英文摘要:This paper examines multi-channel resource allocation algorithm and its five key processes: access node list request, request classification buffering, interception of request queue, resource allocation, and use of allocation results for nodes. Algorithms can determine whether to increase request information content to improve the distribution mechanism, add a priority reserve ratio adaptive adjustment mechanism, analyze and improve timeslots allocation, and channel two-dimensional resources.

英文關(guān)鍵字:medium access control; resource allocation strategy; node transceiver control; TDMA

基金項(xiàng)目：北京市自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(4092029)

隨著無線技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用無線自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)造應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)將成為今后發(fā)展的趨勢。既有研究表明多信道介質(zhì)訪問控制" title="介質(zhì)訪問控制">介質(zhì)訪問控制" title="介質(zhì)訪問控制">介質(zhì)訪問控制" title="介質(zhì)訪問控制">介質(zhì)訪問控制" title="介質(zhì)訪問控制">介質(zhì)訪問控制" title="介質(zhì)訪問控制">介質(zhì)訪問控制" title="介質(zhì)訪問控制">介質(zhì)訪問控制" title="介質(zhì)訪問控制">介質(zhì)訪問控制" title="介質(zhì)訪問控制">介質(zhì)訪問控制" title="介質(zhì)訪問控制">介質(zhì)訪問控制" title="介質(zhì)訪問控制">介質(zhì)訪問控制" title="介質(zhì)訪問控制">介質(zhì)訪問控制" title="介質(zhì)訪問控制">介質(zhì)訪問控制" title="介質(zhì)訪問控制">介質(zhì)訪問控制" title="介質(zhì)訪問控制">介質(zhì)訪問控制" title="介質(zhì)訪問控制">介質(zhì)訪問控制" title="介質(zhì)訪問控制">介質(zhì)訪問控制" title="介質(zhì)訪問控制">介質(zhì)訪問控制" title="介質(zhì)訪問控制">介質(zhì)訪問控制" title="介質(zhì)訪問控制">介質(zhì)訪問控制" title="介質(zhì)訪問控制">介質(zhì)訪問控制" title="介質(zhì)訪問控制">介質(zhì)訪問控制" title="介質(zhì)訪問控制">介質(zhì)訪問控制" title="介質(zhì)訪問控制">介質(zhì)訪問控制" title="介質(zhì)訪問控制">介質(zhì)訪問控制" title="介質(zhì)訪問控制">介質(zhì)訪問控制" title="介質(zhì)訪問控制">介質(zhì)訪問控制" 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802.11的介質(zhì)訪問控制的研究中，通信模式或者是基于競爭方式的多信道、或者是基于單一控制信道的時(shí)分復(fù)用。使用多信道改善通信性能已經(jīng)成為無線通信領(lǐng)域的共識，但是如何配置、控制和使用多信道，仍然是一個(gè)值得研究的問題。

1 多信道控制模式

在無線數(shù)據(jù)通信中，信道復(fù)用技術(shù)用于控制如何分配或使用信道。典型的復(fù)用技術(shù)包括：載波感知多址接入(CSMA)、競爭方式和時(shí)分復(fù)用訪問(TDMA)、碼分復(fù)用(CDMA)。在已知的網(wǎng)絡(luò)中，衛(wèi)星通信的ALOHA系統(tǒng)和無線以太網(wǎng)的CSMA/CA為競爭方式的代表；GSM、TD-SCDMA和WiMAX為時(shí)分復(fù)用方式的代表?；赪i-Fi的多信道研究有兩種方式：其一是兩個(gè)或多個(gè)同樣的競爭信道；其二是指定一個(gè)信道為控制信道，其他信道為數(shù)據(jù)通信信道。既有的關(guān)于多信道的研究表明：對于存在多信道的通信系統(tǒng)，當(dāng)信道數(shù)到達(dá)某個(gè)臨界值時(shí)，系統(tǒng)的吞吐率不再隨信道數(shù)量的增加而增加。如何最合理最有效地利用多信道的通信能力，使網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用呈現(xiàn)更好的可擴(kuò)展性成為重要的課題。

