專利名稱：包括定向和全向通信鏈路的無線通信網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)方法
背景技術(shù)：
時分多址訪問(TDMA)是用于在無線移動通信系統(tǒng)之間建立通信鏈接的訪問方案的一個例子。在一系列的時間幀內(nèi)建立無線移動通信系統(tǒng)之間的通信鏈接。每個時間幀被分成時隙，每個無線移動通信系統(tǒng)被分配至少一個時隙。
無線移動通信系統(tǒng)一般使用全向天線，以致一個移動通信系統(tǒng)發(fā)射的信息被所有其它移動通信系統(tǒng)接收。當(dāng)移動通信系統(tǒng)在固定頻率下工作時，它們必須在它們各自的時隙內(nèi)依次發(fā)射，以便避免信道干擾。
為了改進(jìn)兩個無線通信系統(tǒng)之間的通信鏈路的質(zhì)量，可以使用定向天線。定向天線在覆蓋范圍有限的所需區(qū)域中提供增大的天線增益，同時降低朝向剩余區(qū)域的天線增益。
Pritchett的美國專利No.5767807公開用于在無線通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)建立通信鏈接的相控陣天線。相控陣天線包括有選擇地控制天線圖的寄生單元。當(dāng)所有寄生單元處于高阻抗?fàn)顟B(tài)時，相控陣天線輻射全向信號，當(dāng)響應(yīng)開關(guān)電路使選定數(shù)目的寄生單元處于低阻抗?fàn)顟B(tài)時，相控陣天線輻射定向信號。
更具體地說，Pritchertt′807專利公開固定啟動無線通信系統(tǒng)從固定接收無線通信系統(tǒng)獲得在網(wǎng)絡(luò)中工作的無線通信系統(tǒng)的列表和每個無線通信系統(tǒng)的對應(yīng)時隙列表。隨后根據(jù)該列表創(chuàng)建表格，以便在無線通信系統(tǒng)之間調(diào)度時隙。
為借助定向天線工作的無線通信系統(tǒng)(尤其是當(dāng)無線通信系統(tǒng)移動時)調(diào)度時隙是復(fù)雜的。在這樣的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)中，移動通信系統(tǒng)不斷進(jìn)入和脫離網(wǎng)絡(luò)。此外，需要用于干擾檢測和干擾回避的程序。
借助優(yōu)化的鏈路狀態(tài)路由(OLSR)，鏈路狀態(tài)信息能夠以各種服務(wù)質(zhì)量(QoS)量度，包括帶寬、延遲和數(shù)據(jù)丟失的可能性來量化鏈路的狀態(tài)。每個路由器保持完整的布局信息，并定期通過淹沒(flooding)，向網(wǎng)絡(luò)中的所有其它節(jié)點廣播所述鏈路狀態(tài)信息。從而，需要向定向天線移動通信系統(tǒng)中的OLSR協(xié)議報告鏈路質(zhì)量的過程。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述背景，于是，本發(fā)明的一個目的是按照響應(yīng)移動無線網(wǎng)絡(luò)中的通信鏈路需求的變化的方式，調(diào)度時隙并減輕干擾的影響。
根據(jù)本發(fā)明的該目的及其它目的，特征和優(yōu)點由可包括多個移動節(jié)點的無線通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)，所述移動節(jié)點均包括至少一個無線收發(fā)器，以及與所述至少一個無線收發(fā)器相連的定向天線和全向天線?？刂破鬟€可用于控制所述至少一個無線收發(fā)器，與另一移動節(jié)點建立全向通信鏈路，并確定全向通信鏈路的鏈路質(zhì)量值。如果全向通信鏈路的鏈路質(zhì)量值大于質(zhì)量閾值，那么控制器還可與所述另一移動節(jié)點建立定向通信鏈路。
即，定向通信鏈路一般具有比在相同功率水平下發(fā)射的全向通信更大的信號強(qiáng)度，因為定向通信鏈路的能量集中在一個方向上，未被散開。從而，在建立定向通信鏈路之前，通過要求節(jié)點具有足夠的全向通信鏈路的質(zhì)量值，這提供定向通信鏈路也具有所需質(zhì)量水平的良好指示。
更具體地說，質(zhì)量閾值可以是第一質(zhì)量閾值，如果鏈路質(zhì)量值低于第二質(zhì)量閾值(第二質(zhì)量閾值低于第一質(zhì)量閾值)，那么控制器可停止(discontinue)定向通信鏈路。此外，控制器可根據(jù)信號-干擾比(SIR)和/或分組接收差錯率，確定鏈路質(zhì)量值。
另外，控制器可包括用于調(diào)度時間幀內(nèi)的半永久時隙，以便與另一節(jié)點建立定向通信鏈路的第一時隙單元。此外，第一時隙單元可在所述時間幀內(nèi)保留至少一個可用時隙，控制器還可包括根據(jù)鏈路通信需求，調(diào)度所述至少一個可用時隙，以便與另一移動節(jié)點建立定向通信鏈路的第二時隙單元。另外，控制器還可包括為與相鄰移動節(jié)點的通信，檢測時隙中的干擾的干擾檢測單元。
此外，控制器還可包括在與另一移動節(jié)點通信期間，使定向天線對準(zhǔn)所述另一移動節(jié)點的天線對準(zhǔn)單元。例如，定向天線可以是相控陣天線。
本發(fā)明的通信方法用于無線通信網(wǎng)絡(luò)，例如上面簡要說明的無線通信網(wǎng)絡(luò)。該方法可包括在網(wǎng)絡(luò)中的一對移動節(jié)點之間建立全向通信鏈路，確定全向通信鏈路的鏈路質(zhì)量值，如果全向通信鏈路的鏈路質(zhì)量值高于質(zhì)量閾值，那么在該對移動節(jié)點之間建立定向通信鏈路。


