CN113596923A - 一种面向无线网络的混合时隙调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向无线网络的混合时隙调度方法。本发明选取网络中产生周期性时隙请求的节点构建周期性时隙请求节点集合，并构建时隙请求周期集集合；选取网络中产生非周期性时隙请求的节点构建非周期性时隙请求节点集合，并构建非周期性时隙请求节点时间集合；计算周期性时隙请求节点集合中每个节点的时隙竞争调度参数；若没有非周期性时隙请求到达时，在周期性时隙调度时将时隙分配给各个请求时隙的节点；若非周期性时隙请求即偶发时隙请求到达时，根据非周期性时隙请求到达的时间通过混合时隙调度方法进行重新调度；本发明实现了面向周期性时隙请求和非周期性时隙请求的混合式时隙调度，提高了时隙调度的效率和时隙的利用率。

Description

一种面向无线网络的混合时隙调度方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种面向无线网络的混合时隙调度方法。

背景技术

工业控制网是无线控制网络的典型应用，常用在工厂自动化等领域。工业控制网是一种对实时性要求非常高的网络，要求数据报文能在截止时间内被目的节点接收，而其中MAC层的机制对实时性至关重要。对此工业界开展了广泛研究，并取得了一定的进展，考虑到控制网络通信的周期性和实时性要求，以及Wi-Fi 设备的高性价比特性，学术界目前对基于IEEE802.11设备实现TDMA协议集中在长距离通信和实时性控制两方面。

Wi-Fi TDMA协议用于长距离通信。2006年伯克利TIER研究组利用常规商用802.11器件设计了TDMA机制替代竞争接入机制，用以解决偏远地区的网络接入问题。2009年，印度理工学院的研究人员发布了设计和实现基于MADWIFI的多跳TDMA***，该***解决了长距离通信的时钟同步精度低的问题，同时通过测试验证了该TDMA***的鲁棒性，并初步投入了商用。此外，天津大学在2008 年和2012年承担的国家自然科学基金课题中也进行了类似的研究。

Wi-Fi TDMA协议用于控制网络。针对工业控制应用的研究目前主要集中在学术领域。中科院沈阳自动化所在Atheros5000芯片驱动的基础上设计了工业无线网络TDMA协议，西安电子科技大学将该方案改进并移植到Atheros9000系列网卡芯片上。但是，上述Wi-FiTDMA技术中仅仅考虑了工业网络环境；这与智能家居、智慧城市、智能交通等新场景所处的多种不同设备、协议共存的混合无线网络环境相去甚远。德克萨斯大学奥斯汀分校在实时Wi-Fi技术研究中，通过连续发送两帧(而非重新竞争)的方式来提高Wi-Fi TDMA在控制应用中的实时性。

与IEEE802.11协议相对应的TDMA协议能够提供确定性的时延保证，而 Wi-Fi具有速率高、安全性好等特点。TDMA协议就是每个通信节点分配独立的用于数据收发的时隙，而节点在无收发的空闲时隙内转入睡眠状态；该协议确保站点及时获得无线信道，从而降低发送时延，是解决Wi-Fi实时性问题的一种有效手段。时隙是TDMA***的基本时间单位，时隙的大小直接决定了数据帧传输截止时间、网络吞吐量等关键性能指标。

在Wi-Fi网络中，对时隙的分配，是满足实时性要求、提高数据传送效率的关键所在。特别是当网络中存在周期性和偶发时隙请求时，对时隙分配的要求更高。本发明针对周期性和偶发请求的时隙分配问题，通过混合式的动态时隙分配，来最大化时隙调度的效率。

发明内容

本发明解决其技术问题采用的技术方案为一种面向无线网络的混合时隙调度方法，具体步骤如下

步骤1，选取网络中产生周期性时隙请求的节点构建周期性时隙请求节点集合，并构建时隙请求周期集集合；

步骤2，选取网络中产生非周期性时隙请求的节点构建非周期性时隙请求节点集合，并构建非周期性时隙请求节点时间集合；

步骤3：计算周期性时隙请求节点集合中每个节点的时隙竞争调度参数；

步骤4：若没有非周期性时隙请求到达时，在周期性时隙调度时将时隙分配给各个请求时隙的节点；

步骤5：若非周期性时隙请求即偶发时隙请求到达时，根据非周期性时隙请求到达的时间通过混合时隙调度方法进行重新调度；

作为优选，步骤1所述选取网络中产生周期性时隙请求的节点，具体为：

网络中若节点周期性产生时隙请求则定义为周期性时隙请求节点；

步骤1所述周期性时隙请求节点集合，具体为：

其中，

表示第k个时刻周期性时隙请求节点集合，N_i,k表示第k个时刻周期性时隙请求节点集合中第i个节点，n表示周期性时隙请求节点的数量，i∈ [0,n-1],k∈[1,L]，L表示时刻的数量；

