CN102118832A - 一种跳频电台组网的动态时隙分配接入方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种跳频电台组网的动态时隙分配接入方法，包括以下步骤：组网；将一个完整的帧分为申明子帧、应答子帧和数传子帧，各子帧按照网上节点的个数N分为N个子时隙，确定每个节点的主时隙；业务申明；业务应答；决策；数传。本方法采用优先策略来分配活跃节点的备选时隙，避免了隐终端和暴露终端的问题，增加了时隙利用率。

Description

一种跳频电台组网的动态时隙分配接入方法
技术领域
本发明涉及移动通信网络系统的时隙接入方法，具体涉及一种跳频电台组网的动态时隙分配接入方法。
背景技术
在移动无线通信的所有应用和服务中，无线信道的使用率以及无线网络的总流量是系统设计最迫切提升的内容。无线通信网络系统中，在节点的个数或者局部节点的个数变动很大的情况下，很多静态或者准静态的时隙接入方式的使用效率很低，CSMA类的竞争接入方式的使用效率比静态或者准静态的时隙接入方式有所提高，但在节点数较多的时候，效率也直线下降。
发明内容
为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种在跳频电台组网中具有优先策略的动态时隙分配接入方法。
本发明的方法通过以下技术方案来实现：一种跳频电台组网的动态时隙分配接入方法，包括以下步骤：
步骤(1)组网；
步骤(2)时隙划分：将一个完整的帧分为申明子帧、应答子帧和数传子帧；各子帧按照网上节点的个数N分为N个子时隙；确定每个节点的主时隙；
步骤(3)业务申明：将业务时隙按照网上节点的个数N分成N个小时隙，每个节点在属于自己的小时隙上公告自己的业务情况，把有业务发送的节点确定为活跃节点；
步骤(4)业务应答：将业务时隙按照网上节点的个数N分成N个小时隙，每个节点在属于自己的小时隙上广播自己邻居的业务情况；
步骤(5)决策：为活跃节点分配备用时隙；
步骤(6)数传：根据决策的结果，每个节点使用自己的主时隙和占有的备选时隙发送，在其他时隙上接收。
所述步骤(3)中，每个节点在自己的小时隙上广播自己一跳内的邻居的业务情况。
所述步骤(5)包括以下步骤：
步骤(a)根据所述步骤(3)和步骤(4)中得知的各节点的业务情况，每个活跃节点把在本节点2跳范围内的活跃节点确定为潜在竞争对手；如果潜在竞争对手的发送对象为本节点1跳范围内的节点或者本节点的发送对象是潜在竞争对手的一跳范围内的节点，则把潜在竞争对手确定为真正竞争对手；
步骤(b)设定每个节点对于每时隙的优先级；对于每个时隙，分别比较活跃节点本身和每个真正竞争对手的优先级，若活跃节点在某时隙的优先级较高，则该时隙为活跃节点的备选时隙；
步骤(c)对于每个备选时隙，比较活跃节点本身与所有真正竞争对手的优先级，若某时隙优先级最高的是活跃节点本身，则该备选时隙被活跃节点占用。
所述步骤(3)中采用静态TDMA的方式将业务时隙按照网上节点的个数N分成N个小时隙。
所述步骤(4)中采用静态TDMA的方式将业务时隙按照网上节点的个数N分成N个小时隙。
所述步骤(1)采用搜索组网的方式：主台在属于自己的时隙逐跳发送同步信息，各从台进入长搜索过程，以固定的频率窗口接收主台入网同步信息；从台在捕获到主台入网同步信息后，更新自己的系统信息，与主台保持同步，并在属于自己的时隙广播这些信息；重复上述过程，直至网内的每个节点在时间和跳频图案上都保持一致。
本发明采用优先策略来分配活跃节点的备选时隙，与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、避免了隐终端和暴露终端的问题；
2、根据业务发送对象的不同，把2跳内的活跃节点分成潜在竞争对手和真正竞争对手，较少了竞争对手的数目，增加了时隙利用率；
3、在减少时隙碰撞中，只用到局部信息，没用到全局信息，虽然性能略有下降，但是极大地减少了全局信息交互的开销，同时信息交互的协议比较简单，减少因交互的无线信道出错引起的错误。
附图说明
图1为申明、应答、数传时隙结构图。
图2为业务申明步骤时隙结构图。
图3为业务应答步骤时隙结构图。