圖1圖解說明根據(jù)本發(fā)明的無線移動自組織網(wǎng)絡(luò)。
圖2是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的無線移動節(jié)點的更詳細(xì)方框圖。
圖3圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一幀時隙。
圖4圖解說明根據(jù)本發(fā)明的相對于圖2中圖解說明的網(wǎng)絡(luò)圖的可用時隙的調(diào)度。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的半永久時隙和可用時隙的調(diào)度的頂級狀態(tài)圖。
圖6圖解說明根據(jù)本發(fā)明的半永久時隙調(diào)度過程。
圖7圖解說明根據(jù)本發(fā)明的為新的通信鏈路調(diào)度的半永久時隙。
圖8圖解說明根據(jù)本發(fā)明的可用時隙調(diào)度過程。
圖9圖解說明根據(jù)本發(fā)明的正被加入通信鏈路中的可用時隙。
圖10和11圖解說明根據(jù)本發(fā)明的，正在根據(jù)來自相控陣天線的多個同時天線波束，為新的通信鏈路調(diào)度的半永久時隙。
圖12和13是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的用于根據(jù)全向鏈路質(zhì)量值，在移動節(jié)點之間建立定向通信鏈路的方法的流程圖。
圖14-16是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的用于根據(jù)鏈路利用率，分配按需分配時隙的方法的流程圖。
圖17和18是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)優(yōu)先化方法的流程圖。
圖19和20是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的確定分組接收誤差值，并根據(jù)分組接收誤差值調(diào)整鏈路使用的方法的流程圖。
圖21是圖解說明本發(fā)明的無線通信網(wǎng)絡(luò)中的兩對移動節(jié)點的干擾回避情形的示意方框圖。
圖22和23是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的干擾回避方法的流程圖。
圖24和25是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的重新分配時隙的方法的流程圖。
圖26-28是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的基于鏈路質(zhì)量，在不同的時段內(nèi)重新分配時隙的方法的流程圖。
圖29是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的估計鏈路質(zhì)量并向路由協(xié)議報告鏈路質(zhì)量的方法的流程圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在參考表示本發(fā)明的優(yōu)選實施例的附圖，更充分地說明本發(fā)明。但是，可用許多不同的形式具體體現(xiàn)本發(fā)明，本發(fā)明不應(yīng)被理解為局限于這里陳述的實施例。相反，提供這些實施例以致本公開將是徹底和完整的，并且將向本領(lǐng)域的技術(shù)人員充分傳送本發(fā)明的范圍。相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件。
首先參考圖1-2，無線移動通信網(wǎng)絡(luò)10包含多個無線移動節(jié)點12a-12h。每個移動節(jié)點12a-12h包含收發(fā)器14，與收發(fā)器連接的定向天線16，和與收發(fā)器連接的控制器18。
控制器18包括為每個時間幀調(diào)度相應(yīng)的半永久時隙，以便與每個相鄰移動節(jié)點建立通信鏈路，同時在每個時間幀中保留至少一個可用時隙的半永久時隙單元18a?？捎脮r隙單元18b根據(jù)鏈路通信需求，調(diào)度所述至少一個可用時隙，以便也服務(wù)于與相鄰移動節(jié)點的通信鏈路。另外，控制器18包括在與每個相鄰移動節(jié)點的通信期間，使定向天線對準(zhǔn)(aim)每個相鄰移動節(jié)點的天線對準(zhǔn)單元18c。
并行操作能夠減少時隙分配延遲。因此，半永久時隙單元18a可關(guān)于各個時間幀，啟動一個或多個半永久時隙請求，以便建立與每個相鄰移動節(jié)點的通信鏈路，并在每個時間幀中保留至少一個可用時隙，同時處理從相鄰移動節(jié)點接收的多個半永久時隙請求。可用時隙單元18b可根據(jù)鏈路通信需求，啟動一個或多個可用時隙請求，以便也服務(wù)于與相鄰移動節(jié)點的通信鏈路，同時處理從相鄰移動節(jié)點接收的多個可用時隙請求。
換句話說，在處理多個接收的請求的時候，一個節(jié)點能夠具有它啟動的一個或多個待定需求可用請求和半永久請求。有時，這會導(dǎo)致向一個以上的鄰居臨時分配指定的時隙。但是，如下更詳細(xì)所述，借助指示一個相鄰節(jié)點對該時隙的選擇的確認(rèn)消息，可消除這種沖突。
可利用兩種不同的方法提供可靠的確認(rèn)消息。發(fā)起(initiating)移動節(jié)點向接收移動節(jié)點傳送時隙請求，接收移動節(jié)點向發(fā)起移動節(jié)點傳送答復(fù)。發(fā)起移動節(jié)點向接收移動節(jié)點傳送確認(rèn)，如果沒有收到所述確認(rèn)，那么接收移動節(jié)點再次傳送答復(fù)。另一方面，接收移動節(jié)點可向發(fā)起移動節(jié)點傳送肯定應(yīng)答，如果沒有收到所述肯定應(yīng)答，發(fā)起移動節(jié)點再次傳送所述確認(rèn)。
如果兩個節(jié)點同時相互啟動時隙請求，那么應(yīng)可靠地處理時隙請求沖突。當(dāng)同時向另一移動節(jié)點發(fā)送請求和接收來自所述另一移動節(jié)點的請求，而沒有收到對應(yīng)的答復(fù)時，控制器18等待一段時間以便重新發(fā)送另一請求。在該段時間內(nèi)，可處理到來的時隙請求。在該段時間結(jié)束之后，如果沒有從所述另一節(jié)點收到任何請求，或者如果未對所述另一節(jié)點進(jìn)行任何時隙分配，那么可向該節(jié)點發(fā)送新的請求。如果延遲的請求到達(dá)隊列的前端，那么控制器18檢查是否已對該節(jié)點進(jìn)行了時隙分配。如果是，那么延遲的請求被丟棄。另外，如果請求預(yù)定給在該請求到達(dá)隊列的前端之前不再是鄰居的節(jié)點，那么延遲的請求被丟棄。
控制器18包括檢測用于與相鄰移動節(jié)點通信的時隙中的干擾的干擾檢測單元18d?？刂破?8根據(jù)檢測的干擾，協(xié)調(diào)時隙的調(diào)度。干擾檢測單元18d可測量信號干擾比和/或分組差錯率。分組差錯率可基于循環(huán)冗余檢驗(CRC)失效。另外，干擾檢測單元18d可比較檢測的干擾與閾值。最好，控制器根據(jù)檢測的干擾，持續(xù)指定的時隙交換節(jié)點之間的通信順序，并在交換通信的順序之后，根據(jù)檢測的干擾，協(xié)調(diào)新時隙的調(diào)度。
通信(traffic)協(xié)調(diào)單元18e通過根據(jù)鏈路通信需求，把時隙分配給時隙單元，協(xié)調(diào)與每個相鄰移動節(jié)點的通信。控制器18根據(jù)分配的時隙，協(xié)調(diào)時隙的調(diào)度。通信協(xié)調(diào)單元18e可根據(jù)增大的鏈路通信需求，分配一組大量的時隙，和/或根據(jù)增大的鏈路通信需求，向相鄰的移動節(jié)點請求一組大量的時隙。另外，通信協(xié)調(diào)單元18e可增大時隙的最大數(shù)目，重新分配時隙，和/或根據(jù)增大的鏈路通信需求，分配半時隙。這種增大的鏈路通信需求可包括流式數(shù)據(jù)和/或高速率傳感器數(shù)據(jù)。
無線移動節(jié)點12a-12h在移動環(huán)境中工作。這些系統(tǒng)可以是地面系統(tǒng)和/或空中系統(tǒng)，從而它們不斷進(jìn)入和脫離網(wǎng)絡(luò)10。定向天線16可以是相控陣天線，拋物面天線或喇叭天線。通過定向天線16的發(fā)射使RF信號能夠沿所需方向集中。
通過有選擇地控制一對無線移動通信系統(tǒng)之間的天線圖的方向以便在其間建立通信鏈路，可在相同的預(yù)定半永久時隙內(nèi)在其它無線通信系統(tǒng)之間建立另外的通信鏈路。如圖1中所示，這由移動節(jié)點12c與12e之間在時隙1中工作的通信鏈路27，和移動節(jié)點12a與12b之間同樣在時隙1中工作的通信鏈路29所示。本發(fā)明的該特征有利地允許更好地利用無線移動通信網(wǎng)絡(luò)10的資源。
控制器18根據(jù)每個時間幀內(nèi)的時隙的總數(shù)，限制該時間幀內(nèi)每個無線移動節(jié)點12a-12h的通信鏈路的數(shù)目。把通信鏈路的數(shù)目局限為時間幀內(nèi)時隙的總數(shù)的一小部分的優(yōu)點顯著簡化了與鄰近節(jié)點的時隙的調(diào)度。
每個時間幀內(nèi)每個無線移動節(jié)點12a-12h的通信鏈路的數(shù)目小于或等于N，每個時間幀內(nèi)的時隙的總數(shù)等于或大于2N-1。除了簡化時隙的調(diào)度之外，這種分布式調(diào)度避免了沖突。
分布式調(diào)度允許任意兩對無線移動節(jié)點，例如12a和12b調(diào)度半永久時隙，而不必與任何其它無線移動節(jié)點通信。換句話說，不存在關(guān)于所有無線移動節(jié)點12a-12h的調(diào)度半永久時隙的集中式主/從類型的協(xié)調(diào)。由于按照分布方式調(diào)度無線移動節(jié)點12a-12h之間的時隙，因此在無線移動通信網(wǎng)絡(luò)10中不存在單一的故障點。
控制器18可區(qū)分通信鏈路的優(yōu)先順序，并根據(jù)優(yōu)先化中斷通信鏈路之一，使半永久時隙可用于建立與新的鄰近移動節(jié)點的通信鏈路。下面將更詳細(xì)地談到通信鏈路的優(yōu)先化。另外，控制器18還可區(qū)分通信鏈路的優(yōu)先順序，并根據(jù)該優(yōu)先化調(diào)度至少一個可用時隙。
如果通信鏈路的數(shù)目小于N，那么控制器18還可把半永久時隙之一預(yù)定為可用時隙。對于現(xiàn)有通信鏈路，這有利地根據(jù)需要支持通信鏈路需求。但是，如果通信鏈路的數(shù)目再次等于N，那么控制器18可把按需分配的時隙(demand assigned time slot)重新調(diào)度給半永久時隙，如下更詳細(xì)所述。
每個通信鏈路由發(fā)起移動節(jié)點，例如節(jié)點12a，和接收移動節(jié)點，例如節(jié)點12b形成，發(fā)起移動節(jié)點把可用的半永久時隙的列表傳送給接收移動節(jié)點。接收移動節(jié)點12b隨后把半永久時隙之一的選擇傳送給發(fā)起移動節(jié)點。發(fā)起移動節(jié)點12a隨后向接收移動節(jié)點確認(rèn)所選半永久時隙的選擇。
每個移動節(jié)點還包括一個與收發(fā)器14連接的全向天線20，用于與其它相鄰的移動節(jié)點交換位置信息?？山粨Q的其它信息包括資源要求和可能的新的相鄰節(jié)點的存在檢測。另外，相控陣天線16可同時產(chǎn)生多個天線波束，其中在預(yù)定的半永久時隙內(nèi)，控制器18使相控陣天線對準(zhǔn)多個相鄰的移動節(jié)點。
干擾檢測單元18d檢測并避免波束寬度內(nèi)被分配相同時隙的共線節(jié)點對的干擾。例如，參見圖1，節(jié)點12a和12e分別在它們的相同的分配時隙1的一半內(nèi)向節(jié)點12b和12c發(fā)射。在天線波束寬度足夠?qū)挼那闆r下，節(jié)點12b和12c可同時收到來自節(jié)點12a和12e的發(fā)射。干擾檢測單元18d可在時隙使用期間，在物理層測量信號干擾比(SIR)。另一方面，可根據(jù)CRC檢驗失效，在鏈路層測量分組差錯率。如果這些測量結(jié)果違反了規(guī)定極限，那么可斷言該時隙是不良的。
但是，由于衰減可導(dǎo)致單一時隙未能通過該測試，因此最好是如果時隙的n次試驗中的m次受到衰變，那么斷言該時隙中干擾過大。此時，控制器18嘗試避免干擾。對于該時隙來說，位于鏈路兩端的Tx/Rx的順序可被轉(zhuǎn)換。如果這樣的轉(zhuǎn)換失敗，那么可協(xié)調(diào)新的時隙。當(dāng)然應(yīng)隨機(jī)進(jìn)行這兩種變化，以降低兩個節(jié)點對試圖同時進(jìn)行相同變化，從而仍然沖突的可能性。
通信協(xié)調(diào)單元18e管理由流式視頻或高速率傳感器數(shù)據(jù)產(chǎn)生的不均衡的通信負(fù)荷。提供協(xié)調(diào)機(jī)制以便允許每個半雙工鏈路在通信量的任何Tx/Rx分離中分配時隙。另外，時隙的最大數(shù)目可被增大到高于最小值的數(shù)值，以產(chǎn)生更多的需求時隙。子時隙化(subslotting)允許有效地增大或降低時隙的最大數(shù)目，因為節(jié)點可從半永久分配時隙“偷取”子時隙，重新分配給需求時隙。此外，預(yù)約協(xié)議可和鏈路調(diào)度協(xié)議一起用于指示為適應(yīng)高速率流，通過在沿著源節(jié)點到目的節(jié)點的路徑上的每個節(jié)點請求和分配一組大批時隙和/或子時隙，相對于沿著該路徑的每個節(jié)點的高速率流的資源分配。對于預(yù)約的資源來說，獨(dú)立的隊列和隊列服務(wù)規(guī)程是必要的，以確保高速率流所需的容量被釋放。
本發(fā)明的目的還在于提供一種為多個移動節(jié)點12a-12h建立通信鏈路的方法，其中每個移動節(jié)點包含收發(fā)器14，與所述收發(fā)器連接的相控陣天線16，和與所述收發(fā)器連接的控制器18。該方法包括為每個移動節(jié)點12a-12h，調(diào)度每個時間幀的一個相應(yīng)半永久時隙，以便建立與相鄰移動節(jié)點的通信鏈路，并在每個時隙幀中保留至少一個可用時隙。
所述至少一個可用時隙最好被安排成根據(jù)鏈路通信需求，服務(wù)與相鄰移動節(jié)點的通信鏈路。在與每個相鄰的移動節(jié)點12a-12h通信期間，使相控陣天線16瞄準(zhǔn)每個相鄰的移動節(jié)點12a-12h。每個時間幀可具有多達(dá)N個半永久時隙和至少2N-1個可用時隙。
該方法還可包括啟動對相應(yīng)時間幀的一個或多個半永久時隙請求，以建立與每個相鄰移動節(jié)點的通信鏈路，并在每個時間幀中保留至少一個可用時隙，同時處理從相鄰移動節(jié)點接收的多個半永久時隙請求，啟動至少一個可用時隙請求以便還根據(jù)鏈路通信需求，服務(wù)于與相鄰移動節(jié)點的通信鏈路，同時處理從相鄰移動節(jié)點接收的多個可用時隙請求。
在與每個相鄰的移動節(jié)點12a-12h通信期間，使定向/相控陣天線16對準(zhǔn)每個相鄰的移動節(jié)點12a-12h，在用于與相鄰的移動節(jié)點通信的時隙中檢測干擾，根據(jù)檢測的干擾協(xié)調(diào)新時隙的調(diào)度。干擾檢測單元18d可測量信號干擾比和/或分組差錯率。分組差錯率可基于循環(huán)冗余檢驗(CRC)失效。另外，干擾檢測單元18d可比較檢測的干擾與閾值。最好，控制器根據(jù)檢測的干擾，持續(xù)指定的時隙交換節(jié)點之間的通信順序，還可在交換通信的順序之后，根據(jù)檢測的干擾，協(xié)調(diào)新時隙的調(diào)度。另外，通過根據(jù)鏈路通信需求，分配用于調(diào)度的時隙，可協(xié)調(diào)與每個相鄰移動節(jié)點12a-12h的通信。
該方法還包括使每個節(jié)點按優(yōu)先順序排列通信鏈路，并根據(jù)優(yōu)先化中斷通信鏈路之一，以使半永久時隙可用于建立與新的相鄰移動節(jié)點的通信鏈路。另外，根據(jù)鏈路需求，正被調(diào)度以便服務(wù)特定通信鏈路的可用時隙可被重新分配給另一通信鏈路。這有利地允許任何移動節(jié)點適應(yīng)通信鏈路需求方面的變化。
現(xiàn)在將更詳細(xì)地說明半永久時隙和可用時隙的調(diào)度。使定向天線16轉(zhuǎn)向接收移動節(jié)點12a-12h的有關(guān)細(xì)節(jié)將被省略，因為本領(lǐng)域的技術(shù)人員易于理解本發(fā)明的該特征。
為了便于討論，將假定定向天線16是相控陣天線。本領(lǐng)域的技術(shù)人員易于認(rèn)識到，相控陣天線16包括可被調(diào)整以便在所需方向產(chǎn)生可轉(zhuǎn)向的天線波束的多個天線元件和相應(yīng)的移相器。相控陣天線16操縱或掃描天線圖，而不必物理移動天線。
另外為了便于討論，做出與無線移動通信網(wǎng)絡(luò)10相關(guān)的許多假設(shè)。首先，存在一個單一頻帶，該頻帶是由所有無線移動節(jié)點12a-12h共享的高數(shù)據(jù)速率通道。這種傳輸通道在所有無線移動節(jié)點12a-12h之間被分時用于發(fā)射和接收。所及傳輸時隙被預(yù)先安排。
另外假定提供一個獨(dú)立的低數(shù)據(jù)速率開銷通道(overheadchannel)。該開銷通道可被用于節(jié)點發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入，和各種其它數(shù)據(jù)鏈路控制開銷信息，包括資源請求的交換。通過全向天線20提供這種開銷通道。在所有節(jié)點還知道精確的全球定時基準(zhǔn)。在下面的討論中，術(shù)語無線移動節(jié)點和無線移動通信系統(tǒng)12a-12h是可互換的。
無線移動通信網(wǎng)絡(luò)10還包括定位和跟蹤移動節(jié)點，以致當(dāng)預(yù)定的時隙可用時，相控陣天線16可被準(zhǔn)確指向的能力。如上所述，這里將不提供有關(guān)指向/跟蹤的詳細(xì)討論。
另外假定相控陣天線16具有零波束寬度。該假定將在后面放寬。從而，我們能夠假定指定移動節(jié)點的發(fā)射將只被它正試圖向其發(fā)射的相鄰移動節(jié)點接收。這允許關(guān)于時隙調(diào)度的一組不太嚴(yán)格的約束。每個通信鏈路可用數(shù)字標(biāo)記，所述數(shù)字表示發(fā)射和接收數(shù)據(jù)的預(yù)定時隙。
所述約束如下所述。沒有任何節(jié)點具有一個以上的用相同時隙編號標(biāo)記的通信鏈路。指定時隙分配將被應(yīng)用于兩個節(jié)點之間的半雙工鏈路，并被這兩個節(jié)點交替用于發(fā)射和接收。這兩個約束意味著一個移動節(jié)點分配給其相鄰節(jié)點之一的時隙受該節(jié)點分配給其它鏈路的在先時隙約束。
圖1中圖解說明了相控陣天線16的時隙的調(diào)度，圖1表示了具有基于預(yù)定時隙的鏈路連通性的網(wǎng)絡(luò)10。時隙被調(diào)度以致無線移動節(jié)點12a-12h知道何時使它們各自的相控陣天線16指向相鄰的無線移動節(jié)點。
通信鏈路被假定為雙向的，并且可按照半雙工方式使用，其中每個時隙編號代表一個時隙和在該時隙中發(fā)生的每個方向上的傳輸機(jī)會。術(shù)語Nframe將被用于表示某一幀內(nèi)的最大鏈路索引或者時隙的最大數(shù)目。就本例來說，Nframe＝6。
圖3圖解說明一幀典型的時隙。在最簡單的公式表示中，每個信號出現(xiàn)時間或幀具有n個時隙，n的值被設(shè)置為Nframe。圖3中還表示了時隙如何被用于連接標(biāo)記為節(jié)點A和B的節(jié)點的鏈路。每個時隙被分成兩個微小時隙22a、22b。第一個微小時隙22a(例如該時隙的一半)被用于從節(jié)點A到節(jié)點B的傳輸。隨后，該鏈路的方向被反轉(zhuǎn)，第二個微小時隙22b被用于從節(jié)點B到節(jié)點A的傳輸。
在傳輸周期內(nèi)，可傳送多個分組。如圖所示，每個微小時隙22a、22b還包含根據(jù)下面考慮因素選擇的一個保護(hù)時間24a、24b。任意一對節(jié)點之間的最大距離確定必須適應(yīng)的最大傳播延遲。100英里的最大距離對應(yīng)于約0.5毫秒的傳播延遲。為每個微小時隙22a、22b分配保護(hù)時間，以適應(yīng)所有各對節(jié)點之間的傳播延遲的不確定性和不相等的傳播延遲。
在100英里的最大范圍下，需要0.5毫秒的保護(hù)時間。關(guān)于100英里的最大范圍的保護(hù)時間分配意味著需要使微小時隙22a、22b約為2-4毫秒，以使通道效率損失降至最小。例如，如果假定通信鏈路上的數(shù)據(jù)速率為0Mb/s，并且最大距離為100英里，那么4毫秒的微小時隙意味著200000比特/微小時隙(250微小時隙/秒)。從而，微小時隙會包含25000比特保護(hù)時間和175000比特的遺漏數(shù)據(jù)。
控制器18還可偏向每個建立的鏈路，以便當(dāng)調(diào)度可用時隙時分配優(yōu)先級。如下更詳細(xì)所述，在每個幀內(nèi)提供半永久(SP)時隙和可用或按需分配(DA)的時隙。目的是增大同一時間幾個節(jié)點之間的時隙的復(fù)用。雖然圖1中的移動節(jié)點10在節(jié)點和通信鏈路的總數(shù)方面受到限制，不過存在并行使用時隙的許多情況。例如，時隙1和2均同時在3個不同的通信鏈路上被使用，時隙6只在一個鏈路上被使用。所有其它時隙被分配給兩個通信鏈路。我們可把指示平均復(fù)用水平的復(fù)用因子定義為網(wǎng)絡(luò)中的時隙分配的總數(shù)(Nframe)與分配的時隙的數(shù)目(Num_Slots_Assigned)的比值R=Num_Slots_AssignedNframe---(1)]]>對于圖1中的例證網(wǎng)絡(luò)10，復(fù)用方法提供R＝14/6＝2.333的復(fù)用因子，指示平均來說，在網(wǎng)絡(luò)調(diào)度中，每個時隙存在稍多于2個的同時用戶。顯然關(guān)于任何具體的調(diào)度算法計算的復(fù)用因子與網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和布局高度相關(guān)。完全相當(dāng)?shù)氖袌龆螒?yīng)考慮各種網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和布局。
通過注意每個節(jié)點至少需要和該節(jié)點具有的鄰居一樣多的時隙，即該節(jié)點需要至少等于其度(degree)的許多時隙，能夠確定任意圖的Nframe的值的下限。從而，Nframe必須至少和整個圖內(nèi)的最大節(jié)點度一樣大。從而，通過用di表示節(jié)點i的節(jié)點度，Nframe的值的下限為Nframe≥max1{d1}(2)對于圖2中圖解說明的例證網(wǎng)絡(luò)，復(fù)用部分被分配具有根據(jù)等式2，等于必須使用的時隙的最小數(shù)目的Nframe的調(diào)度。注意幾個節(jié)點，即除節(jié)點1之外的所有節(jié)點被分配少于完整的一組時隙。從而，增強(qiáng)的調(diào)度算法能夠向一些鏈路分配額外的時隙，而不會在調(diào)度上引起沖突。
下面的討論主要集中在用于產(chǎn)生鏈路調(diào)度的時隙的調(diào)度上。最終必須解決的整個相控陣網(wǎng)絡(luò)問題的其它部分包括1)節(jié)點和鄰居發(fā)現(xiàn)，2)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入，3)開銷通道格式和協(xié)議，包括調(diào)度更新的協(xié)議交換，4)相鄰節(jié)點的跟蹤和定位(可包括相控陣天線16的幫助，和5)動態(tài)網(wǎng)絡(luò)布局的路由算法。
根據(jù)本發(fā)明的調(diào)度時隙的方法基于下述原則。首先，規(guī)定數(shù)目的時隙被分配成為指定鏈路安排的半永久(SP)時隙。剩余的可用時隙(DA)可根據(jù)按需分配，被分配給最需要它們的那些節(jié)點/鏈路。這允許根據(jù)需要靈活地改變調(diào)度。其次，如上所述，確定關(guān)于半永久分配時隙的最大數(shù)目的極限。該極限是根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)選擇的一個參數(shù)。在每個節(jié)點一個SP時隙的情況下，該極限也是關(guān)于許可的相鄰節(jié)點的數(shù)目的上限。
第三，如上所述，確定每幀的時隙的最大數(shù)目的極限。該極限也是根據(jù)具體網(wǎng)絡(luò)選擇的一個參數(shù)。該極限對確定有關(guān)等待時間的限度是重要的，因為它確定鏈路傳輸機(jī)會的最大再訪問時間。
第四，選擇每幀的時隙的總數(shù)Nframe和每幀的半永久分配時隙的最大數(shù)目的極限之間的關(guān)系，以致半永久分配時隙的調(diào)度被大大簡化，并且即使在分布式調(diào)度的情況下，也可顯著避免調(diào)度沖突。
通過把每個節(jié)點的半永久分配時隙的最大數(shù)目限制成每幀的時隙總數(shù)的幾分之一，大大簡化了分布式分配半永久分配時隙的過程。半永久分配的數(shù)目的上限(于是，許可的相鄰節(jié)點的最大數(shù)目)由N表示。我們將考慮Nframe的值，以致Nframe≥2N-1(3)假定網(wǎng)絡(luò)10中的所有節(jié)點12a-12h都由定向鏈路連接，每個節(jié)點具有通過跳時實現(xiàn)波速共用，并且指向其相鄰節(jié)點的單波束相控陣天線16。此外，假定鄰居的數(shù)目等于N，半永久時隙(同時每個鄰居分配一個SP時隙)的許可數(shù)目的極限被固定。
如果Nframe的固定值滿足等式(3)，那么通過關(guān)于這些鏈路中的每個鏈路，與鄰居相互達(dá)成協(xié)議，所有節(jié)點能夠為該鏈路選擇一個不同的半永久時隙，而不考慮遠(yuǎn)離一個中繼段以上的其它節(jié)點正在選擇什么鏈路。這允許每個節(jié)點通過只與相鄰節(jié)點通信，以非常直接的方式為到該相鄰節(jié)點的鏈路選擇其半永久時隙。可對多達(dá)N個相鄰節(jié)點遵循該過程。
關(guān)鍵是認(rèn)識到對于N的固定值，當(dāng)Nframe的值增大時，對節(jié)點的選擇不與鄰居的時隙選擇沖突的時隙的能力的約束較少。為新鏈路選擇時隙的節(jié)點必須選擇當(dāng)前未被使用，并且鄰居沒有正在使用的時隙。
如果節(jié)點目前具有m個鄰居(到所述鄰居的這些鏈路中的每個鏈路被分配單一時隙)，并且正在增加到新的相鄰節(jié)點的鏈路，那么相鄰節(jié)點最多能夠使用(N-1)個時隙。從而，如果Nframe大于(m+N-1)，那么將存在該節(jié)點可分配給新鏈路的至少一個以上的時隙。該分配過程中的最壞情況是節(jié)點已具有(N-1)個鄰居，并且正在為第N個相鄰節(jié)點分配時隙的時候。這種情況下，對于要確?？晒┓峙浣o到第N個鄰居的鏈路的額外時隙來說，Nframe必須滿足等式(3)。
下面將關(guān)于在所公開的時隙調(diào)度方法中如何利用該性質(zhì)，進(jìn)行另外的一些觀察評論。首先，節(jié)點只需要與鄰居協(xié)調(diào)將為到該鄰居的定向鏈路分配的半永久時隙的選擇。請求該鏈路的節(jié)點可向所述鄰居發(fā)送該鏈路的建議時隙列表。這是以這些時隙未被用于SP分配為基礎(chǔ)的。根據(jù)下面要討論的其它因素，可存在該列表的其它排序(rank)，不過這不是必需的。相鄰節(jié)點隨后能夠從該列表中選擇它更喜歡的時隙，并返回答復(fù)及該選擇。這允許我們定義一種直截了當(dāng)、完全分布的半永久時隙調(diào)度方法。
如果節(jié)點的鄰居少于N個，那么在單個鏈路上可分配其N個許可的半永久時隙中的一個以上的半永久時隙。但是，這種情況下，不能保證無沖突地通過近鄰間的節(jié)點協(xié)調(diào)完成所有N個分配。例如，如果N＝6，并且一個節(jié)點只具有3個近鄰，但是這些近鄰均具有6個鄰居，那么該節(jié)點能夠只向與其3個近鄰的每個鏈路分配一個時隙。為了簡化我們的算法，我們將不允許每個鏈路一個以上的SP時隙的調(diào)度。但是，所有未用的時隙可被分配為可用時隙。
對于具有非常大量的節(jié)點的某些網(wǎng)絡(luò)(其中潛在近鄰的數(shù)目將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于極限N)，也存在要處理的布局控制(topology control)問題。節(jié)點將面臨從潛在近鄰中選擇產(chǎn)生最佳網(wǎng)絡(luò)布局的那些近鄰的問題。這種布局控制問題還與優(yōu)化能量高效網(wǎng)絡(luò)的概念相關(guān)。在潛在近鄰的數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于極限N的情況下，可使用布局控制功能來選擇要連接的相鄰節(jié)點。
如果把(3)許可的最小值分配給Nframe，那么每個節(jié)點將被允許具有最多N個半永久時隙和總共(2N-1)個時隙分配。將基于最佳適應(yīng)通信負(fù)載地分配按需分配的時隙。當(dāng)然，分配更大值的Nframe也是一種選擇。這種情況下，將存在可用于需求分配的更多時隙。可存在對其來說這是配置網(wǎng)絡(luò)的最佳方式的應(yīng)用。
如同半永久時隙一樣，節(jié)點只需要與某一近鄰協(xié)調(diào)將為到該近鄰的定向鏈路分配的可用時隙的選擇。這意味著某一近鄰將通過所述定向鏈路，向所述近鄰發(fā)送時隙分配的請求，并通過同一鏈路接收分配的準(zhǔn)許或者請求的拒絕。
向近鄰請求可用時隙DA的分配的節(jié)點將根據(jù)感知的對該鏈路上的額外容量的需要向近鄰請求可用時隙DA的分配。這可由基于短期和長期測量的高鏈路利用(隊列形成)推動。該請求將包含所請求的時隙的數(shù)目和量度，所述量度指示將附著到所述請求上的優(yōu)先級。所述量度可把隊列長度表示成對時隙分配的需要的尺度。
接收請求的節(jié)點還可接收來自其它相鄰節(jié)點的請求，所述其它相鄰節(jié)點可能爭奪相同時隙的分配。為了簡化時隙，在考慮下一分配之前，節(jié)點必須完成處理一個可用時隙DA分配的一個線程。這些分配可以不必持續(xù)長期的時間，因為由于布局變化的結(jié)果，它們不斷受到預(yù)占，從而被重新分配成半永久時隙，或者由于改變通信量需求，而受到重新分配。
現(xiàn)在將討論近鄰和鏈路發(fā)現(xiàn)。在與潛在的相鄰節(jié)點建立定向鏈路之前，分布式鏈路調(diào)度算法需要全向開銷通道對必須與所述潛在的相鄰節(jié)點發(fā)生的某些協(xié)議交換的支持。這樣的消息包括REQ_SPTS，REQ_SPTS請求到該節(jié)點的定向鏈路上的半永久時隙的分配。
除了直接支持這里定義的協(xié)議的支持協(xié)議消息交換之外，全向開銷通道必須支持近鄰和鏈路發(fā)現(xiàn)的功能。這通常是通過由每個節(jié)點通過全向天線20進(jìn)行的周期性全向發(fā)射實現(xiàn)的，所述周期性全向發(fā)射向在范圍內(nèi)移動的任何其它節(jié)點通知這兩個節(jié)點可以是相鄰節(jié)點。幾種自組織路由協(xié)議(包括OLSR)定義了這樣的支持協(xié)議。這些先前定義的協(xié)議可被修改，以支持這種分布式鏈路調(diào)度算法。這種協(xié)議的主要功能是發(fā)現(xiàn)新的潛在相鄰節(jié)點，并把這些報告給布局控制功能。
節(jié)點和鏈路發(fā)現(xiàn)的一種方法包括每個節(jié)點通過控制通道定期發(fā)射信標(biāo)消息，把它的存在和它的位置通知相鄰的節(jié)點。另外定期發(fā)射鏈路狀態(tài)消息，把其信標(biāo)近鄰(BN列表)和其PA近鄰節(jié)點(PAN列表)的身份以及分配給這些節(jié)點的時隙通知相鄰節(jié)點。
該算法的鏈路發(fā)現(xiàn)部分不斷比較雙向信標(biāo)近鄰(BBN)列表與PAN列表，查看在BBN列表上是否存在不在PAN列表上的任意節(jié)點。任何這樣的相鄰節(jié)點變成確定PA鏈路是否可能的鏈路測試的候選者。根據(jù)這種方法，在交換控制消息之后，測試定向鏈路以確定可靠的通信是否可能。如果通信是可靠的，那么新的相鄰節(jié)點被添加到PAN列表中。
這在測試時隙中確認(rèn)通信，但是不一定在可半永久地分配給鏈路的時隙中。一種方法是按照這種方式來進(jìn)行，或者另一種方法是等待，直到SP時隙被分配并在該時隙中測試通信。
如果布局控制功能不必進(jìn)行布局優(yōu)化，那么布局控制功能可以是非常簡單的功能。該功能的目的是獲得PAN列表中的節(jié)點的列表，關(guān)于這些鏈路的可靠性的信息，和有關(guān)網(wǎng)絡(luò)布局的信息，并使用該信息來確定PAN列表上的哪些節(jié)點應(yīng)成為PA近鄰。這是如果存在諸如PA近鄰的數(shù)目不允許PAN列表中的所有節(jié)點都成為PA近鄰之類約束條件，那么應(yīng)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)布局的功能。
就提出的Nframe的固定值和N的固定值(每個節(jié)點的半永久時隙的最大數(shù))的約束條件來說，存在與網(wǎng)絡(luò)布局利用有一定關(guān)系的潛能。如果這些值被選擇成很小的數(shù)字，那么情況肯定是這樣。例如，如果在Nframe＝5的情況下選擇N＝3，那么當(dāng)對于任何節(jié)點，我們不能具有3個以上的近鄰時，難以期待良好連接的網(wǎng)絡(luò)布局，除非在增加新的PA近鄰節(jié)點之前，智能布局控制功能仔細(xì)地利用該布局。對于大型網(wǎng)絡(luò)來說尤其如此。
從而，布局控制功能應(yīng)創(chuàng)建近鄰優(yōu)先級(NP)列表，它是按照作為潛在PA近鄰的需要性的順序排序的PAN列表。該列表將指導(dǎo)優(yōu)先級順序，其中潛在的PA近鄰被安排時隙。但是，我們的首要問題是可能具有15個節(jié)點的小型網(wǎng)絡(luò)的問題。這種情況下，我們可指定N具有在5-8范圍內(nèi)的值，并且仍然具有低的等待時間。由于考慮5-8個相鄰節(jié)點將允許幾乎所有可能的近鄰成為PA近鄰，因此存在任何布局利用問題的可能性很小。
布局控制功能的另一目的是產(chǎn)生布局改變事件，布局改變事件使鏈路調(diào)度器進(jìn)程改變狀態(tài)，并對SP時隙進(jìn)行重新分配過程。
現(xiàn)在將討論頂級調(diào)度算法結(jié)構(gòu)。以使調(diào)度過程的復(fù)雜性降至最小，同時利用上面概述的整個方法的目的，用公式表示所述調(diào)度過程?？刂圃撜{(diào)度的關(guān)鍵是在每個節(jié)點保持準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，所述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)反映分配給與每個相鄰節(jié)點的鏈路的未來時隙的時隙調(diào)度的狀態(tài)。
提出兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時隙分配DB和鏈路消息DB。表1中列舉了關(guān)于信號出現(xiàn)時間(epoch)中的指定時隙的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的鏈路的可能狀態(tài)。表1描述了每種可能狀態(tài)，并給出了該狀態(tài)的符號。表2表示了例證的時隙分配DA和指示對于Nframe＝9(N＝5)來說的時隙的內(nèi)容，每種狀態(tài)的狀態(tài)分配，和每個時隙的例證的分配近鄰ID。
在該例子中，4個近鄰已被分配SP時隙，從而在這些約束條件下，可連接一個額外的近鄰。存在一個自由時隙，該自由時隙可被分配為DB時隙或者和將被分配為SP時隙的DB時隙一起提供，如果新的相鄰節(jié)點是可能的話。后面在詳細(xì)的協(xié)議說明中將討論鏈路消息DB的使用。該例子還表示子時隙，例如每個時隙2個子時隙的使用。
這是一種將和DA分配一起使用以便提供更細(xì)的粒度的概念。這種情況下該含義會是時隙k的分配，子時隙1會是對奇數(shù)編號幀上時隙k的鏈路的分配。相反，子時隙2會指示偶數(shù)編號幀上該時隙的分配。
表1