在過去的20多年中，人們多從系統(tǒng)的角度設(shè)計(jì)無線通信系統(tǒng)。為提高無線通信系統(tǒng)傳輸能力，多信道技術(shù)，特別是多個(gè)無線載波方式，受到極大重視。在現(xiàn)在比較流行的IEEE標(biāo)802.11標(biāo)準(zhǔn)體系中[2-3]，出現(xiàn)了BAPU、DBTMA和DCMA等雙信道和Multiple Channel CSMA和DCA-PC等多信道技術(shù)[4-6]。

在一般的商用通信系統(tǒng)中，一般包括一個(gè)公共控制信道和一群業(yè)務(wù)信道，例如：ISDN/SS7、GSM/GPRS/HSDPA。無論在核心網(wǎng)絡(luò)中，還是在無線環(huán)路中都有相同的控制模式。為了提高通信系統(tǒng)的效能，一個(gè)重要的研究課題就是：在無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，公共控制信道和業(yè)務(wù)信道的關(guān)系和控制模型如何確定才能夠滿足特定的組網(wǎng)要求。

本文研究一種多信道控制模型。該模型的控制模式是為了滿足應(yīng)急通信的信息快速融合的需要而建立的。該模型提出多信道控制算法。在同時(shí)4路接收的多信道并行傳輸?shù)臋C(jī)制中，一個(gè)節(jié)點(diǎn)在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)既能夠占用一個(gè)信道發(fā)送數(shù)據(jù)，又能夠同時(shí)接收來自其他4個(gè)節(jié)點(diǎn)在不同信道上的4路數(shù)據(jù)。多信道手法是一種特定的多信道通信模式。確定這種多信道控制模式，對建立信息匯聚、融合的無線數(shù)據(jù)通信有很明顯的幫助。

2 多信道資源分配算法

自組織應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)媒體訪問控制(MAC)技術(shù)重點(diǎn)在于動(dòng)態(tài)分配資源和區(qū)分優(yōu)先級的服務(wù)質(zhì)量。動(dòng)態(tài)分配資源主要包括：動(dòng)態(tài)地分配時(shí)隙，使得空閑的時(shí)隙能夠被發(fā)送請求數(shù)較多的節(jié)點(diǎn)充分利用；動(dòng)態(tài)地分配信道，使得節(jié)點(diǎn)能夠靈活使用多信道機(jī)制，實(shí)現(xiàn)快速信息融合所需要的多路接收一路發(fā)送的通信能力。區(qū)分優(yōu)先級的服務(wù)質(zhì)量主要包括：對分組區(qū)分優(yōu)先級，始終保障最高優(yōu)先級的服務(wù)質(zhì)量；其他優(yōu)先級按比例分配帶寬，該分配比例能夠靈活調(diào)整；高負(fù)載時(shí)性能下降相對平緩。

本文的多信道資源分配算法參考IEEE 802.16中Mesh網(wǎng)絡(luò)的MAC層機(jī)制。該控制機(jī)制采用TDMA的組網(wǎng)方式，節(jié)點(diǎn)通過請求/響應(yīng)的方式來接入媒體，其中集中控制方式同樣支持Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的集中式MAC資源調(diào)度和管理。IEEE 802.16協(xié)議支持不同的服務(wù)水平，從企業(yè)級的高質(zhì)量服務(wù)到家用型的盡力而為服務(wù)都有定義。協(xié)議通過集中調(diào)度來支持時(shí)延敏感業(yè)務(wù)，如話音和視像等。由于確保了無碰撞數(shù)據(jù)接入，IEEE 802.16的MAC層改善了系統(tǒng)總吞吐量和帶寬效率，并確保數(shù)據(jù)時(shí)延受到控制。TDMA接入技術(shù)還使支持多播和廣播業(yè)務(wù)變得更容易。IEEE 802.16系統(tǒng)的QoS機(jī)制可以根據(jù)業(yè)務(wù)的實(shí)際需要來動(dòng)態(tài)分配帶寬，具有較大的靈活性。Mesh模式的QoS機(jī)制還需要進(jìn)一步研究和完善，可以借鑒其他模式下較成熟的QoS機(jī)制對Mesh模式進(jìn)行補(bǔ)充和改進(jìn)。

