本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，更進一步涉及一種資源調(diào)度方法，可用于無線MESH網(wǎng)絡(luò)，保證大量的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳送。

背景技術(shù)：

Mesh拓撲網(wǎng)絡(luò)是一種采用多點到多點拓撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，IEEE802.16協(xié)議定義了Mesh拓撲網(wǎng)絡(luò)的兩種調(diào)度方式：集中式調(diào)度和分布式調(diào)度。

集中式調(diào)度因其過于依賴Mesh網(wǎng)絡(luò)BS根節(jié)點，在基站出現(xiàn)故障后，整個網(wǎng)絡(luò)就會陷入癱瘓的狀態(tài)，所以使用較少。

分布式調(diào)度又可以分為協(xié)同分布式調(diào)度和非協(xié)同分布式調(diào)度。非協(xié)同分布式調(diào)度的調(diào)度消息只是用于在需要發(fā)送數(shù)據(jù)的節(jié)點之間建立請求和應(yīng)答，不用與別的節(jié)點協(xié)商，一般用于對時間要求比較嚴格的快速調(diào)度中。而協(xié)同分布式調(diào)度的調(diào)度消息需要向鄰近節(jié)點廣播，且要與全網(wǎng)協(xié)商，獲得發(fā)送時機，以保證與別的節(jié)點之間不會發(fā)送碰撞。該協(xié)同分布式調(diào)度雖然可以實現(xiàn)對發(fā)送時隙的動態(tài)預(yù)約，有效避免由于競爭產(chǎn)生的沖突。但是針對海平面通信環(huán)境，在節(jié)點的數(shù)量不會太多，通信信道相對穩(wěn)定的情況下，MAC層主要的任務(wù)是傳輸大量的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，需要快速穩(wěn)定的占用時隙資源，假如使用IEEE802.16Mesh網(wǎng)絡(luò)MAC層的協(xié)同分布式調(diào)度算法，幀結(jié)構(gòu)中就需要有固定的調(diào)度控制子幀的時隙，調(diào)度控制子幀中廣播的消息中就需要包括對調(diào)度控制消息的下一次傳輸時隙的調(diào)度信息和占用數(shù)據(jù)子幀時隙的調(diào)度信息，同時還有調(diào)度算法所帶來的運算量的影響，整體來說，不能實現(xiàn)節(jié)點快速穩(wěn)定的占用時隙資源，節(jié)點的管理消息和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的傳輸?shù)貌坏奖Ｕ稀?/p>

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種無線MESH網(wǎng)絡(luò)的資源調(diào)度方法，以實現(xiàn)節(jié)點快速穩(wěn)定的占用時隙資源，保障節(jié)點的管理消息和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的正常傳輸。

本發(fā)明的技術(shù)思路是，通過對基本的幀結(jié)構(gòu)進行改進，使節(jié)點對時隙的占用直接基于節(jié)點分配得到的地址編號。其實現(xiàn)方案包括如下：

(1)對IEEE802.16Mesh幀結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化：

對IEEE802.16標準的Mesh網(wǎng)絡(luò)幀結(jié)構(gòu)中時隙出現(xiàn)的頻率和位置進行改動，并去掉控制子幀的調(diào)度子幀部分，使得改動后幀結(jié)構(gòu)中的一個幀僅包括一個網(wǎng)絡(luò)控制子幀Cn和M1個數(shù)據(jù)子幀D，其中，網(wǎng)絡(luò)控制子幀Cn中含有一個網(wǎng)絡(luò)接入時隙NENT和M2個網(wǎng)絡(luò)配置時隙NCFG，數(shù)據(jù)子幀D中含有M2個用戶設(shè)備時隙UE，其中1<M1，1<M2<255；

(2)入網(wǎng)節(jié)點按如下兩種情況分別選擇初始支撐節(jié)點獲得地址編號Node ID：

對于網(wǎng)絡(luò)中有預(yù)先設(shè)定的初始支撐節(jié)點情況，入網(wǎng)節(jié)點在開機后一直等待和搜索初始支撐節(jié)點發(fā)出的網(wǎng)絡(luò)配置消息，向其發(fā)出入網(wǎng)請求并獲得地址編號Node ID；