表2

圖5中表示了鏈路調(diào)度協(xié)議的頂級狀態(tài)圖。圖5表示負(fù)責(zé)維護(hù)和修改時隙分配數(shù)據(jù)庫的兩個獨(dú)立過程30和32。左側(cè)是維護(hù)和分配半永久(SP)時隙的過程，即過程30的狀態(tài)圖。該過程優(yōu)先于右側(cè)的過程32進(jìn)行的分配，過程32負(fù)責(zé)分配可用(DA)時隙。在過程路徑中31，可被捕捉的時隙如下所示自由的、DA分配的、和在被DA分配的過程中。類似地，在過程路徑33中，可被捕捉的時隙如下所示自由的、DA分配的和還需要被重新分配。
該數(shù)據(jù)庫可被控制為鎖定數(shù)據(jù)庫，以致對于任何指定的時隙分配狀態(tài)，在指定的時間，這兩種調(diào)度過程中只有一種能夠修改所述狀態(tài)。一旦過程之一開始修改特定時隙分配的狀態(tài)，那么該狀態(tài)被鎖定，在所述狀態(tài)被釋放之前，另一過程不能對其進(jìn)行修改。
任何時候，DB中的每個時隙處于如表1中所示七種狀態(tài)之一?？捎脮r隙被認(rèn)為處于自由狀態(tài)，即，它們未被分配給到其相鄰節(jié)點之一的鏈路，因為調(diào)度沖突妨礙了分配或者因為該時隙最近變成自由狀態(tài)并且還未被調(diào)度。
如上所示，處于自由狀態(tài)的時隙可被調(diào)度為SP時隙或者DA時隙。已被分配為SP分配的時隙只能由維持SP時隙的過程修改。如果網(wǎng)絡(luò)布局改變或者如果更理想的布局是可能的，那么該過程可解除分配該時隙。在這樣的時隙被返回自由狀態(tài)之前，維護(hù)和分配DA時隙的過程不能修改其狀態(tài)。
另外，具有指示它在正被SP分配過程中的DB狀態(tài)的任何時隙不能被DA分配過程分配。這包括指示SP請求和答復(fù)消息已被發(fā)送的狀態(tài)。但是，如果時隙的狀態(tài)是被DA分配，那么它可被DA分配過程重新分配。如果網(wǎng)絡(luò)上的加載指示需要DA時隙的重新分配，那么DA分配過程可重新分配處于DA分配狀態(tài)的時隙。
相反，分配SP時隙的過程具有優(yōu)先級。除了分配自由時隙之外，它可捕捉和重新分配已被DA分配或者在正被DA分配過程中的所有時隙。這樣做是為了提供一種確保在一幀Nframe時隙內(nèi)，至少單個SP時隙被分配給每個相鄰節(jié)點的簡單過程。只有當(dāng)鏈路丟失或者如果布局控制功能確定特定鏈路不應(yīng)再在將與相鄰節(jié)點建立的前N個鏈路的列表中時，SP分配時隙才被返回自由狀態(tài)。
圖5圖解說明該過程是如何工作的。SP時隙分配過程在分配時隙方面具有極大的靈活性。和DA過程相比，它可捕捉更多的時隙來分配，它可捕捉已被DA分配的或者在正被DA分配過程中的時隙。SP過程能夠從布局控制功能和協(xié)議消息接收各種事件以便處理，包括布局變化事件。
這樣的事件可包括到近鄰的鏈路的中斷，新近鄰的發(fā)現(xiàn)，從相鄰節(jié)點收到SP分配請求消息，應(yīng)發(fā)生布局變化，以便增加到某一近鄰的鏈路，中斷某一鏈路或者完成這兩者的發(fā)現(xiàn)。布局變化通知將攜帶描述需要發(fā)生的布局變化的數(shù)據(jù)。
如果事件描述鏈路的中斷，那么必須采取的唯一動作是把時隙分配DB中的恰當(dāng)時隙狀態(tài)改為“自由”。如果要增加鏈路，那么該過程更復(fù)雜。這種情況下，SP時隙分配過程啟動與新近鄰的協(xié)議消息交換，并修改時隙分配DB。這最終導(dǎo)致這兩個節(jié)點在關(guān)于分配給該鏈路的SP時隙的時隙分配方面達(dá)到一致。只有單個SP時隙將被分配給與近鄰的每條鏈路，以便簡化協(xié)議。下面說明該協(xié)議的其它細(xì)節(jié)。
分配DA時隙的過程遵循類似的程序。DA時隙分配過程必須計算DA時隙需要，并將其與分配的時隙進(jìn)行比較，以確定是否需要新的時隙再分配。如果啟動了DA時隙的再分配，那么它還將導(dǎo)致與相鄰節(jié)點的一系列協(xié)議消息交換，以便對重新分配的時隙達(dá)成協(xié)議。DA時隙分配過程可以只重新分配處于自由狀態(tài)或者未被SP分配的時隙。下面將更詳細(xì)地討論協(xié)議細(xì)節(jié)和確定何時需要DA時隙再分配的過程。
現(xiàn)在將討論把半永久時隙分配給定向鏈路。在分配N個半永久時隙的方法的說明中，假定N是固定的，并且相對于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和環(huán)境被智能選擇。另外假定Nframe＝2N-1。Nframe也可被設(shè)置成高于此的任意值，以便提供額外的按需時隙，如果認(rèn)為這對特定網(wǎng)絡(luò)和通信環(huán)境有用的話。
布局控制功能提供幾種重要的功能。近鄰優(yōu)先級(NP)列表由布局控制功能產(chǎn)生，并被用于指示時隙的分配的優(yōu)選PA相鄰節(jié)點。
如果NP列表的長度為N或更小，那么布局控制功能將產(chǎn)生對SP時隙分配過程的布局改變事件，使其嘗試得到對所有這些相鄰節(jié)點的時隙分配。如果NP列表的長度大于N，那么它將產(chǎn)生對SP時隙分配過程的布局改變事件，從而獲得對NP列表上優(yōu)先級最高的N個節(jié)點中的每一個的時隙分配。
由于網(wǎng)絡(luò)動態(tài)的緣故，NP列表不斷變化。當(dāng)PA鏈路中斷時，該節(jié)點從NP列表中被除去，該鏈路的時隙隨后被重新分配。這由布局控制功能啟動，布局控制功能向SP時隙分配過程發(fā)送鏈路刪除事件。從而，SP時隙和分配給該鏈路的任何DA時隙變得適合于重新分配給PA列表上的另一節(jié)點。
在已知NP列表的當(dāng)前狀態(tài)的情況下，當(dāng)時隙變得可用時的第一種選擇是把時隙分配給額外的PA相鄰節(jié)點，如果這是可能的話。如果不能增加任何額外的相鄰節(jié)點，那么可基于DA重新分配時隙。
圖6表示了SP時隙分配過程的狀態(tài)圖。為了管理協(xié)議消息處理，創(chuàng)建鏈路調(diào)度消息DB，如表3中所示。這保持從當(dāng)下一SP消息到達(dá)以便處理時，要使用的在先協(xié)議交換所需的狀態(tài)?？臻e(idle)過程進(jìn)行事件管理，因為在允許狀態(tài)改變成其它狀態(tài)之一之前，它檢查收到的事件。
這些操作包括檢查接收的消息，確定它們是否與DB的當(dāng)前狀態(tài)一致。如果消息與DB不一致，那么它被丟棄。某些超時可指示DB狀態(tài)需要被重置。該過程實現(xiàn)該功能。
表3

存在如表4中列舉的在SP時隙分配協(xié)議中所需的四種基本消息類型。這些消息類型的使用是無需解釋的，并且與前面的討論一致。
表4

圖7中表示了SP時隙分配的一個例子。節(jié)點1和2都具有3個近鄰，同時對每個鏈路表示了SP時隙分配。地是，它們可在它們之間增加額外的鏈路。鏈路調(diào)度協(xié)議將發(fā)現(xiàn)用于SP分配的可接受時隙。表5中表示了對應(yīng)的協(xié)議消息交換。
節(jié)點1通過發(fā)送REQ_SPTS(L+4、5、6、7))和至少N個候選時隙的列表，啟動交換。該列表可包括全部的自由時隙和DA時隙。節(jié)點1正在把時隙1、2和3用于對其近鄰的SP分配，從而其列表L包含其它時隙4、5、6和7。當(dāng)請求消息被發(fā)送時，對時隙和鏈路調(diào)度消息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行恰當(dāng)?shù)母淖?。?jié)點2正在把時隙4、5和6用作到其3個近鄰的鏈路的SP分配，從而它選擇時隙7作為將用于新鏈路的唯一時隙。它在答復(fù)消息中發(fā)送該選擇。
當(dāng)答復(fù)消息被發(fā)送時，也對時隙和鏈路調(diào)度消息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行恰當(dāng)?shù)母淖?。最后，?dāng)確認(rèn)被發(fā)送或收到時，恰當(dāng)時隙的狀態(tài)被改成“SP分配給鏈路(1，2)。”另外注意如果節(jié)點1和2已選擇4個相鄰節(jié)點，那么它們?nèi)匀荒軌蛘业浇柚湓谒鼈冎g建立鏈路的公共時隙，如果它們與它們的至少兩個近鄰使用相同的時隙。
表5

開發(fā)了描述圖6中所需的過程的一些初始偽代碼。存在可能發(fā)生的必須由SP時隙分配過程34處理的各種事件。如表6中所示在空閑過程中進(jìn)行事件管理。表示了四類事件接收的消息，檢查超時，來自布局控制的鏈路增加通知，和鏈路故障或鏈路刪除。
首先相對于鏈路調(diào)度消息DB檢查接收的消息，以確保該消息與DB的當(dāng)前狀態(tài)一致。例如，如果我們向某一近鄰發(fā)送請求，那么預(yù)期的下一消息是答復(fù)。為了簡化該分布式協(xié)議，每次只允許SP協(xié)議消息交換的一個線程。通過在啟動鏈路增加轉(zhuǎn)變(transition)之前或者在處理REQ_SPTS消息之前，檢查DB以了解是否正在進(jìn)行其它SP消息交換，在程序中強(qiáng)制實現(xiàn)這一點。
如果由于另一SP協(xié)議線程目前正在進(jìn)行中，不能啟動鏈路增加，那么通過放棄和對預(yù)期其它進(jìn)程完成時的稍后時間重新調(diào)度，鏈路增加將被延期。允許進(jìn)行多次嘗試，以處理試圖同時增加鏈路的幾個節(jié)點之間的潛在沖突。這并不意味著處理不可靠RF鏈路的問題。應(yīng)通過使用和使用ARQ和重發(fā)來恢復(fù)丟失/出錯的消息的開銷通道的鏈路協(xié)議，來解決后一問題。
從而，分布式調(diào)度協(xié)議可假定消息將不會被丟失。這為協(xié)議的簡化創(chuàng)造了條件。當(dāng)布局控制從NP列表中選擇某一相鄰節(jié)點，以便連接為新鄰居時，它發(fā)出布局改變(鏈路增加)事件，布局改變事件(在空閑進(jìn)程中的一致性檢查之后)導(dǎo)致轉(zhuǎn)變到SP時隙分配進(jìn)程中的鏈路增加狀態(tài)。
表6

表7中表示了鏈路增加進(jìn)程的偽代碼。這啟動只需要這兩個相鄰節(jié)點之間的SP時隙分配和協(xié)議消息交換的協(xié)調(diào)的進(jìn)程。請求鏈路的節(jié)點把REQ_SPTS消息連同該鏈路的可接受時隙的列表一起發(fā)送給候選相鄰節(jié)點。
候選時隙的列表必須包含至少N個時隙，所述至少N個時隙包括至少一個半永久時隙SP。該列表還可包括可能的所有N-1個可用DA時隙?？捎没虬葱钑r隙目前可被暫時分配用于按需通信。該列表將按照優(yōu)先級排序，以指示在當(dāng)前的可用時隙分配中產(chǎn)生最少混亂的時隙優(yōu)先選擇。換句話說，正被使用的符號是時隙不是SP時隙，除非已被分配給通信鏈路。2N-1個時隙中的任意一個可以是SP時隙。從而，發(fā)送的N個時隙的列表或者是自由時隙或者是可用的DA時隙。這些可以是N-1個SP時隙，不過它們已被分配，不在該列表上。
考慮到不可靠的鏈路和與可能正在同時進(jìn)行的其它分配的沖突，REQ_SPTS消息可被發(fā)送多達(dá)MAX_TRIES次。如果不存在響應(yīng)REQ_SPTS消息，來自相鄰節(jié)點的任何REPLY_SPTS消息，那么鏈路調(diào)度消息DB中的超時觸發(fā)重試。一旦REQ_SPTS消息被發(fā)送，進(jìn)程返回空閑狀態(tài)，在空閑狀態(tài)下，其它事件可被處理。
表7

接收REQ_SPTS消息的近鄰將使其SP時隙分配進(jìn)程轉(zhuǎn)變成處理REQ_SPTS狀態(tài)。處理該消息的程序示于表8中。該程序獲得提供的時隙列表Ls，并選擇其優(yōu)選的時隙Ns。
如果到相鄰節(jié)點的鏈路的數(shù)目Num_links小于極限N，那么該程序從該列表中選擇它更喜歡的時隙。隨后發(fā)送REPLY_SPTS答復(fù)消息和該選擇。如果該鏈路不能被接受或者如果有另一SP時隙分配正在進(jìn)行，那么發(fā)送否定的REPLY_SPTS答復(fù)消息。
選擇的時隙將選自其N個可用時隙之一或者其自由時隙之一?？捎脮r隙或者是“自由”時隙或者是可用的DA時隙。如果我們能夠增加另一鏈路，那么將至少存在N個可用時隙。每個節(jié)點始終管理其時隙，以致存在可供分配為半永久時隙的N個時隙(N個相鄰節(jié)點中的每個節(jié)點一個半永久時隙，如果存在這么多的相鄰節(jié)點)。如果它接受該鏈路，那么它將最多具有N-1個其它相鄰節(jié)點，每個節(jié)點分配一個半永久時隙。該程序還對鏈路調(diào)度消息DB和時隙分配DB中的狀態(tài)進(jìn)行恰當(dāng)?shù)男薷摹?br> 表8

接收的REPLY_SPTS消息被處理，如表9中所示。從消息中抽取從相鄰節(jié)點收到的時隙的選擇Ns。我們還需要節(jié)點用指示它將同意使用所分配時隙的肯定或否定CONFIRM消息來確認(rèn)該答復(fù)。這種三方握手消除了調(diào)度進(jìn)程的結(jié)果方面的不確定性。
如果REPLY_SPTS消息是肯定的答復(fù)，那么檢查時隙Ns的選擇，了解它是否仍然是允許的用于新鏈路的新SP時隙的分配。如果它是允許的，那么對時隙分配和鏈路調(diào)度消息數(shù)據(jù)庫中的狀態(tài)進(jìn)行恰當(dāng)修改。隨后返回肯定的CONFIRM消息。
如果接收的REPLY_SPTS消息是否定的答復(fù)，那么對該Nbr_ID重置時隙分配和鏈路調(diào)度消息數(shù)據(jù)庫。另外，如果Ns的選擇不再是許可的，那么對該Nbr_ID，鏈路調(diào)度消息數(shù)據(jù)庫被復(fù)位。隨后向相鄰節(jié)點發(fā)送拒絕該鏈路的否定的CONFIRM消息。
表9

表10表示處理CONFIRM消息的程序。如果CONFIRM是肯定的，那么認(rèn)為該鏈路將被加入該組近鄰中。節(jié)點的鏈路的數(shù)目Num_links被遞增。在時隙分配DB中，分配的時隙Ns被標(biāo)記成SP_Alloc，對于索引Nbr_ID，重置鏈路調(diào)度消息DB中的鏈路消息狀態(tài)。如果消息是否定的CONFIRM，那么對于該Nbr_ID，重置時隙分配和鏈路調(diào)度消息數(shù)據(jù)庫。
表10

由于幾個原因之一，分配的時隙可能需要被解除分配。如果在正常操作的過程中，鏈路中斷或者變得不可靠，那么布局控制功能被卷入以解決不可靠鏈路問題。最終，它可產(chǎn)生指導(dǎo)時隙分配進(jìn)程刪除分配給該鏈路的所有時隙的布局改變(例如，鏈路刪除)事件。
表11中表示了該程序中所涉及的步驟。通過從請求與其它節(jié)點共用的所有時隙的解除分配的節(jié)點發(fā)送DELETE_TS消息，該鏈路被解除分配。另外，鏈路調(diào)度消息DB和時隙分配DB中的恰當(dāng)條目被重置。
表11

