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[资料] 一种无线组网中的TDMA时隙调整协议

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发表于 2022-3-15 14:29:21 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 广东省深圳市
摘 要:提出了一种适于无线组网环境下传输战术消息的无中心动态分布式时隙分配协议。协议将时隙分为固定徽时隙和分配微时隙,节点间通过调整分配微时隙的数量来适应节点消息量的变化,提高了信道利用率。通过分析和仿真表明该协议能够为 系统提供较高的吞吐量,通过调整可以满足局部节点消息量增加时的时延要求,能够更好地适应无线组网环境传输实时消息的特点。

在战术无线组网环境中,要实现传输、实时分发战术消息,就要求无线组网具有定延迟、大容量和高密度的消息处理传输能力。为实现这样的传输能力需要有可靠的协议作为保证。在基于TDMA 的无线组网协议下,提出一种适用于战场环境下的时隙调整协议—分布式时隙分配调整协议。

1、协议时间结构
在本协议中,时帧用来保证网内各个成员至少都能完成一次信息发送,一个时帧就是一个网络循环周期,时帧的结构也就是网络循环结构。
在时帧下为每个节点分配时隙,时隙是每个节点拥有的传输时间。时隙分为节点时隙和中断时隙。其中节点时隙是分配给某个节点用于传输的时隙,节点独立使用没有竞争。中断时隙供多个节点采用竞争方式使用,保证节点中高优先级消息的尽快发送。时隙又分为固定微时隙和分配微时隙 2部分,其中固定微时隙为各站点的最小保证微时隙,保证各节点在一个周期中具有一定的发送能力。分配微时隙则可以在各个站点之间动态调整。这样来保证系统的灵活性和可靠性。时间结构如图1所示。
1.png
在该文中要求消息时延控制在 12s内,故采用12 s为一时帧周期。系统中有 80个节点,在某种波形中传输速率为 48 kbps,消息中消息字经过编码后传输需要0.002s。
衡量微时隙长度的利用率,通过仿真后得出∶微时隙的长度为0.025s时具有较高的信道利用率。由此可知一时帧中共有480个微时隙。初始化时各节点进行平均分配,各节点拥有6个微时隙,将每个节点中的2个微时隙设定为固定微时隙保证最小传输能力,剩余 4个为分配微时隙。

2、性能分析
根据系统的容量分析∶①各节点消息到达率服从一定的入泊松分布时,考察系统的最大吞吐量;当个别节点消息量增加时,通过比较研究突发后各节点到达平稳的时间长短和信道利用率的变化,来对比观察时隙分配策略的效率和消息的时延范围。

2.1 系统最大吞吐量
时隙 ALOHA∶在时隙 ALOHA协议中为了稳定和保证消息的时延有限,平均每个时隙中总的到达率应满足λ总<1/e要求。在一个时隙中每个节点到达率为λ=入总/80,而一帧中一个节点的平均到达消息数要小于(λ×一帧中微时隙个数×微时隙中消息长度)/平均消息长度≈3.3条/时帧。系统最大吞吐量 S=3.3×80=264条消息/时帧。
固定分配 TDMA∶当消息均匀分布在各节点时可具有的最大的吞吐量,每节点一时帧最大可传输(节点微时隙数×微时隙长度 -保护时间和同步时间)/((平均消息长度)≈11.9条消息/时帧。系统最大吞吐量 S=11.9×80=952条消息/时帧。
分布式时隙分配∶当消息均匀分布在各节点时,每节点一时帧可传输的最大数据量和固定分配TDMA 相同。当出现调整时,调整后的微时隙需要保护段和同步段,这将造成系统最大吞吐量下降,最坏情况下系统最大吞吐量 S=767条消息/时帧。

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发表于 2022-4-27 14:41:47 | 显示全部楼层 来自 广东省深圳市
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