分布式TDMA协议中的时隙组调度方法技术

本发明专利技术公开了一种分布式TDMA协议中时隙调度方法。其实现方案为：超帧中的时隙采用N+N时隙组的划分方式，将N个数据时隙和N个数据确认时隙分为一组；根据系统设定确定本节点占用的BS广播时隙、数据收发时隙和数据确认收发时隙；本地节点在占用的BS广播时隙内发送勤务帧，在占用的数据发送时隙内发送数据帧，在占用的数据接收时隙内接收数据帧；在占用的数据确认发送时隙内发送数据确认帧；本地节点在占用的数据确认接收时隙内接收数据确认帧，并判定是否需要对数据发送时隙内发送的数据帧进行重传时隙调度。本发明专利技术减小了底层基带的处理时延，实现了更加高效灵活的重传时隙调度，提高了时隙利用率和系统吞吐量，可用于时分多址协议。

【技术实现步骤摘要】
分布式TDMA协议中的时隙组调度方法
本专利技术涉及通信
，更进一步涉及一种时隙组调度方法，可用于时分多址技术TDMA协议，提高通信系统吞吐量。
技术介绍
链路差错控制技术自动请求重传协议ARQ可确保多媒体等数据业务可靠高速传输，传统的无线自组织网中自动请求重传协议ARQ是数据可靠传输的关键技术之一，是无线自组织网络通信中端到端吞吐量的重要保证，其中包括停等式ARQ协议、采用滑动式窗口技术相结合的连续ARQ协议和HARQ协议，即混合ARQ。在无线自组织网络节点之间通信的过程中，由于复杂的物理层基带处理机制在信道上引入了较大的发送和处理时延，造成了通信信道利用率不高的问题，针对该问题，其中一种解决方式是采用滑动式窗口的ARQ重传机制。但采这种重传机制需要按照链路分配时隙，在采用全向传输的单信道无线自组织网络中，存在对头阻塞和降低网络吞吐量的问题，故并不适应。采用停等式ARQ的方式，同样会由于物理层基带的处理时延直接导致链路差错控制DATA-ACK时间过长，超帧内单个业务数据时隙被拉长，大大降低了的时隙利用率和系统吞吐量。混合Hybrid-ARQ将前向纠错编码FEC和自动重传请求ARQ相结合，采用链路适配所带来的误码来提高数据传输速率和减小数据传输时延，但该方法由于物理层基带的处理机制在信道上引入了较大的处理时延，存在信道利用率较低的问题。张金宝在论文“基于无线自组网FD-TDMA协议的队列调度算法设计”提出一种基于服务的队列调度算法，该方法是通过在固定分配时隙采用绝对优先级调度方式，在动态分配时隙采用动态加权轮询调度策略来保证高优先级信息的优先传输,这种采用固定与动态混合分配时隙的调度策略方法，虽然在一定程度上增加了网络的吞吐量和减少了语音、视频业务的信道接入时延，但该方法的重传调度机制采用了停等式ARQ的方式，其链路差错控制DATA-ACK在单个时隙内完成，并在后续节点占用的时隙内，优先调度待重传的数据帧，这种方法由于在链路差错控制DATA-ACK的过程中，单时隙内引入了物理层基带较大的处理时延，故存在单个数据时隙时间过长的问题，降低了时隙的利用率，压缩了系统吞吐量的提升空间。朱乃松在论文“高速AdHoc网络MAC层协议的软件实现”提出了三种链路差错控制策略，以保证链路数据的可靠传输和提高了实时业务的发送成功率，其中包括No-ACK策略、Imm-ACK策略和B-ACK策略。No-ACK策略适应于数据帧无需确认的情况。Imm-ACK策略和B-ACK策略是指：目的节点在收到数据帧后发送ACK数据确认帧，如果源节点没有正确收到ACK数据确认帧，则在发送下一帧数据之前，重发未被接收端正确接收的数据帧。这三种策略虽然为数据传输提供了可靠性保证，但是由于其在数据链路的差错控制过程中引入了物理层的处理时延，仍存在单个业务数据时隙的时间长度过长和信道利用率较低的问题，影响系统吞吐量的提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种分布式TDMA协议中的时隙组调度方法。本专利技术引入了N+N时隙组，采用了基于N+N时隙组的链路差错控制，避免了在数据时隙内引入多余的底层基带处理时延，链路差错控制在N+N时隙组中数据时隙和对应的数据确认ACK时隙内完成，提高信道利用率和系统吞吐量；加入了基于N+N时隙组的重传时隙调度机制，提高了队列调度和数据重传的效率和灵活性。