表12表示了處理收到的DELETE_TS消息的程序。從該消息抽取解除分配的時隙的列表Ls。隨后時隙分配DB和鏈路調(diào)度消息DB中的恰當(dāng)狀態(tài)被重置。
表12

總之，分配半永久時隙的功能的目的是連接盡可能多達(dá)N個的相鄰節(jié)點。如果獲得N個相鄰節(jié)點，那么每個相鄰節(jié)點被分配單個半永久時隙。一旦借助該協(xié)議建立了新的鏈路，那么這兩個節(jié)點將在新分配的SP時隙中開始工作。
該操作將測試所述新鏈路，以確定利用分配的時隙是否能夠保持可靠的通信。這確保不存在于該特定時隙中發(fā)生的異常干擾。如果該鏈路被測試為不可靠，那么將告知布局控制功能，以致該時隙可被解除分配并被用于其它用途。
下面將討論可用(按需)時隙的分配。將按照響應(yīng)不斷波動的網(wǎng)絡(luò)通信量的需求的方式，分配可用時隙。同樣，假定N被固定，并且相對于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和環(huán)境被智能選擇。另外，假定Nframe＝2N-1。
為了使可用容量的分配的粒度更細(xì)，時隙將被分成ms個子時隙。對于下述討論的剩余部分，假定ms＝2。這將通過把子時隙定義為每第ms(或者第二)幀重復(fù)的特定時隙分配來實現(xiàn)。
只有當(dāng)為一個節(jié)點和一個相鄰節(jié)點之間的鏈路分配至少一個半永久時隙時，才允許從所述一個節(jié)點到所述一個相鄰節(jié)點的對可用時隙的請求。在鏈路被分配至少一個半永久時隙之后，每第ms(或者第二)幀，節(jié)點可請求單一時隙的周期分配。用于調(diào)度可用時隙的消息可通過PA鏈路發(fā)送，以便在需要時隙之前幾幀，調(diào)度時隙，因為該鏈路具有每幀至少一個半永久時隙的分配。
有效分配可用時隙的關(guān)鍵要求是每個鏈路上通信量要求的測量。將需要兩個量度。首先，測得的通過鏈路(i，k)發(fā)送的平均通信量(用每幀的時隙的數(shù)目為單位)將由Tikse表示。該量度將包括通過每幀的一個或多個半永久時隙以及任何可用時隙發(fā)送的所有通信量。
另外，我們還需要保持鏈路(i，k)的隊列狀態(tài)的當(dāng)前量度Qik，Qik的值越大，表示需要一個或多個可用時隙的立即分配。需求的偶然爆發(fā)可產(chǎn)生Qik的增大，這隨后應(yīng)觸發(fā)對按需容易的額外時隙的請求，直到隊列大小減小為止。
在鏈路(i，k)上分配的時隙的總數(shù)(在ms＝2的情況下，量化為時隙的一半)將用Niktot表示。時隙需求被定義成如下所示Tikdem=f(Tikse,Qik),---(4)]]>它是測量的通信量加上由隊列大小指示的所需的估計附加容量的函數(shù)。從而，該鏈路上所需的時隙的數(shù)目Tikneed如下所示Tikneed=max(Tikdem,Tkidem)---(5)]]>
分配給該鏈路的度量如下所示MikDA=Tikneed-Niktot+B,---(6)]]>它是應(yīng)通過DA時隙分配機(jī)制分配給該鏈路的額外時隙的估計數(shù)目的量度。B是可能名義上被設(shè)置成約為時隙的1/4-1/2，以便向每個鏈路分配足夠的過量容量，從而避免大排隊的偏項。雖然我們正在舉例說明使用在(4)中定義的度量的方法，不過各種其它形式的度量也可被用作分配DA時隙的基礎(chǔ)。
圖8表示了DA時隙分配進(jìn)程36的狀態(tài)圖。狀態(tài)圖和協(xié)議交換與SP時隙進(jìn)程的狀態(tài)圖和協(xié)議交換類似。為了簡化協(xié)議消息處理，在任何時候只能進(jìn)行DA時隙分配的單一線程?？臻e的進(jìn)程進(jìn)行事件管理，因為在允許狀態(tài)改變到其它狀態(tài)之一之前，它檢查收到的狀態(tài)。
這些操作包括下述內(nèi)容。檢查接收的消息，確定它們是否與DB的當(dāng)前狀態(tài)一致。如果消息與DB不一致，那么它被丟棄。某些超時可指示DB狀態(tài)需要被重置。該進(jìn)程實現(xiàn)該功能。它還確定在已知節(jié)點的通信負(fù)載需求的情況下，DA時隙分配是否最佳。如果它確定新的DA時隙是否必須被加入到特定的鏈路中，那么它可導(dǎo)致轉(zhuǎn)換變增加DA時隙狀態(tài)。
在DA時隙分配協(xié)議中需要四種基本消息類型，如下表13中所示。它們與在SP時隙分配中使用的消息類型非常類似。這些消息類型的使用是自明的，并且與SP時隙分配進(jìn)程的在先說明一致。
表13

圖9中表示了DA時隙分配的一個例子。節(jié)點1希望為其鏈路(1，2)增加額外的DA時隙分配。對應(yīng)的協(xié)議消息交換示于表5中。節(jié)點1通過發(fā)送指示它能夠支持所有時隙5和6及子時隙4.2的分配的REQ_DATS(L＝(4.2，5,6))，啟動所述交換。該列表可包括所有自由時隙和DA時隙，后者較少需要。
當(dāng)請求消息被發(fā)送時，對時隙和鏈路調(diào)度消息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行恰當(dāng)?shù)母淖?。?jié)點2正在把時隙1、3和6用作其到其3個近鄰的鏈路的SP分配，把子時隙2.1和3.2用作DA分配。它可選擇子時隙4.2或者時隙5的兩個子時隙。它選擇并在答復(fù)消息中發(fā)送該選擇。
當(dāng)發(fā)送答復(fù)消息時，對時隙和鏈路調(diào)度消息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行恰當(dāng)改變。最后，當(dāng)發(fā)送或收到確認(rèn)時，恰當(dāng)時隙的狀態(tài)被改變成“子時隙4.2被DA分配給鏈路(1，2)?！北?4

在每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點使用下述方法為到相鄰節(jié)點的定向鏈路分配(N-1)個可用時隙。利用這些措施，每個節(jié)點將連續(xù)保持其被分配半永久時隙的每個鏈路的鏈路度量MikDA。每個節(jié)點將使用該鏈路度量來指示對到每個相鄰節(jié)點的額外傳輸時隙的需要。MikDA的最大值指示最需要額外的按需時隙分配的鏈路。MikDA的正值指示所需的額外時隙的數(shù)目，MikDA的負(fù)值指示可被放棄以供重新分配的時隙的數(shù)目。
作為度量，MikDA被保持，如果最大的鏈路度量指示需要額外的子時隙分配，并且如果存在可用作自由時隙或者用作對其它鏈路的過量DA分配(同樣由較小度量指示)的子時隙，那么該進(jìn)程轉(zhuǎn)變到增加DA時隙狀態(tài)，啟動找出DA子時隙分配的進(jìn)程。
如同半永久時隙一樣，節(jié)點只需要與近鄰協(xié)調(diào)將為到該近鄰的定向鏈路分配的DA時隙的選擇。這意味著近鄰將通過定向鏈路，向該近鄰發(fā)送時隙分配請求，并通過相同的鏈路接收分配的批準(zhǔn)或者請求的拒絕。
開發(fā)了描述圖8中所需進(jìn)程的一些初級偽代碼。存在可能發(fā)生的必須上DA時隙分配進(jìn)程處理的各種事件。如表6中所示在空閑進(jìn)程中進(jìn)行事件管理。
表示了四種類型的事件1)接收的消息，2)檢查超時，3)鏈路度量的重新計算和4)DA時隙需要和DA時隙刪除。首先相對于鏈路調(diào)度消息DB檢查接收的消息，以確保該消息與DB的當(dāng)前狀態(tài)一致。例如，如果我們向某一近鄰發(fā)送請求，那么預(yù)期的下一消息是答復(fù)。
為了簡化該分布式協(xié)議，每次只允許SP協(xié)議消息交換的一個線程。通過在啟動鏈路增加轉(zhuǎn)變(transition)之前或者在處理REQ_DATS消息之前，檢查DB以了解是否正在進(jìn)行其它SP消息交換，在程序中強(qiáng)制實現(xiàn)這一點。如果由于另一SP協(xié)議線程目前正在進(jìn)行中，不能啟動額外的時隙，那么所述額外時隙將不被進(jìn)行。
在重新計算鏈路度量和DA時隙需要的下一機(jī)會，自然地可重新調(diào)度額外時隙。將根據(jù)預(yù)先設(shè)置的時間表，定期重新計算鏈路度量。鏈路度量大于某一閾值Mzx_metric_threshold的鏈路是獲得新的DA子時隙的候選者。
具有超過該閾值的最大度量的鏈路可被選為將被分配新的DA子時隙的下一鏈路。當(dāng)新的DA子時隙需要被分配，并且如果它滿足上述條件，那么在DA時隙分配進(jìn)程中發(fā)生到增加DA時隙狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。
表15

表16中表示了額外DA時隙進(jìn)程的偽代碼。這啟動只要求這兩個相鄰節(jié)點之間的時隙分配和協(xié)議消息交換的協(xié)調(diào)的進(jìn)程。請求鏈路的節(jié)點把REQ_DATS和所述鏈路的可接受時隙的列表一起發(fā)送給候選相鄰節(jié)點。
候選時隙的列表必須包含所有自由子時隙和具有低于某一閾值Min_metric_threshold的度量的所有DA子時隙。DA時隙可能被同時暫時分配給其它DA通信。該列表將按照優(yōu)先級排序，以指示在當(dāng)前的按需時隙分配中導(dǎo)致最少混亂的子時隙優(yōu)先選擇。優(yōu)選權(quán)排序?qū)⑹鞘紫仁亲杂蓵r隙，隨后是從具有最小度量的子時隙，一直到具有小于Min_metric_threshold的最大度量的子時隙。
為了簡化該分布式協(xié)議，每次只允許DA協(xié)議消息交換的一個線程。這在空閑程序中被強(qiáng)制實現(xiàn)。REQ_DATS消息只被發(fā)送一次，但是如果相鄰節(jié)點目前正在處理另一DA協(xié)議交換，那么它可能不成功。這種情況下，節(jié)點最終將收到否定的REPLY_DATS消息。如果下一次評估鏈路度量時，該鏈路具有最大的度量，那么這種情況下將再次進(jìn)行增加DA時隙的嘗試。一旦REQ_DATS消息被發(fā)送，那么進(jìn)程就返回空閑狀態(tài)，在空閑狀態(tài)下，其它事件可被處理。
表16

接收REQ_DATS的近鄰將使其DA時隙分配進(jìn)程轉(zhuǎn)變到REQ_SPTS狀態(tài)。表17中表示了處理該消息的程序。該程序獲得提供的子時隙的列表Ls，并選擇其優(yōu)選的子時隙Ns。接受的子時隙是列表Ls上或者在時隙分配DB中被標(biāo)記為自由的，或者被DA分配的具有小于Min_metric_threshold的鏈路度量的第一子時隙。隨后連同該選擇發(fā)送REPLY_DATS答復(fù)消息。如果該鏈路不能被接受或者如果有另一DA時隙分配正在進(jìn)行中，那么發(fā)送否定的REPLY_DATS答復(fù)消息。該程序還對鏈路調(diào)度消息DB和時隙分配DB中的狀態(tài)進(jìn)行恰當(dāng)修改。
表17

接收的REPLY_DATS消息如表18中所示被處理。從該消息中抽取從相鄰節(jié)點接收的子時隙Ns的選擇。我們要求該節(jié)點用指示它將同意使用所分配時隙的肯定或否定CONFIRM消息確認(rèn)該答復(fù)。如SP分配進(jìn)程中所示，這種三方握手消除了調(diào)度進(jìn)程的結(jié)果方面的不確定性。
如果REPLY_DATS消息是肯定的答復(fù)，那么檢查子時隙Ns的選擇，了解它是否仍然是允許的用于新鏈路的新DA子時隙的分配。如果它是允許的，那么對時隙分配和鏈路調(diào)度消息數(shù)據(jù)庫中的狀態(tài)進(jìn)行恰當(dāng)修改。隨后返回肯定的CONFIRM消息。
如果接收的REPLY_DATS消息是否定的答復(fù)，那么對該Nbr_ID重置時隙分配和鏈路調(diào)度消息數(shù)據(jù)庫。另外，如果Ns的選擇不再是許可的，那么對該Nbr_ID，重置鏈路調(diào)度消息數(shù)據(jù)庫。隨后向相鄰節(jié)點發(fā)送拒絕該鏈路的否定的CONFIRM消息。
表18

表19表示處理CONFIRM消息的程序。如果CONFIRM是肯定的，那么選擇的子時隙將被加入到對到Nbr_ID的鏈路的分配中。分配的時隙Ns在時隙分配DB中被標(biāo)記成DA_Alloc，對于索引Nbr_ID，重置鏈路調(diào)度消息DB中的鏈路消息狀態(tài)。如果消息是否定的CONFIRM，那么對該子時隙，重置時隙分配和鏈路調(diào)度消息數(shù)據(jù)庫。
表19

由于幾個原因之一，分配的時隙可能需要被解除分配。如果在正常操作的過程中，鏈路中斷或者變得不可靠，那么布局控制功能被卷入以解決不可靠鏈路問題。最終，它可產(chǎn)生指導(dǎo)時隙分配進(jìn)程刪除分配給該鏈路的所有時隙的布局改變(例如，鏈路刪除)事件。
表11中表示了該程序中所涉及的步驟。通過從請求與其它節(jié)點共用的所有時隙的解除分配的節(jié)點發(fā)送DELETE_TS消息，該鏈路被解除分配。另外，鏈路調(diào)度消息DB和時隙分配DB中的恰當(dāng)條目被重置。
表20

表21表示處理收到的DELETE_TS消息的程序。從該消息抽取將被解除分配的子時隙Ls。隨后時隙分配DB和鏈路調(diào)度消息DB中的恰當(dāng)狀態(tài)被重置。
表21

鏈路調(diào)度算法還適用于由相控陣天線16產(chǎn)生的多個同時波束。設(shè)想對其中每個節(jié)點采用多個天線波束和獨(dú)立的接收器，例如多波束相控陣天線(或者其它類型的多重定向天線)的系統(tǒng)的擴(kuò)展。此外，假定所有節(jié)點并不都必須具有相同數(shù)目的波束，即，節(jié)點k具有Bk個波束。這等同于在任意時隙可能的Bk個并行鏈路。
我們正在擴(kuò)展前面的討論(前面的討論設(shè)想單一的指向波束)，以允許Bk個波束在大于Bk的一組相鄰節(jié)點之間被分時。即使節(jié)點均具有不同數(shù)目的波束，所有節(jié)點必須使用共同的時隙格式和對于每個波束來說，每幀的時隙的數(shù)目等于Nframe的幀。
把在任意節(jié)點k，其Bk波束任意之一上的半永久(SP)分配時隙的數(shù)目的上限(于是，每個波束許可的相鄰節(jié)點的最大數(shù)目)看做由Nbeam表示。Nbeam的值只取決于每幀的時隙的數(shù)目，而不取決于波束的數(shù)目。如(3)中一樣，我們將規(guī)定Nbeam必須滿足下述等式Nframe≥2·Nbeam-1(7)假定網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點由定向鏈路連接，其中節(jié)點k具有通過跳時實現(xiàn)波速共用，并且指向其相鄰節(jié)點的Bk個波束。此外，假定每個波束允許的近鄰的數(shù)目等于Nbeam，每個波束允許的半永久時隙的許可數(shù)目的固定極限(在每個近鄰被分配一個SP時隙的情況下)。
如果在每個相鄰節(jié)點，對于每個波束來說，Nbeam的固定值滿足(7)，那么通過關(guān)于這些鏈路中的每個鏈路，與近鄰的相互協(xié)定，所有節(jié)點能夠為該鏈路及其每個波束選擇不同的半永久時隙，而不考慮距離一個中繼段以上的其它節(jié)點正在選擇什么顏色。這允許每個節(jié)點通過只與相鄰節(jié)點通信，以非常直接的方式為每個波束選擇其Nbeam個半永久時隙。通過遵循該策略，每個節(jié)點能夠支持至少Nk＝Bk·Nbeam(8)個近鄰，并且均被分配單一的SP時隙，同時每個波束被分配不高于Nbeam個這種時隙。
只要(7)被滿足，就可支持每個波束Nbeam個近鄰的驗證是直接根據(jù)關(guān)于單波束情況的觀察結(jié)果的驗證得出的。從而，如果所有Bk個波束使它們的SP時隙按照相同的方式被調(diào)度，那么顯然可被支持的相鄰節(jié)點的數(shù)目是波束的數(shù)目與每波束的近鄰數(shù)目的乘積，得到等式(8)。
圖10中表示了每個節(jié)點具有不同數(shù)目的波束的兩個節(jié)點之間的SP時隙分配的例子。在該例子中，節(jié)點1具有2個波束，節(jié)點2具有3個波束。雖然這兩個節(jié)點具有不同數(shù)目的波速，不過兩個節(jié)點都必須使用相同的幀結(jié)構(gòu)。在本例中，Nframe＝5時隙/幀。根據(jù)(7)和(8)，這允許節(jié)點1最多具有6個鄰居，節(jié)點2最多具有9個鄰居。
最初，這兩個節(jié)點都具有1個節(jié)點，小于在(7)和(8)的約束下，它們被允許的近鄰的最大數(shù)目。為每個鏈路表示了SP波束/時隙分配。這些節(jié)點可在它們之間增加額外的一條鏈路，同時仍然滿足(7)和(8)的約束。鏈路調(diào)度協(xié)議將得到用于每個節(jié)點的SP分配的可接受的波束/時隙，并且它基本上按照和單波束情況下它所采用的相同方式工作。
表22中表示了對應(yīng)的協(xié)議消息交換。節(jié)點1通過發(fā)送REQ_SPTS(L＝1，2，3)以及至少Nbeam個候選時隙的列表，啟動所述交換。注意3個波束ID由a、b和c表示，時隙編號由波束ID上的下標(biāo)表示。節(jié)點1必須識別它已在波束a上使用所有3個許可的SP時隙，但是在其波束b上，它只分配了3個許可的SP時隙中的2個。
從而，它把3個SP時隙(在波束b上可用)的列表發(fā)送給節(jié)點2。該列表可包括該波束上的所有自由時隙和DA時隙。當(dāng)發(fā)送請求消息時，對時隙和鏈路調(diào)度消息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行恰當(dāng)改變。節(jié)點2先前已為其到其8個近鄰的鏈路，在波束a和b上所有可用的SP時隙。
從而，波束c是能夠接收新的SP分配的唯一波束。當(dāng)它從節(jié)點1收到REQ_SPTS(L＝(1，2，3))時，它選擇波束/時隙c3作為將為新鏈路(先前已分配c1和c2作為SP時隙)的唯一波束/時隙。它在答復(fù)消息中發(fā)送該選擇。當(dāng)發(fā)送答復(fù)消息時，還對波束/時隙和鏈路調(diào)度消息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行恰當(dāng)改變。最后，當(dāng)發(fā)送或收到確認(rèn)時，恰當(dāng)時隙的狀態(tài)被改變?yōu)椤氨籗P分配給鏈路(1，2)。”表22

