CN106488561A - 一种多跳网络中的资源分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种多跳网络中的资源分配方法，包括以下步骤：a维护持续一段时间的资源池，记录资源分配状态；b周期性检测不同业务的缓存队列，并记录需要发起的相应资源请求；c周期性检测来自其他节点的资源请求，并进行相应记录；d周期性统一处理所述记录的需要发起的资源请求和收到的其他节点的资源请求；e根据统一处理的结果发起相应的资源请求和/或对其他节点的资源请求进行授权。

Description

一种多跳网络中的资源分配方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种多跳网络中的资源分配方法。

背景技术

无线多跳网络提供了一种节点间自组织、自协调的对等通信，每个节点具有转发功能，可以实现节点之间的多跳传输，具有扁平化和传输距离比较大的特点。在多跳传输中，每跳的链路质量可能会有较大的差别，如果资源分配不合理，那么就会导致不同跳之间的数据传输速率会有较大的不同。在数据发送的源节点处并不知道中间每一跳的数据传输情况，这样会导致源节点处的业务下发速率与整体链路传输速率不一致，可能出现中间节点能够接收到大量数据但是没有能力完全发送出去的情况，最终导致大量丢包，该部分数据包已经占用了空口资源传输，所以会导致空口资源的浪费，同时如果需要重传的话会带来同样的问题，空口资源浪费更严重。

为了避免资源浪费，现有通常的做法是采用类似计算机网中的做法，即通过高层的拥塞控制策略进行流量控制，其不足之处在于：高层的拥塞控制依赖于接收端的ACK(Acknowledgement)反馈消息，对于传输不需要ACK反馈的业务无法进行流量控制，同时高层的拥塞控制对信道的变化适应性较差。还有的做法是为各节点预先进行资源分配，但是不能自适应跟踪到业务的变化。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种多跳网络中的资源分配方法，包括以下步骤：a维护持续一段时间的资源池，记录资源分配状态；b周期性检测不同业务的缓存队列，并记录需要发起的相应资源请求；c周期性检测来自其他节点的资源请求，并进行相应记录；d周期性统一处理所述记录的需要发起的资源请求和收到的其他节点的资源请求；e根据统一处理的结果发起相应的资源请求和/或对其他节点的资源请求进行授权。

进一步地，还包括：所述节点在收到授权后，在授权的资源上进行数据发送。

进一步地，还包括：各节点每次接收信息后，还向上一跳节点反馈信道质量，供上一跳节点选择合适的调制编码方式。

进一步地，所述步骤a中的维护包括：根据来自邻节点的资源占用情况和本节点的资源占用情况进行资源池占用情况的更新。

进一步地，所述步骤b中需要请求的资源数目根据如下方式计算：

对于GBR业务，

对于NGBR业务，

其中，

Nslotreq为维护的资源窗内需要请求的时隙个数；

Bit(GBR)为根据特定业务类型要求的GBR速率计算出的资源窗内需要传输的bit数；

Bit(NGBR)为NGBR业务对应的缓存中数据bit数；

g(I_mcs)为本节点当前调制编码方式下一个时隙内所承载的比特数目；

k为加权因子。

进一步地，所述统一处理包括：计算所述记录的需要发起的资源请求和收到其他节点的资源请求的优先级并进行优先级排序。

进一步地，所述优先级根据如下公式计算：

其中，Se为对应请求的路径上的的频谱效率，HistoryThpt为对应请求的业务历史速率，系数alpha和beta为配置参数。

本发明通过MAC(Medium Access Control)层的资源分配，更加合理的在不同的节点之间进行资源分配，从而降低资源浪费，提高整体网络的频谱效率。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明的一个实施例提出一种多跳网络中的资源分配方法，包括以下步骤：