步骤1所述时隙请求周期集合，具体为：

TA_k＝{τ_0，k，τ_1，k，τ_2，k，…τ_n-1，k}

其中，TA_k表示第k个时刻周期性时隙请求集合，τ_i，k表示第k个时刻周期性时隙请求节点集合中第i个节点的时隙请求周期，n表示周期性时隙请求节点的数量，L表示时刻的数量，i∈[0，n-1]，k∈[1，L]；

作为优选，步骤2所述选取网络中产生非周期性产生时隙请求的节点，具体为：

网络中若节点产生非周期性的时隙请求则定义为非周期性时隙请求节点；非周期性时隙请求节点所会产生的非周期性的时隙请求，定义为偶发时隙请求；

步骤2所述非周期性时隙请求节点集合，具体为：

δ_k＝{M_0，k，M_1，k，M_2，k，...M_m-1，k}

其中，δ_k表示第k个时刻非周期性时隙请求节点集合，M_j，k表示第k个时刻非周期性时隙请求节点集合中第j个节点，m表示非周期性时隙请求节点的数量， L表示时刻的数量，

k∈[1，L]，j∈[0，m-1]；

步骤2所述非周期性时隙请求节点时间集合为：

time_k＝{(t_0，k，D_0，k)，(t_1，k，D_1，k)，...，(t_m-1，k，D_m-1，k)}

其中，time_k表示第k个时刻非周期性时隙请求节点时间集合，t_j，k表示第k 个时刻非周期性时隙请求节点时间集合中第j个节点的非周期性时隙请求到达时间，D_j，k表示第k个时刻非周期性时隙请求节点时间集合中第j个节点的非周期性时隙请求截止时间，m表示非周期性时隙请求节点的数量，L表示时刻的数量，k∈[1，L]，j∈[0，m-1]；

用该时隙请求在到达后，截止时间D_j距离到达时间t_j的间隔的时隙数量来替代表示；

作为优选，步骤3所述周期性时隙请求节点集合中每个节点的时隙竞争调度参数，具体计算方法为：

k∈[1，L]

其中，BSN_i，k是节点N_i，k截止到下一次时隙分配前所进行的后退中，后退的最长的时隙间隔数，在时隙分配开始时，所有的节点的最长后退步数均为0，L 表示时刻的数量，n表示周期性时隙请求节点的数量。后退是指给节点N_i，k分配时隙时，由于存在其他节点，占用了节点N_i，k所需要的时隙，导致节点N_i，k所需时隙的分配被延后；总后退次数BN_i，k是指节点N_i，k截止到下一次时隙分配前所后退的总次数；在时隙分配开始时，所有的节点的总后退次数均为0。

ρ_i越大，表示节点N_i在时隙竞争中后退的次数越多、后退的步数越多。时隙竞争调度参数ρ_i在调度进行过程中计算并记录。

作为优选，步骤4所述在周期性时隙调度时将时隙分配给各个请求时隙的节点由初始时隙调度，后续时隙调度构成；

所述初始时隙调度为：在进行初始时的时隙调度时，采用最短周期优先的方式进行时隙调度；

网络中若节点周期性产生时隙请求则定义为周期性时隙请求节点；所述周期性时隙请求节点集合，具体为：

其中，

表示第k个时刻周期性时隙请求节点集合，N_i，k表示第k个时刻周期性时隙请求节点集合中第i个节点，n表示周期性时隙请求节点的数量，i∈ [0，n-1]，k∈[1，L]，L表示时刻的数量；

对于

对进行

遍历，按照中

每个节点的时隙周期进行排序。排序后的节点集合为

其中，

中的节点，按照时隙周期大小，由小到大进行排序：

中第一个节点即N′_0，k是时隙周期最小的节点，N′_1，k是时隙周期第二小的节点， N′_2，k是时隙周期第三小的节点，按照时隙周期大小由小到大的顺序，直到排序到N′_n-1，k是时隙周期最大的节点。如果有两个或者两个以上的节点具有相同时隙周期，就按照它们在