本专利技术实现上述目的的思路是：本地节点可在N+N时隙组前N个数据时隙中，占用多个数据发送时隙进行数据帧发送，数据发送时隙内发送的数据帧在对应的RAM中进行缓存，链路差错控制在N+N时隙组中的数据时隙和对应的数据确认ACK时隙内完成，本地节点需对未被接收端节点正确接收的数据帧进行重传处理，并将缓存在RAM中的数据帧存入重传队列中，在其下一个N+N时隙组中占用的数据发送时隙内，按队列优先级顺序，优先调度重传队列中的待重传数据帧。为实现上述目的，本专利技术的技术方案包括如下：(1)本地节点开机系统初始化：(1a)构建由M个复帧组成的超帧，每个复帧由L个N+N时隙组组成，每个N+N时隙组由N个数据时隙和N个数据确认ACK时隙组成，其中数据时隙编号与数据确认ACK时隙编号前后一一对应，且每个复帧中第一个N+N时隙组中的第一个数据时隙为BS广播时隙，8≤M≤64，8≤L≤16，4≤N≤8；(1b)本地节点根据TDMA协议给定的初始化帧和时隙表，确定本节点在超帧中占用的BS广播时隙和数据发送时隙；(1c)本地节点根据占用的数据发送时隙编号，确定N+N时隙组中对应的本节点占用的数据确认ACK接收时隙编号；并根据接收到数据帧中封装的发送时隙编号，确定N+N时隙组中对应的本节点占用的数据确认ACK发送时隙编号；(2)判断当前超帧中的时隙是否为本节点占用的BS广播时隙，若是，则执行步骤(3)，否则，执行步骤(4)；(3)在本节点占用的BS广播时隙内完成勤务帧的发送，并在当前BS广播时隙结束后，执行步骤(4)；(4)判断当前超帧中的时隙是否为本节点占用的数据发送时隙，若是，则执行步骤(5)，否则，执行步骤(6)；(5)发送数据帧：(5a)设数据缓存队列共有5个，即RQ重传队列、第一数据队列TQ1、第二数据队列TQ2、第三数据队列TQ3和第四数据队列TQ4，且队列的优先级排序由高到低；(5b)按照绝对优先级的顺序依次检测RQ重传队列、第一数据队列TQ1、第二数据队列TQ2、第三数据队列TQ3和第四数据队列TQ4中是否有数据，优先调度高优先级队列中的数据帧发送；(5c)设定N个缓存RAM，其编号与N+N时隙组中的N个数据时隙的编号一一对应，用于重传时隙调度处理，并对发送的数据帧中封装的应接收节点地址和发送节点地址进行缓存，在当前数据发送时隙结束后，执行步骤(6)；(6)判断当前超帧中的时隙是否为本节点占用的数据接收时隙，若是，则执行步骤(7)，否则，执行步骤(8)；(7)数据接收时隙内的接收处理：(7a)对数据接收时隙内接收到的数据帧进行解析处理，保存数据帧中封装的发送时隙编号、应接收节点地址和发送节点地址，该应接收节点地址和发送节点地址用于对ACK数据确认帧的封装；(7b)由接收到的数据帧中封装的发送时隙编号，得出N+N时隙组中对应的本地节点占用的数据确认ACK发送时隙编号，本地节点在其占用的数据确认ACK发送时隙内，发送ACK数据确认帧，在当前数据接收时隙结束后，执行步骤(8)；(8)判断当前超帧中的时隙是否是本节点占用的数据确认ACK发送时隙，若是，则执行步骤(9)，否则，执行步骤(10)；(9)发送ACK数据确认帧：(9a)将在本节点占用的数据接收时隙内所保存数据帧中封装的应接收节点地址和发送节点地址，封装到ACK数据确认帧中；(9b)在当前数据确认ACK发送时隙内，调度ACK数据确认帧并发送，数据确认ACK发送时隙结束后，执行步骤(10)；(10)判断当前超帧中的时隙是否为本节点占用的数据确认ACK接收时隙，若是，则执行步骤(11)，否则，执行步骤(12)；(11)数据确认ACK接收时隙内的接收处理：(11a)数据确认ACK接收时隙内收到ACK数据确认帧，解析出ACK数据确认帧中封装的应接收节点地址和发送节点地址信息，并与数据发送时隙内发送的数据帧中封装的应接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