一种时隙资源的调度方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及网络管理技术，公开了一种时隙资源的调度方法及装置。该方法为：第一节点每接收到一个高层下发的新数据包时，根据新数据包的时延要求维护相应的发送剩余时间，以及从新数据包开始按照发送剩余时间递增的顺序依次对每一个提取的数据包进行时隙资源判定，在确定任意一个数据包对应的发送剩余时间内，需要发送的数据包数目大于第一节点当前使用的时隙数目时，申请新的时隙资源。这样，第一节点可以在获知时隙资源不能满足待发送数据包的时延要求时及时申请新的时隙资源，从而解决了基于FI交互的时分资源分配机制下的时隙资源调度问题，满足了车联网中消息交互的低时延要求，保证了消息的及时发送，从而有效保障了车联网的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种时隙资源的调度方法及装置
本专利技术涉及网络管理技术，特别涉及一种时隙资源的调度方法及装置。
技术介绍
随着车载通信系统的发展和移动自组网技术的逐渐成熟，为了实现对车辆的实时、动态、智能化管理,国际上专门开发了针对车联网的DSRC（DedicatedShortRangeCommunications，专用短程通信）协议。DSRC通过信息的双向传输,将车辆与车辆、车辆和路侧的信息采集设备有机的连接起来,支持点对点、点对多点通信。移动分时隙ALOHA（MobileSlottedAloha，MS-ALOHA）机制是一种基于分时方式的DSRCMAC（MediumAccessControl，媒体接入控制）层接入和资源分配机制，资源分配基于帧结构以slot（时隙）为单位。参阅图1所示，每N个slot构成一个帧（记为Frame），每个帧中的slot的编号为0~N-1，在帧之间循环往复。每个slot中只允许一个车辆进行发送，即车辆之间为TDMA（TimeDivisionMultipleAccess，时分复用接入）模式。车辆在所占用的时隙上中不仅发送应用层的数据，而且还需要发送FI（FrameInformation，帧信息），在FI中会指示一个帧中各个slot的占用状态,例如，一种可能的FI结构如图2所示）。MS-ALOHA机制的基本思想是：任意一节点（如，车辆）加入网络时，需要通过监听帧中的空闲时隙资源占用一个时隙，如果节点不主动放弃该所占用的时隙资源，则可一直使用占用的时隙传输数据，在这期间其他节点不能使用该时隙。在占用的时隙上，节点需要周期性发送FI，FI中携带节点获得的与该节点相距两跳范围内的其他节点占用时隙的情况，指示节点感知到的每个时隙的占用状况信息（也称时隙状态信息、时隙信息），对每个时隙给出该时隙的：时隙占用状态信息，占用时隙的节点对应的STI（SourceTemporaryIdentifier，临时资源标识）或可称为节点标识，占用时隙的节点的优先级状态（也可认为是占用时隙节点在该时隙发送的数据对应的优先级状态）；其中，时隙占用状态信息可以表达时隙的四种占用状态：（00）表示时隙为空闲状态，（10）表示时隙已被与本节点相距一跳的其他节点占用（简称为一跳节点占用）或本节点占用，（11）表示时隙已被与本节点相距两跳的其他节点占用（简称为两跳节点占用），（01）表示时隙已被其他两个以上的节点占用，即为碰撞状态；在非自身占用的时隙，每个节点通过监听相邻一跳的节点发送的FI，能够判断相邻三跳范围内每个节点占用时隙的情况，当发现本节点占用的时隙资源与其他节点使用的资源发生碰撞时，重新预约新的空闲时隙。为方便后续描述，本专利技术中对FI及其内部信息内容统一采用如下描述方式：节点发送帧信息（FI）称为：FI消息，也可简称为FI；FI中指示的每个时隙对应的占用状况信息称为：FI消息中每个时隙对应的时隙信息域；FI中每个时隙对应的占用状况信息中给出的三类信息（即：时隙占用状态、STI、优先级信息）分别称为：每个时隙的时隙信息域中包含的时隙占用状态子域、STI子域、优先级子域；需要说明的是，上述描述方式只是为了后续描述方便而规定，当然也可以采用其他的描述方式。在MS-ALOHA机制下，在对占用时隙的维护过程中，节点需要维护（N-1）*N时隙状态缓存表，用来存储对应时隙上接收到的相邻节点发送的FI消息中携带的各时隙的时隙信息域。