中的下标号排序，下标号小的节点，看做时隙周期小的节点进行排序。

所述后续时隙调度由后续时隙调度无竞争、后续时隙调度有竞争构成；

所述后续时隙调度无竞争为：

由于是周期性调度，各个节点按照周期被分配到时隙；

按照

中的排序为节点分配时隙，首先为N′_0，k分配时隙，然后为N′_1，k分配时隙，以此类推，直到所有的节点的时隙请求都得到了满足；

所述后续时隙调度有竞争为：

计算每个竞争节点的时隙竞争调度参数ρ_i，k，优先为时隙竞争调度参数ρ_i，k大的节点分配时隙。

周期性时隙请求节点集合中每个节点的时隙竞争调度参数，具体计算方法为：

k∈[1，L]

其中，BSN_i，k是节点N_i，k截止到下一次时隙分配前所进行的后退中，后退的最长的时隙间隔数，在时隙分配开始时，所有的节点的最长后退步数均为0，L 表示时刻的数量，n表示周期性时隙请求节点的数量。后退是指给节点N_i，k分配时隙时，由于存在其他节点，占用了节点N_i，k所需要的时隙，导致节点N_i，k所需时隙的分配被延后；总后退次数BN_i，k是指节点N_i，k截止到下一次时隙分配前所后退的总次数；在时隙分配开始时，所有的节点的总后退次数均为0。

ρ_i越大，表示节点N_i在时隙竞争中后退的次数越多、后退的步数越多。时隙竞争调度参数ρ_i在调度进行过程中计算并记录。

对于具有竞争关系的节点，称为竞争节点。对于所有竞争节点，分别计算每个竞争节点的时隙竞争调度参数ρ_i，k。然后按照时隙竞争调度参数ρ_i，k的大小，由大到小，对对应的竞争节点进行排序：

θ_k＝{C_0，k，C_1，k，C_2，k，...C_m-1，k}

θ_k中，节点C_0，k的时隙竞争调度参数α₀最大，C_1，k时隙竞争调度参数α₁第二大，以此类推。然后首先为节点C_0，k分配时隙，然后为节点C_1，k分配时隙，以此类推，直到θ_k中所有节点的时隙请求都得到了满足。

作为优选，步骤5所述待分配的时隙请求包括周期性时隙请求和非周期性时隙请求；

步骤5所述通过混合时隙调度方法进行重新调度为：

步骤5.1，按照步骤4中所述的的周期性调度方法对周期性时隙请求进行调度；

步骤5.2，寻找非周期性时隙请求的截止时间到达前的可用时隙，如果存在可用时隙，将找到的第一个可用时隙分配给非周期性时隙请求，调度结束；如果不存在可用时隙，则转到步骤5.3处理；

步骤5.3，由于不存在可用时隙，回到步骤5.1，将非周期性时隙请求看做周期为0的周期性时隙请求，对时隙进行调度，直到完成时隙调度。

本发明与背景技术相比，具有的有益的效果是：

本发明的方法是分别定义出周期性时隙请求和非周期性时隙请求；然后在没有非周期性时隙请求时，以最短周期的周期性时隙请求优先为方法来进行时隙调度；在有非周期性时隙请求，优先根据周期性时隙请求的时限要求，寻找可用时隙进行分配，没有可用时隙时，进行混合式时隙调度。本方法实现了面向周期性时隙请求和非周期性时隙请求的混合式时隙调度，提高了时隙调度的效率和时隙的利用率。

高效性。本发明中的调度方法通过参数来解决调度冲突，能够高效快速的完成整体时隙的调度。

实现了动态混合调度。本发明中的调度方法可以动态针对周期性时隙请求和非周期性时隙请求进行调度，实现了两种不同性质的时隙请求的混合调度。

附图说明

图1：是本发明的实施步骤；

图2：是周期性时隙请求下的时隙调度结果示意图；

图3：是在时隙16产生的分配冲突；

图4：是根据时隙竞争调度参数确定的冲突解决结果；

图5：对节点M1的非周期性时隙请求的调度结果。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明第一具体实施例为一种面向无线网络的混合时隙调度方法，具体步骤如下：

步骤1，选取网络中产生周期性时隙请求的节点构建周期性时隙请求节点集合，并构建时隙请求周期集集合；

步骤1所述选取网络中产生周期性时隙请求的节点，具体为：

网络中若节点周期性产生时隙请求则定义为周期性时隙请求节点；

步骤1所述周期性时隙请求节点集合，具体为：

其中，

表示第k个时刻周期性时隙请求节点集合，N_i，k表示第k个时刻周期性时隙请求节点集合中第i个节点，n表示周期性时隙请求节点的数量，i∈ [0，n-1]，k∈[1，L]，L表示时刻的数量；