本文提出的資源分配算法處理流程包括了5個(gè)重要過程：

(1)獲取節(jié)點(diǎn)請求列表過程
  　  (2)請求分類緩沖過程
 　   (3)請求隊(duì)列截取過程
  　  (4)資源分配過程
  　  (5)節(jié)點(diǎn)使用分配結(jié)果過程

5個(gè)過程的順序處理關(guān)系如圖1所示。

其中的(1)和(5)這兩個(gè)過程不屬于資源分配算法的核心內(nèi)容，但在資源分配總過程的數(shù)據(jù)流處理中擔(dān)當(dāng)了重要角色。資源分配總過程數(shù)據(jù)流如圖2所示。即(1)過程產(chǎn)生算法輸入數(shù)據(jù)，(5)過程使用算法輸出數(shù)據(jù)。

2.1 獲取節(jié)點(diǎn)請求列表過程

獲取節(jié)點(diǎn)請求列表過程可以劃分為幾個(gè)時(shí)隙(數(shù)量通常等于節(jié)點(diǎn)數(shù)量)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)查看自己的MAC優(yōu)先級隊(duì)列中各個(gè)優(yōu)先級是否有分組要發(fā)送，有的話就生成一定數(shù)量的請求狀態(tài)信息(每一個(gè)請求狀態(tài)信息對應(yīng)于MAC優(yōu)先級隊(duì)列中的一個(gè)分組，包含了該對應(yīng)分組的一些特征信息摘要，網(wǎng)控中心進(jìn)行資源分配時(shí)需要用到這些信息)。節(jié)點(diǎn)生成的所有請求狀態(tài)信息會在某個(gè)小時(shí)隙中發(fā)送給網(wǎng)控中心節(jié)點(diǎn)，作為資源分配算法的輸入。請求狀態(tài)信息所包含的內(nèi)容如表1所示。

MAC優(yōu)先級隊(duì)列是由各個(gè)節(jié)點(diǎn)獨(dú)立維護(hù)的一個(gè)區(qū)分優(yōu)先級的分組緩沖區(qū)，可以認(rèn)為是一個(gè)按優(yōu)先級索引的多鏈表結(jié)構(gòu)，用于緩沖上層協(xié)議實(shí)體傳輸下來的分組。該隊(duì)列能夠在每幀開始的請求前導(dǎo)階段按照MAC的要求，查看緩沖區(qū)的內(nèi)容并生成一定數(shù)量的請求狀態(tài)信息返回給MAC；然后在數(shù)據(jù)時(shí)隙階段，根據(jù)MAC得到的分配結(jié)果從緩沖區(qū)里取出正確的分組返回給MAC并發(fā)送。

獲取節(jié)點(diǎn)請求列表：每個(gè)節(jié)點(diǎn)的MAC協(xié)議實(shí)體查看優(yōu)先級隊(duì)列里的緩沖分組。MAC指定一個(gè)數(shù)值作為優(yōu)先級隊(duì)列能夠生成的請求狀態(tài)信息個(gè)數(shù)的上限，隊(duì)列據(jù)此數(shù)值控制發(fā)給網(wǎng)控中心的請求信息的總大小。另外，由于每個(gè)請求對應(yīng)一個(gè)待發(fā)送分組，提交多個(gè)請求就意味著節(jié)點(diǎn)可能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)忙閑狀況在一個(gè)時(shí)幀里獲得多次發(fā)送機(jī)會，從而具備實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)時(shí)隙使用的基礎(chǔ)。優(yōu)先級隊(duì)列將這些請求狀態(tài)信息返回給MAC，MAC獲得此信息后，在請求前導(dǎo)階段某個(gè)時(shí)間將它們封裝成為一個(gè)請求分組，發(fā)送給網(wǎng)控中心節(jié)點(diǎn)。

