙资源分配给网内用户，网内各用户发送信息的权利是平等的，且各用户都拥有属于自己的用于发送信息的信道资源，发送信息的成功率较高，但这类网络协议属于静态网络协议，网络的组网灵活性较差，难以实现新用户的随机入网。典型的固定分配协议如时分多址(TDMA)。

随机接入协议，网内各用户以竞争方式获取信道的接入。用户有数据需要传输时，以竞争方式获取信道，侦听信道空闲后以一定传输概率随机地接入信道。这类网络协议所构建的网络灵活性较好，可实现新用户的灵活入，但是用户竞争信道资源的冲突概率较高，难以保证用户的业务数据能够成功发送。典型的如载波侦听多址接入(Carrier SenseMultiple Access with Collision Detect，简称CSMA)协议。

因此，如何提高无线通信网络的组网灵活性，同时降低用户发送信息的冲突概率，并保障高服务质量等级用户发送信息的实时性，是无线通信网络领域研究的难点问题。

发明内容

本发明的一个目的是提高无线通信网络组网的灵活性，同时保障用户发送信息的成功概率；本发明的另一个目的是降低网内用户竞争信道的冲突概率，并保障高服务质量等级用户发送信息的实时性。

为了实现本发明的目的，本发明提供了一种固定分配与随机接入相结合的时隙分配方法，网内成员分为两组，一组成员组成固定分配网，采用TDMA固定分配协议预先分配时隙用于发送信息，另一组成员组成随机接入网，采用CSMA随机接入协议竞争时隙资源发送信息；在所述随机接入网中，当传输信道全部被占用还有成员有业务信息发送时，则所述成员向固定分配网内的成员申请时隙转让；

所述固定分配网的各成员采用时隙评估算法评估自身时隙分配情况，比较预分配时隙数与实际需要的时隙数，以判断是否存在时隙富余成员；

若不存在时隙富余成员，则不向所述随机接入网内申请时隙转让成员转让时隙；

否则，按照指挥控制类成员优于非指挥控制类成员、发送业务信息响应时间短的优于响应时间长的、容忍度高的优于容忍度低的原则，比较时隙富余成员的服务质量等级，将服务质量等级最低的时隙富余成员当前时帧内的富余时隙转让给所述随机接入网中申请时隙转让的成员；所述容忍度表示为预分配的时隙数与实际需要的时隙数的比值。

进一步，在本发明所公开的技术方案中，通过比较固定分配网中时隙富余成员的服务质量等级，将服务质量等级最低的时隙富余成员当前时帧内的富余时隙转让给随机接入网中申请时隙转让的成员，所述服务质量等级是网内成员发送信息的优先程度，判断服务质量等级顺序的步骤为：首先比较所述时隙富余成员的平台类型，指挥控制类的服务质量等级高于非指挥控制类的；其次，比较所述时隙富余成员发送业务信息的响应时间，响应时间短的服务质量等级高于响应时间长的；最后比较所述时隙富余成员的容忍度，容忍度高的服务质量等级高于容忍度低的。

进一步，在本发明所公开的技术方案中，在随机接入网中，当传输信道全部被占用还有多个成员有业务信息待发送时，则仅允许紧迫等级最高的成员向固定分配网内的成员申请时隙转让；所述紧迫等级是指网内成员发送业务信息的紧迫程度；判断紧迫等级顺序的步骤为：首先比较所述成员的平台类型，指挥控制类的紧迫等级高于非指挥控制类的；其次，比较所述成员待发送业务信息的响应时间，响应时间短的紧迫等级高于响应时间长的；最后，比较所述成员待发送业务信息的数据长度，业务信息长的紧迫等级高于业务信息短的。

进一步，在本发明所公开的技术方案中，固定分配网内各成员采用时隙评估算法评估自身时隙分配情况，比较预分配时隙数与实际需要的时隙数，以判断是否存在时隙富余成员，所述评估自身实际需要的时隙数方法为：

进一步，在本发明所公开的技术方案中，所述固定分配网内的时隙富余成员向随机接入网内的紧迫等级最高的成员转让时隙的方法为：将固定分配网内服务质量等级最低的时隙富余成员当前时帧内的富余时隙转让给所述随机接入网内申请时隙转让的成员后；判断所述转让时隙数是否满足所述申请时隙转让成员的时隙需求；