例如，参阅图3所示，图3中展示的时隙状态缓存表的维数为N*N维，由于节点本身在所占时隙发送的FI消息不需要存储，因此节点实际维护的时隙状态缓存表为N-1行（假设每个节点只占用一个时隙），本专利技术后续内容中描述的（N-1）*N时隙状态缓存表均是指不保存节点本身占用时隙发送FI的时隙信息；其中，时隙对应的检测域是指占用该时隙发送的FI消息中该时隙对应的时隙信息域称为该时隙的“检测域”，“非检测域”是指非占用该时隙发送的FI中该时隙对应的时隙信息域称为该时隙的非“检测域”。其中default值为缺省值。节点在一个时隙上接收到FI消息时，总是用新接收到的FI消息中携带的时隙信息内容覆盖时隙状态缓存表中对应时隙所在行的信息内容（即覆盖一个帧周期前记录的内容）。具体过程如下：节点在自身占用的时隙生成并发送FI消息，需要按照一定规则填写各个field（域），包括时隙占用状态子域、STI子域以及优先级子域。发送完毕后，节点会清空所发送的FI信息。节点在非自身占用的时隙上，需要接收周围节点发送的FI消息，并根据接收到的FI消息更新时隙状态缓存表，在到达本节点自身占用的时隙前判断自身占用的时隙是否维护成功及非自身占用时隙各时隙的占用状态，其中，当在非自身占用的时隙上没有接收到FI，节点会将时隙状态缓存表中该时隙对应的行的各域填default值。Default值当前按空闲状态（00）处理，当然也可以定义其他处理方式。目前，现有的基于FI交互的时隙资源分配机制，主要是研究通过FI交互来使各节点感知周围节点的时隙占用状态，从而确定自身可申请的时隙资源。但是，在车联网中，交通安全和行车效率类的应用对消息发送时延提出了很高的使用要求，如，存在大量消息的发送时延要求为100ms，然而，传统基于集中式资源分配的蜂窝网络难以满足这些应用的发送时延要求，例如，假设发送时延要求为“从当前时间起延时100ms”，而采用传统方式申请的时隙资源的到达时间有可能超过100ms，因而很容易造成消息发送延迟。众所周知，对于发送时延要求较高的应用而言，消息发送的延迟有可能造成无法挽回的严重后果，因此，为满足车联网中消息交互的低时延要求，需要重新设计的时隙资源调度机制。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种时隙资源的调度方法及装置，用以在车联网中，保证消息的及时发送。本专利技术实施例提供的具体技术方案如下：一种时隙资源的调度方法，包括：第一节点每接收到一个高层下发的新数据包，将所述新数据包进行保存，并根据所述新数据包对应的发送时延维护该新数据包的发送剩余时间；第一节点在已保存的数据包中提取发送剩余时间大于等于上述新数据包的发送剩余时间的所有数据包；第一节点从所述上述新数据包开始，针对保存的发送剩余时间大于等于所述上述新数据包的发送剩余时间的数据包，按照发送剩余时间从小到大的顺序，依次对每一个提取的数据包进行时隙资源判定，其中，在确定任意一个数据包对应的发送剩余时间内，需要发送的数据包数目大于第一节点当前使用的时隙数目时，申请新的时隙资源。一种时隙资源的调度装置，包括：通信单元，用于每接收到一个高层下发的新数据包，将所述新数据包进行保存，并根据所述新数据包对应的发送时延维护该新数据包的发送剩余时间；获取单元，用于在已保存的数据包中提取发送剩余时间大于等于上述新数据包的发送剩余时间的所有数据包；调度单元，用于从所述新数据包开始，针对保存的发送剩余时间大于等于所述新数据包的发送剩余时间的数据包，按照发送剩余时间从小到大的顺序，依次对每一个数据包进行时隙资源判定，其中，在确定任意一个数据包对应的发送剩余时间内，需要发送的数据包数目大于本装置当前使用的时隙数目时，申请新的时隙资源。本专利技术实施例中，第一节点每接收到一个高层下发的新数据包时，根据新数据包的时延要求维护相应的发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种时隙资源的调度方法，其特征在于，包括：第一节点每接收到一个高层下发的新数据包，将所述新数据包进行保存，并根据所述新数据包对应的发送时延维护该新数据包的发送剩余时间；第一节点从所述新数据包开始，针对保存的发送剩余时间大于等于所述新数据包的发送剩余时间的每一个数据包，按照发送剩余时间从小到大的顺序，依次进行时隙资源判定，其中，在确定任意一个数据包对应的发送剩余时间内，需要发送的数据包数目大于第一节点当前使用的时隙数目时，申请新的时隙资源。

【技术特征摘要】
