一种适用于无线mesh网络的定向时分链路调度方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105744641A(43)申请公布日2016.07.06(21)申请号201610030902.9(22)申请日2016.01.14(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市御道街29号(72)发明人雷磊蔡圣所王夏楠朱马君徐海楼黄太彬徐亚楠(51)Int.Cl.H04W74/08(2009.01)H04W72/04(2009.01)H04J3/06(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称一种适用于无线mesh网络的定向时分链路调度方法(57)摘要本发明公开了一种适用于无线mesh网络的定向时分链路调度方法。该方法首先定义了定向天线条件下，网络中链路的冲突集合。然后将全网节点的时间轴同步划分为一系列固定长度的连续时帧，每一时帧进一步划分为调度子时帧和传输子时帧，调度子时帧由若干数目的调度时隙组成。在此基础上，根据网络中每条链路的冲突集合，利用链路时隙分配方法将网络中的所有传输链路分配到具体调度时隙。节点在调度子时帧中通过信道侦听完成链路传输调度，完成传输调度的链路在传输子时帧中并行传输数据。同时，该方法在链路时隙分配结果基础上，将调度时隙进行周期性轮转，为网络中的传输链路提供公平性保证。EXata仿真环境下的仿真结果证明了该方法的有效性。CN105744641ACN105744641A权利要求书1/2页1.一种适用于无线mesh网络的定向时分链路调度方法，所采用的步骤是：步骤1：根据网络中节点地理位置信息以及物理层使用的定向天线波束宽度计算网络中每条传输链路的冲突集合，得到全网的冲突链路矩阵；步骤2：网络初始化过程，将网络时间轴划分为一系列固定长度的连续时帧，每一时帧进一步划分为调度子时帧和传输子时帧，调度子时帧由若干数目的调度时隙组成，根据网络中每条链路的冲突集合，利用链路时隙分配方法将所有传输链路分配到具体调度时隙，分配到相同调度时隙的无冲突链路可以在传输子时帧中并发传输数据；步骤3：网络运行过程，定向链路的收发节点在分配到的调度子时帧时隙中通过信道侦听完成传输调度，成功预约信道的链路在传输子时帧中同步并行传输数据分组，同时，在链路时隙分配结果基础上，每隔一段时间将调度时隙进行周期性轮转，为网络中每条传输链路提供公平性保证。2.根据权利要求1所述的一种适用于无线mesh网络的定向时分链路调度方法，其特征在于结合节点位置信息以及物理层采用的天线波束宽度，计算网络中每条传输链路的冲突集合，得到全网的冲突链路矩阵的具体方法为：如果两条链路在同一时刻并行传输时彼此之间会产生冲突干扰，称它们为冲突链路，对于网络中的任意链路，其所有冲突链路构成其链路冲突集合，考虑节点定向传输特性，节点S和R之间的链路LS-R的链路冲突集合包括：(1)除LS-R外所有发送节点是S或者R的链路；(2)除LS-R外所有接收节点是S或者R的链路；(3)发送节点处于R(或S)的天线照射范围内并且接收节点在R(或S)方向上的链路；用ci，j表示网络中任意两条定向链路i与j之间的冲突关系，若链路i与链路j并发传输时彼此产生冲突，则把ci，j记为1，反之将ci，j记为0，由此有下式成立：网络中所有链路的冲突关系构成全网冲突链路矩阵，记为SM×M，具体表达形式如下：其中，M为网络中所有的传输链路数目，由(1)式可知，冲突链路矩阵S是一个对角线元素全为0的实对称矩阵，提取S矩阵的每一行可以得到链路i的冲突集合向量Ci＝[ci，1，ci，2，ci，3，...，ci，M]。3.根据权利要求1所述的一种适用于无线mesh网络的定向时分链路调度方法，其特征在于根据网络中每条链路的冲突集合，利用链路时隙分配方法将所有传输链路分配到具体调度时隙的具体方法为：(1)调度子时帧中初始化时隙总数为1，链路调度分配从第1个时隙开始考虑；(2)一个调度时隙可以分配给一组无冲突的链路集合，但是一条链路只能分配到某一具体时隙；2CN105744641A权利要求书2/2页(3)彼此冲突的链路只能分配到不同的时隙，不冲突的链路可以分配到同一时隙；(4)当所有调度时隙均已分配，但仍然存在尚未分配的链路，则将时隙总数加1并把该链路分配到这一新的时隙。4.根据权利要求1所述的一种适用于无线mesh网络的定向时分链路调度方法，其特征在于定向链路的收发节点在分配到的调度子时帧时隙中通过信道侦听完成传输调度的具体方法为：在完成定向链路时隙分配的初始化工作之后，网络中节点开始调度传输，调度子时帧中的调度时隙数为N，假设链路LS-R分配到时隙i，发送节点S在时隙1、2、...、i-1内监听信道状况，如果节点S在其中某一时隙被告知L的冲突链路已经预约了后面的传输子时帧，则S在时隙i内保持空闲，将自身