图4为电台组网拓扑结构。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
本发明的跳频电台的动态时隙分配接入方法，在主台和丛台连接好后先进行搜索组网，组网成功后，自动进入业务申明、业务应答和数传步骤，下面对各步骤进行详细说明：
步骤(1)搜索建网：主台在属于自己的时隙(L个频点)逐跳发送同步信息，各从台进入长搜索过程(长度为L+1)，以固定的频率窗口接收主台入网同步信息。从台在捕获到主台入网同步信息后，更新自己的系统信息，与主台保持同步，并在属于自己的时隙广播这些信息；重复上述过程，直至网内的每个节点在时间和跳频图案上都保持一致。
步骤(2)将一个完整的帧分为三个子帧，分别是申明子帧、应答子帧和数传子帧，如图1所示。其中，申明子帧和应答子帧分别用于交换1跳和2跳邻居节点信息；数传子帧用来传输业务。各子帧分为N个子时隙，从1到N编号，分别与1到N号节点对应，并称第i号节点为第i号数传时隙的主节点，第i号数传时隙为第i号节点的主时隙(1≤i≤N)。
步骤(3)业务申明：按照网上节点的个数以静态TDMA的方式分成N个小时隙；如果某节点有业务发送，则在申明子帧的对应时隙发送一个RTS分组，如图2所示，其它节点处于侦听状态。由于所有节点都只在自己的对应时隙发送RTS分组，因此不会出现RTS分组之间的冲突。RTS分组的内容包含节点号、业务对象、业务长度、业务优先级。我们称在申明子帧中发送了RTS分组的节点为活跃节点。经过从时隙1到N的一轮侦听，所有节点都知道了1跳范围内有哪些活跃节点。
步骤(4)业务应答：按照网上节点的个数以静态TDMA的方式分成N个小时隙；应答子帧中，每个节点把业务申明步骤听到的所有活跃节点业务信息包含在一个CTS分组中，然后从各自的对应时隙发送出去，节点不发送CTS分组时都处于接收信息状态，如图3所示。对应答子帧进行了一轮侦听之后，各节点会收到所有邻节点发送的CTS分组；把这些分组综合起来，得到2跳范围内的所有活跃节点的信息。
步骤(5)决策：决策过程是一个为节点分配备选时隙的过程，具体通过下列步骤来实现：
步骤(a)根据所述步骤(3)和步骤(4)中得知的各节点的业务情况，每个活跃节点把在本节点2跳范围内的活跃节点确定为潜在竞争对手；如果潜在竞争对手的发送对象为本节点1跳范围内的节点或者本节点的发送对象是潜在竞争对手的一跳范围内的节点，则把潜在竞争对手确定为真正竞争对手；
步骤(b)设定每个节点对于每时隙的优先级；对于每个时隙，分别比较活跃节点本身和每个真正竞争对手的优先级，若活跃节点在某时隙的优先级较高，则该时隙为该活跃节点的备选时隙；
步骤(c)对于每个备选时隙，比较活跃节点本身与所有真正竞争对手的优先级，若某时隙优先级最高的是活跃节点本身，则该备选时隙被活跃节点占用。
假设网络中的所有节点都尽可能的复用时隙。若某节点是活跃节点，则执行业务应答步骤后，它可以立即在接下来的主时隙发送数据。除了主时隙以外，该节点还要设法竞争更多的时隙。
下面以一个例子来说明分配备选时隙的方法，图4为一个实际应用中的电台组网拓扑结构图，图中两个节点间的连接线表示两个节点正常通信的数据链路。假设某一时刻有节点2、3、6、7是活跃节点，节点2有业务发送给1，节点3发送给5，节点6发送给4，节点7发送给1，则对于节点6来说，节点2和节点3在它的两跳范围之内，是它的潜在竞争对手，而只有节点3在它的一跳范围内，根据判断准则，只有节点3才是节点6的真正竞争对手。
竞争在2跳范围以内的真正竞争对手之间展开，采用一种优先级策略来完成对于备用时隙的竞争过程：
如表1所示，设定一个N行*N列的优先级分配表，表的行号与节点号一一对应，列号与时隙号一一对应，而表中的元素则规定了各节点对于各时隙的优先级。对任一指定时隙，所有节点的优先级都不同，且主节点的优先级总是最高。每个节点都持有这个优先级表，并且所有节点的优先级表是完全一致的。竞争过程就是对优先级表的查找过程。活跃节点已经知道有哪些真正竞争对手，并且知道有哪些备选时隙。于是，对应于每个备选时隙，活跃节点查找具有最高优先级的真正竞争对手，若优先级最高的是活跃节点本身，将该时隙标示为“TX”(发送)。对于节点6来说，时隙6为主时隙，备选时隙为4、5；在4、5时隙，相比于所有真正竞争对手(此例中只有节点3)，节点6的优先级最高，则节点6占用时隙4、5；因此节点6占用的时隙有4、5、6。