實現(xiàn)多波束調(diào)度算法/協(xié)議所需的改變簡單并如下所示。把波束ID作為變量加入時隙DB和鏈路調(diào)度消息DB的狀態(tài)中。使用(7)和(8)作為確定是否能夠調(diào)度新的SP時隙的標(biāo)準(zhǔn)。我們?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)指定參數(shù)Nframe和Nbeam的值。
為了新潛在的近鄰提供新的SP時隙分配，該算法必須首先找出近鄰的數(shù)目小于Nbeam的波束。該波束隨后可被用于增加該新鄰居。節(jié)點向其近鄰發(fā)送的REQ_SPTS消息將規(guī)定當(dāng)前未被SP分配的波束的Nbeam可用時隙。
在收到REQ_SPTS消息的情況下，節(jié)點必須找出它的近鄰的數(shù)目小于Nbeam的波束之一。該波束隨后可被用于增加新鄰居。通過比較接收的REQ_SPTS消息中的Nbeam個時隙的列表與所選波束中當(dāng)前未被分配的Nbeam個時隙，可發(fā)現(xiàn)為這兩個列表共用的至少一個時隙。該時隙可被選為將在REPLY_SPTS消息中發(fā)送的時隙。一旦始發(fā)節(jié)點收到REPLY_SPTS消息，那么兩個節(jié)點將已選擇它們的波束和共同的時隙分配。
該例子含蓄地假定單一頻帶被用于每個波束。這種情況下，一個節(jié)點可具有通過相同頻帶無干擾地同時通信的幾個波束。實踐中難以支持這種無干擾操作。就在不同的頻帶中工作的每個波束(即圖10中的波束a、b和c均使用不同的頻帶)來說，可類似地用公式表示該問題。根據(jù)調(diào)度算法，我們理應(yīng)對SP時隙的分配應(yīng)用相同的約束條件。但是，在實際分配時隙/波束組合的情況下，我們需要找出這樣一種分配，以致這兩個節(jié)點正在使用相同的波束(等同于使用相同的頻帶)以及相同的時隙。從調(diào)度的觀點來看，這等同于使每個波束/時隙組合不同。從而，可用時隙的數(shù)目是波束的數(shù)目與幀大小的乘積。這種情況下，向潛在近鄰分配SP時隙的約束條件由下式給出B·Nframe≥2·N-1，(9)其中B表示波束的數(shù)目。這種有關(guān)鄰居數(shù)目的約束稍微比(7)和(8)的約束更嚴(yán)格，因為要求共用SP時隙的節(jié)點還必須使用相同的波束/頻率通道以及相同的時隙。對于Nframe＝5和B＝3的例子來說，那么(8)的約束條件允許每個節(jié)點8個近鄰，而(7)和(8)的約束條件將允許每個節(jié)點9個近鄰。
圖10中的例證問題具有2個節(jié)點，每個節(jié)點具有3個波束，每個波束在不同的頻帶中工作，即，波束a、b和c均使用不同的頻帶。另外假定幀大小為5。兩個節(jié)點都已向相鄰節(jié)點提交7個SP時隙，從而根據(jù)(9)，它們都可利用一個SP時隙增加一個額外的近鄰，所述一個SP時隙允許它們在其間建立鏈路。圖中指示出了提交的SP時隙，在表23中示出了建立SP時隙分配和新鏈路所需的消息交換。節(jié)點1通過向節(jié)點2發(fā)送REQ_SPTS(L＝(a4，a5，b3，b4，b5，c3，c4，c5))啟動消息交換，節(jié)點2必須包括它先前未分配為SP時隙的8個波束/時隙組合。在本例中，節(jié)點2已分配未被節(jié)點1使用的7個波束/時隙組合(它們在于REQ_SPTS消息中接收的8個波束/時隙組合的列表中)。從而，依據(jù)(9)，存在它可選擇以供分配的至少一個剩余波束/時隙組合(c5)。這是分配給節(jié)點1和2之間的鏈路的SP波束/時隙組合，如圖11和表23中所示。
表23

