【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及资源调度领域，具体涉及一种基于tdma定向分布式资源动态调度方法。
技术介绍
1、现有的自组网mac层资源调度算法主要有以下几种方式。(1)采用集中式的调度方式，通过交互整个网络拓扑的节点信息，根据节点优先级不同分配不同的时隙，并使用中心节点广播分配时隙。但是该算法无法使用于定向自组网。(2)使用无中心节点的分布式时分多址协议，各个节点使用分配的时隙进行数据传输。这种方法不需要中心节点的参与，只通过部分节点进行信息交互就可以完成网络时隙的合理分配。(3)优先级竞争时分多址协议通过规定不同的业务优先级，并造了一种特殊的帧结构，避免了多节点的冲突碰撞问题。其缺点是没有到考虑不同节点业务量不同。(4)通过对闲置时隙的二次预约合理的分配时隙。但是二次分配也会导致传输失败增多使网络时延难以控制。
2、现有的多跳空中自组网mac层资源调度算法主要有以下缺点：
3、(1)时延过大；(2)通信距离近；(3)吞吐量不足。
技术实现思路
1、本专利技术针对高空高动态远距离通信的场景，针对现有多跳tdma协议存在的时延过大、吞吐量不足等问题，提出了一种基于tdma定向分布式资源动态调度方法。
2、本专利技术采用的技术方案为：
3、一种基于tdma定向分布式资源动态调度方法，包括以下步骤：
4、步骤1，进行节点初始化，在邻居发现阶段，使用基于半盲的邻居发现方法寻找各个节点的邻居节点；
5、步骤2，在时隙请求阶段，节点根据
6、步骤3，在响应阶段，节点依据收到的时隙请求信息和自身时隙状态，并结合统计的节点所需时隙数量分配相应的时隙及进行时隙预约；
7、步骤4，按照时隙排布策略将分配的时隙均匀分布在时隙表中；
8、步骤5，在数据发送阶段，各个节点在分配的时隙发送数据。
9、进一步的，步骤2中，依据流量预测算法统计各个节点所需要的时隙数量，具体过程为：
10、步骤201：统计各个节点可分配的时隙总数量num，并引入分配系数ratto，当节点的可用时隙少于设定值时，通过分配系数ratto的调节使得静态时隙减少而动态时隙增多，当节点的可用时隙大于等于设定值时，通过分配系数ratto的调节使得静态时隙固定为w，最终分配静态时隙x为：
11、
12、式中，num为节点最大可分配时隙数，w为参考静态时隙阈值，ratto为分配系数，分配系数越小代表在节点可用时隙较少时分配的静态时隙越少；
13、步骤202：采用邻居节点分配的方式，通过流量预测算法，获取按时间排列的历史网络流量数据，并按照设定的归一化比例对邻居节点的历史调度周期业务量进行统计；然后节点根据邻居节点的预测流量大小，对可分配时隙按比例进行划分，分配原则为历史业务量大的节点比历史业务量小的节点分配更多的时隙；
14、其中，获取历史网络流量数据时，综合多轮历史调度周期内的节点流量变化情况，得到本周期的预测网络流量m′i为：
15、m′i＝(a1*b1+a2*b2+a3*b3+....)