若满足需求，则转让时隙结束；

否则，按服务质量等级由低至高的顺序，依次将时隙富余成员当前时帧内的富余时隙转让给所述申请时隙转让的成员，直至满足所述成员的时隙转让需求为止。

进一步，在本发明所公开的技术方案中，所述随机接入网内各成员采用载波侦听技术检测当前信道是否被占用；

若被占用，则待发送信息的成员中紧迫等级最高的成员向固定分配网内的时隙富余成员申请时隙转让；

否则，所述待发送信息的成员先向信息接收成员发送请求发送信息，并等待接收所述接收成员的允许发送信息；

当所述待发送信息成员接收到所述允许发送信息时，则启动业务信息发送过程；

否则，采用退避算法退避后重新启动向所述接收成员发送请求发送信息过程。

进一步，在本发明所公开的技术方案中，所述固定分配网和随机接入网的各成员采用相同频率发送信息，且所述固定分配网和所述随机接入网采用时分方式复用所述频率资源。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

①既提高了无线通信网络组网的灵活性，同时又保障了用户发送信息的成功概率。在现有技术中，基于固定分配协议的无线通信网络，发送信息的成功率高，但是组网的灵活性较差；而基于随机接入协议的无线通信网络，组网灵活性高，但是发送信息的成功率低。组网灵活性和发送信息的成功概率是一对矛盾。而在本发明所公开的技术方案中，将网内成员分为两组，一组成员组成固定分配网，采用TDMA固定分配协议预先分配时隙用于发送信息，用于实现用户发送信息的高成功概率，另一组成员组成随机接入网，采用CSMA 随机接入协议竞争时隙资源发送信息，用于实现新成员的随机入网，提高组网的灵活性。有效的将组网灵活性和发送信息的成功概率统一起来。因此，相对于现有技术来说，本发明既提高了无线通信网络组网的灵活性，同时又保障了用户发送信息的成功概率。

②降低了网内用户竞争信道的冲突概率，并保障了高服务质量等级用户发送信息的实时性。在现有技术中，基于随机接入协议的无线通信网络，采用竞争信道资源的方式获取发送信息的机会。尤其是当用户增加时，竞争信号的冲突概率也在增加，从而可能导致高服务质量等级用户的信息长时间发送不出去，而高服务质量等级用户在用户之间的协同操作中通常赋予了重要的任务，会影响整个网络的协同操作，难以保障协同任务的完成。而在本发明所公开的技术方案中，当用户竞争信道资源产生冲突时，随机接入网用户可向固定分配网中的时隙富余成员申请时隙转让，用于高服务质量等级用户发送信息，从而提高了高服务质量等级用户发送信息的成功概率，为顺利完成协同任务提高了有利条件。

③提高了时隙资源分配的灵活性。在现有技术中，对于固定分配协议来说，如时分多址，时隙资源的预分配方式受人为主观因素影响较大，而由于每个用户发送信息的需求是动态变化的，因此，在网络信息传输过程中，经常会导致某些用户发送信息的时隙不够用、而某些用户时隙用不了的情况，且这些用户之间的时隙资源是无法进行调剂的，从而影响用户信息传输的实时性和效率。而在本发明所公开的技术方案中，通过服务质量等级比较，固定分配网成员的富余时隙可转让给随机接入中高服务质量等级用户，用于发送业务数据，满足信息传输的实时性，提高高服务质量等级用户发送信息的成功概率，为网内成员之间的信息共享及协同操作典型基础。因此，相对于现有技术来说，本发明所公开的技术方案，提高了时隙资源分配的灵活性。

本发明的其它优点和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

在现有技术中，对于固定分配协议来说，如时分多址，预先将时隙资源分配给网内用户，网内各用户发送信息的权利是平等的，且各用户都拥有属于自己的用于发送信息的信道资源，发送信息的成功率较高，但这类网络协议属于静态网络协议，网络的组网灵活性较差，难以实现新用户的随机入网。随机接入协议，如CSMA协议，网内各用户以竞争方式获取信道的接入，所构建的网络灵活性较好，可实现新用户的灵活入，但是用户竞争信道资源的冲突概率较高，难以保证用户的业务数据能够成功发送。因此，组网灵活性和发送信息的成功概率是一对矛盾，难以两者同时兼顾。