對于網(wǎng)絡(luò)中沒有預(yù)先設(shè)定的初始支撐節(jié)點情況，根據(jù)比較入網(wǎng)節(jié)點與鄰節(jié)點地址編號的大小得到初始支撐節(jié)點，入網(wǎng)節(jié)點向其發(fā)出入網(wǎng)請求并獲得地址編號Node ID；

(3)入網(wǎng)節(jié)點采用基于地址編號Node ID的調(diào)度：

(3a)對于網(wǎng)絡(luò)接入時隙NENT，所有企圖加入MESH網(wǎng)絡(luò)的新節(jié)點在此時隙內(nèi)發(fā)送消息，并通過競爭方式對該時隙進行占用；

(3b)對于M2個網(wǎng)絡(luò)配置時隙NCFG，入網(wǎng)節(jié)點根據(jù)其地址編號Node ID的值進行占用，并在與該節(jié)點地址編號Node ID的值對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)配置時隙NCFG到來時發(fā)送自己的網(wǎng)絡(luò)配置消息；

(3c)對于M1個數(shù)據(jù)子幀，每個數(shù)據(jù)子幀都有M2個用戶設(shè)備時隙UE，入網(wǎng)節(jié)點根據(jù)其地址編號Node ID的值進行占用，并在與該節(jié)點地址編號Node ID的值對應(yīng)的用戶設(shè)備時隙UE到來時發(fā)送自己的數(shù)據(jù)；

(4)對數(shù)據(jù)子幀時隙調(diào)度進行優(yōu)化：

(4a1)將網(wǎng)絡(luò)中存在的節(jié)點所占用的用戶設(shè)備時隙UE定義為有主用戶設(shè)備時隙UE；將未被分配給節(jié)點的地址編號Node ID所對應(yīng)的用戶設(shè)備時隙UE定義為無主用戶設(shè)備時隙UE；

(4a2)對無主用戶設(shè)備時隙UE進行占用：入網(wǎng)節(jié)點先根據(jù)自身的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流量，以及對Mesh網(wǎng)絡(luò)中所有無主用戶設(shè)備時隙UE的認知，發(fā)起對無主用戶設(shè)備時隙UE的占用聲明；再由入網(wǎng)節(jié)點的所有一跳鄰節(jié)點向該入網(wǎng)節(jié)點發(fā)送消息，以響應(yīng)占用聲明；最后由入網(wǎng)節(jié)點發(fā)送確認消息。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：

第一，由于本發(fā)明對IEEE802.16Mesh幀結(jié)構(gòu)進行改動，使得更多的時隙用于傳輸業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，減少了節(jié)點間的管理消息的交互，避免了復(fù)雜的調(diào)度算法運算量。

第二，由于本發(fā)明采用基于地址編號Node ID的調(diào)度方法，克服了現(xiàn)有技術(shù)中用戶對資源競爭情況的問題，使得本發(fā)明具有降低節(jié)點時延的優(yōu)點。

第三，由于本發(fā)明對基于地址編號Node ID調(diào)度進行了優(yōu)化，使得本發(fā)明具有根據(jù)不同業(yè)務(wù)量需求動態(tài)分配資源，實現(xiàn)了快速穩(wěn)定占用時隙的效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的實現(xiàn)流程圖；

圖2是本發(fā)明中的幀結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本發(fā)明中的控制子幀結(jié)構(gòu)圖；

圖4是本發(fā)明中的數(shù)據(jù)子幀結(jié)構(gòu)圖；

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的描述。

參照圖1，本發(fā)明的實現(xiàn)步驟如下：

步驟1，對IEEE802.16Mesh網(wǎng)絡(luò)MAC層幀結(jié)構(gòu)進行改進。

在IEEE802.16Mesh拓撲網(wǎng)絡(luò)中，MAC層幀結(jié)構(gòu)采用TDD模式。在時域中，一幀分為控制子幀和數(shù)據(jù)子幀兩部分?？刂谱訋址譃榫W(wǎng)絡(luò)控制子幀和調(diào)度控制子幀，其中網(wǎng)絡(luò)控制子幀又包括網(wǎng)絡(luò)接入時隙和網(wǎng)絡(luò)配置時隙。使用IEEE802.16Mesh網(wǎng)絡(luò)MAC層的基本調(diào)度算法，幀結(jié)構(gòu)中就需要有固定的調(diào)度控制子幀的時隙，同時網(wǎng)絡(luò)控制子幀中廣播的消息就需要包括對網(wǎng)絡(luò)控制消息的下一次傳輸時隙的調(diào)度信息，調(diào)度控制子幀中廣播的消息中就需要包括對調(diào)度控制消息的下一次傳輸時隙的調(diào)度信息和占用數(shù)據(jù)子幀時隙的調(diào)度信息，同時還有調(diào)度算法所帶來的運算量對系統(tǒng)的影響，不能實現(xiàn)每個節(jié)點快速穩(wěn)定的占用時隙資源，節(jié)點的管理消息和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的傳輸時隙得不到保障，因此需要對該幀結(jié)構(gòu)進行改進并提出相應(yīng)的調(diào)度。

