CN111786714A - 一种异构网络中继传输方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种异构网络中继传输方法，该传输方法如下：以所述无人机异构中继平台为区域中心，通过在无人机异构中继平台上部署自组网通信单元和卫星通信单元构建区域互联骨干网，形成广域接入能力，为区域内的地面节点提供可靠广域通信服务；以所述地面节点和无人机异构中继平台构成自组织多跳网络，再通过无人机异构中继平台上的卫星通信单元与卫星通信系统进行通信完成广域接入，拓展区域通信覆盖范围和服务能力。本发明构建集广域卫星通信、区域自组织网络通信和导航定位于一体的异构网络，实现区域内部的可靠通信和与外部指挥机构间的广域通信，实现信息交互的实时、便捷和有效性，较大限度提高应急通信和指挥效率。

Description

一种异构网络中继传输方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，更具体的，涉及一种异构网络中继传输方法。
背景技术
针对受到高山、密林等遮挡的高原地区复杂地形条件下或大尺度区域重大自然灾害后的复杂恶劣环境下，传统单一的卫星通信网络、地面移动通信网络、集群等通信手段无法提供有效保障，区域内公共通信服务受限或完全丧失，无法及时获得区域内准确信息，指挥机构无法制定最佳的应急通信方案，直接影响外界对区域内部的指挥调度效率。同时，针对灾后电力、通信中断条件下，救援人员在没有公共移动通信网络的支撑下，很难在区域内进行有效的信息共享和指挥调度，外界指挥机构更不能及时掌握区域内的灾情或战情，无法有效预估评判和统筹指挥。因此，不能快速构建通信网络和提供可靠的数据传输链路，将严重影响野外军事活动和应急救灾等活动的有效指挥控制和通信服务。
中国专利公开号：CN108650011A，公开日：2018-10-12，其公开了一种多无人机与地面网络高效协作性数据中继方法及系统，图1为该专利技术方案的数据中继系统结构示意图。地面现有网络首先对无人机自组网中各无人机结点进行遍历，获取遍历到的无人机结点与地面网络的环境感知、连接时间、以及数据传输时间；再根据环境感知、连接时间和数据传输时间确定遍历到的当前无人机结点与地面网络之间的适应度导数；最后在对无人机自组网中各无人机结点遍历结束后，将各适应度导数分别与预设适应度导数进行比较，将大于预设适应度导数的适应度导数对应的结点作为中继结点；能够不受网络结点数量变化的影响，在不增加网络整体复杂性的基础上实现地面网络与多无人机中继结点的数据中继，具有更好的容忍度和扩展性。图2为多无人机与地面网络高效协作性数据中继方法流程示意图。
以上公开的一种多无人机与地面网络高效协作性数据中继方法及系统，其主要是基于无人机自组网与地面网络的有效协作中继传输，在网络构建过程中需要部署多无人机，系统相对复杂，不能有效进行机动布设，在应急条件下无法有效快速的部署和展开，一定程度上会影响应急指挥和抢险救灾等效率。由于需要依靠地面现有网络，当自然灾害或其他复杂环境下地面网络瘫痪或者没有办法正常提供服务时，该技术就无法发挥正常的作用，同时没有有效接入广域网，限制了传输的广度和服务的多样性。
发明内容
本发明为了解决以上现有技术中没有考虑实现兼容立体区域覆盖(局域和广域)和异构网络通信应用的问题，提供了一种异构网络中继传输方法，其构建集广域卫星通信、区域自组织网络通信和导航定位于一体的异构网络，实现区域内部的可靠通信和与外部指挥机构间的广域通信，实现信息交互的实时、便捷和有效性，较大限度提高应急通信和指挥效率。
为实现上述本发明目的，采用的技术方案如下：一种异构网络中继传输方法，该传输方法如下：
以所述无人机异构中继平台为区域中心，通过在无人机异构中继平台上部署自组网通信单元和卫星通信单元构建区域互联骨干网，形成广域接入能力，为区域内的地面节点提供可靠广域通信服务；
以所述地面节点和无人机异构中继平台构成自组织多跳网络，再通过无人机异构中继平台上的卫星通信单元与卫星通信系统进行通信完成广域接入，拓展区域通信覆盖范围和服务能力。
优选地，若干个所述的地面节点组成子网，多个子网通过簇首节点实现多级组网。
进一步地，所述的无人机异构中继平台上的自组网通信单元作为一般节点接入自组织网，所述子网中的任意节点均可通过无人机接入广域的卫星通信系统。