为了解决现有技术存在的问题，本发明实施例公开了一种固定分配与随机接入相结合的时隙分配方法，网内成员分为两组，一组成员组成固定分配网，采用TDMA固定分配协议预先分配时隙用于发送信息，另一组成员组成随机接入网，采用CSMA随机接入协议竞争时隙资源发送信息；在所述随机接入网中，当传输信道全部被占用还有成员有业务信息发送时，则所述成员向固定分配网内的成员申请时隙转让；

所述固定分配网的各成员采用时隙评估算法评估自身时隙分配情况，比较预分配时隙数与实际需要的时隙数，以判断是否存在时隙富余成员；

若不存在时隙富余成员，则不向所述随机接入网内申请时隙转让成员转让时隙；

否则，按照指挥控制类成员优于非指挥控制类成员、发送业务信息响应时间短的优于响应时间长的、容忍度高的优于容忍度低的原则，比较时隙富余成员的服务质量等级，将服务质量等级最低的时隙富余成员当前时帧内的富余时隙转让给所述随机接入网中申请时隙转让的成员；所述容忍度表示为预分配的时隙数与实际需要的时隙数的比值。

在本发明实施例所公开的技术方案中，将网内成员分为两组，一组成员组成固定分配网，采用TDMA固定分配协议预先分配时隙用于发送信息，用于实现用户发送信息的高成功概率，另一组成员组成随机接入网，采用CSMA随机接入协议竞争时隙资源发送信息，用于实现新成员的随机入网，提高组网的灵活性。有效的将组网灵活性和发送信息的成功概率统一起来。因此，相对于现有技术来说，本发明实施例所公开的技术方案，既提高了无线通信网络组网的灵活性，同时又保障了用户发送信息的成功概率。

在现有技术中，基于随机接入协议的无线通信网络，采用竞争信道资源的方式获取发送信息的机会。尤其是当用户增加时，竞争信号的冲突概率也在增加，从而可能导致高服务质量等级用户的信息长时间发送不出去，而高服务质量等级用户在用户之间的协同操作中通常赋予了重要的任务，会影响整个网络的协同操作，难以保障协同任务的完成。而在本发明实施例所公开的技术方案中，当用户竞争信道资源产生冲突时，随机接入网用户可向固定分配网中的时隙富余成员申请时隙转让，用于高服务质量等级用户发送信息，从而提高了高服务质量等级用户发送信息的成功概率，为顺利完成协同任务提高了有利条件。

进一步，在本发明实施例所公开的技术方案中，通过服务质量等级比较，固定分配网成员的富余时隙可转让给随机接入中高服务质量等级用户，用于发送业务数据，满足信息传输的实时性，提高高服务质量等级用户发送信息的成功概率，为网内成员之间的信息共享及协同操作典型基础。因此，相对于现有技术来说，本发明所公开的技术方案，提高了时隙资源分配的灵活性。

进一步，在本发明实施例所公开的技术方案中，通过比较固定分配网中时隙富余成员的服务质量等级，将服务质量等级最低的时隙富余成员当前时帧内的富余时隙转让给随机接入网中申请时隙转让的成员，所述服务质量等级是网内成员发送信息的优先程度，判断服务质量等级顺序的步骤为：首先，比较所述时隙富余成员的平台类型，指挥控制类的服务质量等级高于非指挥控制类的；其次，比较所述时隙富余成员发送业务信息的响应时间，响应时间短的服务质量等级高于响应时间长的；最后比较所述时隙富余成员的容忍度，容忍度高的服务质量等级高于容忍度低的。所述容忍度表示为预分配的时隙数与实际需要的时隙数的比值。