步骤1所述时隙请求周期集合，具体为：

TA_k＝{τ_0，k，τ_1，k，τ_2，k，…τ_n-1，k}

其中，TA_k表示第k个时刻周期性时隙请求集合，τ_i，k表示第k个时刻周期性时隙请求节点集合中第i个节点的时隙请求周期，n表示周期性时隙请求节点的数量，L表示时刻的数量，i∈[0，n-1]，k∈[1，L]；

步骤2，选取网络中产生非周期性时隙请求的节点构建非周期性时隙请求节点集合，并构建非周期性时隙请求节点时间集合；

步骤2所述选取网络中产生非周期性产生时隙请求的节点，具体为：

网络中若节点产生非周期性的时隙请求则定义为非周期性时隙请求节点；非周期性时隙请求节点所会产生的非周期性的时隙请求，定义为偶发时隙请求；

步骤2所述非周期性时隙请求节点集合，具体为：

δ_k＝{M_0，k，M_1，k，M_2，k，...M_m-1，k}

其中，δ_k表示第k个时刻非周期性时隙请求节点集合，M_j，k表示第k个时刻非周期性时隙请求节点集合中第j个节点，m表示非周期性时隙请求节点的数量， L表示时刻的数量，

k∈[1，L]，j∈[0，m-1]；

步骤2所述非周期性时隙请求节点时间集合为：

time_k＝{(t_0，k，D_0，k)，(t_1，k，D_1，k)，…，(t_m-1，k，D_m-1，k)}

其中，time_k表示第k个时刻非周期性时隙请求节点时间集合，t_j，k表示第k 个时刻非周期性时隙请求节点时间集合中第j个节点的非周期性时隙请求到达时间，D_j，k表示第k个时刻非周期性时隙请求节点时间集合中第j个节点的非周期性时隙请求截止时间，m表示非周期性时隙请求节点的数量，L表示时刻的数量，k∈[1，L]，j∈[0，m-1]；

用该时隙请求在到达后，截止时间D_j距离到达时间t_j的间隔的时隙数量来替代表示；

步骤3：计算周期性时隙请求节点集合中每个节点的时隙竞争调度参数；

步骤3所述周期性时隙请求节点集合中每个节点的时隙竞争调度参数，具体计算方法为：

k∈[1，L]

其中，BSN_i，k是节点N_i，k截止到下一次时隙分配前所进行的后退中，后退的最长的时隙间隔数，在时隙分配开始时，所有的节点的最长后退步数均为0，L 表示时刻的数量，n表示周期性时隙请求节点的数量。后退是指给节点N_i，k分配时隙时，由于存在其他节点，占用了节点N_i，k所需要的时隙，导致节点N_i，k所需时隙的分配被延后；总后退次数BN_i，k是指节点N_i，k截止到下一次时隙分配前所后退的总次数；在时隙分配开始时，所有的节点的总后退次数均为0。

ρ_i越大，表示节点N_i在时隙竞争中后退的次数越多、后退的步数越多。时隙竞争调度参数ρ_i在调度进行过程中计算并记录。

步骤4：若没有非周期性时隙请求到达时，在周期性时隙调度时将时隙分配给各个请求时隙的节点，

步骤4所述在周期性时隙调度时将时隙分配给各个请求时隙的节点由初始时隙调度，后续时隙调度构成；

所述初始时隙调度为：在进行初始时的时隙调度时，采用最短周期优先的方式进行时隙调度；

网络中若节点周期性产生时隙请求则定义为周期性时隙请求节点；所述周期性时隙请求节点集合，具体为：

其中，

表示第k个时刻周期性时隙请求节点集合，N_i，k表示第k个时刻周期性时隙请求节点集合中第i个节点，n表示周期性时隙请求节点的数量，i∈ [0，n-1]，k∈[1，L]，L表示时刻的数量；

对于

对进行

遍历，按照中

每个节点的时隙周期进行排序。排序后的节点集合为

其中，

中的节点，按照时隙周期大小，由小到大进行排序：

中第一个节点即N′_0，k是时隙周期最小的节点，N′_1，k是时隙周期第二小的节点， N′_2，k是时隙周期第三小的节点，按照时隙周期大小由小到大的顺序，直到排序到N′_n-1，k是时隙周期最大的节点。如果有两个或者两个以上的节点具有相同时隙周期，就按照它们在

