一種時隙選擇的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，特別涉及一種時隙選擇的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著車載通信系統(tǒng)的發(fā)展和移動自組網(wǎng)技術(shù)的逐漸成熟，為了滿足車載自組織網(wǎng) 絡(luò)的實(shí)時性、可靠性、分布式特性的要求，可移植于不同的底層通信平臺的，基于可靠預(yù)約 ALOHA(Reli油Ie Reserved AL0HA，RR-AL0HA)的車間通信協(xié)議應(yīng)運(yùn)而生。
[0003]RR-ALOHA協(xié)議是基于時隙結(jié)構(gòu)的動態(tài)時分復(fù)用接入燈imeDivisionMultiple Access,TDMA)的信道訪問協(xié)議，不僅具有更高的可靠性和實(shí)時性，能夠支持多車協(xié)作通信 中單跳范圍內(nèi)的廣播功能，且該協(xié)議可W獨(dú)立于物理層之上而進(jìn)行設(shè)計，因此可W在通信 系統(tǒng)的上層媒體訪問控制（MediaAccessControl,MAC)采用基于預(yù)約時隙的RR-ALOHA協(xié) 議。
[0004] 可靠預(yù)約ALOHA算法是一種基于TDM的接入和資源分配機(jī)制，資源分配基于頓結(jié) 構(gòu)Wslot為單位。RR-ALOHA機(jī)制中，每個節(jié)點(diǎn)都必須獲得一個基本信道度asic化annels， BC)。當(dāng)節(jié)點(diǎn)獲得一個BC信道后，將周期性地在BC信道對應(yīng)的時隙上發(fā)送頓信息（化ame In化rmation,FI),每N個slot構(gòu)成一頓（記為化ame)，每個頓中的slot的編號為0~ N-1，在頓之間循環(huán)往復(fù)。每個slot中只允許一個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行發(fā)送，即節(jié)點(diǎn)之間為TDMA模式。 當(dāng)節(jié)點(diǎn)占用一個時隙后，將周期性發(fā)送固定信息組織結(jié)構(gòu)的頓信息（化ameIWormation, FI)，F(xiàn)I中攜帶本節(jié)點(diǎn)直接感知到的時隙占用狀態(tài)，即本節(jié)點(diǎn)一跳（Onehop,OH)范圍內(nèi)的 節(jié)點(diǎn)對前一頓中的時隙的使用情況，且每個節(jié)點(diǎn)會在FI中指示一頓中各個slot的占用狀 態(tài)。每個節(jié)點(diǎn)通過監(jiān)聽其周圍節(jié)點(diǎn)發(fā)送的FI，獲取與該節(jié)點(diǎn)相距兩跳范圍內(nèi)的每個節(jié)點(diǎn)的 時隙占用狀態(tài)（即時隙分配情況），并根據(jù)鄰節(jié)點(diǎn)的FI和自己的信道使用情況及時更新時 隙占用狀態(tài)，并將更新后的時隙占用狀態(tài)在自己發(fā)送的FI信息中體現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)覆蓋范圍 不相交的一跳簇間的時隙資源重用。
[0005] 數(shù)據(jù)傳輸過程中，如果終端不主動放棄BC對應(yīng)的時隙資源，則可一直使用占用的 時隙傳輸數(shù)據(jù)，在送期間其他節(jié)點(diǎn)不能使用該時隙。當(dāng)BC信道提供的帶寬不能滿足業(yè)務(wù)的 要求時，可通過預(yù)約附加信道的方式占用其他空閑信道進(jìn)行傳輸。對于點(diǎn)對點(diǎn)通信，節(jié)點(diǎn)還 可W通過預(yù)約點(diǎn)對點(diǎn)（P2巧信道進(jìn)行傳送，W實(shí)現(xiàn)相鄰一跳簇中的時隙復(fù)用，提高信道的 利用率。當(dāng)消息需要在整個網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行廣播時，RR-ALOHA機(jī)制可W只選擇有限終端進(jìn)行中繼， 避免泛洪路由造成的網(wǎng)絡(luò)擁塞。