(6)数传：根据决策的结果，每个节点使用自己的主时隙和占有的备选时隙发送，在其他时隙上接收。
表1每个时隙被各个节点使用的优先级分配表
  节点\时隙   1   2   3   4TX   5TX   6TX   7   8   9
  1   9   1   2   3   4   5   6   7   8
  2   8   9   1   2   3   4   5   6   7
  3   7   8   9   1   2   3   4   5   6
  4   6   7   8   9   1   2   3   4   5
  5   5   6   7   8   9   1   2   3   4
  6   4   5   6   7   8   9   1   2   3
  7   3   4   5   6   7   8   9   1   2
  8   2   3   4   5   6   7   8   9   1
  9   1   2   3   4   5   6   7   8   9
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种跳频电台组网的动态时隙分配接入方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)组网；
步骤(2)时隙划分：将一个完整的帧分为申明子帧、应答子帧和数传子帧；各子帧按照网上节点的个数N分为N个子时隙；确定每个节点的主时隙；
步骤(3)业务申明：将业务时隙按照网上节点的个数N分成N个小时隙，每个节点在属于自己的小时隙上公告自己的业务情况，把有业务发送的节点确定为活跃节点；
步骤(4)业务应答：将业务时隙按照网上节点的个数N分成N个小时隙，每个节点在属于自己的小时隙上广播自己邻居的业务情况；
步骤(5)决策：为活跃节点分配备用时隙；
步骤(6)数传：根据决策的结果，每个节点使用自己的主时隙和占有的备选时隙发送，在其他时隙上接收。
2.根据权利要求1所述的一种跳频电台组网的动态时隙分配接入方法，其特征在于，所述步骤(3)中，每个节点在自己的小时隙上广播自己一跳内的邻居的业务情况。
3.根据权利要求2所述的一种跳频电台组网的动态时隙分配接入方法，其特征在于，所述步骤(5)包括以下步骤：
步骤(a)根据所述步骤(3)和步骤(4)中得知的各节点的业务情况，每个活跃节点把在本节点2跳范围内的活跃节点确定为潜在竞争对手；如果潜在竞争对手的发送对象为本节点1跳范围内的节点或者本节点的发送对象是潜在竞争对手的一跳范围内的节点，则把潜在竞争对手确定为真正竞争对手；
步骤(b)设定每个节点对于每时隙的优先级；对于每个时隙，分别比较活跃节点本身和每个真正竞争对手的优先级，若活跃节点在某时隙的优先级较高，则该时隙为该活跃节点的备选时隙；
步骤(c)对于每个备选时隙，比较活跃节点本身与所有真正竞争对手的优先级，若某时隙优先级最高的是活跃节点本身，则该备选时隙被活跃节点占用。
4.根据权利要求1所述的一种跳频电台组网的动态时隙分配接入方法，其特征在于，所述步骤(3)中采用静态TDMA的方式将业务时隙按照网上节点的个数N分成N个小时隙。
5.根据权利要求1所述的一种跳频电台组网的动态时隙分配接入方法，其特征在于，所述步骤(4)中采用静态TDMA的方式将业务时隙按照网上节点的个数N分成N个小时隙。
6.根据权利要求1所述的一种跳频电台组网的动态时隙分配接入方法，其特征在于，所述步骤(1)采用搜索组网的方式：主台在属于自己的时隙逐跳发送同步信息，各从台进入长搜索过程，以固定的频率窗口接收主台入网同步信息；从台在捕获到主台入网同步信息后，更新自己的系统信息，与主台保持同步，并在属于自己的时隙广播这些信息；重复上述过程，直至网内的每个节点在时间和跳频图案上都保持一致。
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