中的下标号排序，下标号小的节点，看做时隙周期小的节点进行排序。

对于表1中的三个节点，按照周期大小排序后，周期最小的为N₀，其次为N₂，周期最长的节点为N₁。则根据最短周期优先的方式，时隙调度的结果如图2所示。

所述后续时隙调度由后续时隙调度无竞争、后续时隙调度有竞争构成；

所述后续时隙调度无竞争为：

由于是周期性调度，各个节点按照周期被分配到时隙；

按照

中的排序为节点分配时隙，首先为N′_0，k分配时隙，然后为N′_1，k分配时隙，以此类推，直到所有的节点的时隙请求都得到了满足；

所述后续时隙调度有竞争为：

计算每个竞争节点的时隙竞争调度参数ρ_i，k，优先为时隙竞争调度参数ρ_i，k大的节点分配时隙。

周期性时隙请求节点集合中每个节点的时隙竞争调度参数，具体计算方法为：

k∈[1，L]

其中，BSN_i，k是节点N_i，k截止到下一次时隙分配前所进行的后退中，后退的最长的时隙间隔数，在时隙分配开始时，所有的节点的最长后退步数均为0，L 表示时刻的数量，n表示周期性时隙请求节点的数量。后退是指给节点N_i，k分配时隙时，由于存在其他节点，占用了节点N_i，k所需要的时隙，导致节点N_i，k所需时隙的分配被延后；总后退次数BN_i，k是指节点N_i，k截止到下一次时隙分配前所后退的总次数；在时隙分配开始时，所有的节点的总后退次数均为0。

ρ_i越大，表示节点N_i在时隙竞争中后退的次数越多、后退的步数越多。时隙竞争调度参数ρ_i在调度进行过程中计算并记录。

对于具有竞争关系的节点，称为竞争节点。对于所有竞争节点，分别计算每个竞争节点的时隙竞争调度参数ρ_i，k。然后按照时隙竞争调度参数ρ_i，k的大小，由大到小，对对应的竞争节点进行排序：

θ_k＝{C_0，k，C_1，k，C_2，k，...C_m-1，k}

θ_k中，节点C_0，k的时隙竞争调度参数α₀最大，C_1，k时隙竞争调度参数α₁第二大，以此类推。然后首先为节点C_0，k分配时隙，然后为节点C_1，k分配时隙，以此类推，直到θ_k中所有节点的时隙请求都得到了满足。

步骤5：若非周期性时隙请求即偶发时隙请求到达时，根据非周期性时隙请求到达的时间通过混合时隙调度方法进行重新调度；

步骤5所述待分配的时隙请求包括周期性时隙请求和非周期性时隙请求；

步骤5所述通过混合时隙调度方法进行重新调度为：

步骤5.1，按照步骤4中所述的的周期性调度方法对周期性时隙请求进行调度；

步骤5.2，寻找非周期性时隙请求的截止时间到达前的可用时隙，如果存在可用时隙，将找到的第一个可用时隙分配给非周期性时隙请求，调度结束；如果不存在可用时隙，则转到步骤5.3处理；

步骤5.3，由于不存在可用时隙，回到步骤5.1，将非周期性时隙请求看做周期为0的周期性时隙请求，对时隙进行调度，直到完成时隙调度。

本发明第二具体实施例为一种面向无线网络的混合时隙调度方法，具体步骤如下：

第一步，定义周期性时隙请求

对于网络中的节点Ni，周期性产生时隙请求，时隙请求的周期为τ_i，则对于该网络中接入的n个节点，有节点集合

对于有3个节点的网络，这3个节点中每个节点都会周期性的产生时隙请求，则对应有：

其中，每个节点的时隙请求周期如下表1所示：

表1：3个节点的时隙请求周期

节点	时隙请求周期
		N<sub>0</sub>	τ<sub>0</sub>＝4
N<sub>1</sub>	τ<sub>1</sub>＝7
		N<sub>2</sub>	τ<sub>2</sub>＝5

第二步，定义非周期性时隙请求

对于网络中的节点Mj，会产生非周期性的时隙请求，这一类非周期性的时隙请求，也称为偶发时隙请求，有一个到达时间t_j和一个截止时间D_j，则对于网络中会产生非周期性时隙请求的m个节点，有节点集合δ：