[0006]FI是一個由N個時隙狀態(tài)信息組成的向量，又稱FI信息，其中，N為一頓中包含的 時隙數(shù)。具體包括；時隙占用狀態(tài)子域、節(jié)點(diǎn)臨時標(biāo)識（SourceTemporaryIdentifier,STI) 子域、優(yōu)先級子域和點(diǎn)對點(diǎn)業(yè)務(wù)（PT巧標(biāo)志子域。
[0007] 在任意一個時隙中，時隙占用狀態(tài)子域承載了該任意一個時隙的時隙狀態(tài)信息， 指示該任意一個時隙是否已被占用。
[0008] 在任意一個時隙中，STI子域中承載了占用該任意一個時隙的節(jié)點(diǎn)的STI。
[0009] 在任意一個時隙中，優(yōu)先級子域中承載了占用該任意一個時隙的節(jié)點(diǎn)在該任意一 個時隙發(fā)送的數(shù)據(jù)對應(yīng)的優(yōu)先級狀態(tài)。
[0010] 在任意一個時隙中，點(diǎn)對點(diǎn)業(yè)務(wù)標(biāo)志子域承載了該任意一個時隙的節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)標(biāo) 志；
[0011] 其中，時隙狀態(tài)信息的大小為化it(比特）、STI的大小為8bit、占用時隙的節(jié)點(diǎn) 在該時隙發(fā)送的數(shù)據(jù)對應(yīng)的優(yōu)先級狀態(tài)的大小為化it、PTP標(biāo)志的大小為化it。
[0012] 在每一頓中，節(jié)點(diǎn)都必須通過本節(jié)點(diǎn)的發(fā)送時隙（即本節(jié)點(diǎn)的占用時隙）發(fā)送FI， 并根據(jù)獲取的鄰節(jié)點(diǎn)的FI和本節(jié)點(diǎn)的信道使用情況（即本節(jié)點(diǎn)的時隙占用狀態(tài)）即時更 新本地的時隙占用狀態(tài)向量（表），并將更新后的時隙占用狀態(tài)在本節(jié)點(diǎn)發(fā)送的FI中體現(xiàn) 出來。
[0013] 每個OH簇內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)都在簇內(nèi)享有全連通（即在每個OH簇內(nèi)的任意一節(jié)點(diǎn)可 知道該OH簇內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)的時隙占用狀態(tài)）。分屬于不同簇的節(jié)點(diǎn)如果不屬于所有簇共同 子集將不能直接通信（即在每個OH簇內(nèi)的節(jié)點(diǎn)，若該節(jié)點(diǎn)不屬于與另一簇的共同子集，貝U 無法知道另一簇的節(jié)點(diǎn)的時隙占用狀態(tài)）。在RR-ALOHA算法中，新的節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)時，必須 獲取一個時隙，即需要執(zhí)行信道占用流程，占用一個時隙，當(dāng)該新的節(jié)點(diǎn)成功占用一個時隙 之后，還需要對該時隙執(zhí)行信道維護(hù)過程。
[0014] 下面結(jié)合圖1和圖2舉例說明節(jié)點(diǎn)執(zhí)行的信道占用流程。
[0015] 假設(shè)節(jié)點(diǎn)第一次申請占用一個slot(時隙），其流程圖參見圖1所示：
[0016] 步驟101 ;節(jié)點(diǎn)在選擇時隙資源前首先監(jiān)聽一頓的信道占用情況。
[0017] 節(jié)點(diǎn)在開始接入過程后的一頓內(nèi)，監(jiān)聽的該頓中的所有slot。