本發(fā)明對IEEE802.16標準的Mesh網(wǎng)絡(luò)幀結(jié)構(gòu)改進是對其中時隙出現(xiàn)的頻率和位置進行改動，并去掉調(diào)度控制子幀，當節(jié)點需要發(fā)送資源調(diào)度控制消息時，把資源調(diào)度控制消息放在數(shù)據(jù)子幀中的基本速率子分組上進行發(fā)送。

參照圖2，本發(fā)明改動后的一個幀結(jié)構(gòu)僅包括一個控制子幀和M1個數(shù)據(jù)子幀其中1<M1。

參照圖3，幀結(jié)構(gòu)中的一個控制子幀，即Cn子幀，去掉了原來控制子幀中的調(diào)度控制子幀，只保留了網(wǎng)絡(luò)控制子幀。該網(wǎng)絡(luò)控制子幀包括兩種類型的時隙，分別為網(wǎng)絡(luò)接入時隙NENT和M2個網(wǎng)絡(luò)配置時隙NCFG，1<M2<255，其中：

所述網(wǎng)絡(luò)接入時隙NENT，是指所有企圖加入Mesh網(wǎng)絡(luò)的新節(jié)點發(fā)送消息的時隙；

所述M2個網(wǎng)絡(luò)配置時隙NCFG，是指鄰近節(jié)點之間進行信息交互傳輸?shù)臅r隙；

參照附圖4，本發(fā)明幀結(jié)構(gòu)的每個數(shù)據(jù)子幀包含M2個用戶設(shè)備時隙UE，用戶設(shè)備時隙UE包括數(shù)據(jù)突發(fā)前導(dǎo)序列，數(shù)據(jù)突發(fā)載荷和數(shù)據(jù)傳輸保護三部分，其中：

數(shù)據(jù)突發(fā)載荷，包括基本速率子分組和可變速率子分組兩種，該基本速率子分組又包括兩部分：第一部分用來指示用戶設(shè)備時隙UE中的可變速率子分組的編碼和調(diào)制方式，第二部分是基本速率子分組的載荷，其中基本速率子分組的載荷部分用來承載調(diào)度信息和短的數(shù)據(jù)報文，本實例用業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的ACK消息作為短的數(shù)據(jù)報文；該可變速率子分組主要是用來承載節(jié)點上層要發(fā)送的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

步驟2，選擇初始支撐節(jié)點入網(wǎng)獲得地址編號Node ID。

2a)開機后入網(wǎng)節(jié)點為自己隨機分配一個地址編號Node ID，并在與該地址編號Node ID對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)配置時隙NCFG內(nèi)發(fā)送網(wǎng)絡(luò)配置消息，在其他時間都持續(xù)監(jiān)聽來自其他節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)配置消息，其中地址編號Node ID，是指對控制子幀的M2個網(wǎng)絡(luò)配置時隙NCFG以及數(shù)據(jù)子幀的M2個用戶設(shè)備時隙UE從1到M2的編號，對于新入網(wǎng)的每個節(jié)點會分配得到自己唯一的地址編號Node ID，相當于因特網(wǎng)的IP地址；

2b)當入網(wǎng)節(jié)點監(jiān)聽到有多個節(jié)點出現(xiàn)在相同的鄰節(jié)點域，則從多個節(jié)點中選擇一個節(jié)點作為初始支撐節(jié)點，其他節(jié)點向該節(jié)點發(fā)起入網(wǎng)請求，其選擇分為以下兩種情況：

第一種是：對于網(wǎng)絡(luò)中有預(yù)先設(shè)定的初始支撐節(jié)點的情況，入網(wǎng)節(jié)點在開機后一直等待和搜索初始支撐節(jié)點發(fā)出的網(wǎng)絡(luò)配置消息，當收到該消息后向其入網(wǎng)并獲得地址編號Node ID；