a维护持续一段时间的资源池，记录资源分配状态；

b周期性检测不同业务的缓存队列，并记录需要发起的相应资源请求；

c周期性检测来自其他节点的资源请求，并进行相应记录；

d周期性统一处理所述记录的需要发起的资源请求和收到的其他节点的资源请求；

e根据统一处理的结果发起相应的资源请求和/或对其他节点的资源请求进行授权。

在一个可选实施例中，还包括：所述节点在收到授权后，在授权的资源上进行数据发送。

在一个可选实施例中，还包括：各节点每次接收信息后，还向上一跳节点反馈信道质量，供上一跳节点选择合适的调制编码方式。

在一个可选实施例中，步骤a中的维护包括：根据来自邻节点的资源占用情况和本节点的资源占用情况进行资源池占用情况的更新。

在一个可选实施例中，步骤b中需要请求的资源数目根据如下方式计算：

对于GBR业务，

对于NGBR业务，

其中，

Nslotreq为维护的资源窗内需要请求的时隙个数；

Bit(GBR)为根据特定业务类型要求的GBR速率计算出的资源窗内需要传输的bit数；

Bit(NGBR)为NGBR业务对应的缓存中数据bit数；

g(I_mcs)为本节点当前调制编码方式下一个时隙内所承载的比特数目；

k为加权因子。

在一个可选实施例中，统一处理包括：计算所述记录的需要发起的资源请求和收到其他节点的资源请求的优先级并进行优先级排序；

在一个可选实施例中，所述优先级根据如下公式计算：

其中，Se为对应请求的路径上的的频谱效率，HistoryThpt为对应请求的业务历史速率，系数alpha和beta为配置参数。

本发明通过MAC(Medium Access Control)层的资源分配，更加合理的在不同的节点之间进行资源分配，从而降低资源浪费，提高整体网络的频谱效率。

实施例一

本实施例以一个多跳网络为例来说明本发明的资源分配方法，节点1给节点N发送GBR业务的数据，中间需要节点2、3……N-1进行转发：

1)各个节点维护资源池中的资源状态，确定哪些资源是可用的；

2)节点1进行检测是否有数据包需要发送，如果有则根据数据的业务类型判断是什么样的业务；

3)假如节点1根据业务类型的判断结果为GBR，根据下式计算需要请求的资源数目：

其中Nslotreq为维护的资源窗内需要请求的时隙个数，Bit(GBR)表示根据特定业务类型要求的GBR速率计算出的资源窗内需要传输的bit数，g(I_mcs)为本节点当前调制编码方式下一个时隙内所承载的比特数目，k为加权因子，是一个增加额外资源的保守度的经验值，在本实例中设置为1；

4)节点2在收到节点1的请求之后，根据自身节点维护的资源池中资源的使用情况，对节点1进行资源授权；

5)节点1收到授权后在相应的授权资源上进行数据发送；

6)各个节点根据接收到的上一跳广播信息计算出上一跳节点到自己的链路质量(本实施例为CQI，Channel quality indication)并反馈回上一跳节点，上一跳节点根据该链路质量选择一个合适的MCS(Modulation and CodingScheme，调制编码方式)，这样每个节点都可以确定自己给邻节点发送数据该采用何种MCS；

7)节点2收到数据之后，则继续向节点3发起资源请求，在此过程中，节点2还会收到节点1的资源请求，所以节点2对收到的节点1的请求和向节点3发送的请求进行优先级排序，根据优先级排序的结果，确定处理的请求的顺序，按照如下方式进行优先级排序：

其中，Se为对应请求的路径上的的频谱效率，HistoryThpt为对应请求的业务历史速率，系数alpha和beta为配置参数，本实例中默认为1；

8)之后的节点依次采用如上步骤，实现数据传输，在传输过程中实现资源的合理分配，保证用户的GBR速率。

实施例二

本实施例以一个多跳网络为例来说明本发明的资源分配方法，节点1给节点2发送NGBR业务的数据，节点2给节点1发送NGBR数据：

1)各个节点维护资源池中的资源状态，确定哪些资源是可用的；

2)节点1进行检测是否有数据包需要发送，如果有则根据数据的业务类型判断是什么样的业务；

3)假如节点1根据业务类型的判断结果为NGBR，根据下式计算需要请求的资源数目：

其中Nslotreq为维护的资源窗内需要请求的时隙个数，Bit(NGBR)表示NGBR业务对应的缓存buffer中数据bit数，g(I_mcs)为本节点当前调制编码方式下一个时隙内所承载的比特数目，k为加权因子，是一个增加额外资源的保守度的经验值；，在本实例中设置为1；