再进一步地，所述的地面节点基于多路由冗余传输算法进行组网。
再进一步地，当所述地面节点与外部指挥中心通信，或是无法通过自组网节点中继转发时，将业务转发至无人机异构中继平台上的自组网通信单元，通过无人机异构中继平台上的应用处理单元AP接通与卫星通信单元的路由通道，所述的卫星通信单元将业务数据解析并重新封包通过卫星链路转发出去，到达相应的卫星通信系统；
所述无人机异构中继平台上的主控单元将自组网通信单元中获取到的业务数据进行解析，按业务类型转发到卫星通信单元，卫星通信单元按照接收到的业务数据进行相应的数据封装通过卫星链路发送到外部指挥中心或是目的端的无人机卫星通信单元；
所述无人机异构中继平台上的主控单元对接收到的数据进行解析，然后按业务类型转发到自组网通信单元，自组网通信单元根据业务类型将数据封装后转发到目的自组网节点。
再进一步地，所述的业务包括实时话音、短信和数据。
再进一步地，所述的传输方法根据需求配置4种运行模式：
1)自组网-自组网：地面自组网节点在同一子网内通信；
2)自组网-卫星-自组网：地面两个不同子网的自组网节点分别通过本子网中的无人机异构中继平台接入卫星通信网络，完成跨网通信；
3)自组网-卫星：地面自组网节点通过无人机异构中继平台接入卫星通信网络，完成与指挥中心或是公共网络，完成跨网通信；
4)卫星-自组网：卫星节点通过卫星网络接入无人机异构中继平台，完成与网内的地面自组网节点的通信。
再进一步地，所述的无人机异构中继平台可接入自组子网和卫星通信系统，通过采用统一用户号码作为用户标识和呼叫标识进行寻呼处理、交换控制；
具体地，所述的统一用户号码与卫星通信号码、自组网链路号码的建立对应关系，同时通过统一用户号码在统一业务控制各类Server上的注册与同步机制，实现用户在各类通信模式下寻址。
再进一步地，用户呼叫时，从号码簿或者SIM卡联系人中，调用该用户依据权限所存储的被叫统一用户号码，无人机异构中继平台在应用层解析统一用户号码所绑定的自组网链路号码或卫星通信号码，选择相应的通信链路，按照各通信链路的呼叫方式，向被叫发起呼叫。
再进一步地，所述的统一用户号码参与群组呼叫，建立该用户主号与所在的通信组组号以及组内成员号码的映射关系；节点用户设备和无人机异构中继平台都设置长号和短号，长号为11位卫星通信号码，短号是通信组组号加上3位自组网号码，自组网号码为本设备所在通信组组号和自组网单元IP地址的第四个字节，若在传输过程中没有提供短号，系统默认短号为42001。
本发明的有益效果如下：
本发明通过在无人机上部署自组网通信单元和卫星通信单元，无人机异构中继平台可快速布设，实现实时、可靠中继传输。突破自组网和卫星网络跨网中继技术，构建集广域卫星通信和区域自组织网络通信于一体的异构网络，实现区域内部的可靠通信和与外部指挥机构间的广域通信，满足大尺度区域重大自然灾害后或复杂环境条件下搜救人员、受灾人员、作战人员之间，与后勤保障、救护、空中力量及后方指挥机构之间实时、便捷和有效的信息交互，较大限度提高应急通信和指挥效率。
附图说明
图1是现有技术的数据中继系统结构示意图。
图2是现有技术多无人机与地面网络高效协作性数据中继方法流程图。
图3是实施例1基于无人机异构中继平台的异构网络。
图4是实施例1异构网络传输协议的架构图。
图5是实施例1统一号码绑定关系。
图6是实施例1编号规则的图例。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做详细描述。
实施例1
一种异构网络中继传输方法，该传输方法如下：
以所述无人机异构中继平台为区域中心，通过在无人机异构中继平台上部署自组网通信单元和卫星通信单元构建区域互联骨干网，形成广域接入能力，为区域内的地面节点提供可靠广域通信服务；
以所述地面节点和无人机异构中继平台构成自组织多跳网络，再通过无人机异构中继平台上的卫星通信单元与卫星通信系统进行通信完成广域接入，拓展区域通信覆盖范围和服务能力。基于无人机异构中继平台的异构网络如图3所示。
在一个具体的实施例中，如图3所示，所述的地面节点与无人机异构中继平台实现无中心组网，无人机异构中继平台间既可以实现业务中心组网也可以通过卫星通信系统完成业务交互，无人机异构中继平台和外部指挥中心间通过卫星通信系统完成业务交互，具有以下功能特点：