[001引在節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽該頓中的slot時，節(jié)點(diǎn)接收OH簇內(nèi)其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送的FI。若OH簇內(nèi)任 意一個其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送的FI指示對應(yīng)的slotX的時隙占用狀態(tài)為忙，則節(jié)點(diǎn)將本地的時隙 狀態(tài)向量（表）中的slotX對應(yīng)標(biāo)記為RESERVED(已占用），否則標(biāo)記為AVAILABLE(可用 的）。
[0019] 節(jié)點(diǎn)將在該頓內(nèi)接收到的所有FI信息分別進(jìn)行解析處理，并根據(jù)上述方式判斷 各個slot的時隙占用狀態(tài)。
[0020] 步驟102 ;節(jié)點(diǎn)從監(jiān)聽的頓內(nèi)的時隙中，選擇一個空閑時隙（即avail油Ieslot)。
[0021] 當(dāng)某一個slot在節(jié)點(diǎn)本地的時隙狀態(tài)向量（表）中記錄的時隙占用狀態(tài)為 AVAILABLE,則認(rèn)為該slot為空閑slot(即空閑時隙）。
[0022] 由于在節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽的一頓內(nèi)可能有一個或多個空閑slot,也可能沒有空閑slot,因 此，若節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽的一頓內(nèi)存在多個空閑slot,則從中隨機(jī)選擇一個空閑slot,若節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽 的一頓內(nèi)沒有空閑slot,郝么將比自身當(dāng)前優(yōu)先級低的節(jié)點(diǎn)占用的時隙看做空閑slot進(jìn) 行選擇。選擇空閑slot后，執(zhí)行步驟103 ;如果沒有一個空閑slot可供接入，則返回步驟 101，繼續(xù)監(jiān)聽下一頓。
[0023] 步驟103 ;節(jié)點(diǎn)判斷是否到達(dá)步驟102中選定的空閑slot。
[0024] 假設(shè)步驟102中選定的空閑slot為slotP，則在slotP到達(dá)前，持續(xù)監(jiān)聽各個 slot,基本的RR-化OHA算法中并未明確是否在slotP到達(dá)之前，持續(xù)做slotP是否仍然 空閑的判斷。到達(dá)slotP，執(zhí)行步驟104。
[002引步驟104巧點(diǎn)在slotP發(fā)送FI。
[0026] 按照如下規(guī)則填寫FI中的各個field(域）；
[0027] 針對與FI中本節(jié)點(diǎn)的發(fā)送時隙對應(yīng)的field中，填寫的時隙占用狀態(tài)為BUSY(可 W在對應(yīng)的時隙占用狀態(tài)子域中填寫1)，且在STI子域中填寫本節(jié)點(diǎn)的STI，在優(yōu)先級子 域中填寫本節(jié)點(diǎn)在發(fā)送時隙發(fā)送的數(shù)據(jù)的優(yōu)先級信息，在點(diǎn)對點(diǎn)業(yè)務(wù)標(biāo)志子域填寫PTP標(biāo) 志；
[0028] 針對除本節(jié)點(diǎn)的發(fā)送時隙外的其他slot對應(yīng)的field,如果在某一slot成功接 收并解析了某一節(jié)點(diǎn)發(fā)送的門，則將該slot的時隙占用狀態(tài)標(biāo)記為BUSY(可W在對應(yīng)該 slot的時隙占用狀態(tài)子域中填寫1)，并在該slot的STI子域中填寫對應(yīng)節(jié)點(diǎn)的STI，在該 slot的優(yōu)先級子域中填寫該節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的優(yōu)先級信息，在點(diǎn)對點(diǎn)業(yè)務(wù)標(biāo)志子域填寫PTP 柄志；
