一種迭代時隙分配方法組成比例

本發明專利技術公開了一種迭代時隙分配方法，應用于一PLC網絡中，包括如下步驟：頭節點獲取所在小型網絡單元的拓撲信息，包括用戶終端設備、轉發節點的位置和鏈路帶寬；頭節點為各用戶終端設備節點分配最低時隙數；對轉發節點配套相應時隙以為用戶終端設備轉發數據；頭節點根據網絡拓撲，使用空間時隙復用的原則，對各節點所分配的時隙進行時隙空間復用；對該網絡單元中的各節點逐個按一定步長逐漸增加分配時隙數；以及判斷是否滿足循環跳出條件，如未滿足，則跳至步驟三進行循環，否則跳出循環結束，本發明專利技術可以在保證各CPE時隙分配公平性的同時，提高時隙分配的效率，提高網絡的性能。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種迭代時隙分配方法，特別是涉及電力線載波通信中的一種迭代時隙分配方法。
技術介紹
電力線通信(powerlinecommunication, PLC)網絡技術由于可用現成的電力線網絡，可與現有因特網聯合靈活組網，正成為下一代網絡的重要組成部分。IEEEdnstituteof Electrical and Electronics Engineers,美國電氣和電子工程師協會)制定了有關PLC通信的標準P1901?？紤]到為用戶提供具有QoS (Quality of Service，服務質量)保證的高速率數據傳輸服務，時分復用(Time-Division Multiplexing,TDM)是PLC通信的基本復用技術。因此設計一個合適的時隙分配方法，使得各用戶達到較好的時隙分配公平性的·同時，也達到高效的時隙利用，這是一個很重要的課題。針對網絡時隙分配的公平性，在基于比例公平原則的基礎上，目前主要通過計算各用戶在網絡中的代價函數，即計算各用戶在網絡中獲得相同網絡性能(如相同的數據傳輸量)時，需多少歸一化的傳輸時間。然后再根據該代價函數，按比例分配各用戶的可用時隙數，使得各用戶最終達到時隙分配的公平性。針對網絡時隙分配的高效性，目前主要通過時隙空間復用的方法實現。針對網絡拓撲是否已知，可分為基于著色理論的復用方法和基于干擾的復用方法。前者又可分為基于頂點著色的復用方法、基于邊著色的復用方法、基于頂點和邊聯合著色的復用方法。基于圖論中的著色理論的復用方法主要是對網絡中空間不沖突的各頂點和邊分配同一時隙以達到提高網絡性能的目的。而基于干擾的復用方法主要是控制節點的信號功率，在信號不相互干擾的節點之間進行時隙復用以提高網絡性能。前者主要考慮網絡的拓撲而后者主要考慮網絡的信號傳輸特性。然而，在現有時隙分配方法中，針對公平性的時隙分配方法往往不考慮時隙的復用，而針對高效性的時隙分配方法往往無法達到各用戶的公平性，甚至會因此損害各用戶的公平性。特別是在PLC網絡中，由于網絡往往是樹形拓撲結構，由于各用戶節點距離網絡頭節點的距離差別較大，使得各用戶到達頭節點的代價也差別較大，若要保證各用戶的公平性，則勢必因為照顧其中的一部分用戶的利益而犧牲另一部分用戶的利益。當然，這也是因為效率和公平本來就是一對矛盾。但對于用戶來說，還是希望一個網絡，能在保證一定資源分配公平性的同時，盡量提高能獲得的性能。因此，亟待設計一種時隙分配方法，使得時隙分配在保證公平性的同時，提高時隙分配的高效性。
技術實現思路
為克服上述現有技術存在的不足，本專利技術的主要目的在于提供一種基于迭代時隙分配方法，其可以針對PLC網絡的特殊拓撲結構，對網絡中各用戶的時隙分配的效率和公平問題，考慮各用戶時隙分配的效率和公平的綜合效果，以優化整個網絡的時隙復用性能。為達上述及其它目的，本專利技術一種迭代時隙分配方法，應用于一 PLC網絡中，包括如下步驟步驟一，頭節點獲取所在小型網絡單元的拓撲信息，包括用戶終端設備、轉發節點的位置和鏈路帶寬；步驟二，頭節點為各用戶終端設備節點分配最低時隙數；步驟三，對轉發節點配套相應時隙以為用戶終端設備轉發數據；步驟四，頭節點根據網絡拓撲，使用空間時隙復用的原則，對各節點所分配的時隙進行時隙空間復用；步驟五，對該網絡單元中的各節點逐個按一定步長逐漸增加分配時隙數；以及 步驟六，判斷是否滿足循環跳出條件，如未滿足，則跳至步驟三進行循環，否則跳出循環結束。進一步地，該循環跳出條件為公平性指數和時隙復用度同時分別達到一定閾值及該網絡單元時隙數達到一定閾值。進一步地，該公平性指數為各用戶終端設備節點公平速率和平方與平方和的比值，該時隙復用度為該網絡單元各用戶終端設備最終分配時隙數與獨立分配時隙數的比值。進一步地，該公平速率為用戶到頭節點的數據平均傳輸速率。進一步地，于步驟六之后，協商決定各網絡單元之間的時隙復用分配。進一步地，各網絡單元的頭節點之間需要進行信息交互。進一步地，各網絡單元的頭節點之間進行信息交互步驟包括如下步驟第一網絡單元完成內部時隙分配后，該單元的頭節點廣播自己的時隙分配信息；該第一網絡單元的鄰居收到該時隙分配信息后，發送自己的時隙分配信息；以及該第一網絡單元收到鄰居的時隙分配信息后，將與鄰居有沖突且已分配的自己時隙刪除。進一步地，該方法適用于多接入單元的大型PLC網絡。與現有技術相比，本專利技術一種迭代時隙分配方法針對PLC網絡中時隙分配的公平性和高效性是一對矛盾的問題，通過使用迭代的方法，首先對各用戶分配最低公平時隙，根據用戶的拓撲位置進行時隙復用后，再按一定步長逐步分配剩余時隙并繼續時隙復用，如此循環，直到時隙分配公平性和復用度達到要求，實現了在保證時隙分配公平性的同時，提高時隙分配效率，提高網絡的性能的目的。附圖說明圖I為本專利技術所應用的一個典型的PLC網絡的網絡架構示意圖；圖2為本專利技術一種迭代時隙分配方法的步驟流程圖；圖3為本專利技術較佳實施例中3網絡單元之間的時隙分配示意圖。具體實施例方式以下通過特定的具體實例并結合附圖說明本專利技術的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭示的內容輕易地了解本專利技術的其它優點與功效。本專利技術亦可通過其它不同的具體實例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基于不同觀點與應用，在不背離本專利技術的精神下進行各種修飾與變更。圖I為本專利技術所應用的一個典型的PLC網絡的網絡架構示意圖。如圖I所示，一個典型的PLC網絡主要由各小型網絡單元(BS)組成，每個BS中有一個頭節點(HE)、少量轉發節點(RP)和一些用戶終端設備(CPE)。頭節點HE負責管理該BS，用戶終端設備CPE為用戶提供網絡接入服務，轉發節點RP為無法與頭節點HE直接通信的用戶終端設備CPE提供中繼轉發服務。BS內部一般具有樹形拓撲結構。由于頭節點HE對BS的網絡拓撲和節點狀態有充分了解，因此BS內部的時隙復用分配一般由頭節點HE采用集中式分配復用方法，有助于獲得更好的性能。圖2為本專利技術一種迭代時隙分配方法的步驟流程圖。如圖2所示，本專利技術一種迭代時隙分配方法，應用于PLC網絡，包括如下步驟 步驟201，頭節點HE獲取所在小型網絡單元BS的拓撲信息，包括用戶終端設備節點CPE、轉發節點RP的位置和鏈路帶寬等。步驟202，頭節點HE為各用戶終端設備CPE節點分配最低時隙數，保證各CPE節點時隙分配的公平性。步驟203，為保證各用戶終端設備CPE的數據能傳輸至頭節點HE，各用戶終端設備CPE節點分配時隙后，需對轉發節點RP配套相應時隙以為用戶終端設備CPE轉發數據。在本專利技術較佳實施例中，為更好地專注于時隙分配算法，簡單起見，這里只考慮上行數據傳輸，雙向數據傳輸可對本實施例拓展得到。步驟204，頭節點HE根據網絡拓撲，使用空間時隙復用的原則，對各節點所分配的時隙進行時隙空間復用。步驟205，對網絡單元BS中的各節點(包括用戶終端設備節點CPE和轉發節點RP)逐個按一定步長逐漸增加分配時隙數。由于時隙復用后，各CPE的時隙分配會產生不公平性。此時對BS中的各節點(包括CPE和RP)逐個節點按一定步長逐漸增加分配時隙數。然后跳轉至以上的步驟203進行循環，循環跳出條件由步驟206規定。步驟206，判斷是否滿足循環跳出條件，如未滿足，則跳至步驟203進行循本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種迭代時隙分配方法，應用于一PLC網絡中，包括如下步驟：步驟一，頭節點獲取所在小型網絡單元的拓撲信息，包括用戶終端設備、轉發節點的位置和鏈路帶寬；步驟二，頭節點為各用戶終端設備節點分配最低時隙數；步驟三，對轉發節點配套相應時隙以為用戶終端設備轉發數據；步驟四，頭節點根據網絡拓撲，使用空間時隙復用的原則，對各節點所分配的時隙進行時隙空間復用；步驟五，對該網絡單元中的各節點逐個按一定步長逐漸增加分配時隙數；以及步驟六，判斷是否滿足循環跳出條件，如未滿足，則跳至步驟三進行循環，否則跳出循環結束。