現(xiàn)在參見圖12和13，決定何時適合于在兩個移動節(jié)點12之間建立定向鏈路的一種有利的方法是首先確定節(jié)點之間的全向鏈路的質(zhì)量，使所述決定基于該質(zhì)量值。即，定向信號的信號強(qiáng)度一般大于在相同功率水平下發(fā)射的定向信號的信號強(qiáng)度，因為定向通信鏈路的能量集中在一個方向上，而不在360°內(nèi)展開。從而，在建立定向通信鏈路之前，通過要求節(jié)點具有足夠的全向通信鏈路的質(zhì)量值，這提供定向通信鏈路也將具有所需質(zhì)量水平的良好指示。
實際上，全向鏈路質(zhì)量是維持使用定向天線的節(jié)點的連接移動自組織網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵問題。能夠間歇或者持續(xù)相當(dāng)長時間地導(dǎo)致定向鏈路和全向鏈路任意之一或者這兩者損失的鏈路減損有多種多樣。最好對這兩種鏈路類型，持續(xù)測量鏈路質(zhì)量，應(yīng)采用機(jī)制來對抗鏈路質(zhì)量方面的變化，并通過鏈路層通知，把鏈路質(zhì)量通知網(wǎng)絡(luò)層，不過在一些實施例中可以使用其它配置。
這樣，最好如上所述，通過首先在方框121，在指定的一對移動節(jié)點12之間建立全向鏈路，開始建立定向鏈路的進(jìn)程(方框120)。當(dāng)通過收到某一近鄰的Link_HELLO分組，首先檢測到該近鄰時，發(fā)生上述步驟。根據(jù)本發(fā)明的這一方面，在全向鏈路質(zhì)量足夠高之前，將不允許鏈路調(diào)度器啟動建立定向鏈路的進(jìn)程。
控制器18如果確定全向鏈路的質(zhì)量值(方框122)。通過利用OLSR作為例證的路由協(xié)議，以便與OLSR規(guī)范相符，我們將把鏈路質(zhì)量量度(由變量N_quality表示)定義為介于0和1之間的數(shù)，這里1代表最高質(zhì)量。
根據(jù)OLSR規(guī)范中計算質(zhì)量的一種方法，這可被用作關(guān)于OLSR分組的分組接收差錯值的估計值。
應(yīng)按照獲得通道質(zhì)量的可能的最準(zhǔn)確估計值的方式實現(xiàn)估計通道質(zhì)量的進(jìn)程。一種可能性是使用例如來自802.11卡的信噪比估計值，如果它們易于獲得并且與分配給特定節(jié)點的時隙相關(guān)。
如果不能容易地使用信噪比估計值，那么可使用和OLSR一起使用的方法，該方法根據(jù)OLSR分組的成功接收來估計質(zhì)量。對于全向鏈路，每秒從每個近鄰收到類型為Link_HELLO，定向近鄰和通道質(zhì)量反饋的幾個分組。對于指定的一組配置參數(shù)，每秒從每個相鄰節(jié)點傳送固定數(shù)目的這些分組。從而，每秒傳送已知數(shù)目的這些分組，接收的數(shù)目可被計數(shù)。
計算全向質(zhì)量值N_qualityomniLk的算法如下所示。對于來自節(jié)點k的每個成功分組接收，來自節(jié)點k的鏈路的N_qualityomniLk被更新為
N_qualityomniLk=(1-α)·N_qualityomniLk+α---(10)]]>對于丟失的來自節(jié)點k的每個分組傳輸，來自節(jié)點k的鏈路的N_qualityomniLk被更新為N_qualityomniLk=(1-α)·N_qualityomniLk---(11)]]>在第一個接收的Link_HELLO之前，來自節(jié)點k的鏈路的N_qualityomniLk值的初始條件被設(shè)置為0，隨后利用正確接收的Link_HELLO，根據(jù)(10)對其進(jìn)行更新。參數(shù)α的選擇有效地設(shè)置一階濾波器(或者指數(shù)加權(quán)平均值)的時間常數(shù)，以便計算成功分組傳輸?shù)目赡苄缘墓烙嬛?。該參?shù)值的正確設(shè)置取決于預(yù)期的每秒的消息數(shù)，它是所需的響應(yīng)性和估計值的精度之間的折衷。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會認(rèn)識到，α的值越大，導(dǎo)致對于收到的每個新樣本變化越大。這以增大對鏈路狀態(tài)不正確分類的可能性的代價，導(dǎo)致鏈路狀態(tài)的變化的快速識別。
對于鏈路Lk，將設(shè)置變量Can_AllocLk，變量Can_AllocLk最好為TRUE，以便為初始SP時隙分配，或者為歸因于干擾減輕的任何未來的DA分配或再分配，啟動定向鏈路時隙分配。即，在方框123和124，如果全向通信鏈路的質(zhì)量值大于第一質(zhì)量閾值(指示Can_AllocLk為TRUE)，那么鏈路調(diào)度器將只建立與相鄰移動節(jié)點的定向通信鏈路，從而結(jié)束圖解說明的方法。可如前所述建立定向通信鏈路。
當(dāng)然，在建立定向鏈路之后，通過確定/監(jiān)視質(zhì)量值(方框131)，該方法可隨意繼續(xù)(方框130)。這種情況下，根據(jù)下述關(guān)系，每次確定N_qualityomniLk時，修改變量Can_AllocLkN_qualityomniLk<TomniL;Set Can_AllocLk=FALSE;---(12)]]>N_qualityomniLk>TomniH;Set Can_AllocLk=TRUE;and---(13)]]>TomniL≤N_qualityomniLk≤TomniH;]]>不修改Can_AllocLk(14)為了避免估計N_qualityomniLk值時，由統(tǒng)計波動造成的鏈路拍動，在(12)-(14)中引入滯后，以防止Can_AllocLk變量的修改，除非N_qualityomniLk的足夠變化被估計，如方框132所示。選擇第一閾值TomniH，第二閾值TomniL和參數(shù)α以確保該行為。閾值的例證值為TomniL=0.2]]>和TomniH=0.8,]]>不過也可使用其它值。當(dāng)然，如果質(zhì)量值低于第二閾值TomniL，那么定向鏈路的使用可被臨時暫停，或者鏈路被恰當(dāng)?shù)刂袛?方框133)，從而結(jié)束圖解說明的方法(方框134)。
應(yīng)注意下面將進(jìn)一步討論的程序可基于使用Can_AllocLk變量作為門限，如上所述。即，在時隙可被分配給定向鏈路Lk之前，該變量應(yīng)具有值Can_AllocLk=TRUE.]]>當(dāng)對于鏈路Lk，收到第一個Link_HELLO分組時，該變量最初被設(shè)置為值Can_AllocLk=FALSE.]]>當(dāng)然，可使用其它方法來確定何時適合于建立和/或繼續(xù)使用定向通信鏈路。
現(xiàn)在參見圖14-16，更詳細(xì)地說明按需分配時隙的分配。最好按照響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)通信量的波動需求的方式分配DA時隙。如上所述，變量Can_AllocLk可被用于確定何時首次適合于建立定向通信鏈路。即，良好的全向通道質(zhì)量可被用作新DA時隙的分配的前提條件。從而，對于鏈路Lk，在時隙的請求者或者接收時隙分配請求的節(jié)點分配新的DA時隙之前，變量Can_AllocLk應(yīng)為TRUE。
類似地，最好還在響應(yīng)干擾條件或其它鏈路退化，重新分配DA定向時隙之前，要求變量Can_AllocLk為TRUE。DA時隙的分配的下述說明假定Can_AllocLk為TRUE，但是不是在所有實施例中都要求這樣。
根據(jù)本發(fā)明的這一方面，只有當(dāng)為一個節(jié)點和一個相鄰節(jié)點之間的鏈路分配一個半永久時隙時，才允許從所述一個節(jié)點到所述相鄰節(jié)點的對按需時隙的請求。在鏈路被分配至少一個半永久時隙之后，節(jié)點可請求額外時隙的周期分配。用于調(diào)度DA時隙的消息可通過全向鏈路或者定向鏈路發(fā)送。
更特別地，每個控制器18最好包括數(shù)據(jù)隊列18f，用于保存將通過指定的通信鏈路發(fā)送的數(shù)據(jù)。在如上所述，在方框141在各對移動節(jié)點12之間調(diào)度相應(yīng)的半永久時隙的情況下，開始分配按需分配時隙的第一種方法(圖14)(方框140)。在方框142，可確定在半永久時隙期間先前通過通信鏈路發(fā)送的數(shù)據(jù)的數(shù)量，以及保存數(shù)據(jù)隊列中的數(shù)據(jù)的數(shù)量(方框143)，并在方框144，據(jù)此確定每個通信鏈路的鏈路使用度量。隨后在方框145，根據(jù)鏈路使用度量，可調(diào)度按需分配的時隙(下面將進(jìn)一步說明)，從而在方框146結(jié)束圖解說明的方法。
特別地，對于DA時隙的有效分配來說，每個鏈路上的通信量需要的測量特別重要。如上所述，這最好根據(jù)通過指定鏈路發(fā)送的數(shù)據(jù)的數(shù)量和在隊列18f中正在變得倒退(back up)的數(shù)據(jù)來實現(xiàn)。就前者來說，測得的通過節(jié)點i和k之間的鏈路發(fā)送的平均通信量(以每個信號出現(xiàn)時間的時隙的數(shù)目為單位)將由Tikse表示。該量度將包括通過每個信號出現(xiàn)時間的一個或多個半永久時隙以及任何按需時隙發(fā)送的所有通信量。
還為節(jié)點i和k之間的鏈路保持隊列狀態(tài)的當(dāng)前量度Qik。較大的Qik值指示需要立即分配一個或多個DA時隙。需求的偶然爆發(fā)會引起Qik增大，這隨后應(yīng)觸發(fā)對DA容量的額外時隙的請求，直到隊列規(guī)模降低為止。
在節(jié)點i和k之間的鏈路上分配的時隙的總數(shù)由Niktot表示。時隙需求被定義為Tikdem=f(Tikse,Qik)---(15)]]>這是測量的通信量加入由隊列規(guī)模指示的估計的所需額外容量的函數(shù)。該函數(shù)可采取多種形式，還會受對保留容量的新請求影響。
在一些實施例中，最好允許鏈路度量受通信量需求的優(yōu)先級影響。即，某一時隙期間，對指定通信鏈路的需求的等級可被進(jìn)一步分成對幾種優(yōu)先級類別的通信量的預(yù)期需求的數(shù)量。這使得能夠更有效地分配時隙以滿足優(yōu)先化通信量的需求。
從而，參考圖15，通過類似于參考在圖14中的方框141圖解說明的步驟描述的那樣，調(diào)度SP地洞，開始這種方法(方框151)。隨后在方框152，可關(guān)于每個通信鏈路，對多個數(shù)據(jù)優(yōu)先級或類別中的每一個，確定鏈路使用度量。這可利用上述度量之一或者兩者(即先前傳送的數(shù)據(jù)的數(shù)量和/或保存在數(shù)據(jù)隊列18f中的數(shù)據(jù)的數(shù)量)，或者其它適當(dāng)?shù)氖褂枚攘縼韺崿F(xiàn)。
例如，如果通信量按照從最低到最高的順序被區(qū)分優(yōu)先順序為p個優(yōu)先級類別，p1，p2，p3，...，pp，那么對優(yōu)先級類別pj的時隙需求為
Tikdem,Pj=f(Tikse,Pj,QikPj)---(16)]]>對每個優(yōu)先級類別計算獨(dú)立的需求度量。隨后利用來自兩個方向的度量，計算該鏈路上對于該優(yōu)先級類別所需的時隙的數(shù)目Tikneed，PjTikneed,Pj=max(Tikdem,Pj,Tkidem,Pj)---(17)]]>最好是使最高優(yōu)先極需求度量Tikneed，Pp增大一個偏項B(例如，約為時隙的1/4)，以確保分配足夠的容量，從而避免大排隊。隨后，集合(aggregate)度量可被任意確定(方框153)為所有優(yōu)先級類別的集合需求，即Tikneed=Σj=1pTikneed,Pj---(18)]]>隨后在方框154可據(jù)此及根據(jù)優(yōu)先級調(diào)度DA時隙，從而結(jié)束該方法(方框155)。
需求度量被分配給該鏈路，它是對容量的需求和先前分配給該鏈路的時隙的數(shù)目的函數(shù)。我們用MikDA(TikPj，Niktot)來表示它，指示它取決于估計的對所有優(yōu)先級類別的需求和分配時隙的數(shù)目。該方法規(guī)定當(dāng)較高優(yōu)先級通信量的比例增大，以及當(dāng)需要更多時隙時，該度量增大。另外，如果分配時隙的數(shù)目被增大，那么該度量被降低。從而，如果某一鏈路具有過量的時隙，那么該度量為負(fù)。當(dāng)然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會認(rèn)識到在各種應(yīng)用中可以使用其它度量。
下述算法可被用于計算鏈路度量。對于下面的例子，為了簡便起見，我們假定三種優(yōu)先級類別，優(yōu)先級類別p3最重要。如果Tikneed≤Niktot,]]>那么設(shè)置MikDA(TikPj,Niktot)=Tikneed-Niktot;---(19)]]>否則如果Tikneed-Tikneed,P1≤Niktot,]]>那么MikDA(TikPj,Niktot)=max(Ks,Tikneed-Niktot);---(20)]]>否則如果Tikneed-Tikneed,P1-Tikneed,P2≤Niktot,]]>那么MikDA(TikPj,Niktot)=max(2·Ks,Ks+Tikneed-Tikneed,P1-Niktot);---(21)]]>否則
MikDA(TikPj,Niktot)=2·Ks+Tikneed-Tikneed,P1-Tikneed,P2-Niktot---(22)]]>在上面的算法中，選擇恒定參數(shù)Ks≥1以便對每種優(yōu)先級類別允許和度量中所需的一樣多的范圍(range)。例如，如果Ks＝1，那么如果需要額外的時隙，并且存在類型P3通信量需求，那么集合度量將在范圍2<MikDA(TikPj,Niktot)≤3]]>中。同樣地，如果最高的通信量類別為類別P2，那么集合度量將在范圍1<MikDA(TikPj,Niktot)≤2]]>中。否則，如果最高的通信量類別為類別P1，那么集合度量將在范圍0<MikDA(TikPj,Niktot)≤1]]>中。通過為Ks選擇更大的值，該范圍可被進(jìn)一步擴(kuò)大。對于Ks＝2，利用上述程序，從最低到最高的3種優(yōu)先級類別的度量范圍為0-2、2-4和4-6。
如上計算的度量MikDA(TikPj，Niktot)提供鏈路是否需要額外的時隙分配(即，MikDA(TikPj，Niktot)是否為正)和哪個優(yōu)先級類別要求所述分配的基礎(chǔ)。它還使新時隙能夠以最高的優(yōu)先級被分配在具有指示對時隙的最大需要的最高度量的那些鏈路上。另外，它還指示是否存在分配給該鏈路的過量容量(即，MikDA(TikPj，Niktot)為負(fù))。
要注意的關(guān)鍵點是當(dāng)使用上述方法時，鏈路度量將指示對于時隙的優(yōu)先化相對需求。大于0的最大度量指示與任何其它鏈路相比，最需要用于較高優(yōu)先級的通信量的額外容量。小于0的度量指示鏈路具有過量的容量。最小的鏈路度量指示具有最大的過量容量的鏈路。該鏈路從而理應(yīng)是在另一鏈路上重新調(diào)度容量(如果需要的話)的最佳候選者。
下面將參考圖16說明例證的方法，該方法將在每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點12被用于把用于定向鏈路的按需時隙分配給相鄰節(jié)點。該方法開始于方框160，通過利用在圖14和15任意之一或者兩者中概述的方法，在方框161，移動節(jié)點12將連續(xù)保持其被分配半永久時隙的每個鏈路的鏈路度量MikDA(TikPj，Niktot)。
每上節(jié)點12將使用該度量來向每個相鄰節(jié)點指示對額外傳輸時隙的需求。MikDA(TikPj，Niktot)的最大值指示按照優(yōu)先級排序，最需要額外的DA時隙分配的鏈路。MikDA(TikPj,Niktot)>2·Ks]]>的值指示對最高優(yōu)先級類別P3的額外時隙的需要。類似地，如果Ks<MikDA(TikPj,Niktot)≤2·Ks,]]>那么需要額外的時隙來服務(wù)優(yōu)先級類別P2。最后，如果0<MikDA(TikPj,Niktot)≤Ks,]]>那么需要額外的時隙來服務(wù)于優(yōu)先級類別P1。
在度量MikDA(TikPj，Niktot)被保持的情況下，在方框162，具有大于0的最大鏈路度量的加應(yīng)被選為額外時隙分配的首選。如果存在可用作自由時隙或者用作對其它鏈路的過量DA分配(同樣由小度量指示)的時隙或者正被使用但是具有較低優(yōu)先級的時隙，那么進(jìn)程轉(zhuǎn)變到增加DA時隙狀態(tài)，啟動查找DA時隙分配的進(jìn)程。
存在可用在時隙再分配進(jìn)程中的幾種其它度量。在方框163，可計算增大的容量鏈路使用度量MikDA(TikPj，Niktot+1)，以估計在增加額外的時隙之后，鏈路度量如何變化。這可用于確定是否應(yīng)請求另一時隙，以及該請求的優(yōu)先級如何。它可指示該鏈路應(yīng)被分配另一時隙，或者另一鏈路現(xiàn)有具有較大的度量。在后一情況下，下一時隙應(yīng)被分配給具有最大度量的鏈路。
類似地，在方框164，可計算降低的容量鏈路使用度量MikDA(TikPj，Niktot-1)，以估計如果從該鏈路取走一個時隙，鏈路使用度量將為多少。這可用于從一個鏈路到另一鏈路的時隙的重新分配。即，如同本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的那樣，如果增大的和/或降低的鏈路使用度量在可接受的限度內(nèi)，那么在方框165，為再分配指定的按需分配時隙隨后被重新分配，從而結(jié)束圖解說明的方法(方框166)。
如同半永久時隙一樣，節(jié)點12只需要與某一近鄰協(xié)調(diào)將為到該近鄰的定向鏈路分配的DA時隙的選擇。這意味著某一近鄰將通過定向鏈路向該近鄰發(fā)送時隙分配請求，并通過相同的鏈路接收分配的批準(zhǔn)或者請求的拒絕，如下進(jìn)一步所述。
最好根據(jù)預(yù)定的時間表定期重新計算鏈路度量。鏈路度量大于某一閾值Max_metric_threshold的鏈路是獲得新的DA容量的候選者。該度量可指示對多個時隙的需要，可在一個請求中同時請求它們。具有超過所述閾值的最大度量的鏈路喜歡分配新的DA時隙。但是，如果多個鏈路度量超過閾值Max_metric_threshold，那么某一節(jié)點可同時向多個相鄰節(jié)點請求DA時隙。鏈路度量的負(fù)值指示該鏈路具有過量的容量，不過在各個實施例中也可采用其它形式的度量。該容量可被放棄，以滿足具有更大鏈路度量的其它鏈路的需求。
使用多個數(shù)據(jù)優(yōu)先級還提供區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)優(yōu)先順序的靈活性，從而優(yōu)先級較高的數(shù)據(jù)可首先被傳送。當(dāng)然，指定鏈路可具有在每個定向信號出現(xiàn)時間中分配的幾個時隙。從而，到相鄰節(jié)點k的定向鏈路Lk可具有分配給它的時隙i和j，這兩個時隙可具有不同的鏈路質(zhì)量。根據(jù)干擾水平，時隙之一可能質(zhì)量較高，而另一時隙可能質(zhì)量較差。一般不適于通過質(zhì)量較差的時隙傳送重要通信。
現(xiàn)在將參考圖17說明根據(jù)指定時隙內(nèi)的鏈路服務(wù)質(zhì)量(QoS)，區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)的優(yōu)先順序的一種有利方法。開始于方框170，在方框171，在指定的一對移動節(jié)點12之間調(diào)度多個時隙。同樣，如前所述，這一般包括一個或多個SP時隙，以及一個或多個DA時隙。同樣如上所述，在方框172，還例證確定在每個時隙內(nèi)，與通信鏈路相關(guān)的相應(yīng)鏈路質(zhì)量值。這可根據(jù)SIR、分組接收差錯值等來實現(xiàn)。這樣，在方框173，根據(jù)數(shù)據(jù)的優(yōu)先級和質(zhì)量值，數(shù)據(jù)被區(qū)分優(yōu)先順序，以便在時隙內(nèi)被傳送，從而結(jié)束圖解說明的方法(方框174)。
更具體地說，控制器18最好把與優(yōu)先級中最高的一個優(yōu)先級對應(yīng)的數(shù)據(jù)分配給具有與之相關(guān)的最高質(zhì)量值的時隙。例如，最高的優(yōu)先級可能對應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)控制數(shù)據(jù)，因為這種數(shù)據(jù)一般要求即時傳送和動作，以便減輕干擾，把丟失的鏈路重新分配給新時隙等。
另外參見圖18，說明區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)優(yōu)先順序的一種例證方法。開始于方框180，在方框181，首先最好依據(jù)數(shù)據(jù)優(yōu)先級對等待傳送的數(shù)據(jù)分級，隨后在方框182，依據(jù)數(shù)據(jù)被接收的順序進(jìn)一步對所述數(shù)據(jù)分級。來自這兩個步驟的最高分級的數(shù)據(jù)隨后可被選擇(方框183)，并在方框184，在第一個可用時隙內(nèi)被發(fā)送，對于所述第一可用時隙來說，質(zhì)量值高于關(guān)于該數(shù)據(jù)優(yōu)先級的相應(yīng)最小質(zhì)量閾值。該進(jìn)程隨后繼續(xù)進(jìn)行，直到所有數(shù)據(jù)都被發(fā)送為止(方框185)，從而在方框186結(jié)束圖解說明的方法。當(dāng)然，在實際操作中，上述步驟將被頻繁重復(fù)，但是為了清楚起見，它們被圖解表示成在方框186終止。
應(yīng)注意數(shù)據(jù)隊列18f事實上可被實現(xiàn)成獨(dú)立的數(shù)據(jù)優(yōu)先級隊列，如果實現(xiàn)了基于質(zhì)量值(即QoS)的優(yōu)先化。此外，一些修改是合乎需要的，以便考慮到分配給特定鏈路的每個時隙的不同鏈路質(zhì)量。同樣利用上述例子，可能不希望通過質(zhì)量可疑時隙傳送OLSR網(wǎng)絡(luò)控制通信量。
在節(jié)點j關(guān)于經(jīng)由時隙i，其到節(jié)點k的鏈路估計的質(zhì)量量度由N_qualityiLk表示。類似的，在節(jié)點k關(guān)于該時隙的并將在通道質(zhì)量反饋分組中發(fā)射的估計質(zhì)量由N_quality_RxiLk表示。隨后，根據(jù)這兩個估計值，時隙i的質(zhì)量可被估計為QualityiLk=Min(N_qualityiLk,N_quality_TxiLk).]]>如果網(wǎng)絡(luò)控制通信量被賦予最高優(yōu)先級，那么當(dāng)分配給定向鏈路Lk的時隙i出現(xiàn)時，關(guān)于該定向鏈路Lk的任何排隊網(wǎng)絡(luò)控制通信量可以首選使用該時隙，假定關(guān)于時隙的質(zhì)量的一些條件被滿足。
對于網(wǎng)絡(luò)控制通信的類別來說，這樣的條件如下所示。發(fā)送給節(jié)點k的分組在第一時隙i中被傳送，并且如果鏈路Lk的質(zhì)量滿足QualityiLk>TNC,]]>那么所述分組被分配給定向鏈路Lk，其中選擇閾值TNC以便為網(wǎng)絡(luò)控制通信確保足夠的鏈路質(zhì)量。否則，發(fā)送給節(jié)點k的分組可在分配給具有最高鏈路質(zhì)量QualityiLk的定向鏈路Lk的時隙中被發(fā)送。