δ＝{M₀，M₁，M₂，...M_m-1}

其中，到达时间t_j用到达时待分配的时隙编号来表示；截止时间D_j表示该时隙请求必须要完成的时间，用该时隙请求在到达后，截止时间D_j距离到达时间t_j的间隔的时隙数量来替代表示。

对于有2个节点的网络，每个节点都会产生非周期性的时隙请求，则对应有：

δ＝{M₀，M₁}

其中，每个节点的时隙请求周期如下表2所示：

表2：2个节点的时隙请求周期

节点	时隙请求周期
		M<sub>0</sub>	t<sub>0</sub>＝5，D<sub>0</sub>＝3
M<sub>1</sub>	t<sub>1</sub>＝3，D<sub>1</sub>＝2

第三步，确定时隙竞争调度参数

在多个节点进行时隙请求时，通过时隙竞争调度参数来辅助时隙调度。对于节点Ni，时隙竞争调度参数α_i：

其中，BSN_i是节点Ni截止到下一次时隙分配前所进行的后退中，后退的最长的时隙间隔数，在时隙分配开始时，所有的节点的最长后退步数均为0；

后退是指给节点Ni分配时隙时，由于存在其他节点，占用了节点Ni所需要的时隙，导致节点Ni所需时隙的分配被延后；总后退次数BNi是指节点Ni截止到下一次时隙分配前所后退的总次数；在时隙分配开始时，所有的节点的总后退次数均为0。

α_i越大，表示节点Ni在时隙竞争中后退的次数越多、后退的步数越多。时隙竞争调度参数α_i在调度进行过程中计算并记录。

第四步，周期性时隙调度

在没有非周期性时隙请求到达时，采用周期性时隙调度。在周期性时隙调度时，会将时隙分配给各个请求时隙的节点，分为两个子步骤：

初始时隙调度：在进行初始时的时隙调度时，采用最短周期优先的方式进行时隙调度

对于表1中的三个节点，按照周期大小排序后，周期最小的为N₀，其次为N₂，周期最长的节点为N₁。则根据最短周期优先的方式，时隙调度的结果如图2所示。

后续时隙调度包括：后续时隙调度无竞争、后续时隙调度有竞争；

所述后续时隙调度无竞争为：

由于是周期性调度，各个节点按照周期被分配到时隙；

所述后续时隙调度有竞争为：

计算每个竞争节点的时隙竞争调度参数α_i，优先为时隙竞争调度参数α_i大的节点分配时隙。

对于表1中的各个节点，在第17个时隙即时隙16会产生冲突，如图3所示。此时就需要重新调度。

表3：3个节点的参数

节点	时隙请求周期	BSN<sub>i</sub>	BN<sub>i</sub>	α<sub>i</sub>
					N<sub>0</sub>	τ<sub>0</sub>＝4	BSN<sub>0</sub>＝0	BN<sub>0</sub>＝0	α<sub>0</sub>＝0
N<sub>1</sub>	τ<sub>1</sub>＝7	BSN<sub>1</sub>＝2	BN<sub>1</sub>＝1	α<sub>1</sub>＝1/3
					N<sub>2</sub>	τ<sub>2</sub>＝5	BSN<sub>2</sub>＝1	BN<sub>2</sub>＝1	α<sub>2</sub>＝1/2

根据计算出的时隙竞争调度参数α_i，优先为N2分配时隙，然后是N1，最后为N0分配时隙，调度结果如图4所示。

第五步，混合时隙调度

非周期性时隙请求即偶发时隙请求，在周期性调度时，根据非周期性时隙请求到达的时间进行重新调度。此时，待分配的时隙请求包括了周期性时隙请求和非周期性时隙请求。

混合时隙调度的方法如下：

步骤5.1，按照第四步中的周期性调度方法对周期性时隙请求进行调度；

步骤5.2，寻找非周期性时隙请求的截止时间到达前的可用时隙，如果存在可用时隙，将找到的第一个可用时隙分配给非周期性时隙请求，调度结束；如果不存在可用时隙，则转到步骤5.3，处理；

步骤5.3，由于不存在可用时隙，回到步骤5.1，将非周期性时隙请求看做周期为0的周期性时隙请求，对时隙进行调度，直到完成时隙调度。

对于表1和表2中的节点N1、N2、N3、M1和M2，根据上述步骤1)，可得周期性时隙调度的结果如图2所示；根据步骤2)，节点M1的时隙请求先到达，该时隙请求可以被分配到时隙2和时隙3，根据图2所示的调度结果，时隙3是可用时隙，则节点M1的非周期性时隙请求被分配到时隙3，如图5所示；节点M0 的时隙请求到达时，该时隙请求可以被分配到时隙4、时隙5和时隙6，根据图5所示的调度结果，时隙5是可用时隙，则节点M0的非周期性时隙请求被分配到时隙5。

