CN104661282A - 一种自组网的接入、数据传输以及构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自组网的接入方法，自组网的节点包括一级指挥终端、二级指挥终端和用户终端，一级指挥终端、二级指挥终端和用户终端均设有433MHz无线通信模块、WiFi模块、WCDMA或者CDMA电话模块，自组网接入方法包括一级指挥终端发布网络调度信标，网络调度信标携带有TDMA接入信息；二级指挥终端扫描、监听并发布一级指挥终端发布的网络调度信标，根据网络调度信标选择最优网络接入点向一级指挥终端请求接入；用户终端扫描和监听一级指挥终端或二级指挥终端发布的网络调度信标，根据网络调度信标选择最优网络接入点向一级指挥终端或二级指挥终端请求接入。本发明的有益效果为：本方法构建的自组网灵活性高，适用范围广。

Description

一种自组网的接入、数据传输以及构建方法

技术领域

本发明涉及网络构建方法，具体来说，涉及一种自组网的接入、数据传输以及构建方法。

背景技术

随着科学的飞速发展，网络在军事和生活中的使用越来越广泛，由于军事的特殊性质，使得网络安全成为一个重要的因素。

而目前国内无线通信普遍采用基站方式，在需要进行无线通信的地方架设中间基站，所述终端接入点都必须经过中间基站进行相互铜芯，这就对基站的要求很高；如果基站出现故障，则基站所管辖区域内的无线网络就会瘫痪，而基站对各接入终端的通信调度管理只是进行转发，只对各个通信信道进行简单调度管理，使用的调度管理方法是最近路由通道原理，只是计算出源端到达目的端的最近路由通道，不管该通道上是否已经占用率非常高；另外，这种网络的灵活性也非常低。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种自组网的接入、数据传输以及构建方法，以克服目前现有技术存在的上述不足。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种自组网的接入方法，所述自组网的节点包括一级指挥终端、二级指挥终端和用户终端，其中，所述一级指挥终端、所述二级指挥终端和用户终端均设有433MHz无线通信模块、WiFi模块、WCDMA或者CDMA电话模块，并且，所述自组网接入方法包括：

所述一级指挥终端发布网络调度信标，其中，所述网络调度信标携带有TDMA接入信息；

所述二级指挥终端扫描、监听并发布所述一级指挥终端所发布的所述网络调度信标，并根据所述网络调度信标选择最优网络接入点向一级指挥终端请求接入；

所述用户终端扫描和监听所述一级指挥终端或二级指挥终端所发布的所述网络调度信标，并根据所述网络调度信标选择最优网络接入点向一级指挥终端或二级指挥终端请求接入；

其中，请求接入的步骤具体包括：对最优网络接入点进行链路估算，在链路估算足够的情况下，对网络接入点的上行链路进行参数校准，在对上行链路参数校准成功的情况下，对网络接入点的下行链路进行参数校准，在对下行链路参数校准成功的情况下，向所述一级指挥终端或二级指挥终端的节点进行注册，在注册操作成功的情况下，等待所述一级指挥终端或二级指挥终端的接入批准，在用户终端或二级指挥终端收到相对应的一级指挥终端或二级指挥终端的批复后，允许接入网络。

进一步的，对最优网络接入点进行链路估算时，在链路估算不足够的情况下，所述二级指挥终端或用户终端重新选择最优网络接入点向所述一级指挥终端或二级指挥终端请求接入。

进一步的，在对网络接入点的上行链路或下行链路进行参数校准时，在上行链路或下行链路的参数校准失败的情况下，所述二级指挥终端或用户终端对选择接入的网络节点自动进行删除。

一种自组网的数据传输方法，所述自组网的节点包括一级指挥终端、二级指挥终端和用户终端，其中，所述一级指挥终端、所述二级指挥终端和用户终端均设有433MHz无线通信模块、WiFi模块、WCDMA或者CDMA电话模块，并且，所述自组网接入方法包括：

所述一级指挥终端发布网络调度信标，其中，所述网络调度信标携带有TDMA接入信息；

所述二级指挥终端扫描、监听并发布所述一级指挥终端所发布的所述网络调度信标，并根据所述网络调度信标选择最优网络接入点向一级指挥终端请求接入；

所述用户终端扫描和监听所述一级指挥终端或二级指挥终端所发布的所述网络调度信标，并根据所述网络调度信标选择最优网络接入点向一级指挥终端或二级指挥终端请求接入；

在所述一级指挥终端或二级指挥终端发布网络调度新标之前，所述一级指挥终端或二级指挥终端分别自动检查预先配置的远程转发队列，并确定是否存在数据转发请求，在有数据需要转发的情况下，通过预先配置的远程转发队列提取需转发的目标节点的全局路径，并根据所述目标节点的全局路径获得下一条节点地址；