2.2 請求分類緩沖過程

請求分類緩沖過程用于對獲取節(jié)點(diǎn)請求列表過程中接收到的所有節(jié)點(diǎn)的請求狀態(tài)信息進(jìn)行區(qū)分優(yōu)先級的緩沖，并統(tǒng)計(jì)各個(gè)優(yōu)先級的請求數(shù)以及總的請求數(shù)。此過程的關(guān)鍵內(nèi)容是網(wǎng)控中心具有一個(gè)總請求狀態(tài)信息緩沖區(qū)，其為每個(gè)優(yōu)先級準(zhǔn)備一個(gè)獨(dú)立的請求狀態(tài)信息隊(duì)列，包含不同優(yōu)先級信息的請求將緩存到對應(yīng)優(yōu)先級的隊(duì)列中。請求分類緩沖過程如圖3所示。

圖上的n表示節(jié)點(diǎn)總數(shù)，優(yōu)先級數(shù)目示例為3個(gè)，NULL表示該節(jié)點(diǎn)的請求已經(jīng)分類完或者該節(jié)點(diǎn)沒有任何請求。從該圖可以看出請求分類緩沖過程是將各節(jié)點(diǎn)的請求狀態(tài)信息列表依次拆解為數(shù)個(gè)請求狀態(tài)信息，并按照它們的優(yōu)先級分別緩存到對應(yīng)的優(yōu)先級隊(duì)列中。

請求分類緩沖過程：在網(wǎng)控中心獲得所有節(jié)點(diǎn)請求狀態(tài)信息后，算法按照一定的順序依次處理每個(gè)節(jié)點(diǎn)的所有請求狀態(tài)信息。判斷是否有節(jié)點(diǎn)的請求還未處理完畢，是的話取得一個(gè)未處理的節(jié)點(diǎn)的所有請求狀態(tài)信息，根據(jù)該請求狀態(tài)信息的優(yōu)先級序號將其緩存對應(yīng)的優(yōu)先級隊(duì)列中適當(dāng)位置，對應(yīng)優(yōu)先級的請求計(jì)數(shù)器和總請求計(jì)數(shù)器分別加1。當(dāng)所有節(jié)點(diǎn)的請求均分類緩沖完成，整個(gè)過程結(jié)束。

2.3 請求隊(duì)列截取過程

請求隊(duì)列截取過程使用請求分類緩沖過程生成的總請求狀態(tài)信息緩沖區(qū)和請求計(jì)數(shù)器值，在緩沖區(qū)中的請求總數(shù)大于數(shù)據(jù)時(shí)隙能夠提供的最大發(fā)送機(jī)會時(shí)執(zhí)行。

發(fā)送機(jī)會是指能夠滿足節(jié)點(diǎn)進(jìn)行一次完整發(fā)送過程的時(shí)機(jī)，在多信道環(huán)境下為某一信道上的某一數(shù)據(jù)時(shí)隙，可用二元組<時(shí)隙，信道>表示。最大發(fā)送機(jī)會是指多信道環(huán)境下所有數(shù)據(jù)時(shí)隙能夠提供的發(fā)送機(jī)會的總和，即最大發(fā)送機(jī)會=數(shù)據(jù)時(shí)隙數(shù)×信道數(shù)，它代表了當(dāng)前時(shí)幀結(jié)構(gòu)下全網(wǎng)絡(luò)一幀能夠提供給節(jié)點(diǎn)的最大發(fā)送次數(shù)。當(dāng)總請求數(shù)超過最大發(fā)送機(jī)會時(shí)，當(dāng)前的請求中將會有一部分得不到滿足。請求隊(duì)列截取過程即是用來決定哪些請求能夠被滿足，哪些需要被丟棄。采取優(yōu)先級比例預(yù)留進(jìn)行請求隊(duì)列的截取。算法事先配置并存儲好優(yōu)先級預(yù)留比例數(shù)據(jù)，用于計(jì)算預(yù)留給對應(yīng)優(yōu)先級的發(fā)送機(jī)會數(shù)。

