本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，尤其涉及一種多跳網(wǎng)絡(luò)中的資源分配方法。
背景技術(shù)：
無線多跳網(wǎng)絡(luò)提供了一種節(jié)點間自組織、自協(xié)調(diào)的對等通信，每個節(jié)點具有轉(zhuǎn)發(fā)功能，可以實現(xiàn)節(jié)點之間的多跳傳輸，具有扁平化和傳輸距離比較大的特點。在多跳傳輸中，每跳的鏈路質(zhì)量可能會有較大的差別，如果資源分配不合理，那么就會導(dǎo)致不同跳之間的數(shù)據(jù)傳輸速率會有較大的不同。在數(shù)據(jù)發(fā)送的源節(jié)點處并不知道中間每一跳的數(shù)據(jù)傳輸情況，這樣會導(dǎo)致源節(jié)點處的業(yè)務(wù)下發(fā)速率與整體鏈路傳輸速率不一致，可能出現(xiàn)中間節(jié)點能夠接收到大量數(shù)據(jù)但是沒有能力完全發(fā)送出去的情況，最終導(dǎo)致大量丟包，該部分?jǐn)?shù)據(jù)包已經(jīng)占用了空口資源傳輸，所以會導(dǎo)致空口資源的浪費，同時如果需要重傳的話會帶來同樣的問題，空口資源浪費更嚴(yán)重。
為了避免資源浪費，現(xiàn)有通常的做法是采用類似計算機網(wǎng)中的做法，即通過高層的擁塞控制策略進行流量控制，其不足之處在于：高層的擁塞控制依賴于接收端的ACK(Acknowledgement)反饋消息，對于傳輸不需要ACK反饋的業(yè)務(wù)無法進行流量控制，同時高層的擁塞控制對信道的變化適應(yīng)性較差。還有的做法是為各節(jié)點預(yù)先進行資源分配，但是不能自適應(yīng)跟蹤到業(yè)務(wù)的變化。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對上述問題，本發(fā)明提出一種多跳網(wǎng)絡(luò)中的資源分配方法，包括以下步驟：a維護持續(xù)一段時間的資源池，記錄資源分配狀態(tài)；b周期性檢測不同業(yè)務(wù)的緩存隊列，并記錄需要發(fā)起的相應(yīng)資源請求；c周期性檢測來自其他節(jié)點的資源請求，并進行相應(yīng)記錄；d周期性統(tǒng)一處理所述記錄的需要發(fā)起的資源請求和收到的其他節(jié)點的資源請求；e根據(jù)統(tǒng)一處理的結(jié)果發(fā)起相應(yīng)的資源請求和/或?qū)ζ渌?jié)點的資源請求進行授權(quán)。
進一步地，還包括：所述節(jié)點在收到授權(quán)后，在授權(quán)的資源上進行數(shù)據(jù)發(fā)送。
進一步地，還包括：各節(jié)點每次接收信息后，還向上一跳節(jié)點反饋信道質(zhì)量，供上一跳節(jié)點選擇合適的調(diào)制編碼方式。
進一步地，所述步驟a中的維護包括：根據(jù)來自鄰節(jié)點的資源占用情況和本節(jié)點的資源占用情況進行資源池占用情況的更新。
進一步地，所述步驟b中需要請求的資源數(shù)目根據(jù)如下方式計算：
對于GBR業(yè)務(wù)，
對于NGBR業(yè)務(wù)，
其中，
Nslotreq為維護的資源窗內(nèi)需要請求的時隙個數(shù)；
Bit(GBR)為根據(jù)特定業(yè)務(wù)類型要求的GBR速率計算出的資源窗內(nèi)需要傳輸?shù)腷it數(shù)；
Bit(NGBR)為NGBR業(yè)務(wù)對應(yīng)的緩存中數(shù)據(jù)bit數(shù)；
g(Imcs)為本節(jié)點當(dāng)前調(diào)制編碼方式下一個時隙內(nèi)所承載的比特數(shù)目；
k為加權(quán)因子。
進一步地，所述統(tǒng)一處理包括：計算所述記錄的需要發(fā)起的資源請求和收到其他節(jié)點的資源請求的優(yōu)先級并進行優(yōu)先級排序。
進一步地，所述優(yōu)先級根據(jù)如下公式計算：
其中，Se為對應(yīng)請求的路徑上的的頻譜效率，HistoryThpt為對應(yīng)請求的業(yè)務(wù)歷史速率，系數(shù)alpha和beta為配置參數(shù)。
本發(fā)明通過MAC(Medium Access Control)層的資源分配，更加合理的在不同的節(jié)點之間進行資源分配，從而降低資源浪費，提高整體網(wǎng)絡(luò)的頻譜效率。
具體實施方式
為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。
本發(fā)明的一個實施例提出一種多跳網(wǎng)絡(luò)中的資源分配方法，包括以下步驟：
a維護持續(xù)一段時間的資源池，記錄資源分配狀態(tài)；
b周期性檢測不同業(yè)務(wù)的緩存隊列，并記錄需要發(fā)起的相應(yīng)資源請求；
c周期性檢測來自其他節(jié)點的資源請求，并進行相應(yīng)記錄；