第二種是：對于網(wǎng)絡(luò)中沒有預(yù)先設(shè)定的初始支撐節(jié)點的情況，當入網(wǎng)節(jié)點接收到其他節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)配置消息后，入網(wǎng)節(jié)點首先判斷對方節(jié)點是否是一個在網(wǎng)的節(jié)點：

如是，則向?qū)Ψ桨l(fā)起入網(wǎng)申請；

如非，則比較自身與對方的地址編號Node ID，選擇地址編號Node ID小的節(jié)點作為初始支撐節(jié)點，其他節(jié)點向該初始支撐節(jié)點發(fā)起入網(wǎng)申請并獲得地址編號Node ID，如果雙方地址編號Node ID相同，則等到下一幀周期改變自身地址編號Node ID后再次比較。

所述初始支撐節(jié)點，是指作為建立無線MESH網(wǎng)絡(luò)根節(jié)點的一個節(jié)點。

步驟3，入網(wǎng)節(jié)點采用基于地址編號Node ID的調(diào)度。

基于本發(fā)明的幀結(jié)構(gòu)和節(jié)點入網(wǎng)后分配得到的地址編號Node ID，按照以下方式對消息和數(shù)據(jù)進行調(diào)度：

3a)對于網(wǎng)絡(luò)接入時隙NENT，所有企圖加入Mesh網(wǎng)絡(luò)的新節(jié)點在此時隙內(nèi)發(fā)送網(wǎng)絡(luò)接入消息，對該時隙的占用是競爭式的，即指當網(wǎng)絡(luò)接入時隙NENT到來時有多個入網(wǎng)節(jié)點同時申請入網(wǎng)，則所有入網(wǎng)節(jié)點隨機避讓若干幀周期，而重新申請入網(wǎng)，直到網(wǎng)絡(luò)接入時隙NENT到來時只有一個入網(wǎng)節(jié)點申請入網(wǎng)，就將網(wǎng)絡(luò)接入時隙NENT分配給該入網(wǎng)節(jié)點；

3b)對于網(wǎng)絡(luò)配置時隙NCFG，采用基于地址編號Node ID的調(diào)度方式，在網(wǎng)節(jié)點占用獲得的地址編號Node ID對應(yīng)的傳輸時隙發(fā)送網(wǎng)絡(luò)配置消息，此網(wǎng)絡(luò)配置時隙NCFG被在網(wǎng)節(jié)點唯一占用，對于已經(jīng)分配的網(wǎng)絡(luò)配置時隙NCFG的其他節(jié)點無法占用，以保證網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點不會發(fā)生沖突；

3c)對于數(shù)據(jù)子幀的用戶設(shè)備時隙UE，入網(wǎng)節(jié)點根據(jù)其地址編號Node ID的值進行占用，并在與該節(jié)點地址編號Node ID的值對應(yīng)的用戶設(shè)備時隙UE到來時發(fā)送自己的數(shù)據(jù)，由于一個節(jié)點占用一個時隙，不會與別的節(jié)點發(fā)生沖突，降低了節(jié)點時延。

參照圖2，假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中有21個節(jié)點，即M2為21，網(wǎng)絡(luò)中的這21個節(jié)點對應(yīng)數(shù)據(jù)子幀中的21個用戶設(shè)備時隙UE，每一個節(jié)點占用一個時隙，占用時隙的編號和每一個節(jié)點分配到的地址編號Node ID對應(yīng)，例如當編號為2的用戶設(shè)備時隙UE到來時地址編號Node ID值為2的節(jié)點就可以發(fā)送業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，如表1所示。

表1基于地址編號Node ID調(diào)度的用戶設(shè)備時隙UE占用

表1中，地址編號Node ID為2的節(jié)點每個幀周期發(fā)送8幀的數(shù)據(jù)小于等于可變速率子分組，鏈隊幀數(shù)鏈隊幀數(shù)始終為8即說明節(jié)點無需占用其他用戶設(shè)備時隙UE，則節(jié)點在編號為2的幀內(nèi)占用編號為10、11、12、13的數(shù)據(jù)子幀的編號為2的用戶設(shè)備時隙UE，而節(jié)點在編號為3的幀內(nèi)占用編號為1、2、3、4的數(shù)據(jù)子幀的編號為2的用戶設(shè)備時隙UE，顯示了節(jié)點在沒有大量數(shù)據(jù)發(fā)送的情況下按照地址編號Node ID對應(yīng)的用戶設(shè)備時隙UE發(fā)送數(shù)據(jù)。