然后根据所述节点地址判断需转发的目标节点的全局路径是否在所述远程转发队列的本地节点池中，在需要转发的目标节点的全局路径属于所述本地节点池中的情况下，转发数据报文，并查询所述本地数据队列，在存在本地条数据传输请求的情况下，发送所述本地数据报文，在发送数据报文成功的情况下，公布接入点信息；

在所述一级指挥终端或二级指挥终端收到数据请求的情况下，对所述数据报文请求进行分析，并处理所述数据报文请求；然后所述一级指挥终端检查预先配置的全局路由表是否存在更新，在存在更新的情况下，更新所述全局路由表；所述二级指挥终端检查网络的同步时间，在所述网络时间和所述一级指挥终端同步的情况下，所述二级指挥终端循环回到自动检查预先配置的远程转发队列，进行循环操作。

进一步的，所述一级指挥终端和二级指挥终端自动检查预先配置的远程转发队列，在没有数据需要转发的情况下，所述一级指挥终端或二级指挥终端自动查询预先配置的本地数据队列。

进一步的，在需要转发的目标节点的全局路径不属于所述远程转发队列的本地节点池中的情况下，所述一级指挥终端或二级指挥终端进行删除数据报文，并通知所述目标节点为无效节点，然后所述一级指挥终端或二级指挥终端进行自动查询本地数据队列。

进一步的，所述数据报文请求的类型包括注册请求、上行链路校准、下行链路校准或数据传输请求。

一种自组网的构建方法，利用上述自组网接入方法和上述自组网的数据传输方法构建所述自组网。

本发明的有益效果为：本方法操作简单，容易实现，通过本方法架设的自组网灵活性高，适用范围广，提高了网络信息的安全可靠度，并且可以使用效率较高，生产成本较低，有利于推广和使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例所述的一级指挥终端的工作量流程示意图；

图2是根据本发明实施例所述的二级指挥终端和用户终端的入网流程示意图；

图3是根据本发明实施例所述的二级指挥终端的入网后的工作流程示意图；

图4是根据本发明实施例所述的用户终端的入网后的工作流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示，根据本发明实施例的一种自组网的接入方法，所述自组网的节点包括一级指挥终端、二级指挥终端和用户终端，其中，所述一级指挥终端、所述二级指挥终端和用户终端均设有433MHz无线通信模块、WiFi模块、WCDMA或者CDMA电话模块，并且，所述自组网接入方法包括：

所述一级指挥终端发布网络调度信标，其中，所述网络调度信标携带有TDMA接入信息；

所述二级指挥终端扫描、监听并发布所述一级指挥终端所发布的所述网络调度信标，并根据所述网络调度信标选择最优网络接入点向一级指挥终端请求接入；

所述用户终端扫描和监听所述一级指挥终端或二级指挥终端所发布的所述网络调度信标，并根据所述网络调度信标选择最优网络接入点向一级指挥终端或二级指挥终端请求接入；

其中，请求接入的步骤具体包括：对最优网络接入点进行链路估算，在链路估算足够的情况下，对网络接入点的上行链路进行参数校准，在对上行链路参数校准成功的情况下，对网络接入点的下行链路进行参数校准，在对下行链路参数校准成功的情况下，向所述一级指挥终端或二级指挥终端的节点进行注册，在注册操作成功的情况下，等待所述一级指挥终端或二级指挥终端的接入批准，在用户终端或二级指挥终端收到相对应的一级指挥终端或二级指挥终端的批复后，允许接入网络。

对最优网络接入点进行链路估算时，在链路估算不足够的情况下，所述二级指挥终端或用户终端重新选择最优网络接入点向所述一级指挥终端或二级指挥终端请求接入。

在对网络接入点的上行链路或下行链路进行参数校准时，在上行链路或下行链路的参数校准失败的情况下，所述二级指挥终端或用户终端对选择接入的网络节点自动进行删除。

一种自组网的数据传输方法，所述自组网的节点包括一级指挥终端、二级指挥终端和用户终端，其中，所述一级指挥终端、所述二级指挥终端和用户终端均设有433MHz无线通信模块、WiFi模块、WCDMA或者CDMA电话模块，并且，所述自组网接入方法包括：