d周期性統(tǒng)一處理所述記錄的需要發(fā)起的資源請求和收到的其他節(jié)點的資源請求；
e根據(jù)統(tǒng)一處理的結(jié)果發(fā)起相應(yīng)的資源請求和/或?qū)ζ渌?jié)點的資源請求進行授權(quán)。
在一個可選實施例中，還包括：所述節(jié)點在收到授權(quán)后，在授權(quán)的資源上進行數(shù)據(jù)發(fā)送。
在一個可選實施例中，還包括：各節(jié)點每次接收信息后，還向上一跳節(jié)點反饋信道質(zhì)量，供上一跳節(jié)點選擇合適的調(diào)制編碼方式。
在一個可選實施例中，步驟a中的維護包括：根據(jù)來自鄰節(jié)點的資源占用情況和本節(jié)點的資源占用情況進行資源池占用情況的更新。
在一個可選實施例中，步驟b中需要請求的資源數(shù)目根據(jù)如下方式計算：
對于GBR業(yè)務(wù)，
對于NGBR業(yè)務(wù)，
其中，
Nslotreq為維護的資源窗內(nèi)需要請求的時隙個數(shù)；
Bit(GBR)為根據(jù)特定業(yè)務(wù)類型要求的GBR速率計算出的資源窗內(nèi)需要傳輸?shù)腷it數(shù)；
Bit(NGBR)為NGBR業(yè)務(wù)對應(yīng)的緩存中數(shù)據(jù)bit數(shù)；
g(Imcs)為本節(jié)點當(dāng)前調(diào)制編碼方式下一個時隙內(nèi)所承載的比特數(shù)目；
k為加權(quán)因子。
在一個可選實施例中，統(tǒng)一處理包括：計算所述記錄的需要發(fā)起的資源請求和收到其他節(jié)點的資源請求的優(yōu)先級并進行優(yōu)先級排序；
在一個可選實施例中，所述優(yōu)先級根據(jù)如下公式計算：
其中，Se為對應(yīng)請求的路徑上的的頻譜效率，HistoryThpt為對應(yīng)請求的業(yè)務(wù)歷史速率，系數(shù)alpha和beta為配置參數(shù)。
本發(fā)明通過MAC(Medium Access Control)層的資源分配，更加合理的在不同的節(jié)點之間進行資源分配，從而降低資源浪費，提高整體網(wǎng)絡(luò)的頻譜效率。
實施例一
本實施例以一個多跳網(wǎng)絡(luò)為例來說明本發(fā)明的資源分配方法，節(jié)點1給節(jié)點N發(fā)送GBR業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)，中間需要節(jié)點2、3……N-1進行轉(zhuǎn)發(fā)：
1)各個節(jié)點維護資源池中的資源狀態(tài)，確定哪些資源是可用的；
2)節(jié)點1進行檢測是否有數(shù)據(jù)包需要發(fā)送，如果有則根據(jù)數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)類型判斷是什么樣的業(yè)務(wù)；
3)假如節(jié)點1根據(jù)業(yè)務(wù)類型的判斷結(jié)果為GBR，根據(jù)下式計算需要請求的資源數(shù)目：
其中Nslotreq為維護的資源窗內(nèi)需要請求的時隙個數(shù)，Bit(GBR)表示根據(jù)特定業(yè)務(wù)類型要求的GBR速率計算出的資源窗內(nèi)需要傳輸?shù)腷it數(shù)，g(Imcs)為本節(jié)點當(dāng)前調(diào)制編碼方式下一個時隙內(nèi)所承載的比特數(shù)目，k為加權(quán)因子，是一個增加額外資源的保守度的經(jīng)驗值，在本實例中設(shè)置為1；
4)節(jié)點2在收到節(jié)點1的請求之后，根據(jù)自身節(jié)點維護的資源池中資源的使用情況，對節(jié)點1進行資源授權(quán)；
5)節(jié)點1收到授權(quán)后在相應(yīng)的授權(quán)資源上進行數(shù)據(jù)發(fā)送；
6)各個節(jié)點根據(jù)接收到的上一跳廣播信息計算出上一跳節(jié)點到自己的鏈路質(zhì)量(本實施例為CQI，Channel quality indication)并反饋回上一跳節(jié)點，上一跳節(jié)點根據(jù)該鏈路質(zhì)量選擇一個合適的MCS(Modulation and Coding Scheme，調(diào)制編碼方式)，這樣每個節(jié)點都可以確定自己給鄰節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)該采用何種MCS；
7)節(jié)點2收到數(shù)據(jù)之后，則繼續(xù)向節(jié)點3發(fā)起資源請求，在此過程中，節(jié)點2還會收到節(jié)點1的資源請求，所以節(jié)點2對收到的節(jié)點1的請求和向節(jié)點3發(fā)送的請求進行優(yōu)先級排序，根據(jù)優(yōu)先級排序的結(jié)果，確定處理的請求的順序，按照如下方式進行優(yōu)先級排序：