此外，對于任務(wù)數(shù)據(jù)通信的一些類別，最好施加類似的時隙質(zhì)量條件。對于任意任務(wù)數(shù)據(jù)類別Cm，可施加如下所述的時隙質(zhì)量條件。發(fā)送給節(jié)點k的分組可在分配給滿足QualityiLk>TCm]]>的定向鏈路Lk的第一時隙i內(nèi)被傳送，其中選擇閾值TCm以便為類別Cm的任務(wù)數(shù)據(jù)通信，確保足夠的鏈路質(zhì)量。否則，發(fā)送給節(jié)點k的分組可在分配給具有最高鏈路質(zhì)量QualityiLk的定向鏈路Lk的時隙內(nèi)被傳送。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員會認(rèn)識到，上述方法的優(yōu)點是具有更長的信號出現(xiàn)時間，在每個信號出現(xiàn)時間內(nèi)，幾個時隙被分配給每個鏈路Lk。即，當(dāng)由于干擾的緣故，一個時隙臨時地或者永久地質(zhì)量較差時，鏈路惡化的機(jī)會很小。這種情況下，其它的分配時隙可具有更高的質(zhì)量，并且對保持關(guān)鍵通信的QoS來說關(guān)系重大。如果單個時隙被分配給某一鏈路，那么如果由于干擾的緣故，所述單個分配時隙開始惡化，那么新時隙的分配可能存在延遲。
最好對定向鏈路以及全向鏈路進(jìn)行鏈路質(zhì)量檢測。然而，對于定向鏈路來說，這更復(fù)雜，因為每個時隙可能具有不同的鏈路質(zhì)量。除了引起鏈路中斷的正常傳播效應(yīng)之外，定向鏈路經(jīng)受由來自正在復(fù)用相同時隙的其它節(jié)點對的干擾引起的質(zhì)量惡化。從而，需要單獨(dú)估計并保存每個時隙的鏈路質(zhì)量(即使幾個時隙被分配給相同的相鄰節(jié)點)。
此外，即使就關(guān)于每個時隙單獨(dú)估計的鏈路質(zhì)量來說，幾個時隙內(nèi)某一鏈路的集合鏈路質(zhì)量一般是傳送給路由協(xié)議的唯一信息，和OLSR的情況一樣。由于對某些時隙，通信量需求的變化和干擾約束條件的變化(由幾何開關(guān)的變化引起)所需的對鏈路的頻繁時隙重新分配，使該進(jìn)程復(fù)雜化。
在鏈路層的所有該活動事實上對路由協(xié)議來說是透明的。對于到某一近鄰的任意指定鏈路，一般同路由協(xié)議報告的唯一信息是到該近鄰的鏈路的鏈路質(zhì)量。下面說明本發(fā)明的可在鏈路層用于支持鏈路質(zhì)量檢測，干擾避免和減輕的各種特征，以及它們與分配新時隙的關(guān)系。
現(xiàn)在將參考圖19和20說明一種特別有利的確定定向鏈路質(zhì)量的方法。如果信噪比估計值不能容易地被用于估計每個單個時隙的質(zhì)量，那么可以使用上面所述的估計全向鏈路質(zhì)量的方法(即，使用全向開銷分組(overhead packet)的成功接收)。就定向時隙來說，通信量主要是任務(wù)數(shù)據(jù)通信量。
具體地說，開始于方框190，在每個時隙中，源節(jié)點將傳送幾個這樣的數(shù)據(jù)分組，但是接收節(jié)點不知道傳送了多少個數(shù)據(jù)分組。為了使接收節(jié)點知道在每個時隙中，傳送了多少個數(shù)據(jù)分組，在方框191，在該時隙中，連同數(shù)據(jù)分組一起，發(fā)射器還傳送特殊的開銷分組PKT_CT。開銷分組提供該時隙內(nèi)傳送的分組的計數(shù)(包括它自己)。從而，如果收到了PKT_CT分組，那么接收節(jié)點將知道在一個時隙中總共傳送了多少個分組。我們把在該時隙中傳送的分組的數(shù)目表示為niT。在方框192，接收節(jié)點還對正確接收的分組的數(shù)目(表示為niR)計數(shù)。
根據(jù)在時隙i中接收的分組，可估計時隙i的分組接收差錯值。最好，網(wǎng)絡(luò)被這樣配置，以致始終傳送至少一個分組(即，PKT_CT分組)。這樣，如果在指定時隙中沒有收到任何分組，那么時隙i的分組接收差錯值被估計為0。如果在方框193，PKT_CT分組被正確接收，那么它提供niT的值，時隙i的分組接收差錯值被估計為niR/niT，從而在方框196結(jié)束圖解說明的方法。
可能發(fā)生的另一種情況是如果PKT_CT分組未被正確接收，并且niT的值未知。這種情況下，時隙i的正確分組接收的概率被估計為被正確接收的分組占據(jù)的時隙的分?jǐn)?shù)(方框195)，即BiR/TSi。這里，BiR表示在該時隙內(nèi)，正確接收的分組中的字節(jié)的數(shù)目，TSi以字節(jié)為單位表p~iC=niR/niT;(niT_known)BiR/TSi;(niT_not_known)0;(no_pkts_received)---(23)]]>示時隙長度。從而，時隙i的分組接收差錯值的估計值 被計算為開始于方框200，該方法可隨意包括在方框201，利用分組接收差錯值來確定/更新分配給鏈路Lk的每個時隙i的定向鏈路質(zhì)量值(LQV)N_qualityiLk。對于信號出現(xiàn)時間中的每個時隙，每個信號出現(xiàn)時間這些值被更新一次。在每個時隙之后，分配給鏈路i的定向鏈路的N_qualityiLk值被更新為N_qualityiLk=(1-β)·N_qualityiLk+β·p~iC---(24)]]>在時隙被分配給來自節(jié)點k的鏈路之后的第一個接收時隙之前，該鏈路的N_qualityiLk值的初始條件被設(shè)置為1。隨后對于該信號出現(xiàn)時間的時隙i之后的每個后續(xù)信號出現(xiàn)時間，根據(jù)(24)更新N_qualityiLk值。
參數(shù)β的選擇有效地設(shè)置相對于估計成功分組傳輸?shù)母怕实囊浑A濾波器的定向鏈路信號出現(xiàn)時間的長度的時間常數(shù)。參數(shù)β的正確設(shè)置是所需的響應(yīng)性和估計精度之間的折衷。較大的β值導(dǎo)致信號出現(xiàn)時間內(nèi)的較大可能變化。這以增大錯誤分類鏈路狀態(tài)的可能性為代價，更快速地識別鏈路狀態(tài)方面的變化。
一個問題是在確定鏈路狀態(tài)發(fā)生變化之前，應(yīng)允許過去多少時間(以信號出現(xiàn)時間為數(shù))。在一段時間之后，如果時隙i變得非常差，那么N_qualityiLk≈0.]]>類似地，如果時隙i已變得非常好，那么N_qualityiLk≈1.]]>困難在于判斷良好和低劣之間的轉(zhuǎn)變，和何時宣告應(yīng)重新分配時隙。
一種特別有利的完成所述確定的方法是使用滯后。根據(jù)本發(fā)明的這一方面，一般來說，在方框201，目的節(jié)點根據(jù)分組接收差錯值確定與通信鏈路相關(guān)的鏈路質(zhì)量值N_qualityiLk。如果鏈路質(zhì)量值N_qualityiLk低于第一閾值，那么在方框203，源節(jié)點和目標(biāo)節(jié)點將在該時隙內(nèi)停止使用所述通信鏈路。
此外，在方框204，如果鏈路質(zhì)量值N_qualityiLk持續(xù)預(yù)定的時間仍然低于第一閾值(在其它實施例中也可使用其它閾值)，那么，源節(jié)點和目的節(jié)點可確定新的時隙，以便在它們之間建立無線通信鏈路，從而結(jié)束圖解說明的方法(方框206)。另一方面，在方框207，如果鏈路質(zhì)量值N_qualityiLk先前已低于第一閾值，并且鏈路的使用已被停止，那么在方框208和209，如果鏈路質(zhì)量值增大到高于第一閾值的第二閾值之上，源節(jié)點和目的節(jié)點將在該時隙內(nèi)繼續(xù)使用該通信鏈路。
舉例來說，如果在時隙i內(nèi)，來自節(jié)點k的鏈路的N_qualityiLk值的范圍為0-1，那么對于本例來說，我們將借助某些網(wǎng)絡(luò)控制功能的滯后，將其量化成三個水平。變量TS_QualiLk將代表N_qualityiLk變量的量化值。新變量可以取值為代表三種鏈路質(zhì)量狀態(tài)的GOOD、MID和BAD。每次修改N_qualityiLk時，可根據(jù)下面所示修改TS_QualiLk變量。
N_qualityiLk>TQH;]]>設(shè)置TS_QualiLk=GOOD;---(25)]]>TS_QualiLk=GOOD]]>并且如果TQM≤N_qualityiLk≤TQH,]]>那么設(shè)置TS_QualiLk=GOOD;---(26)]]>TS_QualiLk=GOOD]]>并且如果TQL≤N_qualityiLk≤TQM,]]>那么設(shè)置TS_QualiLk=MID;---(27)]]>TS_QualiLk=MID]]>并且如果TQL≤N_qualityiLk≤TQH,]]>那么設(shè)置TS_QualiLk=MID;---(28)]]>TS_QualiLk=BAD]]>并且如果TQM≤N_qualityiLk≤TQH,]]>那么設(shè)置TS_QualiLk=MID;---(29)]]>
TS_QualiLk=BAD]]>并且如果TQL≤N_qualityiLk≤TQM,]]>那么設(shè)置TS_QualiLk=BAD;---(30)]]>N_qualityiLk<TQL;]]>設(shè)置TS_QualiLk=BAD;---(31)]]>如同本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的那樣，在上述關(guān)系(25)-(31)中引入滯后，以便防止估計的時隙狀態(tài)的過度波動。閾值的例證數(shù)值是TQL=0.2,TQM=0.5,TQH=0.8,]]>不過根據(jù)指定應(yīng)用，也可使用其它數(shù)值。這里應(yīng)注意雖然為了方便起見，這里使用的例證質(zhì)量范圍從0到1，不過也可使用其它范圍。當(dāng)對于指定時隙，TS_QualiLk=BAD]]>時，在該時隙內(nèi)，調(diào)度器最好不通過鏈路傳送任何通信，除非不存在可用于具有MID或GOOD質(zhì)量的鏈路的其它時隙。
另外應(yīng)注意如上所述的指數(shù)加權(quán)的平均值的使用適合于測量全向鏈路和定向鏈路的鏈路質(zhì)量。存在能夠?qū)е逻@兩種鏈路中任意之一中斷的各種鏈路損害。最好關(guān)于這兩種鏈路類型，持續(xù)測量鏈路質(zhì)量，還應(yīng)使用各種機(jī)制對鏈路質(zhì)量的改變作出反應(yīng)。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員會認(rèn)識到，各種現(xiàn)象會影響鏈路質(zhì)量。例如，兩個節(jié)點之間的距離可能變得如此之大，以致失去視線(LOS)。這種情況下，鏈路被丟失，直到在未來某一時間，節(jié)點在距離方面變得更近為止。如果節(jié)點移動到障礙物之后，并且長時間被遮蔽，那么觀察到相同的效果。這種情況下，全向鏈路和定向鏈路都具有很低的質(zhì)量。這最好會觸發(fā)半永久時隙分配的取消和/或OLSR路由中鏈路的消除。
另一種現(xiàn)象是鏈路可在良好質(zhì)量和低劣質(zhì)量之間快速擺動(也稱為“搖擺”)。當(dāng)節(jié)點快速通過小型障礙物時會發(fā)生這種現(xiàn)象。這種情況下，全向鏈路和定向鏈路都會搖擺。如果利用過小的樣本尺寸估計鏈路質(zhì)量，也可能發(fā)生這種現(xiàn)象。這種情況需要稍微更仔細(xì)地處理。在這種情形持續(xù)的時候，鏈路可能過差，以致不能被用于發(fā)送通信。但是，時隙分配可被保持一定時間，以便確定高質(zhì)量鏈路是否可被恢復(fù)。
此外，在特定時隙中的定向鏈路質(zhì)量較低時，全向鏈路可具有高質(zhì)量。在分配的其它時隙中，與另一節(jié)點的定向鏈路上的通信也能夠是高質(zhì)量的。這表示存在來自正在低質(zhì)量的單一定向時隙中工作的其它用戶的特定干擾。間歇性干擾也能夠?qū)е略谠摃r隙中鏈路的搖擺。這種情況下，時隙應(yīng)被重新調(diào)度以消除干擾。如果其它時隙可用或者在通信被緩存的時候，能夠快速獲得新的時隙分配，那么仍然能夠發(fā)生路由。
響應(yīng)上述現(xiàn)象，可采用幾種動作。例如，在鏈路層，可確定在單一中繼段中不再能夠到達(dá)相鄰節(jié)點。這種情況下，近鄰表被更新以反映該新狀態(tài)，任何定向時隙被解除分配并被標(biāo)記為“自由”。如果在所述近鄰在范圍內(nèi)的時候，由于干擾過大的緣故，某一時隙被宣告不良，那么鏈路調(diào)度協(xié)議將嘗試分配無干擾的新時隙。
在路由層，不必把鏈路層的這些動作中的一些通知路由協(xié)議，除非它們影響連通性。如果兩個節(jié)點之間的時隙被重新調(diào)度，但是這兩個節(jié)點仍然被連接并且能夠交換任務(wù)數(shù)據(jù)，那么通過該鏈路的路線仍然是良好的。如果某一相鄰節(jié)點不再是可達(dá)到的，那么路由協(xié)議應(yīng)找到不利用該鏈路的新路線。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到干擾的問題，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會認(rèn)識到在以時隙復(fù)用為目標(biāo)的任何調(diào)度算法中，都可能發(fā)生干擾。一般來說，根據(jù)本發(fā)明提供兩種用于降低指定時隙中，來自其它用戶的潛在和實際干擾的策略。一種干擾回避策略用于初始時隙調(diào)度和某些搶先干擾回避重新調(diào)度。干擾減輕策略用于回避策略不能及時起作用以防止實際干擾的情況。干擾減輕策略將產(chǎn)生重新調(diào)度時隙，從而消除干擾的效果。
圖21中圖解說明了例證的干擾避免情形。在該情形下，在為對相鄰移動節(jié)點n的傳輸調(diào)度時隙之前，節(jié)點m評估可能的干擾。如上所述，所述評估可由從節(jié)點n到節(jié)點m的在它們之間建立初始/附加時隙的請求引起。節(jié)點m能夠搜索它的通過定向近鄰分組接收的信息的表格，確定其相鄰節(jié)點中的哪一個在相同時隙中安排了傳輸。在舉例說明的例子中，節(jié)點k和j是利用相同時隙的潛在干擾節(jié)點(圖解表示為空心圓)。
更具體地說，在節(jié)點m的來自節(jié)點k的干擾經(jīng)過距離dkm，并以偏離節(jié)點m用于指向節(jié)點n的天線段的視軸(由箭頭210指示)θmk的角度被接收。另外，當(dāng)向節(jié)點j發(fā)射時，在節(jié)點k以偏離天線的視軸(由箭頭211指示)θkm的角度朝著節(jié)點m發(fā)射潛在干擾信號。
可根據(jù)幾個因素確定所產(chǎn)生的干擾是否足夠強(qiáng)，足以使節(jié)點m為到節(jié)點n的傳輸調(diào)度該時隙?，F(xiàn)在參見圖22，一種方法首先(方框220)在方框222確定相鄰移動節(jié)點n和在該時隙內(nèi)發(fā)射的其它潛在干擾移動節(jié)點(這里，節(jié)點j和k)的相對位置。
隨后在方框222，根據(jù)這些相對位置確定對節(jié)點m和n之間的定向通信鏈路的潛在干擾。確定所述潛在干擾的一種方法是根據(jù)到所述相鄰移動節(jié)點n和潛在干擾移動節(jié)點k、j的相應(yīng)距離和角度，計算位置，如下進(jìn)一步所述。隨后在方框224，只有當(dāng)干擾低于閾值時，才在該時隙內(nèi)調(diào)度定向通信鏈路，從而結(jié)束圖解說明的方法(方框225)。
除了節(jié)點的相對位置之外，還可根據(jù)可由節(jié)點m使用的抑制算法或濾波器在天線旁瓣(side lobe)實現(xiàn)的抑制，確定潛在干擾。即，干擾信號可被距離dkm的路徑損耗和在節(jié)點m和k的天線旁瓣抑制到各不相同的程度。這將由關(guān)于每個潛在的干擾節(jié)點計算的度量MK，TiI量度。該度量時隙Ti中從節(jié)點k接收的干擾水平(單位為dB)。
在它們的HELLO和定向近鄰更新分組中從相鄰節(jié)點接收的信息現(xiàn)在將允許計算到節(jié)點的距離和在每個時隙中用于傳輸?shù)牟ㄊ囊曒S方向。對于本例來說，我們將假定所有節(jié)點具有作為離視軸的角度的函數(shù)的天線增益模式，由函數(shù)Ga(θ)給出。如果指定環(huán)境中的準(zhǔn)確傳播損耗未知，那么可估計作為dnp的逆函數(shù)的損耗，其中d是從干擾節(jié)點k到關(guān)心的節(jié)點的距離，np是一般在2-4的范圍中的恒定傳播損耗指數(shù)。
作為例證模型，路徑衰減可被計算成由地平面衰減等式和自由空間衰減等式給出的路徑衰減的最大值。對于地平面等式來說，衰減為Lkmp=40·log(dkm)-20·log(ht)-20·log(hr),---(32)]]>其中路徑長度dkm(從節(jié)點k到節(jié)點m的距離)和發(fā)射器及接收器的相應(yīng)高度ht、hz的單位都為米。自由空間衰減等式給出的路徑衰減為
Lkmfs=32.45+20·log(dkm)+20·log(f),---(33)]]>其中RF射頻f的單位為GHz。估計的總路徑損耗為兩者的最大值，即Lkmtot=max(Lkmp,Lkmfs).---(34)]]>本領(lǐng)域的技術(shù)人員會認(rèn)識到，實際的損耗將是時變的，并且由于障礙物或樹葉的緣故，明顯不同于該計算結(jié)果，但是該恒定值可被用作評估潛在干擾源的影響中的合理近似。從而可根據(jù)對于時隙Ti內(nèi)從節(jié)點k發(fā)射的信號，在來自潛在干擾節(jié)點k的路徑上的節(jié)點m的接收天線的信號損耗，把理論度量計算為Mk,TiI=-Lkmtot+Ga(θkm),---(35)]]>其中θkm是朝向節(jié)點m的信號方向的偏離節(jié)點k的視軸的角度。該度量可在節(jié)點m被用于計算干擾影響以便把時隙Ti分配給任何其它相鄰節(jié)點。
上述度量沒有體現(xiàn)在節(jié)點m的干擾信號的旁瓣抑制的影響，因為這取決于正在考慮在時隙Ti內(nèi)調(diào)度哪個相鄰節(jié)點。但是，當(dāng)為該時隙考慮任何相鄰節(jié)點，例如節(jié)點n時，可根據(jù)Mk，TiI計算包括在節(jié)點m的旁瓣抑制的新度量，如下所示Mk,TiI,mn=Mk,TiI+Ga(θmk).---(36)]]>從而在節(jié)點m接收的來自在時隙Ti中通信的節(jié)點對k、j之間的鏈路L的干擾的最大干擾水平由從節(jié)點k或者節(jié)點j接收的最大水平給出，即NL,Timn=maxk,j(Mk,TiI,mn,Mj,TiI,mn).---(37)]]>這樣，時隙Ti中在節(jié)點m收到的總干擾為從在時隙Ti中工作的所有鏈路L接收的干擾的總和，即，NTimn=10·log[ΣL10NL,Timn/10].---(38)]]>多數(shù)情況下，該量值的近似值就足夠了。就任意時隙中的少量潛在干擾源來說，兩個或更多的干擾源不可能具有幾乎相等的功率。這種情況下，我們可把干擾的近似值計算為NTimn≈maxL(NL,Timn),---(39)]]>從而，由于實際的信號-干擾比將高度取決于到所需目標(biāo)節(jié)點的距離與到干擾節(jié)點的距離的比值，我們可把時隙Ti的理論SIR度量計算為SIRmnTi=NTimn+Lmntot.---(40)]]>上述度量的單位為dB，它們可被用于在最初為任何相鄰節(jié)點調(diào)度時隙時提供干擾回避。另外，有利的是它們可被用于間歇檢查，確定當(dāng)前調(diào)度的時隙是否正在開始經(jīng)歷或者可能經(jīng)歷增大的干擾水平。圖23中圖解說明了該方法，所述方法開始于方框230，在方框231，節(jié)點m間歇地確定相鄰移動節(jié)點n和其它潛在干擾節(jié)點的相對位置。應(yīng)注意由于節(jié)點是移動的，因此在這期間，潛在干擾節(jié)點可能已發(fā)生變化。節(jié)點j和k可能仍然是潛在干擾節(jié)點也可能不再是潛在干擾節(jié)點，在這期間，其它潛在干擾節(jié)點可能已進(jìn)行節(jié)點m的范圍內(nèi)。
無論怎樣，一旦確定了對于新的潛在干擾節(jié)點的新的相對位置，那么如前所述，在方框232，據(jù)此確定對定向通信鏈路的潛在干擾。如果在方框233，潛在干擾高于上面提及的干擾閾值，那么在方框234，在新時隙內(nèi)調(diào)度定向通信鏈路，從而結(jié)束圖解說明的方法(方框235)。當(dāng)然，如上所述，可以使用不同的閾值以便引入滯后。
上述干擾等式為當(dāng)確定時隙的恰當(dāng)分配時最好考慮的時隙優(yōu)先化提供一種有用的模型。當(dāng)然，實際上每次要確定干擾時，計算每個上述度量需要大量的處理資源。這樣，如同本領(lǐng)域的技術(shù)人員會認(rèn)識到的那樣，預(yù)先計算輸入/輸出組的一組范圍或者比值，并把它們保存在控制器18中的查尋表18g中以便計算SIR是有利的。
現(xiàn)在參見圖24，更詳細(xì)地說明SP和DA時隙再分配。首先，我們考慮節(jié)點m和其相鄰節(jié)點n之間新的SP或DA時隙的初始調(diào)度(參見圖21)。首先，這里假定當(dāng)分配新的SP時隙時，任何“自由”時隙或DA時隙可用于分配，同時“自由”時隙的優(yōu)先級高于DA時隙。DA時隙最好也被排序，需求度量值最小的DA時隙的再分配優(yōu)先級最高。除了如上所述，需求度量大于某一數(shù)量的現(xiàn)有時隙分配不可用于再分配之外，當(dāng)分配新的DA時隙時，遵循類似的進(jìn)程。
如上所述，通過把估計的干擾水平和優(yōu)先化的通信需求度量看作優(yōu)先化度量，還可擴(kuò)大該初始調(diào)度進(jìn)程。從而，就這兩種度量來說，對潛在時隙排序的進(jìn)程更復(fù)雜。
一般來說，時隙的重新分配開始于方框240，隨后如上所述，在方框241確定初始時隙。根據(jù)本例，在方框242，發(fā)起移動節(jié)點n將識別與其相鄰移動節(jié)點共用的可用時隙，并在方框243，根據(jù)發(fā)起移動節(jié)點和相鄰移動節(jié)點在時隙內(nèi)的鏈路使用率，對可用時隙排序。隨后在方框244，發(fā)起移動節(jié)點n把包括可用時隙及其排序的時隙分配請求傳送給接收移動節(jié)點m。
這樣，在方框245，接收移動節(jié)點m將依次接收時隙再分配請求，并根據(jù)接收移動節(jié)點和與接收移動節(jié)點相鄰的移動節(jié)點在可用時隙內(nèi)的鏈路使用率，對可用時隙排序。此外，在方框246，節(jié)點m隨后根據(jù)發(fā)起移動節(jié)點和接收移動節(jié)點的可用時隙的排序，產(chǎn)生可用時隙的組合排序。隨后在方框247，接收移動節(jié)點m可根據(jù)組合排序，重新分配一個或多個可用時隙，以便在發(fā)起移動節(jié)點和接收移動節(jié)點之間建立通信鏈路，從而在方框248結(jié)束圖解說明的方法。
參考圖25，在一些實施例中，上述再分配方法還可有利地包括各種其它特征。開始于方框250，在方框251，如上所述，發(fā)起移動節(jié)點n和接收移動節(jié)點m均可確定與每個可用時隙相關(guān)的通信需求度量，并在方框252和253，把與之相關(guān)的通信需求度量高于較高的使用閾值的任何可用時隙排隊在再分配的考慮之外。
類似地，在方框254，發(fā)起移動節(jié)點n和接收移動節(jié)點m還都可確定與每個可用時隙相關(guān)的SIR值，并在方框255和253，把與之相關(guān)的SIR值高于較高的SIR閾值的任何可用時隙排隊在再分配的考慮之外。另外應(yīng)注意在時隙的排序中，發(fā)起移動節(jié)點n和接收移動節(jié)點m還使用SIR值(圖24中的方框243、245)。
如前所述，這些排序還可考慮到增大的和/或降低的鏈路使用度量。此外，同樣如上所述，發(fā)起移動節(jié)點n和接收移動節(jié)點m均可根據(jù)其中傳送的數(shù)據(jù)的平均數(shù)量和/或保存在它們的隊列18f中的數(shù)據(jù)的數(shù)量，對可用時隙排序。
此外，在方框256和253，由于發(fā)起移動節(jié)點n和接收移動節(jié)點m最好傳送具有多個優(yōu)先級的數(shù)據(jù)，因此如果將在可用時隙內(nèi)傳送的數(shù)據(jù)并不具有和在所述可用時隙內(nèi)當(dāng)前正被傳送的數(shù)據(jù)相等或者更多的優(yōu)先級，那么接收移動節(jié)點m能夠禁止可用時隙的重新分配。否則，如前所述，鏈路可被重新分配(方框257)，從而在方框258結(jié)束圖解說明的方法。