所述一级指挥终端发布网络调度信标，其中，所述网络调度信标携带有TDMA接入信息；

所述二级指挥终端扫描、监听并发布所述一级指挥终端所发布的所述网络调度信标，并根据所述网络调度信标选择最优网络接入点向一级指挥终端请求接入；

所述用户终端扫描和监听所述一级指挥终端或二级指挥终端所发布的所述网络调度信标，并根据所述网络调度信标选择最优网络接入点向一级指挥终端或二级指挥终端请求接入；

在所述一级指挥终端或二级指挥终端发布网络调度新标之前，所述一级指挥终端或二级指挥终端分别自动检查预先配置的远程转发队列，并确定是否存在数据转发请求，在有数据需要转发的情况下，通过预先配置的远程转发队列提取需转发的目标节点的全局路径，并根据所述目标节点的全局路径获得下一条节点地址；

然后根据所述节点地址判断需转发的目标节点的全局路径是否在所述远程转发队列的本地节点池中，在需要转发的目标节点的全局路径属于所述本地节点池中的情况下，转发数据报文，并查询所述本地数据队列，在存在本地条数据传输请求的情况下，发送所述本地数据报文，在发送数据报文成功的情况下，公布接入点信息；

在所述一级指挥终端或二级指挥终端收到数据请求的情况下，对所述数据报文请求进行分析，并处理所述数据报文请求；然后所述一级指挥终端检查预先配置的全局路由表是否存在更新，在存在更新的情况下，更新所述全局路由表；所述二级指挥终端检查网络的同步时间，在所述网络时间和所述一级指挥终端同步的情况下，所述二级指挥终端循环回到自动检查预先配置的远程转发队列，进行循环操作。

所述一级指挥终端和二级指挥终端自动检查预先配置的远程转发队列，在没有数据需要转发的情况下，所述一级指挥终端或二级指挥终端自动查询预先配置的本地数据队列。

在需要转发的目标节点的全局路径不属于所述远程转发队列的本地节点池中的情况下，所述一级指挥终端或二级指挥终端进行删除数据报文，并通知所述目标节点为无效节点，然后所述一级指挥终端或二级指挥终端进行自动查询本地数据队列。

所述数据报文请求的类型包括注册请求、上行链路校准、下行链路校准或数据传输请求。

一种自组网的构建方法，利用上述自组网接入方法和上述自组网的数据传输方法构建所述自组网。

具体应用时，所述一级指挥终端属于整个网络的管理中枢机构，保存有整个网络连接拓扑关系图，工作职能如下：

1、发送网络调度信标，提供入网注册的接入能力；

（1）基站信标是公布网络存在的信号，所述基站信标携带有TDMA接入信息；

（2）没有调度信标，从站之间无法进行排队和同步，无法实现多址方式。

2、发送本地数据给网络中任意节点；

3、接收网络中任意节点发送给本节点的数据；

4、充当其他节点的中继节点，转发其他节点的数据报文；

5、提供全局网络路径查询服务，如果数据链路的源节点或者目标节点都不是主节点，则发起方（源节点）会向主节点发出查询请求，询问目标节点的全局路径表。

如图1所示，本申请中的第一级指挥终端（主站）的工作流程具体如下：

1、远程转发队列保存在所述一级指挥终端处理器的内存或者外存中，以队列形式保存报文；

2、全局路径中保存了转发的路径信息，二级指挥终端（中继）会根据全局转发路径表查询下一个跳转节点的地址；

3、本地数据请求是本机发起，可以使从串口接收到的PAD报文，也可以是通过PTT按键产生的语音请求报文；

4、接入点信息包含了很多因素，比如节点名称、节点的发射功率、接收增益、信道号码、PANID、当前接入的分组和时槽信息，接入密码校验等；

5、收到的请求是用户终端（从站）或者中继向本主站发出来的，比如从站或者中继向主站说“我要求进行连接，请批准”，主站通常会说“OK，我批准你，请开始启动连接”；

6、注册报文中带有节点的64位MAC地址，16位网络地址，节点ID号码，节点的和父节点的链路收发衰减信息，节点的设备模式，节点的接入时槽等核心参数。这些参数会在父节点那里保存一个副本，同时会逐级转发给主站，并在那里保存一个存根。

其中，如图2-3所示，中继的工作主要包括以下方面：中继节点的工作流程分为两个步骤，第一个步骤是入网和登记注册流程，向主站注册成功之后会转入第二个步骤，也就是正常的中继流程。