步驟4，對數(shù)據(jù)子幀時隙調(diào)度進行優(yōu)化。

上述步驟3的調(diào)度僅適合網(wǎng)絡(luò)節(jié)點較少和在網(wǎng)節(jié)點不需要發(fā)送大量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的情況，當節(jié)點需要發(fā)送大量的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，且在網(wǎng)節(jié)點占用的用戶設(shè)備時隙UE無法完成數(shù)據(jù)傳輸時，可以申請節(jié)點沒有占用的用戶設(shè)備時隙UE，如果申請成功就可以在該用戶設(shè)備時隙UE發(fā)送自己的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，即對數(shù)據(jù)子幀時隙調(diào)度進行如下優(yōu)化：

(4a)對有主用戶設(shè)備時隙UE和無主用戶設(shè)備時隙UE進行定義：

將網(wǎng)絡(luò)中存在的節(jié)點所占用的用戶設(shè)備時隙UE定義為有主用戶設(shè)備時隙UE；

將未被分配給節(jié)點的地址編號Node ID所對應(yīng)的用戶設(shè)備時隙UE定義為無主用戶設(shè)備時隙UE；

(4b)對無主用戶設(shè)備時隙UE進行占用聲明：

第一步：入網(wǎng)節(jié)點根據(jù)自身的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流量，以及之前對Mesh網(wǎng)絡(luò)中所有無主用戶設(shè)備時隙UE的認知，發(fā)起對無主無主用戶設(shè)備時隙UE的占用聲明，該聲明采用調(diào)度控制消息來承載；

第二步：入網(wǎng)節(jié)點的所有一跳鄰節(jié)點向該入網(wǎng)節(jié)點響應(yīng)占用聲明，也就是說，對某個無主用戶設(shè)備時隙UE的占用聲明是否被接受是由其一跳鄰節(jié)點來決定的，而一跳鄰節(jié)點接受或拒絕是根據(jù)其所收到的所有一跳鄰節(jié)點的占用聲明來綜合決定的：

對于相互沖突的占用聲明，該鄰節(jié)點根據(jù)聲明節(jié)點的優(yōu)先級來仲裁，即地址編號Node ID小的聲明節(jié)點具有更高的優(yōu)先級，優(yōu)先得到響應(yīng)；

對于優(yōu)先級相同的占用聲明，則采用隨機函數(shù)來響應(yīng)；

第三步：入網(wǎng)節(jié)點發(fā)送調(diào)度控制確認消息。

上述步驟4的優(yōu)化可通過表2進一步說明：

表2基于地址編號Node ID優(yōu)化調(diào)度用戶設(shè)備時隙UE占用

表2中，地址編號Node ID為2的節(jié)點每個幀周期發(fā)送16幀的數(shù)據(jù)大于可變速率子分組，鏈隊幀數(shù)鏈隊幀數(shù)一直在增加即說明節(jié)點在分配的用戶設(shè)備時隙UE內(nèi)無法完成數(shù)據(jù)的發(fā)送需占用其他無主用戶設(shè)備時隙UE，則節(jié)點在編號為2的幀內(nèi)占用編號為10、11、12、13的數(shù)據(jù)子幀的編號為2的用戶設(shè)備時隙UE并申請對編號為20的無主用戶設(shè)備時隙UE的占用，而節(jié)點在編號為3的幀內(nèi)占用編號為1、2、3、4的數(shù)據(jù)子幀的編號為2和20的用戶設(shè)備時隙UE，顯示了在大量數(shù)據(jù)發(fā)送的情況下節(jié)點對無主用戶設(shè)備時隙UE的占用。

以上描述僅是本發(fā)明的一個具體實例不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制，顯然對于本領(lǐng)域的專業(yè)人員來說，在了解了本發(fā)明內(nèi)容和原理后，都可能在不背離本發(fā)明原理的情況下，進行形式和細節(jié)上的各種修正和改變，但是這些基于本發(fā)明思想的修正和改變?nèi)栽诒景l(fā)明的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。