布式TDMA协议中的时隙组调度方法，包括：(1)本地节点开机系统初始化：(1a)构建由M个复帧组成的超帧，每个复帧由L个N+N时隙组组成，每个N+N时隙组由N个数据时隙和N个数据确认ACK时隙组成，其中数据时隙编号与数据确认ACK时隙编号前后一一对应，且每个复帧中第一个N+N时隙组中的第一个数据时隙为BS广播时隙，8≤M≤64，8≤L≤16，4≤N≤8；(1b)本地节点根据TDMA协议给定的初始化帧和时隙表，确定本节点在超帧中占用的BS广播时隙和数据发送时隙；(1c)本地节点根据占用的数据发送时隙编号，确定N+N时隙组中对应的本节点占用的数据确认ACK接收时隙编号；并根据接收到数据帧中封装的发送时隙编号，确定N+N时隙组中对应的本节点占用的数据确认ACK发送时隙编号；(2)判断当前超帧中的时隙是否为本节点占用的BS广播时隙，若是，则执行步骤(3)，否则，执行步骤(4)；(3)在本节点占用的BS广播时隙内完成勤务帧的发送，并在当前BS广播时隙结束后，执行步骤(4)；(4)判断当前超帧中的时隙是否为本节点占用的数据发送时隙，若是，则执行步骤(5)，否则，执行步骤(6)；(5)发送数据帧：(5a)设数据缓存队列共有5个，即RQ重传队列、第一数据队列TQ1、第二数据队列TQ2、第三数据队列TQ3和第四数据队列TQ4，且队列的优先级排序由高到低；(5b)按照绝对优先级的顺序依次检测RQ重传队列、第一数据队列TQ1、第二数据队列TQ2、第三数据队列TQ3和第四数据队列TQ4中是否有数据，优先调度高优先级队列中的数据帧发送；(5c)设定N个缓存RAM，其编号与N+N时隙组中的N个数据时隙的编号一一对应，用于重传时隙调度处理，并对发送的数据帧中封装的应接收节点地址和发送节点地址进行缓存，在当前数据发送时隙结束后，执行步骤(6)；(6)判断当前超帧中的时隙是否为本节点占用的数据接收时隙，若是，则执行步骤(7)，否则，执行步骤(8)；(7)数据接收时隙内的接收处理：(7a)对数据接收时隙内接收到的数据帧进行解析处理，保存数据帧中封装的发送时隙编号、应接收节点地址和发送节点地址，该应接收节点地址和发送节点地址用于对ACK数据确认帧的封装；(7b)由接收到的数据帧中封装的发送时隙编号，得出N+N时隙组中对应的本地节点占用的数据确认ACK发送时隙编号，本地节点在其占用的数据确认ACK发送时隙内，发送ACK数据确认帧，在当前数据接收时隙结束后，执行步骤(8)；(8)判断当前超帧中的时隙是否是本节点占用的数据确认ACK发送时隙，若是，则执行步骤(9)，否则，执行步骤(10)；(9)发送ACK数据确认帧：(9a)将在本节点占用的数据接收时隙内所保存数据帧中封装的应接收节点地址和发送节点地址，封装到ACK数据确认帧中；(9b)在当前数据确认ACK发送时隙内，调度ACK数据确认帧并发送，数据确认ACK发送时隙结束后，执行步骤(10)；(10)判断当前超帧中的时隙是否为本节点占用的数据确认ACK接收时隙，若是，则执行步骤(11)，否则，执行步骤(12)；(11)数据确认ACK接收时隙内的接收处理：(11a)数据确认ACK接收时隙内收到ACK数据确认帧，解析出ACK数据确认帧中封装的应接收节点地址和发送节点地址信息，并与数据发送时隙内发送的数据帧中封装的应接收节点地址和发送节点地址信息进行比对：若比对正确，则表示数据发送时隙内发送的数据确认帧被接收端节点正确接收，若比对错误，则表示数据发送时隙内发送的数据确认帧未被接收端节点正确接收，未被接收端节点接收的数据帧即为待重传数据帧，并将缓存在RAM中的该待重传数据帧存入到队列优先级最高的重传队列中；(11b)数据确认ACK接收时隙内没有收到ACK数据确认帧，则表示本地节点在N+N时隙组中占用的数据发送时隙内发送的数据帧，未被接收端节点正确接收，需要对该数据帧进行重传处理并存入重传队列中；(11c)数据确认ACK接收时隙结束后，执行步骤(12)；(12)判断当前超帧中的复帧是否结束，若是，则返回步骤(2)，否则，返回步骤(4)。...