更具體地說，現(xiàn)在將提供實現(xiàn)時隙的上述分級的例證算法。但是，在給出對可被重新分配給節(jié)點m和n之間的鏈路的潛在時隙評定等級的算法之前，我們首先定義項MetLimmn，以確保沒有任何時隙將從另一鏈路被重新分配給節(jié)點m和n之間的鏈路，除非需要傳送更高優(yōu)先級的通信為止，如上參考方框256所述。同樣采用具有三個優(yōu)先級類別的例子，被定義為MetLimmnIfMmnDA(TmnPj,Nmntot)/Ks>2thenMetLimmn=2,---(41)]]>ElseifMmnDA(TmnPj,Nmntot)/Ks>1thenMetLimmn=1,---(42)]]>Else MetLimmn＝0.(43)為了舉例說明整個方法，首先研究當(dāng)不考慮干擾度量時，對時隙排序的方法。首先根據(jù)下述時隙優(yōu)先化方法，對未被分配給節(jié)點m和n的所有其它時隙(即，在節(jié)點m和其未示出的相鄰節(jié)點r之一之間分配的那些時隙)排序，所述時隙優(yōu)先化方法考慮了分配新時隙中的通信需求的優(yōu)先級，但是不包括干擾的影響。
特別地，當(dāng)要求在節(jié)點m和n之間分配一個新時隙時，根據(jù)自由時隙和DA時隙產(chǎn)生可用時隙的列表。隨后在把潛在時隙的列表發(fā)送給接收節(jié)點m之前，在請求或發(fā)送節(jié)點n對這些時隙排序。利用優(yōu)先化通信需求度量MmrDA(TmrPj，(Nmrtot-1))對可用時隙排序。注意該度量中(Nmrtot-1)的使用，如果從節(jié)點m和r之間的鏈路取走某一時隙，那么它指示所述度量的值。
下述方法被推薦用于所述排序。等級最高的時隙是自由的時隙。按照通信需求度量MmrDA(TmrPj，(Nmrtot-1))的逆序，對剩余的時隙排序。如果要分配的新時隙是DA時隙，那么除去傳送相等或更高優(yōu)先級通信的所有時隙，即MmrDA(TmrPj,(Nmrtot-1))>MetLimmr.---(44)]]>這確保在重新分配進(jìn)程中，只有低優(yōu)先級的通信被丟失。
如上所述，(根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)的)時隙的排序列表包括在請求節(jié)點n發(fā)送的REQ消息中。接收節(jié)點m接收REQ消息，獲得排序時隙的列表，并通過利用優(yōu)先通信需求，根據(jù)上述方法對這些時隙排序。隨后，根據(jù)這兩個節(jié)點確定的排序，剩余的時隙被給予組合排序，同樣如上所述，選擇具有最佳組合排序的時隙。
如果度量MikDA(TikPj,(Niktot+1))>0,]]>這指示即使在分配第一時隙之后，還需要另一時隙。隨后把該度量與到其它近鄰的鏈路的度量進(jìn)行比較，以了解是否應(yīng)請求第二時隙，或者另一鏈路現(xiàn)在是否更迫切地需要一個額外的時隙。在后一情況下，下一時隙分配最好被給予具有最大度量的鏈路。
在一些實施例還可有利地增強(qiáng)上述方法，以便考慮到如上所述的通信優(yōu)先級。下述方法被推薦用于對具有干擾的潛在時隙排序。為每個相鄰節(jié)點和每個時隙保持接收的干擾水平Mn，TiI。這些干擾水平最好隨著新的位置更新被定期更新，例如大約每秒一次。
當(dāng)要求在節(jié)點m和n之間分配新時隙時，根據(jù)自由時隙和DA時隙創(chuàng)建可用時隙的列表。隨后在向接收節(jié)點m發(fā)送潛在時隙的列表之前，在請求節(jié)點n對這些時隙排序或者區(qū)分優(yōu)先次序。從而，為了對時隙排序，在接收每個近鄰的天線抑制之后，可評估總的接收干擾功率。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會認(rèn)識到，隨后可計算估計的總的接收干擾功率NTimn。
隨后可利用優(yōu)先化的通信需求度量MmrDA(TmrPj，(Nmrtot-1))和干擾度量NTimn，對分配給相鄰節(jié)點的可用時隙排序。注意該度量中(Nmrtot-1)的使用，它指示如果從節(jié)點m和r之間的鏈路取走某一時隙時，所述度量的值。對于該排序來說，最好排序最前的時隙是自由時隙或者是具有小于預(yù)定閾值的優(yōu)先化通信需求度量MmrDA(TmrPj,(Nmrtot-1))≤TDAL]]>的DA時隙。換句話說，這些時隙或者是未正在使用的(自由)時隙或者是幾乎從未被使用的時隙。隨后根據(jù)估計的干擾功率NTimn的水平(NTimn的最低值被賦予最高等級)，對這些時隙排序。
按照等級排序的下一時隙是具有低于較高閾值的優(yōu)先化通信需求度量MmrDA(TmrPj,(Nmrtot-1))≤TDAH,]]>并且同時對于該時隙來說具有很高的SIRmnTi(由超過某一閾值SIRmnTi>TSIRH]]>指示)的剩余DA時隙。按照優(yōu)先化通信需求度量對這些時隙排序，最小的需求度量指示最高的等級。這些時隙被排列在先前計算的那些時隙之后。
按照SIRmnTi的最高值，對滿足MmrDA(TmrPj,(Nmrtot-1))≤TDAH]]>但是不滿足SIRmnTi>TSIRH]]>的剩余DA時隙排序。這些時隙被排列在先前計算的那些時隙之后。此外，剩余的DA時隙被排列在先前計算的那些時隙之后。根據(jù)優(yōu)先化通信需求度量對這些時隙排序，最小的優(yōu)先化通信需求度量指示最高的等級。當(dāng)然，要認(rèn)識到上述排序方法是例證性的，在本發(fā)明的范圍內(nèi)還可使用其它方法。
如果時隙預(yù)測的信號-干擾比為SIRmnTi<TSIRL.---(45)]]>那么最好把先前的優(yōu)先級排序中的任何時隙排除在再分配的考慮之外。這把對其來說，干擾節(jié)點可能導(dǎo)致過低的SIR的任何時隙排除在考慮之外。此外，如果要分配的新時隙是DA時隙，那么傳送相同或更高優(yōu)先級通信量的所有時隙最好被除去，即MmrDA(TmrPj,(Nmrtot-1))>MetLimmr.---(46)]]>這確保在再分配進(jìn)程中，只有優(yōu)先級較低的通信量被丟失。
如上所述，(根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)的)時隙的排序列表包括在請求節(jié)點發(fā)送的REQ消息中。接收REQ消息的接收節(jié)點m獲得排序時隙的列表，并利用它計算的需求和干擾度量，按照如上所述的方法對這些時隙排序。這最好包括除去未達(dá)到SIR、干擾節(jié)點距離和干擾節(jié)點角度閾值的任何時隙，或者在接收節(jié)點不可用的任何時隙。隨后剩余的時隙被賦予由這兩個節(jié)點確定的排序得到的組合排序，并選擇具有最佳的組合排序的時隙。
如果MikDA(TikPj,(Niktot+1))>0,]]>這指示即使在分配第一時隙之后，仍然需要另一時隙。隨后把該度量與到其它近鄰的鏈路的度量進(jìn)行比較，以了解是否應(yīng)請求第二時隙，或者另一鏈路現(xiàn)在是否更迫切地需要一個額外的時隙。在后一情況下，下一時隙分配最好被給予具有最大度量的鏈路。
在分配某一時隙之后，作為干擾回避和減輕方法的一部分，將不斷地監(jiān)視該時隙。另外，不斷測量全向鏈路質(zhì)量。如果全向鏈路的質(zhì)量變壞(指示LOS的損失或者到另一節(jié)點的距離過大)，那么宣告該鏈路中斷，并把鏈路的中斷通知路由協(xié)議(例如OLSR)。這將指示在網(wǎng)絡(luò)層重新進(jìn)行路由選擇。只有全向鏈路的質(zhì)量仍然良好，那么必須依然關(guān)于干擾監(jiān)視各個時隙。
下面的討論舉例說明當(dāng)全向鏈路質(zhì)量良好時，如何評估定向時隙上的潛在或現(xiàn)有干擾。將存在鏈路質(zhì)量指示符表示到指定相鄰節(jié)點的全向鏈路質(zhì)量良好，但是分配給該節(jié)點的定向時隙之一非常不可靠的情況。這將是未被如上所述的干擾回避技術(shù)避免的該時隙上的過多干擾的指示。
能夠?qū)е逻@種干擾的情況有幾種，它們一般由移動引起。例如，這些情況包括所需信號的到達(dá)方向的快速變化，干擾信號的到達(dá)方向的快速變化，干擾源的數(shù)目不斷增大，以及節(jié)點和其目標(biāo)節(jié)點及干擾節(jié)點之間的距離的變化。
下面將參考圖26，說明根據(jù)本發(fā)明的干擾監(jiān)視/減輕方法的概要。開始于方框260，如上所述，在一個或多個時隙內(nèi)在該對移動節(jié)點m和n之間建立了通信鏈路之后(方框261)，在方框262，這兩個節(jié)點中的至少一個確定在所述時隙期間，與所述通信鏈路相關(guān)的鏈路質(zhì)量值。隨后在方框263和264，該節(jié)點確定通信鏈路是否具有第一(臨界)質(zhì)量或第二(低劣)質(zhì)量。
根據(jù)本發(fā)明，在方框265，如果在指定時隙內(nèi)，通信鏈路具有臨界質(zhì)量，那么移動節(jié)點合作以便在第一時段內(nèi)把通信鏈路重新分配給一個新時隙。此外，在方框266，如果在指定時隙內(nèi)，通信鏈路具有低劣的質(zhì)量，那么節(jié)點合作以便在短于經(jīng)一時段的第二時段內(nèi)，把通信鏈路重新分配給一個新時隙。即，如果鏈路質(zhì)量嚴(yán)重惡化，那么時隙可被快速分配(即，在第二個較短的時段內(nèi))，以使對通信的破壞降至最小。另一方面，如果鏈路質(zhì)量處于臨界狀態(tài)但是仍然可用，那么可以更長地延遲時隙的重新分配(即，在較長的第一時段內(nèi))，這可減少試圖同時重新分配時隙的各對競爭節(jié)點之間的沖突。
圖27中更詳細(xì)地圖解說明了在方框262-264一般性說明的步驟。具體地，在方框271，如上所述，最好根據(jù)SIR和分組接收差錯值(PREV)，確定鏈路質(zhì)量值。如下進(jìn)一步所述，在方框272和274，如果SIR在第一SIR閾值和第二SIR閾值(它高于第一質(zhì)量閾值)之間，并且PREV在第一差錯閾值和第二差錯閾值(它高于第一差錯閾值)之間，那么通信鏈路最好被確定為具有臨界質(zhì)量，隨后結(jié)束該方法的這一方面(方框278)。
類似地，在方框274和273，如果SIR小于第一SIR閾值，并且PREV大于第二差錯閾值，那么通信鏈路最好也被確定為具有臨界質(zhì)量。另外，在方框275和276，如果SIR小于第一SIR閾值，并且PREV介于第一差錯閾值和第二差錯閾值之間，那么通信鏈路被確定為質(zhì)量低劣。另外，如果質(zhì)量因子低于第一差錯閾值，那么通信鏈路被確定為質(zhì)量低劣。
上述方法特別適合于按需分配時隙。對于半永久時隙來說，在一些應(yīng)用中，可能適于相當(dāng)快速地重新分配這些時隙。這樣，現(xiàn)在參見圖28，開始于方框280，在方框281初始確定SP時隙之后，類似于上面關(guān)于DA時隙所述那樣，在方框282，確定半永久時隙內(nèi)與通信鏈路相關(guān)的半永久鏈路質(zhì)量值。如果在方框283，根據(jù)半永久鏈路質(zhì)量值，在半永久時隙內(nèi)，額外的通信鏈路被確定為具有臨界質(zhì)量或者低劣的質(zhì)量，那么在方框284，在相當(dāng)短的第二時段內(nèi)，鏈路被重新分配給新的SP時隙。否則，如同舉例所示那樣，將繼續(xù)監(jiān)視鏈路質(zhì)量值。
下面將參考用于計算上述變量的特定等式，更詳細(xì)地說明上面概述的干擾回避和減輕程序。同樣，將對每個時隙和每個干擾節(jié)點定期重新計算幾個關(guān)鍵變量。這些關(guān)鍵變量包括每個定向鏈路Lk的每個時隙i的鏈路質(zhì)量N_qualityiLk及其量化值TW_QualiLk；時隙I的潛在SIRmnTi；和全向鏈路狀態(tài)Can_AllocLk。
這些變量將是時隙i上的干擾或潛在干擾的指示符。這些變量的微小降低將啟動更從容的嘗試(即，在相對較長的第一時段內(nèi))，重新調(diào)度更良好的時隙，以便避免潛在的干擾。由于干擾節(jié)點對可能也已發(fā)現(xiàn)該條件，因此從容的補(bǔ)償(backoff)將降低兩個節(jié)點對同時重新調(diào)度，并且可能引起另一沖突的可能性。
這樣，如果干擾節(jié)點對決定首先重新調(diào)度，這可消除重新調(diào)度的需要。對于該“慢速”補(bǔ)償方法(即，在第一時段內(nèi))，將在下一ΔTR秒內(nèi)的任意時間，以概率Prsslow啟動重新調(diào)度操作。如果重新調(diào)度操作未被啟動，那么當(dāng)再次重新計算變量時，將再次進(jìn)行測試(大約每秒一次)。如果測試再次失敗，那么將在下一ΔTR秒內(nèi)的任意時間，以概率Prsslow啟動重新調(diào)度操作。只要潛在干擾條件存在，該測試過程就將繼續(xù)下去。
現(xiàn)有嚴(yán)重惡化的檢測將要求更即時的重新調(diào)度，以避免現(xiàn)有的過多干擾。這種情況下，“快速”補(bǔ)償方法是在較短的第二時段內(nèi)啟動時隙的重新調(diào)度。例如，它可在下一定向信號出現(xiàn)時間之內(nèi)，并以概率Prsfast啟動重新調(diào)度操作。如果未在該信號出現(xiàn)時間內(nèi)啟動重新調(diào)度，那么以概率Prsfast在下一信號出現(xiàn)時間內(nèi)啟動重新調(diào)度，等等。
不進(jìn)行當(dāng)前時隙分配的任何重新分配和對重新分配進(jìn)行慢速或者快速補(bǔ)償之間的決定最好基于下述標(biāo)準(zhǔn)。首先，如果用于節(jié)點m和n之間的鏈路的時隙i滿足下述兩個條件任意之一，那么不考慮時隙的重新分配
SIRmnTi>TSIRMand TS_QualiLK=GOOD OR MID;and---(47)]]>SIRmnTi>TSIRLand TS_QualiLk=GOOD.---(48)]]>此外，如果用于節(jié)點m和n之間的鏈路的時隙i滿足下述兩個條件任意之一，那么使用對時隙的重新分配的慢速補(bǔ)償(如果它是用于節(jié)點m和n之間的鏈路的唯一時隙，那么使用快速補(bǔ)償)TSIRL≤SIRmnTi≤TSIRMand TS_QualiLk=MID;and---(49)]]>SIRmnTi<TSIRLand TS_QualiLk=GOOD.---(50)]]>另外，如果用于節(jié)點m和n之間的鏈路的時隙i滿足下述兩個條件任意之一，那么使用對時隙的重新分配的快速補(bǔ)償SIRmnTi<TSIRLand TS_QualiLk=MID;and---(51)]]>TS_QualiLk=BAD.---(52)]]>如果下述條件被滿足，那么時隙被解除分配，并且路由協(xié)議(例如OLSR)被告知節(jié)點m和n之間的鏈路已被中斷持續(xù)至少TB秒，TS_QualiLk=BAD]]>并且Can_AllocLk=FALSE---(53)]]>如上簡要所述，一旦通過快速補(bǔ)償或者慢速補(bǔ)償確定重新調(diào)度是必需的，那么如果時隙i是SP時隙，某些預(yù)防措施是合乎需要的。由于SP時隙的重要性，重要的是該時隙未被惡化。如果該時隙是在節(jié)點m和n之間分配的唯一時隙，那么即使下面列舉的條件指示慢速補(bǔ)償令人滿意，也最好進(jìn)行快速補(bǔ)償。
另一種情況是當(dāng)節(jié)點m和n具有分配的幾個時隙時。如果對SP時隙不同地指示慢速補(bǔ)償，那么節(jié)點m能夠立即把應(yīng)使它們的DA時隙之一成為SP時隙通知節(jié)點n，從而使當(dāng)前時隙承擔(dān)DA時隙的不太關(guān)鍵的任務(wù)。如果分配給節(jié)點m和n的其它時隙都不具有足以重命名為SP時隙的質(zhì)量，那么使用快速補(bǔ)償來重新調(diào)度SP時隙i。如果時隙i是DA時隙或者可以使之成為DA時隙，那么使用依據(jù)下述標(biāo)準(zhǔn)確定的快速或慢速補(bǔ)償決定。
特別地，在進(jìn)行新時隙分配之前，正被重新分配的時隙不被解除分配。在獲得新的時隙之后，舊的有問題的或者低劣的時隙可被解除分配。如果另一時隙可用于節(jié)點m和n之間的鏈路，那么最好停止“低”質(zhì)量(TS_QualiLk=BAD)]]>時隙內(nèi)分組的轉(zhuǎn)發(fā)。
具有優(yōu)化鏈路狀態(tài)路由(OLSR)路由算法的簡單接口可包括在本發(fā)明中，并且下面參考圖2和29進(jìn)行討論。本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知，就OLSR來說，鏈路狀態(tài)信息能夠量化鏈路的狀態(tài)。完整的布局信息被保持，并且定期向網(wǎng)絡(luò)中的所有其它節(jié)點廣播近鄰布局信息，以允許它們構(gòu)成完整的網(wǎng)絡(luò)布局。應(yīng)使OLSR不知道圍繞時隙的分配和解除分配，以滿足通信量需求和干擾的減輕的多數(shù)活動。當(dāng)存在分配給與某一相鄰節(jié)點的鏈路的幾個時隙，例如到相鄰節(jié)點k的鏈路具有m個時隙i1，i2，...，im時，出現(xiàn)一個問題。如果由于干擾的緣故，一個或多個，但是不是全部所述時隙被確定為質(zhì)量低劣，那么可啟動時隙的重新調(diào)度。只有給該相鄰節(jié)點的至少一個時隙仍然質(zhì)量較高，那么所述節(jié)點仍然是被連接的近鄰，路由表中不需要任何改變。從而，不需要使OLSR對此作出反應(yīng)。在重新調(diào)度期間，鏈路確實遭到一些容量的損失(這可能關(guān)系重大)，但是不存在OLSR應(yīng)進(jìn)行的任何事情。如果所有時隙質(zhì)量都低，那么必須允許OLSR作出反應(yīng)，并通過其它鏈路重新發(fā)送數(shù)據(jù)。以分配給到節(jié)點k的每個時隙的最大質(zhì)量的形式，定義了該鏈路的下述鏈路質(zhì)量量度N_qualityLk=maxAll_TS_for_Lk(N_qualityiLk)---(54)]]>從而每次到節(jié)點k的鏈路的質(zhì)量量度N_qualityLk變化時，可把該質(zhì)量量度報告給OLSR。該質(zhì)量量度將替換OLSR一般根據(jù)接收的HELLO分組計算的質(zhì)量量度。它將替換標(biāo)準(zhǔn)的OLSR質(zhì)量量度，但是隨后它將由OLSR按照完全相同的方式使用。如同在OLSR中通常進(jìn)行的那樣，可對其應(yīng)用滯后函數(shù)，以降低OLSR觀察到的“鏈路搖擺”。如果鏈路質(zhì)量變得過差，那么該鏈路將被宣告“停止”，OLSR將在其HELLO和TC更新分組中自動發(fā)送新的狀態(tài)信息，并重新計算路線。
更具體地說，控制器18(圖2)最好包括發(fā)現(xiàn)路線，并利用路由協(xié)議，例如OLSR把通信發(fā)送給相鄰節(jié)點的通信路由器18i。時隙調(diào)度單元18a/18b調(diào)度時隙，以便與每個相鄰移動節(jié)點建立通信鏈路，天線對準(zhǔn)單元18c使定向天線在與每個相鄰移動節(jié)點相關(guān)的通信期間對準(zhǔn)所述每個相鄰移動節(jié)點。這里，提供鏈路質(zhì)量估計器18h，以便根據(jù)為通信鏈路安排的每個時隙的質(zhì)量，估計鏈路質(zhì)量，并把估計的鏈路質(zhì)量報告給通信路由器18i。
如上所述，估計的鏈路質(zhì)量可被定義為通信鏈路調(diào)度的每個時隙的最大質(zhì)量，路由器18i可根據(jù)估計的鏈路質(zhì)量，把通信傳送給相鄰的節(jié)點。只要用于該鏈路的至少一個時隙的最大質(zhì)量高于預(yù)定閾值，那么最好保持該通信鏈路，當(dāng)該鏈路的估計鏈路質(zhì)量低于預(yù)定閾值時，路由器18i開始新的路線發(fā)現(xiàn)。路由器18i可對從鏈路質(zhì)量估計器報告的估計鏈路質(zhì)量使用滯后函數(shù)。
現(xiàn)在參見圖29，說明本發(fā)明的方法的一般步驟。該方法開始于方框290，根據(jù)上面討論的過程，分別在方框291和292，調(diào)度時隙并對準(zhǔn)天線。在方框293，估計鏈路質(zhì)量，并如方框294中所示，向通信路由器18i或者OLSR報告鏈路質(zhì)量，之后在方框295結(jié)束該方法。
從而本發(fā)明為相控陣網(wǎng)絡(luò)提供一種完全分布的鏈路調(diào)度算法和協(xié)議。應(yīng)注意所述算法/協(xié)議細(xì)節(jié)的上述描述設(shè)想了每個節(jié)點單個定向波束的情況，在用于該訪問的分配時隙內(nèi)，它被時發(fā)并且指向相鄰的節(jié)點。但是，該方法可被用于每個節(jié)點任意數(shù)目的指向波束的情況。
權(quán)利要求
1.一種無線通信網(wǎng)絡(luò)，包括多個移動節(jié)點，每個所述移動節(jié)點包括至少一個無線收發(fā)器，與所述至少一個無線收發(fā)器相連的定向天線和全向天線，和控制所述至少一個無線收發(fā)器的控制器，所述控制器還用于與另一移動節(jié)點建立全向通信鏈路，確定全向通信鏈路的鏈路質(zhì)量值，和如果全向通信鏈路的鏈路質(zhì)量值大于質(zhì)量閾值，那么與所述另一移動節(jié)點建立定向通信鏈路。
2.按照權(quán)利要求1所述的無線通信網(wǎng)絡(luò)，其中質(zhì)量閾值包括第一質(zhì)量閾值；其中如果鏈路質(zhì)量值低于小于第一質(zhì)量閾值的第二質(zhì)量閾值，那么所述控制器停止定向通信鏈路。
3.按照權(quán)利要求1所述的無線通信網(wǎng)絡(luò)，其中所述控制器根據(jù)信號-干擾比(SIR)，確定鏈路質(zhì)量值。
4.按照權(quán)利要求1所述的無線通信網(wǎng)絡(luò)，其中所述控制器根據(jù)分組接收差錯值，確定鏈路質(zhì)量值。
5.按照權(quán)利要求1所述的無線通信網(wǎng)絡(luò)，其中所述控制器包括用于調(diào)度時間幀內(nèi)的半永久時隙，以便與所述另一節(jié)點建立定向通信鏈路的第一時隙單元。
6.一種用于包含多個移動節(jié)點的無線通信網(wǎng)絡(luò)的通信方法，所述方法包括在一對移動節(jié)點之間建立全向通信鏈路；確定全向通信鏈路的鏈路質(zhì)量值；和如果全向通信鏈路的鏈路質(zhì)量值高于質(zhì)量閾值，那么在該對移動節(jié)點之間建立定向通信鏈路。
7.按照權(quán)利要求6所述的方法，其中質(zhì)量閾值包括第一質(zhì)量閾值；還包括如果鏈路質(zhì)量值低于小于第一質(zhì)量閾值的第二質(zhì)量閾值，那么停止定向通信鏈路。
8.按照權(quán)利要求6所述的方法，其中所述確定包括根據(jù)信號-干擾比(SIR)，確定鏈路質(zhì)量值。
9.按照權(quán)利要求6所述的方法，其中所述確定包括根據(jù)分組接收差錯值，確定鏈路質(zhì)量值。
10.按照權(quán)利要求6所述的方法，其中建立定向通信鏈路包括在時間幀的半永久時隙內(nèi)，與所述另一節(jié)點建立定向通信鏈路。
全文摘要
無線通信網(wǎng)絡(luò)(10)可包括多個移動節(jié)點(12)，所述每個移動節(jié)點包括至少一個無線收發(fā)器(14)、與所述至少一個無線收發(fā)器連接的定向天線(16)和全向天線(20)，以及一個用于控制至少一個無線收發(fā)器的控制器(18)?？刂破?18)還可用于與另一移動節(jié)點(12)建立全向通信鏈路，并確定全向通信鏈路的鏈路質(zhì)量值。如果全向通信鏈路的鏈路質(zhì)量值大于質(zhì)量閾值，那么控制器(18)還與所述另一移動節(jié)點(12)建立定向通信鏈路。
文檔編號H04W72/12GK1781321SQ200480011243
公開日2006年5月31日 申請日期2004年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月27日
發(fā)明者約瑟夫·比布·凱恩 申請人:哈里公司