例如，3個(gè)優(yōu)先級算法，優(yōu)先級從高到底(優(yōu)先級號從0到2)的預(yù)留比例配置為：1.0、0.6、0.3。其中最高優(yōu)先級0的比例是1.0，表示該優(yōu)先級為強(qiáng)制滿足的優(yōu)先級，屬于該優(yōu)先級的請求應(yīng)該在截取過程中盡量保留而不被丟棄；優(yōu)先級1和優(yōu)先級2的比例都小于1，表示它們需要進(jìn)行正常的按比例截取。

通過上述優(yōu)先級比例預(yù)留策略，可以限制各個(gè)優(yōu)先級在網(wǎng)絡(luò)繁忙時(shí)占用的帶寬上限，以此實(shí)現(xiàn)了優(yōu)先級帶寬按比例預(yù)留的要求。

請求隊(duì)列截取過程：請求分類緩沖過程執(zhí)行完畢后，所有節(jié)點(diǎn)請求已經(jīng)緩存到對應(yīng)優(yōu)先級隊(duì)列中。判斷請求總數(shù)是否大于最大發(fā)送機(jī)會數(shù)，如果是則使用優(yōu)先級預(yù)留比例，計(jì)算出各個(gè)優(yōu)先級超出預(yù)留發(fā)送機(jī)會的個(gè)數(shù)。依次截取(丟棄)各個(gè)優(yōu)先級中超出預(yù)留發(fā)送機(jī)會數(shù)的那一部分請求。當(dāng)各個(gè)優(yōu)先級的實(shí)際請求數(shù)的超額部分已經(jīng)全部截取完畢，但此時(shí)如果總數(shù)仍然大于發(fā)送機(jī)會數(shù)，則需要進(jìn)一步截取。當(dāng)各個(gè)優(yōu)先級能夠滿足的請求個(gè)數(shù)之和已經(jīng)等于或小于最大發(fā)送機(jī)會數(shù)，無需再截取。記錄截取結(jié)束，結(jié)果供資源分配過程使用，過程結(jié)束。

2.4 資源分配過程

資源分配過程使用請求隊(duì)列截取過程截取后的各個(gè)優(yōu)先級的實(shí)際發(fā)送機(jī)會數(shù)，從最高優(yōu)先級開始依次為每個(gè)優(yōu)先級分配數(shù)量等于該優(yōu)先級的剩余請求個(gè)數(shù)的二元組<時(shí)隙，信道>資源，并在分配過程中進(jìn)行收發(fā)控制。

資源分配策略是指為各個(gè)優(yōu)先級的剩余請求分配MAC資源時(shí)所采取的策略。從區(qū)分優(yōu)先級的服務(wù)角度來看大體可分為兩種策略：間隔分配策略和連續(xù)分配策略。由于間隔分配策略是同一優(yōu)先級的請求間隔發(fā)送，可以在一定程度上減少突發(fā)信道干擾對某一優(yōu)先級數(shù)據(jù)的影響，因此我們采用間隔分配策略。間隔分配策略即將各個(gè)優(yōu)先級的請求以間隔的方式依次分配到各個(gè)時(shí)隙中。分配后各個(gè)優(yōu)先級的請求比較“均勻”地分布在時(shí)幀中，高優(yōu)先級和低優(yōu)先級請求的發(fā)送順序沒有明顯地被區(qū)別對待。