本发明中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (6)

1.一种面向无线网络的混合时隙调度方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，选取网络中产生周期性时隙请求的节点构建周期性时隙请求节点集合，并构建时隙请求周期集集合；

步骤2，选取网络中产生非周期性时隙请求的节点构建非周期性时隙请求节点集合，并构建非周期性时隙请求节点时间集合；

步骤3：计算周期性时隙请求节点集合中每个节点的时隙竞争调度参数；

步骤4：若没有非周期性时隙请求到达时，在周期性时隙调度时将时隙分配给各个请求时隙的节点；

步骤5：若非周期性时隙请求即偶发时隙请求到达时，根据非周期性时隙请求到达的时间通过混合时隙调度方法进行重新调度。

2.根据权利要求1所述的面向无线网络的混合时隙调度方法，其特征在于，

步骤1所述选取网络中产生周期性时隙请求的节点，具体为：

网络中若节点周期性产生时隙请求则定义为周期性时隙请求节点；

步骤1所述周期性时隙请求节点集合，具体为：

其中，

表示第k个时刻周期性时隙请求节点集合，N_i,k表示第k个时刻周期性时隙请求节点集合中第i个节点，n表示周期性时隙请求节点的数量，i∈[0,n-1],k∈[1,L]，L表示时刻的数量；

步骤1所述时隙请求周期集合，具体为：

TA_k＝{τ_0，k，τ_1，k，τ_2，k，…τ_n-1，k}

其中，TA_k表示第k个时刻周期性时隙请求集合，τ_i，k表示第k个时刻周期性时隙请求节点集合中第i个节点的时隙请求周期，n表示周期性时隙请求节点的数量，L表示时刻的数量，i∈[0,n-1],k∈[1,L]。

3.根据权利要求1所述的面向无线网络的混合时隙调度方法，其特征在于，

步骤2所述选取网络中产生非周期性产生时隙请求的节点，具体为：

网络中若节点产生非周期性的时隙请求则定义为非周期性时隙请求节点；非周期性时隙请求节点所会产生的非周期性的时隙请求，定义为偶发时隙请求；

步骤2所述非周期性时隙请求节点集合，具体为：

δ_k＝{M_0，k，M_1，k，M_2，k，...M_m-1，k}

其中，δ_k表示第k个时刻非周期性时隙请求节点集合，M_j，k表示第k个时刻非周期性时隙请求节点集合中第j个节点，m表示非周期性时隙请求节点的数量，L表示时刻的数量，

k∈[1，L]，j∈[0，m-1]；

步骤2所述非周期性时隙请求节点时间集合为：

time_k＝{(t_0，k，D_0，k)，(t_1，k，D_1，k)，...，(t_m-1，k，D_m-1，k)}

其中，time_k表示第k个时刻非周期性时隙请求节点时间集合，t_j，k表示第k个时刻非周期性时隙请求节点时间集合中第j个节点的非周期性时隙请求到达时间，D_j，k表示第k个时刻非周期性时隙请求节点时间集合中第j个节点的非周期性时隙请求截止时间，m表示非周期性时隙请求节点的数量，L表示时刻的数量，k∈[1，L]，j∈[0，m-1]；

用该时隙请求在到达后，截止时间D_j距离到达时间t_j的间隔的时隙数量来替代表示。

4.根据权利要求1所述的面向无线网络的混合时隙调度方法，其特征在于，

步骤3所述周期性时隙请求节点集合中每个节点的时隙竞争调度参数，具体计算方法为：

k∈[1，L]

其中，BSN_i，k是节点N_i，k截止到下一次时隙分配前所进行的后退中，后退的最长的时隙间隔数，在时隙分配开始时，所有的节点的最长后退步数均为0，L表示时刻的数量，n表示周期性时隙请求节点的数量；后退是指给节点N_i，k分配时隙时，由于存在其他节点，占用了节点N_i，k所需要的时隙，导致节点N_i，k所需时隙的分配被延后；总后退次数BN_i，k是指节点N_i，k截止到下一次时隙分配前所后退的总次数；在时隙分配开始时，所有的节点的总后退次数均为0；