在入网注册流程，会执行下述工作：

(1) 对系统的全部工作信道逐一进行扫描和监听，记录有效的接入点信息；

(2) 筛选最优的接入点，进行注册请求，如果成功则转入正常中继流程，如果失败在选择次优的接入点，重复步骤（2）；

(3) 如果所有的接入点都注册失败，则重复执行步骤（1）。

其中，对网络信号接入点筛选的方法包括以下步骤：

（1）同等信号强度下，选择中继级别最高的节点作为接入站点；

（2）同等中继等级下，选择信号强度最高的作为接入点；

（3）不同等级，不同信号强度下，信号强度差值不超过10dB视作同等相同信号强度。

当中继节点在注册成功之后，工作职能如下：

（1）发送网络调度信标，给其他节点提供入网注册的接入能力；

（2）发送本地数据给网络中任意节点；

（3）接收网络中任意节点发送给本节点的数据；

（4）充当其他节点的中继节点，转发其他节点的数据报文。

其中，在对于链路预算的主要作用如下：

（1）估算基站的信号到达本机的衰减是多少，同时估算本机节点发送的信号到达基站，基站的接收电平是多少，并判断这些信号是否有足够的链路余量，如果链路余量不够，会导致通讯不稳定；

（2）中央节点就是指基站，根节点。

其中，对于路由的查询请求注意以下方面：

（1）如果从节点发送报文给网络内除了父节点和根基站之外其他节点，需要进行路径查询，因为该节点不知道目标节点在什么地方，类似于标准IP网络中的DNS（www.google.com）查询；

（2）同步是和父节点的定时握手，确保其父节点处于在线状态，如果父节点长时间无法同步，则说明父节点可能已经退出运行或者从节点已经发生了漫游切换，需要重新进行网络注册操作。

如图4所示，本技术方案中的从站的工作主要是：从站节点的工作流程分为两个步骤，第一个步骤是入网和登记注册流程，向主站注册成功之后会转入第二个步骤，也就是正常的从站工作模式。

在入网注册流程，从站会执行下述工作：

(1) 对系统的全部工作信道逐一进行扫描和监听，记录有效的接入点信息；

(2) 筛选最优的接入点，进行注册请求，如果成功则转入正常中继流程，如果失败在选择次优的接入点，重复步骤（2）；

(3) 如果所有的接入点都注册失败，则重复执行步骤（1）。

从站节点在注册成功之后，具体的工作职能如下：

(1) 发送本地数据给网络中任意节点；

(2) 接收网络中任意节点发送给本节点的数据。

其中，对于本技术方案在实际应用中设计对于频点的划分，具体关于频点划分的算法设计：

为了达到实时性高的自组织网络，各个中继尽可能的运行在独立的信道上，独立的信道个数越多，在特定区域可以容纳的中继个数也就越多，其自治的小区个数也就越多，可以容纳的网络规模也就越大。

考虑到天线的带宽限制，网络的工作频带大约覆盖20-30MHz的范围，由于在低频带的高带宽滤波器设计上的难度，通常滤波器的工作带宽不超过20MHz。

对于这20MHz的带宽，可以划分成若干等分，比如16等份，32等份，64等份。如果是16等份，相邻两个频点之间的间隔为1.2MHz，如果是32等份则为600KHz，如果为64等份则为300KHz。频点之间的间隔越小，其隔离能力越弱，信道之间的穿透越容易，所以信道不能划分的过分大。考虑到语音的码流比较高，对于信道的传输速率有较高要求，因此信道间隔不能低于300KHz。

考虑到系统的容量是不确定的，对于一个16等份的频带划分设计而言，信道划分不是一次递增的，而是采用插值的方式进行分配，新接入的中继节点尽可能远离所有的已分配频点，也就是说新分配频点要求里所有的频点之间的距离尽可能的远，以加大和其他节点的工作频点之间的隔离带，降低系统的带内干扰，举例如下：

（1）基站默认工作于系统的中心频点（除非认为设定），即9号频点；

（2）第一个入网的中继节点，分配0号频点；

（3）第二个入网的中继节点，分配15号频点；

（4）第三个入网的中继节点，分配5号频点；

（5）第四个入网的中继节点，分配12频点；

（6）其余依次类推。

本方法操作简单，容易实现，通过本方法架设的自组网的灵活性高，适用范围广，有效的提高了网络信息的安全可靠度，并且可以使用效率较高，生产成本较低，有利于推广和使用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自组网的接入方法，其特征在于，所述自组网的节点包括一级指挥终端、二级指挥终端和用户终端，其中，所述一级指挥终端、所述二级指挥终端和用户终端均设有433MHz无线通信模块、WiFi模块、WCDMA或者CDMA电话模块，并且，所述自组网接入方法包括：