節(jié)點(diǎn)收發(fā)控制用于限制節(jié)點(diǎn)在同一個(gè)時(shí)隙中接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)流數(shù)。多信道環(huán)境下，節(jié)點(diǎn)可以在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)使用不同的信道同時(shí)進(jìn)行數(shù)個(gè)收發(fā)過程。假設(shè)網(wǎng)絡(luò)具有5個(gè)不同子頻率所對應(yīng)的信道，則理論上一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以在同一時(shí)隙接收或發(fā)送5路數(shù)據(jù)流。這違背了節(jié)點(diǎn)的物理設(shè)備的“四收一發(fā)”限制，即一個(gè)節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)隙內(nèi)最多只能接收4路同時(shí)發(fā)送1路數(shù)據(jù)。所以需要在資源分配的時(shí)候在每個(gè)時(shí)隙上控制節(jié)點(diǎn)的收發(fā)次數(shù)。為此，資源分配過程通過網(wǎng)控中心維護(hù)一個(gè)記錄節(jié)點(diǎn)收發(fā)狀態(tài)信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，稱為“節(jié)點(diǎn)收發(fā)狀態(tài)表”。網(wǎng)控中心在進(jìn)行資源分配的時(shí)候便可以根據(jù)其中內(nèi)容判斷是否將當(dāng)前請求分配到某個(gè)時(shí)隙上。

資源分配過程：請求隊(duì)列截取過程執(zhí)行完畢后，網(wǎng)控中心已經(jīng)知道了為各個(gè)優(yōu)先級實(shí)際提供的發(fā)送機(jī)會數(shù)。初始化“節(jié)點(diǎn)收發(fā)狀態(tài)信息表”，之后，按照各個(gè)優(yōu)先級實(shí)際提供的發(fā)送機(jī)會數(shù)請求分配<時(shí)隙，信道>二維資源。如果當(dāng)前緩沖區(qū)中還有請求沒有被分配，且還有可用數(shù)據(jù)時(shí)隙，則按照從高優(yōu)先級到低優(yōu)先級的順序，循環(huán)取到某個(gè)優(yōu)先級的請求隊(duì)列。若該優(yōu)先級已經(jīng)被分配的請求個(gè)數(shù)達(dá)到了實(shí)際提供的發(fā)送機(jī)會數(shù)，該優(yōu)先級仍有未被分配的請求且當(dāng)前還有空閑信道，則獲取該優(yōu)先級請求隊(duì)列的一個(gè)未被分配資源的請求。判斷該請求分配到當(dāng)前時(shí)隙上是否滿足節(jié)點(diǎn)收發(fā)控制的要求，如果滿足就為該請求分配當(dāng)前時(shí)隙上的一個(gè)空閑信道，并將請求的部分信息以及分配到的<時(shí)隙，信道>資源保存為資源分配結(jié)果；否則暫時(shí)“跳過”該請求?？臻e信道標(biāo)號超出信道數(shù)范圍，表示當(dāng)前時(shí)隙上所有信道資源已經(jīng)被分配完畢，將可用時(shí)隙標(biāo)號增加1以指向下一個(gè)可用時(shí)隙。當(dāng)所有的請求都已經(jīng)被分配資源，或者已經(jīng)沒有可用的數(shù)據(jù)時(shí)隙，資源分配過程結(jié)束。源分配過程如圖4所示。

2.5 節(jié)點(diǎn)使用分配結(jié)果過程

節(jié)點(diǎn)在響應(yīng)前導(dǎo)階段接收到網(wǎng)控中心廣播的資源分配結(jié)果后(資源分配結(jié)果所包含的內(nèi)容如表2所示)，使用分配結(jié)果信息決定節(jié)點(diǎn)自己是否能夠?qū)嶋H發(fā)送分組，能夠發(fā)送哪個(gè)/哪些分組，以及用什么時(shí)隙/信道發(fā)送分組。

節(jié)點(diǎn)使用分配結(jié)果過程：響應(yīng)前導(dǎo)階段節(jié)點(diǎn)接收到網(wǎng)控中心的資源分配結(jié)果，數(shù)據(jù)時(shí)隙階段開始，之后，節(jié)點(diǎn)使用分配結(jié)果進(jìn)行分組發(fā)送和接收。每個(gè)時(shí)隙來臨時(shí)，MAC根據(jù)分配結(jié)果中的時(shí)隙標(biāo)識(ID)和源節(jié)點(diǎn)ID判斷該時(shí)隙是否分配給了自己，是的話就向優(yōu)先級隊(duì)列確認(rèn)分組。優(yōu)先級隊(duì)列使用分配結(jié)果中的目的節(jié)點(diǎn)ID和優(yōu)先級ID，判斷該發(fā)送機(jī)會具體分配給哪一個(gè)分組，然后將該分組返回給MAC。MAC確認(rèn)分組后，使用分配結(jié)果中的信道ID，在該信道上將分組發(fā)送出去。接收節(jié)點(diǎn)使用分配結(jié)果中的時(shí)隙ID和目的節(jié)點(diǎn)ID，判斷自己是否需要在該時(shí)隙接收分組，然后在信道ID標(biāo)識的信道上接收分組。目的節(jié)點(diǎn)成功接收分組后，源節(jié)點(diǎn)將分組從優(yōu)先級隊(duì)列的緩沖區(qū)中刪除，過程結(jié)束。