【技術特征摘要】
1.一種迭代時隙分配方法，應用于一 PLC網絡中，包括如下步驟 步驟一，頭節點獲取所在小型網絡單元的拓撲信息，包括用戶終端設備、轉發節點的位置和鏈路帶寬； 步驟二，頭節點為各用戶終端設備節點分配最低時隙數； 步驟三，對轉發節點配套相應時隙以為用戶終端設備轉發數據； 步驟四，頭節點根據網絡拓撲，使用空間時隙復用的原則，對各節點所分配的時隙進行時隙空間復用； 步驟五，對該網絡單元中的各節點逐個按一定步長逐漸增加分配時隙數；以及步驟六，判斷是否滿足循環跳出條件，如未滿足，則跳至步驟三進行循環，否則跳出循環結束。2.如權利要求I所述的一種迭代時隙分配方法，其特征在于該循環跳出條件為公平性指數和時隙復用度同時分別達到一定閾值及該網絡單元時隙數達到一定閾值。3.如權利要求2所述的一種迭代時隙分配方法，其特征在于該公平性指數為各用戶終端設備節點公平速率和平方與平方和的比值，該時隙復用度...

【專利技術屬性】
技術研發人員：范光宇，孫強，范凱凱，
申請(專利權)人：上海電機學院，
類型：發明
國別省市：