4)节点2在收到节点1的请求之后，根据自身节点维护的资源池中资源的使用情况，对节点1进行资源授权；

5)节点1收到授权后在相应的授权资源上进行数据发送；

6)节点2同样进行步骤2)和步骤3)的处理；

7)节点1在收到节点2的请求之后，根据自身节点维护的资源池中资源的使用情况，对节点2进行资源授权；

8)各个节点根据接收到的上一跳广播信息计算出上一跳节点到自己的链路质量并反馈回上一跳节点，上一跳节点根据该链路质量选择一个合适的MCS(Modulation and Coding Scheme，调制编码方式)，这样每个节点都可以确定自己给邻节点发送数据该采用何种MCS；

9)节点2收到授权后在相应的授权资源上进行数据发送；

10)节点1和节点2在收到对端节点发送的资源请求之后，与自身要发送的请求进行优先级排序，根据优先级排序的结果，确定处理的请求的顺序，按照如下方式进行优先级排序：

其中，Se为对应请求的路径上的的频谱效率，HistoryThpt为对应请求的业务历史速率，系数alpha和beta为配置参数，本实例中默认为1；

之后依次采用如上步骤，实现数据传输，在传输过程中实现资源的合理分配，最终的结果是节点1和节点2各自占用一半资源。

本发明通过MAC层的资源分配，能够有较强的信道适应性以及业务适应性，并且不需要高层的消息反馈，仅依赖于MAC层统计以及底层的测量反馈；在节点之间合理的分配资源，有效的提高节点之间的公平性；能够更加保证多跳之间的速率更加一致，降低照成资源浪费以及丢包的情况出现。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种多跳网络中的资源分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

a维护持续一段时间的资源池，记录资源分配状态；

b周期性检测不同业务的缓存队列，并记录需要发起的相应资源请求；

c周期性检测来自其他节点的资源请求，并进行相应记录；

d周期性统一处理所述记录的需要发起的资源请求和收到的其他节点的资源请求；

e根据统一处理的结果发起相应的资源请求和/或对其他节点的资源请求进行授权。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：所述节点在收到授权后，在授权的资源上进行数据发送。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：各节点每次接收信息后，还向上一跳节点反馈信道质量，供上一跳节点选择合适的调制编码方式。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤a，所述维护包括：根据来自邻节点的资源占用情况和本节点的资源占用情况进行资源池占用情况的更新。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤b中需要请求的资源数目根据如下方式计算：

对于GBR业务， $Nslotreq=\frac{Bit\left(GBR\right)*k}{g\left(I_{mcs}\right)},$

对于NGBR业务， $Nslotreq=\frac{Bit\left(NGBR\right)*k}{g\left(I_{mcs}\right)},$

其中，

Nslotreq为维护的资源窗内需要请求的时隙个数；

Bit(GBR)为根据特定业务类型要求的GBR速率计算出的资源窗内需要传输的bit数；

Bit(NGBR)为NGBR业务对应的缓存中数据bit数；

g(I_mcs)为本节点当前调制编码方式下一个时隙内所承载的比特数目；

k为加权因子。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述统一处理包括：

计算所述记录的需要发起的资源请求和收到其他节点的资源请求的优先级并进行优先级排序。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述优先级根据如下公式计算：

$\mathrm{Pr}iority=\frac{{\mathrm{Se}}^{alpha}}{{\mathrm{HistoryThpt}}^{beta}}$

其中，Se为对应请求的路径上的的频谱效率，HistoryThpt为对应请求的业务历史速率，系数alpha和beta为配置参数。