ρ_i越大，表示节点N_i在时隙竞争中后退的次数越多、后退的步数越多；时隙竞争调度参数ρ_i在调度进行过程中计算并记录。

5.根据权利要求1所述的面向无线网络的混合时隙调度方法，其特征在于，

步骤4所述在周期性时隙调度时将时隙分配给各个请求时隙的节点由初始时隙调度，后续时隙调度构成；

所述初始时隙调度为：在进行初始时的时隙调度时，采用最短周期优先的方式进行时隙调度；

网络中若节点周期性产生时隙请求则定义为周期性时隙请求节点；所述周期性时隙请求节点集合，具体为：

其中，

表示第k个时刻周期性时隙请求节点集合，N_i，k表示第k个时刻周期性时隙请求节点集合中第i个节点，n表示周期性时隙请求节点的数量，i∈[0，n-1]，k∈[1，L]，L表示时刻的数量；

对于

对进行

遍历，按照中

每个节点的时隙周期进行排序；排序后的节点集合为

其中，

中的节点，按照时隙周期大小，由小到大进行排序：

中第一个节点即N′_0，k是时隙周期最小的节点，N′_1，k是时隙周期第二小的节点，N′_2，k是时隙周期第三小的节点，按照时隙周期大小由小到大的顺序，直到排序到N′_n-1，k是时隙周期最大的节点；如果有两个或者两个以上的节点具有相同时隙周期，就按照它们在

中的下标号排序，下标号小的节点，看做时隙周期小的节点进行排序；

所述后续时隙调度由后续时隙调度无竞争、后续时隙调度有竞争构成；

所述后续时隙调度无竞争为：

由于是周期性调度，各个节点按照周期被分配到时隙；

按照

中的排序为节点分配时隙，首先为N′_0，k分配时隙，然后为N′_1，k分配时隙，以此类推，直到所有的节点的时隙请求都得到了满足；

所述后续时隙调度有竞争为：

计算每个竞争节点的时隙竞争调度参数ρ_i，k，优先为时隙竞争调度参数ρ_i，k大的节点分配时隙；

周期性时隙请求节点集合中每个节点的时隙竞争调度参数，具体计算方法为：

k∈[1，L]

其中，BSN_i，k是节点N_i，k截止到下一次时隙分配前所进行的后退中，后退的最长的时隙间隔数，在时隙分配开始时，所有的节点的最长后退步数均为0，L表示时刻的数量，n表示周期性时隙请求节点的数量；后退是指给节点N_i，k分配时隙时，由于存在其他节点，占用了节点N_i，k所需要的时隙，导致节点N_i，k所需时隙的分配被延后；总后退次数BN_i，k是指节点N_i，k截止到下一次时隙分配前所后退的总次数；在时隙分配开始时，所有的节点的总后退次数均为0；

ρ_i越大，表示节点N_i在时隙竞争中后退的次数越多、后退的步数越多；时隙竞争调度参数ρ_i在调度进行过程中计算并记录；

对于具有竞争关系的节点，称为竞争节点；对于所有竞争节点，分别计算每个竞争节点的时隙竞争调度参数ρ_i，k；然后按照时隙竞争调度参数ρ_i，k的大小，由大到小，对对应的竞争节点进行排序：

θ_k＝{C_0，k，C_1，k，C_2，k，...C_m-1，k}

θ_k中，节点C_0，k的时隙竞争调度参数α₀最大，C_1，k时隙竞争调度参数α₁第二大，以此类推；然后首先为节点C_0，k分配时隙，然后为节点C_1，k分配时隙，以此类推，直到θ_k中所有节点的时隙请求都得到了满足。

6.根据权利要求1所述的面向无线网络的混合时隙调度方法，其特征在于，

步骤5所述待分配的时隙请求包括周期性时隙请求和非周期性时隙请求；

步骤5所述通过混合时隙调度方法进行重新调度为：

步骤5.1，按照步骤4中所述的的周期性调度方法对周期性时隙请求进行调度；

步骤5.2，寻找非周期性时隙请求的截止时间到达前的可用时隙，如果存在可用时隙，将找到的第一个可用时隙分配给非周期性时隙请求，调度结束；如果不存在可用时隙，则转到步骤5.3处理；

步骤5.3，由于不存在可用时隙，回到步骤5.1，将非周期性时隙请求看做周期为0的周期性时隙请求，对时隙进行调度，直到完成时隙调度。

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