[0029]如果在某一slot沒有接收到FI，或者在某一slot接收到FI后無法解析（例如在 某一slot接收到了由多個節(jié)點(diǎn)發(fā)送的FI)，則將該slot標(biāo)記為FREE(可W在對應(yīng)該slot 的時隙占用狀態(tài)子域中填寫0)。
[0030] 節(jié)點(diǎn)在按照上述規(guī)則填寫完畢FI中的各個field后，在時隙P發(fā)送該FI。
[0031] 步驟105 ;監(jiān)聽反饋，確認(rèn)本節(jié)點(diǎn)本次申請占用時隙是否成功。
[0032] 如果本節(jié)點(diǎn)在發(fā)送FI后，在接收到的所有FI中，本節(jié)點(diǎn)的發(fā)送時隙均被本節(jié)點(diǎn)占 用（即在接收到的所有FI中，本節(jié)點(diǎn)的發(fā)送時隙的時隙占用狀態(tài)均被標(biāo)記為忙，且對應(yīng)的 STI與本節(jié)點(diǎn)相同），則認(rèn)為本次FI發(fā)送成功，否則認(rèn)為本次FI發(fā)送失敗。在實(shí)際應(yīng)用中， 可W通過邏輯與操作實(shí)現(xiàn)送一過程。
[0033] 節(jié)點(diǎn)從slotP+1開始監(jiān)聽一頓，如果在該頓內(nèi)的所有反饋的FI中都指示slotP 被該節(jié)點(diǎn)占用，則該節(jié)點(diǎn)在下一頓中繼續(xù)在slotP發(fā)送FI信息；如果在從slotP+1開始的 一頓內(nèi)接收到的所有反饋的FI中，存在至少一個FI指示slotP的時隙占用狀態(tài)為FREE, 或/和，存在至少一個FI指示slotP的時隙占用狀態(tài)為腳SY(忙）且slotP對應(yīng)的STI 與本節(jié)點(diǎn)不同，則認(rèn)為本節(jié)點(diǎn)在slotP發(fā)送FI失敗，即認(rèn)為本節(jié)點(diǎn)申請占用slotP的時 隙失敗，返回步驟102。
[0034] 節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信道維護(hù)（即對本節(jié)點(diǎn)占用的時隙進(jìn)行維護(hù)）的過程如下：
[003引在基本的RR-ALOHA中，節(jié)點(diǎn)在本節(jié)點(diǎn)占用的時隙周期性地發(fā)送FI，已通過節(jié)點(diǎn)間 的FI交互對信道的時隙占用狀況進(jìn)行維護(hù)。節(jié)點(diǎn)如果不主動放棄本節(jié)點(diǎn)占用的時隙，則可 W-直使用本節(jié)點(diǎn)占用的時隙進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。然而如果網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，節(jié)點(diǎn)則需要根 據(jù)在接收時隙接收到的反饋FI持續(xù)檢測本節(jié)點(diǎn)占用的時隙是否與其他節(jié)點(diǎn)占用的時隙發(fā) 生了碰撞。若多個節(jié)點(diǎn)占用的時隙發(fā)生了碰撞，則所有占用該時隙的節(jié)點(diǎn)都需要釋放該時 隙，并重新發(fā)起接入過程，預(yù)約信道。
[0036] 可W看出，信道維護(hù)過程流程是信道接入過程的一部分，下圖給出信道接入過程 的簡圖，如圖3所示：
[0037] 監(jiān)聽窗口：目的是為了了解完整的信道狀態(tài)信息，此窗口結(jié)束后就可W選擇時隙 資源。監(jiān)聽窗口長度為1頓。
[0038] 反饋窗口；發(fā)送FI后就開始了監(jiān)聽，根據(jù)反饋窗口內(nèi)接收到的信息進(jìn)行節(jié)點(diǎn)接入 \維護(hù)信道是否成功的判斷，節(jié)點(diǎn)在確定所有接收時隙上（即反饋窗口內(nèi)）接收到的信息都 給予節(jié)點(diǎn)正反饋時，節(jié)點(diǎn)才認(rèn)為本時隙申請成功，節(jié)點(diǎn)開始占用此時隙。如果包含此發(fā)送時 隙則反饋窗口長度為I頓，如果不包含此發(fā)送時隙則反饋窗口長度為（N-I)個時隙，N為一 頓內(nèi)時隙的總個數(shù)。