所述一级指挥终端发布网络调度信标，其中，所述网络调度信标携带有TDMA接入信息；

所述二级指挥终端扫描、监听并发布所述一级指挥终端所发布的所述网络调度信标，并根据所述网络调度信标选择最优网络接入点向一级指挥终端请求接入；

所述用户终端扫描和监听所述一级指挥终端或二级指挥终端所发布的所述网络调度信标，并根据所述网络调度信标选择最优网络接入点向一级指挥终端或二级指挥终端请求接入；

其中，请求接入的步骤具体包括：对最优网络接入点进行链路估算，在链路估算足够的情况下，对网络接入点的上行链路进行参数校准，在对上行链路参数校准成功的情况下，对网络接入点的下行链路进行参数校准，在对下行链路参数校准成功的情况下，向所述一级指挥终端或二级指挥终端的节点进行注册，在注册操作成功的情况下，等待所述一级指挥终端或二级指挥终端的接入批准，在用户终端或二级指挥终端收到相对应的一级指挥终端或二级指挥终端的批复后，允许接入网络。

2.根据权利要求1所述的自组网的接入方法，其特征在于，对最优网络接入点进行链路估算时，在链路估算不足够的情况下，所述二级指挥终端或用户终端重新选择最优网络接入点向所述一级指挥终端或二级指挥终端请求接入。

3.根据权利要求1所述的自组网的接入方法，其特征在于，在对网络接入点的上行链路或下行链路进行参数校准时，在上行链路或下行链路的参数校准失败的情况下，所述二级指挥终端或用户终端对选择接入的网络节点自动进行删除。

4.一种自组网的数据传输方法，其特征在于，所述自组网的节点包括一级指挥终端、二级指挥终端和用户终端，其中，所述一级指挥终端、所述二级指挥终端和用户终端均设有433MHz无线通信模块、WiFi模块、WCDMA或者CDMA电话模块，并且，所述自组网接入方法包括：

所述一级指挥终端发布网络调度信标，其中，所述网络调度信标携带有TDMA接入信息；

所述二级指挥终端扫描、监听并发布所述一级指挥终端所发布的所述网络调度信标，并根据所述网络调度信标选择最优网络接入点向一级指挥终端请求接入；

所述用户终端扫描和监听所述一级指挥终端或二级指挥终端所发布的所述网络调度信标，并根据所述网络调度信标选择最优网络接入点向一级指挥终端或二级指挥终端请求接入；

在所述一级指挥终端或二级指挥终端发布网络调度新标之前，所述一级指挥终端或二级指挥终端分别自动检查预先配置的远程转发队列，并确定是否存在数据转发请求，在有数据需要转发的情况下，通过预先配置的远程转发队列提取需转发的目标节点的全局路径，并根据所述目标节点的全局路径获得下一条节点地址；

然后根据所述节点地址判断需转发的目标节点的全局路径是否在所述远程转发队列的本地节点池中，在需要转发的目标节点的全局路径属于所述本地节点池中的情况下，转发数据报文，并查询所述本地数据队列，在存在本地条数据传输请求的情况下，发送所述本地数据报文，在发送数据报文成功的情况下，公布接入点信息；

在所述一级指挥终端或二级指挥终端收到数据请求的情况下，对所述数据报文请求进行分析，并处理所述数据报文请求；然后所述一级指挥终端检查预先配置的全局路由表是否存在更新，在存在更新的情况下，更新所述全局路由表；所述二级指挥终端检查网络的同步时间，在所述网络时间和所述一级指挥终端同步的情况下，所述二级指挥终端循环回到自动检查预先配置的远程转发队列，进行循环操作。

5.根据权利要求4所述的自组网的数据传输方法，其特征在于，所述一级指挥终端和二级指挥终端自动检查预先配置的远程转发队列，在没有数据需要转发的情况下，所述一级指挥终端或二级指挥终端自动查询预先配置的本地数据队列。

6.根据权利要求4所述的自组网的数据传输方法，其特征在于，在需要转发的目标节点的全局路径不属于所述远程转发队列的本地节点池中的情况下，所述一级指挥终端或二级指挥终端进行删除数据报文，并通知所述目标节点为无效节点，然后所述一级指挥终端或二级指挥终端进行自动查询本地数据队列。

7.根据权利要求4至6中任意一项所述的自组网的数据传输方法，其特征在于，所述数据报文请求的类型包括注册请求、上行链路校准、下行链路校准或数据传输请求。

8.一种自组网的构建方法，其特征在于，利用上述自组网接入方法和上述自组网的数据传输方法构建所述自组网。