其中，Se為對應(yīng)請求的路徑上的的頻譜效率，HistoryThpt為對應(yīng)請求的業(yè)務(wù)歷史速率，系數(shù)alpha和beta為配置參數(shù)，本實例中默認(rèn)為1；
8)之后的節(jié)點依次采用如上步驟，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，在傳輸過程中實現(xiàn)資源的合理分配，保證用戶的GBR速率。
實施例二
本實施例以一個多跳網(wǎng)絡(luò)為例來說明本發(fā)明的資源分配方法，節(jié)點1給節(jié)點2發(fā)送NGBR業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)，節(jié)點2給節(jié)點1發(fā)送NGBR數(shù)據(jù)：
1)各個節(jié)點維護資源池中的資源狀態(tài)，確定哪些資源是可用的；
2)節(jié)點1進行檢測是否有數(shù)據(jù)包需要發(fā)送，如果有則根據(jù)數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)類型判斷是什么樣的業(yè)務(wù)；
3)假如節(jié)點1根據(jù)業(yè)務(wù)類型的判斷結(jié)果為NGBR，根據(jù)下式計算需要請求的資源數(shù)目：
其中Nslotreq為維護的資源窗內(nèi)需要請求的時隙個數(shù)，Bit(NGBR)表示NGBR業(yè)務(wù)對應(yīng)的緩存buffer中數(shù)據(jù)bit數(shù)，g(Imcs)為本節(jié)點當(dāng)前調(diào)制編碼方式下一個時隙內(nèi)所承載的比特數(shù)目，k為加權(quán)因子，是一個增加額外資源的保守度的經(jīng)驗值；，在本實例中設(shè)置為1；
4)節(jié)點2在收到節(jié)點1的請求之后，根據(jù)自身節(jié)點維護的資源池中資源的使用情況，對節(jié)點1進行資源授權(quán)；
5)節(jié)點1收到授權(quán)后在相應(yīng)的授權(quán)資源上進行數(shù)據(jù)發(fā)送；
6)節(jié)點2同樣進行步驟2)和步驟3)的處理；
7)節(jié)點1在收到節(jié)點2的請求之后，根據(jù)自身節(jié)點維護的資源池中資源的使用情況，對節(jié)點2進行資源授權(quán)；
8)各個節(jié)點根據(jù)接收到的上一跳廣播信息計算出上一跳節(jié)點到自己的鏈路質(zhì)量并反饋回上一跳節(jié)點，上一跳節(jié)點根據(jù)該鏈路質(zhì)量選擇一個合適的MCS(Modulation and Coding Scheme，調(diào)制編碼方式)，這樣每個節(jié)點都可以確定自己給鄰節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)該采用何種MCS；
9)節(jié)點2收到授權(quán)后在相應(yīng)的授權(quán)資源上進行數(shù)據(jù)發(fā)送；
10)節(jié)點1和節(jié)點2在收到對端節(jié)點發(fā)送的資源請求之后，與自身要發(fā)送的請求進行優(yōu)先級排序，根據(jù)優(yōu)先級排序的結(jié)果，確定處理的請求的順序，按照如下方式進行優(yōu)先級排序：
其中，Se為對應(yīng)請求的路徑上的的頻譜效率，HistoryThpt為對應(yīng)請求的業(yè)務(wù)歷史速率，系數(shù)alpha和beta為配置參數(shù)，本實例中默認(rèn)為1；
之后依次采用如上步驟，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，在傳輸過程中實現(xiàn)資源的合理分配，最終的結(jié)果是節(jié)點1和節(jié)點2各自占用一半資源。
本發(fā)明通過MAC層的資源分配，能夠有較強的信道適應(yīng)性以及業(yè)務(wù)適應(yīng)性，并且不需要高層的消息反饋，僅依賴于MAC層統(tǒng)計以及底層的測量反饋；在節(jié)點之間合理的分配資源，有效的提高節(jié)點之間的公平性；能夠更加保證多跳之間的速率更加一致，降低照成資源浪費以及丟包的情況出現(xiàn)。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：實現(xiàn)上述方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關(guān)的硬件來完成，前述的程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述方法實施例的步驟；而前述的存儲介質(zhì)包括：ROM、RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。
最后應(yīng)說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。