[0039] 節(jié)點(diǎn)在接收時隙中每接收一次FI均需要對時隙狀態(tài)向量（表）進(jìn)行更新。
[0040] 仍W步驟102中選定的空閑slot為slotP為例，若節(jié)點(diǎn)接收到的FI都指示slot P被本節(jié)點(diǎn)占用，即接收到的FI中對應(yīng)slotP的時隙狀態(tài)信息為BUSY(時隙占用狀態(tài)子域 中為1)，并且STI子域中的STI與本節(jié)點(diǎn)的STI相同，則判定本節(jié)點(diǎn)接受到的是正反饋。
[0041] 若節(jié)點(diǎn)接收到的FI中存在至少一個FI指示slotP空閑或/和指示slotP被其 他節(jié)點(diǎn)占用，即節(jié)點(diǎn)接收到至少一個FI中的時隙狀態(tài)信息為FREE(時隙占用狀態(tài)子域中為 0)，或/和，節(jié)點(diǎn)接收到至少一個FI中的時隙占用狀態(tài)為BUSY,且STI子域中的STI與本節(jié) 點(diǎn)的STI不同，則判定本節(jié)點(diǎn)接收到的是負(fù)反饋。
[0042] 在RR-ALOHA機(jī)制下，節(jié)點(diǎn)占用的時隙發(fā)生碰撞存在W下兩種情況：
[0043] 1)節(jié)點(diǎn)自身占用的時隙發(fā)生碰撞
[0044]存在一個或多個頓信息指示本時隙被與本節(jié)點(diǎn)的STI不同的其他節(jié)點(diǎn)占用，或存 在一個或多個頓信息指示本時隙未被占用（時隙占用狀態(tài)為FRE巧，則確定該時隙發(fā)生碰 撞。
[0045] 2)非節(jié)點(diǎn)自身占用的時隙發(fā)生碰撞
[0046] 對于任一非節(jié)點(diǎn)自身占用的時隙，出現(xiàn)了兩個及W上的頓信息指示該時隙被兩個 及W上節(jié)點(diǎn)（即；STI不同）占用，則確定該時隙發(fā)生碰撞。
[0047] 若節(jié)點(diǎn)檢測出某一時隙發(fā)生碰撞，則將在本節(jié)點(diǎn)的發(fā)送時隙向占用該時隙的節(jié)點(diǎn) 發(fā)送包含反饋信息的FI，指示該時隙發(fā)生碰撞，對占用該時隙的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行負(fù)反饋；若節(jié)點(diǎn) 檢測出某一時隙未發(fā)生碰撞，則將在本節(jié)點(diǎn)的發(fā)送時隙向占用該時隙的節(jié)點(diǎn)發(fā)送包含反饋 信息的FI，指示該時隙未發(fā)生碰撞，對占用該時隙的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行正反饋。
[0048]下面結(jié)合圖2舉例說明節(jié)點(diǎn)執(zhí)行信道占用和信道維護(hù)的過程。圖2中，假設(shè)每一 頓中包含6個slot,節(jié)點(diǎn)從slot2開始接入過程，其后的一頓內(nèi)持續(xù)監(jiān)聽，根據(jù)開始接入 后的一頓內(nèi)監(jiān)聽結(jié)果選擇slot4作為本節(jié)點(diǎn)的發(fā)送時隙，然后繼續(xù)監(jiān)聽2個slot,在到達(dá) slot4時開始發(fā)送本節(jié)點(diǎn)的FI，在發(fā)送本節(jié)點(diǎn)的FI后的N-I個field(域）中（即在slot 5、slot0、slot2和slot3中）獲取其它節(jié)點(diǎn)針對本節(jié)點(diǎn)維護(hù)的時隙的反饋信息，判斷節(jié) 點(diǎn)在slot5、slot0、slot2和slot3中獲取的其他節(jié)點(diǎn)針對本節(jié)點(diǎn)維護(hù)的時隙的反饋信 息是否為正反饋：若是，則在之后的頓中持續(xù)獲取其他節(jié)點(diǎn)針對本節(jié)點(diǎn)維護(hù)的時隙的反饋 信息，并判斷是否為正反饋，否則，返回選擇空閑slot作為本節(jié)點(diǎn)的發(fā)送時隙送一操作。