1)若干个所述的地面节点组成子网，子网容量可达几十个节点，多个子网通过簇首节点实现多级组网。
2)部署在无人机异构中继平台上的自组网通信单元作为一般节点接入自组织网，所述子网中的任意节点均可通过无人机接入广域卫星网络。
3)所述的地面节点基于多路由冗余传输算法进行组网，当某一路径节点的摧毁不影响正常组网，具有抗扰、抗毁自愈能力，如节点A5损毁，无人机A仍然可以通过节点A6接入网络。
4)如无人机异构中继平台A通过节点A3接入子网A，当无人机飞离节点A3时，自动接入节点A5/A6，路由更新时间不超过1s。
5)短距离条件下无人机异构中继平台A与无人机异构中继平台B之间可建立直接链路。
6)子网A与子网B在环境条件良好的情况下可直接通过无人机异构中继平台B建立链接。
7)若节点A2受地形影响，例如进入山洞，无法与无人机异构中继平台A建立直接链接，可通过洞外临近的节点A9接入网络，建立与无人机异构中继平台A的链接。
8)无人机异构中继平台A的接入点由A3切换至A5的过程中，可确保实时话音通信不中断。
在一个具体的实施例中，基于广域卫星通信系统和区域自组网的无人机异构中继平台不仅可以为网络中的自组网节点提供卫星中继通信服务，使得区域内的自组网可以通过卫星与区域外的指挥中心进行实时话音、短信和数据等业务通信，同时也通过卫星通信系统与其他网络节点进行通信，异构网络传输协议架构如图4所示。
在一个具体的实施例中，当所述地面节点与外部指挥中心通信，或是无法通过自组网节点中继转发时，将业务转发至无人机异构中继平台上的自组网通信单元，通过无人机异构中继平台上的应用处理单元AP接通与卫星通信单元的路由通道，所述的卫星通信单元将业务数据解析并重新封包通过卫星链路转发出去，到达相应的卫星通信系统；
所述无人机异构中继平台上的主控单元将自组网通信单元中获取到的业务数据进行解析，按业务类型转发到卫星通信单元，卫星通信单元按照接收到的业务数据进行相应的数据封装通过卫星链路发送到外部指挥中心或是目的端的无人机卫星通信单元；
所述无人机异构中继平台上的主控单元对接收到的数据进行解析，然后按业务类型转发到自组网通信单元，自组网通信单元根据业务类型将数据封装后转发到目的自组网节点。
在一个具体的实施例中，所述的传输方法根据需求配置4种运行模式：
1)自组网-自组网：地面自组网节点在同一子网内通信；
2)自组网-卫星-自组网：地面两个不同子网的自组网节点分别通过本子网中的无人机异构中继平台接入卫星通信网络，完成跨网通信；
3)自组网-卫星：地面自组网节点通过无人机异构中继平台接入卫星通信网络，完成与指挥中心或是公共网络，完成跨网通信；
4)卫星-自组网：卫星节点通过卫星网络接入无人机异构中继平台，完成与网内的地面自组网节点的通信。
在一个具体的实施例中，无人机异构中继平台可接入自组网和卫星通信系统，该异构通信系统的寻呼处理及交换控制完全不同。因此采用统一用户号码作为用户标识和呼叫标识，可降低无人机异构中继平台的用户维护和操作难度，大幅提升通信效率。具体地，针对统一用户号码数据结构，设计了统一用户号码与卫星号码、自组网IP号码的对应关系，同时通过统一用户号码在统一业务控制各类Server上的注册与同步机制，可实现用户在各类通信模式下寻址。
采用统一用户号码，建立与自组网链路号码(ID号和IP)和卫星通信号码的绑定对应关系。用户呼叫时，从号码簿或者SIM卡联系人中，调用该用户依据权限所存储的被叫统一用户号码，无人机异构中继平台在应用层解析统一用户号码所绑定的自组网或卫星通信链路号码，选择相应的通信链路，按照各链路的呼叫方式，向被叫发起呼叫。统一用户号码与其他链路号码的绑定映射关系如图5所示。此映射数据可存储于SIM卡中，作为用户扩展数据，依据任务规划和权限，为相关用户加载其所在编组内所有用户的统一用户号码信息。