在基于随机接入协议的无线通信网络中，采用竞争信道资源的方式获取发送信息的机会。当用户增加时，竞争信号的冲突概率也在增加，从而可能导致多个用户的信息发送不出去，如何对多个成员进行时隙转让，先向哪个成员转让时隙，后向哪个成员转让时隙，在现有技术中，并没有给出实际可行的技术方案。不同用户在无线通信网络中的角或重要性是不同的，其申请时隙转让的紧迫等级也是不同，这取决于所述成员的平台类型、待发送业务信息的响应时间等因素，而空闲时隙数是有限的，如何在有限的空闲时隙前提下，优先保障发送信息紧迫等级比较高的成员，是解决该问题的核心。因此，在本发明实施例所公开的技术方案中，通过比较申请时隙转让成员的紧迫等级，优先为紧迫等级高的成员转让时隙。

进一步，在本发明实施例所公开的技术方案中，在随机接入网中，当传输信道全部被占用还有多个成员有业务信息待发送时，则仅允许紧迫等级最高的成员向固定分配网内的成员申请时隙转让；所述紧迫等级是指网内成员发送业务信息的紧迫程度；判断紧迫等级顺序的步骤为：首先，比较所述成员的平台类型，指挥控制类的紧迫等级高于非指挥控制类的；其次，比较所述成员待发送业务信息的响应时间，响应时间短的紧迫等级高于响应时间长的；最后，比较所述成员待发送业务信息的数据长度，业务信息长的紧迫等级高于业务信息短的。

在固定时分多址网络协议中，网内成员采用时隙评估算法评估自身时隙需求情况，以判断是否存在空闲时隙或申请时隙转让。在现有技术中，通常是根据用户平台每秒产生的待发送信息量来评估时隙需求数，所评估数值与实际运行网络的时帧长度和待发送业务数据的响应时间无关，导致时隙评估算法评估误差较大。为了解决该问题，在本发明实施例公开的技术方案中，网内成员采用时隙评估算法评估当前时帧内自身时隙分配情况，所述时隙评估算法包括以下步骤：

步骤一：计算网内成员当前时帧发送业务数据实际需要的时隙数，实际需要的时隙数可表示为：

步骤二：实际需要的时隙数与预分配的时隙数进行比较，以评估当前时帧内自身时隙分配情况。

在本发明实施例所公开的技术方案中，时隙评估算法与实际运行的网络参数结合在一起，包括时帧长度、待发送业务数据缓冲队列长度以及待发送业务数据的响应时间，从而使得时隙数评估的误差值较小，为网内用户实现时隙动态分配提供稳定的基础，也为用户提高信息发送效率提供了有利条件。

进一步，在本发明实施例所公开的技术方案中，所述固定分配网内的时隙富余成员向随机接入网内的紧迫等级最高的成员转让时隙的方法为：将固定分配网内服务质量等级最低的时隙富余成员当前时帧内的富余时隙转让给所述随机接入网内申请时隙转让的成员后；判断所述转让时隙数是否满足所述申请时隙转让成员的时隙需求；

若满足需求，则转让时隙结束；

否则，按服务质量等级由低至高的顺序，依次将时隙富余成员当前时帧内的富余时隙转让给所述申请时隙转让的成员，直至满足所述成员的时隙转让需求为止。

进一步，在本发明实施例所公开的技术方案中，所述随机接入网内各成员采用载波侦听技术检测当前信道是否被占用；

若被占用，则待发送信息的成员中紧迫等级最高的成员向固定分配网内的时隙富余成员申请时隙转让；

否则，所述待发送信息的成员先向信息接收成员发送请求发送信息，并等待接收所述接收成员的允许发送信息；

当所述待发送信息成员接收到所述允许发送信息时，则启动业务信息发送过程；

否则，采用退避算法退避后重新启动向所述接收成员发送请求发送信息过程。

进一步，在本发明实施例所公开的技术方案中，所述固定分配网和随机接入网的各成员采用相同频率发送信息，且所述固定分配网和所述随机接入网采用时分方式复用所述频率资源。进一步，为了降低冲突概率，在所述随机接入协议组成的无线网络中，采用时分方式将用户发送业务数据的时间资源划分为多个时隙，随机接入网成员采用竞争方式分别竞争接入所述多个时隙。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列的运 用方式。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容 易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并 不限于特定的细节。