【技术特征摘要】
1.一种分布式TDMA协议中的时隙组调度方法，包括：(1)本地节点开机系统初始化：(1a)构建由M个复帧组成的超帧，每个复帧由L个N+N时隙组组成，每个N+N时隙组由N个数据时隙和N个数据确认ACK时隙组成，其中数据时隙编号与数据确认ACK时隙编号前后一一对应，且每个复帧中第一个N+N时隙组中的第一个数据时隙为BS广播时隙，8≤M≤64，8≤L≤16，4≤N≤8；(1b)本地节点根据TDMA协议给定的初始化帧和时隙表，确定本节点在超帧中占用的BS广播时隙和数据发送时隙；(1c)本地节点根据占用的数据发送时隙编号，确定N+N时隙组中对应的本节点占用的数据确认ACK接收时隙编号；并根据接收到数据帧中封装的发送时隙编号，确定N+N时隙组中对应的本节点占用的数据确认ACK发送时隙编号；(2)判断当前超帧中的时隙是否为本节点占用的BS广播时隙，若是，则执行步骤(3)，否则，执行步骤(4)；(3)在本节点占用的BS广播时隙内完成勤务帧的发送，并在当前BS广播时隙结束后，执行步骤(4)；(4)判断当前超帧中的时隙是否为本节点占用的数据发送时隙，若是，则执行步骤(5)，否则，执行步骤(6)；(5)发送数据帧：(5a)设数据缓存队列共有5个，即RQ重传队列、第一数据队列TQ1、第二数据队列TQ2、第三数据队列TQ3和第四数据队列TQ4，且队列的优先级排序由高到低；(5b)按照绝对优先级的顺序依次检测RQ重传队列、第一数据队列TQ1、第二数据队列TQ2、第三数据队列TQ3和第四数据队列TQ4中是否有数据，优先调度高优先级队列中的数据帧发送；(5c)设定N个缓存RAM，其编号与N+N时隙组中的N个数据时隙的编号一一对应，用于重传时隙调度处理，并对发送的数据帧中封装的应接收节点地址和发送节点地址进行缓存，在当前数据发送时隙结束后，执行步骤(6)；(6)判断当前超帧中的时隙是否为本节点占用的数据接收时隙，若是，则执行步骤(7)，否则，执行步骤(8)；(7)数据接收时隙内的接收处理：(7a)对数据接收时隙内接收到的数据帧进行解析处理，保存数据帧中封装的发送时隙编号、应接收节点地址和发送节点地址，该应接收节点地址和发送节点地址用于对ACK数据确认帧的封装；(7b)由接收到的数据帧中封装的发送时隙编号，得出N+N时隙组中对应的本地节点占用的数据确认ACK发送时隙编号，本地节点在其占用的数据确认ACK发送时隙内，发送ACK数据确认帧，在当前数据接收时隙结束后，执行步骤(8)；(8)判断当前超帧中的时隙是否是本节点占用的数据确认ACK发送时隙，若是，则执行步骤(9)，否则，执行步骤(10)；(9)发送ACK数据确认帧：(9a)将在本节点占用的数据接收时隙内所保存数据帧中封装的应接收节点地址和发送节点地址，封装到ACK数据确认帧中；(9b)在当前数据确认ACK发送时隙内，调度ACK数据确认帧并发送，数据确认ACK发送时隙结束后，执行步骤(10)；(10)判断当前超帧中的时隙是否为本节点占用的数据确认ACK接收时隙，若是，则执行步骤(11)，否则，执行步骤(12)；(11)数据确认ACK接收时隙内的接收处理：(11a)数据确认ACK接收时隙内收到ACK数据确认帧，解析出ACK数据确认帧中封装的...

【专利技术属性】
技术研发人员：史琰，牟晋勇，盛敏，孙红光，赵阳，尚东冉，代良全，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61