16、式中，a1、a2、a3...分别为多轮历史周期对应的业务流量大小，b1、b2、b3...分别为多个周期对应的归一化比例系数，周期越近归一化比例系数越大；
17、并计算决定系数r2，通过决定系数r2判断预测准确度，根据预测准确度求解最优的归一化比例系数b1、b2、b3...；r2计算方式为：
18、
19、式中，mi为实际业务流量，为业务流量平均值，k为计算次数；
20、步骤203：将归一化比例系数b1、b2、b3...与可分配的时隙总数量num相乘，得到分配时隙数，将分配时隙数与时隙总数量相对比得到时隙余量，将时隙余量统一分配给预测业务量最大的节点；当网络拓扑产生动态变化时，如果有新节点入网，分配设定比例的时隙，如果有原有节点退网，则将退网节点的时隙分配清除；
21、步骤204：最后给不同优先级的业务划分不同的时隙数目，划分原则为：业务优级越高分配时隙越多、业务发送越快且信道等待时延越低。
22、进一步的，步骤3具体过程为：
23、设通信节点分别为源节点a与目的节点b；节点a时隙预约步骤：
24、步骤301：节点a查看自己的缓存中是否有数据等待发送至节点b，如果有，则预约数据时隙，并计算需要的时隙数，进入自己的预约时隙后在预约帧r1中填充需要的时隙和本节点在数据阶段的空闲时隙表，向节点b发送预约帧r1；
25、步骤302：节点a持续收听信道，如果正确接收到预约确认帧r2，则节点a与节点b完成信息交互，节点a读取预约确认帧r2中节点b回复的成功分配的数据时隙和数据时隙编号，在下一个数据阶段，节点a将在成功分配的数据时隙向节点b发送数据；同时节点a查看节点b是否有时隙需求，如果有，则读取节点b的数据时隙需求和数据时隙号，在下一个数据阶段，节点b将在读取的数据时隙向节点a发送数据，在读取的数据时隙节点a将切换为对节点b的接收状态；
26、收发对调，设节点b为源节点，节点a为目的节点；节点b时隙预约步骤：
27、步骤303：节点b在进入预约时隙后持续收听信道，若接收到节点a发送的预约帧r1，则查看节点a是否申请分配数据时隙，若申请数据时隙，则查看需求的时隙数量，节点b根据自己的空闲时隙情况，安排符合需求的时隙；若节点a发送的预约帧r1中没有申请分配数据时隙，则节点b根据自己缓存中待发数据的情况判断是否需要申请数据时隙以及计算需要申请的数据时隙的数目，然后读取预约帧r1中节点a的空闲时隙情况，同时根据自身的空闲时隙情况安排符合需求的时隙；
28、步骤304：节点b发送预约确认帧r2，告知节点a成功分配的数据时隙数目和数据时隙编号。
29、进一步的，步骤4具体过程为：
30、步骤401：当确定要分配的时隙数n后，将确定分配的时隙排布到互相预约的两个节点的空闲时隙交集中；
31、步骤402：采用贪心算法求解最优的时隙排布；若为第一次分配时隙，则写入时隙表的第一个数据时隙的序号，否则，将上一次分配的时隙序号写入s，并使n-1；其中，s为第一个空闲时隙号；
32、步骤403：判断n是否为0，当n＝0时，隙排布结束，否则，若last_num的序号大于10，则此时的时隙表不包含邻居发现帧，将时隙占用last_num+t的时隙号；若last_num的序号小于10，则此时的时隙表包含邻居发现帧，将时隙占用last_num+t-3的时隙号；其中，last_num为上一次分配的时隙号，t为时隙分配步进，即每间隔t个时隙分一个时隙；
33、步骤404：若业务需求时隙数量m少于设定值，则使时隙平均分配在总时本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于TDMA定向分布式资源动态调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于TDMA定向分布式资源动态调度方法，其特征在于，步骤2中，依据流量预测算法统计各个节点所需要的时隙数量，具体过程为：
3.根据权利要求1所述的一种基于TDMA定向分布式资源动态调度方法，其特征在于，步骤3具体过程为：
4.根据权利要求1所述的一种基于TDMA定向分布式资源动态调度方法，其特征在于，步骤4具体过程为：
【技术特征摘要】
1.一种基于tdma定向分布式资源动态调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于tdma定向分布式资源动态调度方法，其特征在于，步骤2中，依据流量预测算法统计各个节点所需要的时隙数量，具体过...
【专利技术属性】
技术研发人员：张子东，刘玉涛，段啸寒，宋志群，张涛，魏萌，司伟，周维香，孙发晓，王清芬，张春晖，尚国涛，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：
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