此外，该统一用户号码作为扩展数据写入SIM卡时，也可整合用户能力集信息，可规定用户不同的应用权限如用户通信链路调用能力、通信指挥权限等方面的内容，便于系统的自适应管理。由于自组网存在群组通信应用，统一用户号码需参与群组呼叫，必须建立该用户主号与所在的通信组组号以及组内成员号码的映射关系。如图6所示，地面自组网中的节点用户设备和无人机异构中继平台都设置长号和短号，长号为11位卫星通信号码，短号是通信组组号加上3位自组网号码。自组网号码为本设备所在通信组组号和自组网单元IP地址的第四个字节，若在传输过程中没有提供短号，系统默认短号为42001(默认组长号码)。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种异构网络中继传输方法，其特征在于：该传输方法如下：
以所述无人机异构中继平台为区域中心，通过在无人机异构中继平台上部署自组网通信单元和卫星通信单元构建区域互联骨干网，形成广域接入能力，为区域内的地面节点提供可靠广域通信服务；
以所述地面节点和无人机异构中继平台构成自组织多跳网络，再通过无人机异构中继平台上的卫星通信单元与卫星通信系统进行通信完成广域接入，拓展区域通信覆盖范围和服务能力。
2.根据权利要求1所述的异构网络中继传输方法，其特征在于：所述的若干个地面节点组成子网，多个子网通过簇首节点实现多级组网。
3.根据权利要求2所述的异构网络中继传输方法，其特征在于：所述的无人机异构中继平台上的自组网通信单元作为一般节点接入自组织网，所述子网中的任意节点均可通过无人机接入广域的卫星通信系统。
4.根据权利要求3所述的异构网络中继传输方法，其特征在于：所述的地面节点基于多路由冗余传输算法进行组网。
5.根据权利要求4所述的异构网络中继传输方法，其特征在于：
当所述地面节点与外部指挥中心通信，或是无法通过自组网节点中继转发时，将业务转发至无人机异构中继平台上的自组网通信单元，通过无人机异构中继平台上的应用处理单元AP接通与卫星通信单元的路由通道，所述的卫星通信单元将业务数据解析并重新封包通过卫星链路转发出去，到达相应的卫星通信系统；
所述无人机异构中继平台上的主控单元将自组网通信单元中获取到的业务数据进行解析，按业务类型转发到卫星通信单元，卫星通信单元按照接收到的业务数据进行相应的数据封装通过卫星链路发送到外部指挥中心或是目的端的无人机卫星通信单元；
所述无人机异构中继平台上的主控单元对接收到的数据进行解析，然后按业务类型转发到自组网通信单元，自组网通信单元根据业务类型将数据封装后转发到目的自组网节点。
6.根据权利要求5所述的异构网络中继传输方法，其特征在于：所述的业务包括实时话音、短信和数据。
7.根据权利要求6所述的异构网络中继传输方法，其特征在于：所述的传输方法根据需求配置4种运行模式：
1)自组网-自组网：地面自组网节点在同一子网内通信；
2)自组网-卫星-自组网：地面两个不同子网的自组网节点分别通过本子网中的无人机异构中继平台接入卫星通信网络，完成跨网通信；
3)自组网-卫星：地面自组网节点通过无人机异构中继平台接入卫星通信网络，完成与指挥中心或是公共网络，完成跨网通信；
4)卫星-自组网：卫星节点通过卫星网络接入无人机异构中继平台，完成与网内的地面自组网节点的通信。
8.根据权利要求7所述的异构网络中继传输方法，其特征在于：所述的无人机异构中继平台可接入自组子网和卫星通信系统，通过采用统一用户号码作为用户标识和呼叫标识进行寻呼处理、交换控制；
具体地，所述的统一用户号码与卫星通信号码、自组网链路号码的建立对应关系，同时通过统一用户号码在统一业务控制各类Server上的注册与同步机制，可实现用户在各类通信模式下寻址。
9.根据权利要求8所述的异构网络中继传输方法，其特征在于：用户呼叫时，从号码簿或者SIM卡联系人中，调用该用户依据权限所存储的被叫统一用户号码，无人机异构中继平台在应用层解析统一用户号码所绑定的自组网链路号码或卫星通信号码，选择相应的通信链路，按照各通信链路的呼叫方式，向被叫发起呼叫。
10.根据权利要求9所述的异构网络中继传输方法，其特征在于：所述的统一用户号码参与群组呼叫，建立该用户主号与所在的通信组组号以及组内成员号码的映射关系；节点用户设备和无人机异构中继平台都设置长号和短号，长号为11位卫星通信号码，短号是通信组组号加上3位自组网号码，自组网号码为本设备所在通信组组号和自组网单元IP地址的第四个字节，若在传输过程中没有提供短号，系统默认短号为42001。
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