3 算法分析

優(yōu)先級的動(dòng)態(tài)TDMA算法融合SPMA接入方式，通過推遲低優(yōu)先級數(shù)據(jù)的發(fā)送，為高優(yōu)先級數(shù)據(jù)預(yù)留部分資源來實(shí)現(xiàn)流量控制。要求通信節(jié)點(diǎn)數(shù)量小于時(shí)隙數(shù)量的條件成為MAC算法的制約。從多信道和優(yōu)先級機(jī)制共同存在帶來的開銷和效率問題需來考慮，將對集中式和分布式的時(shí)隙分配和調(diào)度建立節(jié)點(diǎn)規(guī)模較大的網(wǎng)絡(luò)的控制模型和算法，并且建立<時(shí)隙，信道>二維資源高效的分配和調(diào)度算法。

MAC處理軟件應(yīng)用了自適應(yīng)的原理，但是沒有涉及認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。我們將認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入到應(yīng)用模式中，研究了MAC層多信道控制、多信道和時(shí)隙分配與調(diào)度算法。建立了具備認(rèn)知功能的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)體系結(jié)構(gòu)和組成模型，定義多信道環(huán)境下的時(shí)隙分配與調(diào)度算法。

4 結(jié)束語

本文研究了一種用于無線自組織應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)的多信道介質(zhì)訪問控制機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了資源動(dòng)態(tài)分配(動(dòng)態(tài)分配時(shí)隙和動(dòng)態(tài)分配信道)、區(qū)分優(yōu)先級服務(wù)、按優(yōu)先級比例分配帶寬。但是，仍然存在一些尚未解決的問題，需要進(jìn)一步改進(jìn)。

算法目前使用的請求狀態(tài)信息的結(jié)構(gòu)比較簡單，有關(guān)分組的信息量也較少，且主要根據(jù)優(yōu)先級來分組。今后可以考慮增加請求信息的內(nèi)容以完善分配機(jī)制。

算法目前還沒有解決優(yōu)先級機(jī)制帶來的預(yù)留比例靈活調(diào)整的問題。今后可以考慮加入自適應(yīng)的優(yōu)先級預(yù)留比例調(diào)整機(jī)制。另外，多信道和優(yōu)先級機(jī)制共同帶來的開銷和效率問題在目前的算法中仍然存在，<時(shí)隙，信道>二維資源如何更高效的分配仍然值得進(jìn)一步的研究和完善[7-9]。

IEEE 802.16工作組在建立無線自組網(wǎng)絡(luò)的研究方面相當(dāng)活躍。本文研究的資源分配算法是以IEEE 802.16協(xié)議的Mesh網(wǎng)絡(luò)MAC為基礎(chǔ)地。如何將IEEE 802.16協(xié)議更有效的運(yùn)行在多信道環(huán)境下，以及如何與相關(guān)算法更好地結(jié)合值得進(jìn)一步深入研究。

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王樅，北京科技大學(xué)控制理論與控制工程專業(yè)博士畢業(yè)，北京郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院信息安全系主任、教授，長期從事信息安全、智能信息處理、人機(jī)交互、電子商務(wù)等方面的研究，已發(fā)表論文40余篇(其中SCI、EI收錄30余篇)，出版著作5部。

吳世競，北京郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院在讀碩士研究生。