[0049] 由于在使用基本的RR-ALOHA算法進(jìn)行節(jié)點(diǎn)間的通信時，節(jié)點(diǎn)之間周期性發(fā)送FI， 節(jié)點(diǎn)間交互的FI信息是MC層信息，只針對時隙狀態(tài)信息、優(yōu)先級信息、STI信息和PTP信 息進(jìn)行交互。對于沒有被占用的時隙也存在碰撞的可能，只能通過接收反饋來確定時隙選 擇是否正確、有無時隙碰撞出現(xiàn)。由此可見，基本的RR-ALOUHA算法不利于降低選擇時隙碰 撞的可能性，時隙選擇效率低下，不利于降低交互的信息開銷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0050] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種時隙選擇的方法及裝置，用W降低時隙選擇發(fā)生碰撞的可 能性。
[0051] 本發(fā)明實(shí)施例提供的具體技術(shù)方案如下：
[0052] -種時隙選擇的方法，包括：
[0053] 第一節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送的FI，并根據(jù)監(jiān)聽結(jié)果選定自身的發(fā)送時隙，其中，每 一個FI中攜帶有相應(yīng)節(jié)點(diǎn)上報的N個時隙的時隙狀態(tài)信息，每一條時隙狀態(tài)信息包含有一 個時隙的占用狀態(tài)信息或測量信息，N為一頓內(nèi)包含的時隙數(shù)目；
[0054] 第一節(jié)點(diǎn)繼續(xù)監(jiān)聽其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送的FI，并根據(jù)監(jiān)聽結(jié)果對本地記錄的各個時隙的 時隙狀態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時更新；
[00巧]第一節(jié)點(diǎn)根據(jù)每一個時隙最新更新的時隙狀態(tài)信息生成FI，并在到達(dá)下一個發(fā)送 時隙時進(jìn)行發(fā)送。
[0056] 送樣，第一節(jié)點(diǎn)可W根據(jù)與其他節(jié)點(diǎn)交互的通過底層測量獲得的信息，確定已被 占用和碰撞可能性最大的時隙，從而在選取發(fā)送時隙時避免送些時隙，進(jìn)而降低了發(fā)送時 隙出現(xiàn)碰撞的可能性，提高了發(fā)送時隙選擇的準(zhǔn)確性及選擇效率，同時，有利于降低信息交 互的資源開銷，降低系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷。
[0057] 較佳的，第一節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送的FI，并根據(jù)監(jiān)聽結(jié)果選定自身的發(fā)送時 隙：
[0058] 根據(jù)其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送的FI篩選出待選時隙，其中，在確定其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送的FI中針對 至少一個時隙記錄的時隙狀態(tài)信息中不存在占用狀態(tài)信息時，將至少一個時隙作為待選時 隙；
[0059] 確定其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送的FI中針對至少一個待選時隙記錄的測量信息均低于預(yù)設(shè)口 限時，將至少一個待選時隙作為候選發(fā)送時隙；
[0060] 選取一個候選發(fā)送時隙作為發(fā)送時隙。
[0061] 較佳的，選取一個候選發(fā)送時隙作為發(fā)送時隙，包括：
[0062] 若僅存在一個候選發(fā)送時隙，則直接將一個候選發(fā)送時隙選定為最終的發(fā)送時 隙；
[0063] 若存在至少兩個候選發(fā)送時隙，則隨機(jī)選定一個候選發(fā)送時隙