1.一种时隙资源的调度方法，其特征在于，包括：第一节点每接收到一个高层下发的新数据包，将所述新数据包进行保存，并根据所述新数据包对应的发送时延维护该新数据包的发送剩余时间；第一节点从所述新数据包开始，针对保存的发送剩余时间大于等于所述新数据包的发送剩余时间的每一个数据包，按照发送剩余时间从小到大的顺序，依次进行时隙资源判定，其中，在确定保存的发送剩余时间大于等于所述新数据包的发送剩余时间的任意一个数据包对应的发送剩余时间内，需要发送的数据包数目大于第一节点当前使用的时隙数目时，申请新的时隙资源。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一节点根据所述新数据包对应的发送时延维护该新数据包的发送剩余时间，包括：第一节点接收到所述新数据包后，确定对应所述新数据包预设的发送时延；第一节点根据所述发送时延设置与所述新数据包关联的用于维护发送剩余时间的定时器，其中，所述发送剩余时间表征从当前时间开始到所述新数据包的发送时延对应的最晚发送时间点之间的时长长度。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一节点从所述新数据包开始，针对保存的发送剩余时间大于等于所述新数据包的发送剩余时间的每一个数据包，按照发送剩余时间从小到大的顺序，依次进行时隙资源判定，包括：第一节点将已保存的数据包按照其各自对应的发送剩余时间的大小进行从小到大或从大到小排序，再在排序后的各数据包中从所述新数据包开始，针对发送剩余时间大于等于所述新数据包的发送剩余时间的每一个数据包，按照发送剩余时间从小到大的顺序，依次进行时隙资源判定；或者，第一节点从所述新数据包开始，将每一个已保存的数据包的发送剩余时间与所述新数据包的发送剩余时间进行比较，再根据比较结果从已保存的各数据包中提取出发送剩余时间大于等于所述新数据包的发送剩余时间的各个数据包，再按照发送剩余时间从小到大的顺序，依次对提取的每一个数据包进行时隙资源判定。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一节点针对任意一个数据包进行时隙资源判定的过程中，在确定保存的发送剩余时间大于等于所述新数据包的发送剩余时间的任意一个数据包对应的发送剩余时间内需要发送的数据包数目大于第一节点当前使用的时隙数目时，申请新的时隙资源，包括：第一节点根据本地维护的时隙状态信息，判断所述任意一个数据包对应的发送剩余时间到达前，系统内是否存在空闲时隙；若是，则在所述空闲时隙内选择一个时隙作为新申请的时隙；否则，丢弃所述任意一个数据包，并停止针对后续数据包进行时隙资源判定；或者，保留所述任意一个数据包，停止针对该任意一个数据包的时隙申请过程，并继续针对后续数据包进行时隙资源判定；或者，从已保存的数据包中选取一个发送剩余时间小于所述任意一个数据包且优先级低于所述任意一个数据包的低优先级数据包，将选取的低优先级数据包从缓存中删除；或者，当对应所述任意一个数据包设定了时延裕量且该时延裕量不为0时，根据时延裕量指示的时间长度更新所述任意一个数据包对应的发送剩余时间，并在更新后的发送剩余时间内选择空闲时隙作为新申请时隙，其中，若更新后的剩余时间内仍然没有空闲时隙，则丢弃所述任意一个数据包，并停止针对后续数据包进行时隙资源判定；或者，保留所述任意一个数据包，停止针对该任意一个数据包的时隙申请过程，并继续针对后续数据包进行时隙资源判定；或者从已保存的数据包中选取一个发送剩余时间小于所述任意一个数据包且优先级低于所述任意一个数据包的低优先级数据包，将选取的低优先级数据包从缓存中删除。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，第一节点在空闲时隙中选择了新申请的时隙后，将新申请的时隙添加到申请时隙列表中，并更新该新申请的时隙对应的时隙状态信息。6.如权利要求1－5任一项所述的方法，其特征在于，每到达一个使用时隙，第一节点选择当前发送剩余时间最小的数据包进行发送，其中，若保存的发送剩余时间大于等于所述新数据包的发送剩余时间的任意一数据包在相应的发送剩余时间变为零时还未能发送成功，则第一节点将该数据包丢弃。7.如权利要求1－5任一项所述的方法，其特征在于，在到达任意一个使用时隙时，若第一节点确定当前不存在待发送的数据包，则撤销所述使用时隙，其中，若所述使用时隙为申请时隙，则第一节点将该申请时隙从本地维护的申请时隙列...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵毅，冯媛，赵丽，房家奕，李凤，
申请(专利权)人：电信科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11