CN113473481A - 一种针对资源受限场景的高效通信组网接入系统 - Google Patents

一种针对资源受限场景的高效通信组网接入系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种针对资源受限场景的高效通信组网接入系统，属于深空探测通信组网领域；包括1个主节点天线、M1个副节点天线和M2个终端天线；其中主节点天线包括N_mn个主波束；每个副节点天线包括N_cn个副波束；每个终端天线包括1个全域波束；采用本发明实现了深空探测任务中各探测器在资源受限场景中的高效接入，在通信的同时明确了各节点的相对位置，实现了通信和测距测角功能的融合，最大限度控制了各节点的资源代价。在接入成功后，依据各业务通信的速率需求，进一步细分业务时长，自适应调节干线传输速率，解决了各探测器节点在通信类型多、速率跨度大、优先级种类多、重量功耗严格受限条件下的高效通信组网问题。

Description

一种针对资源受限场景的高效通信组网接入系统
技术领域
本发明属于深空探测通信组网领域，涉及一种针对资源受限场景的高效通信组网接入系统。
背景技术
在我国探月四期和载人月球探测任务中，有强烈的月面着陆器、月面居住舱、航天员、月球车、月面机器人等节点的高效通信组网需求，由于月面各节点通信内容多，速率跨度大，优先级种类多，并且月面各节点对重量和功耗极其敏感，因此对通信体制和各节点的接入方法要求很高。除此之外，由于宇航服资源的严格受限，其天线增益、发射功率和整机功耗甚至小于地面手机通信终端天线，这就需要在主节点天线和副节点天线的重量及功耗包络范围内，最大限度的提升EIRP和G/T值，从而对通信组网接入系统有了更高的要求，目前并没有适合在探月或月球探测环境下，满足上述要求的通信组网系统。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种针对资源受限场景的高效通信组网接入系统，实现了通信和测距测角功能的融合，节省了各节点的资源代价，提升了多类型节点的通信组网效率。
本发明解决技术的方案是：
一种针对资源受限场景的高效通信组网接入系统，包括1个主节点天线、M1个副节点天线和M2个终端天线；其中主节点天线包括N_mn个主波束，实现对周边空域的空分覆盖；每个副节点天线包括N_cn个副波束，实现对周边空域的空分覆盖；每个终端天线包括1个全域波束，实现对周边空域的全域覆盖；
主节点天线首先建立通信连接，各副节点天线和终端天线保持静默状态，主节点天线依次进行主波束1发射、主波束2发射、主波束3发射、…主波束N_mn发射，发射的数据帧中包括校时信息和主波束信息；发射完毕后，主节点天线切换至主波束1接收，主波束1接收总时长包括M1+M2个子时长，分别对应M1个副节点天线和M2个终端天线；主波束1接收完毕后，主节点天线切换至主波束2接收，主波束2接收总时长包括M1+M2个子时长，分别对应M1个副节点天线和M2个终端天线；以此类推，直至主波束N_mn接收完毕；记N_mn个主波束的发射时间和接收时间总时长为T_mc；随后主节点天线会重复上述动作，即依次进行各主波束的发射，再进行各主波束的接收；
处于静默中的各个终端天线会记录主节点天线各主波束发射数据帧在本地接收端的信噪比；若最大信噪比大于门限，则提取其数据帧中的校时信息和主波束信息；针对校时信息，各终端天线通过时间校准算法将本地时间同步至主节点天线的时间；针对主波束信息，各终端天线提取出主节点天线的主波束ID，从而确定其位于主节点天线的相应主波束位置；随后，各终端天线会在主节点天线相应主波束的接收子时长内，向主节点天线发射接入通信响应信号，发射完毕后恢复静默状态，从而完成对主节点天线的接入；
处于静默中的各个副节点天线会在副波束1时等待一个T_mc时长，记录主节点天线各主波束发射信号在本地接收端的信噪比，随后在副波束2等待主节点天线一轮接入通信的时间，记录主节点天线各主波束发射信号在本地接收端的信噪比；以此类推，最终在副波束N_cn等待主节点天线一轮接入通信的时间，记录主节点天线各主波束发射信号在本地接收端的信噪比；若最大信噪比大于门限，则记录本地副波束ID及接收数据帧中的校时信息和主波束信息；针对校时信息，各副节点天线可通过时间校准算法将本地时间同步至主节点天线的时间；针对主波束信息，各副节点天线可提取出主节点天线的主波束ID，从而确定其位于主节点天线的相应主波束位置；随后，各副节点天线会在主节点天线相应主波束的接收子时长内，通过记录的本地副波束ID向主节点天线发射接入通信响应信号，发射完毕后恢复静默状态，从而完成对主节点天线的接入；
主节点天线接入通信持续时间大于等于N_cn×T_mc，确保完成对全部副节点天线和对主节点天线可见终端天线的接入；随后主节点天线生成本地路由表，并通过相应主波束向副节点天线1发送一个时长的Token信号，随即在下一个时长恢复接收，然后再发送一个时长的Token信号，再恢复接收；以此类推，直至接收到副节点天线1发送的Token响应信号后，进入静默状态；
副节点天线1接收到主节点天线的Token信号后，依次进行N_cn个副波束的发射和接收；记N_cn个副波束的发射时间和接收时间总时长为T_cc，副节点天线接入通信持续时间大于等于N_cn×T_cc，确保完成对其他副节点天线和对本副节点天线可见终端天线的接入；随后副节点天线1生成本地路由表，并通过相应副波束向主节点天线发送一个时长的数据帧信号，该数据帧信号包括副节点天线1生成的本地路由表；随即在下一个时长恢复接收，然后再发送一个时长的数据帧信号，再恢复接收，以此类推，直至接收到主节点天线发送的数据帧响应信号，进入静默状态；
主节点天线接收到副节点天线1的本地路由表后，依次向其他副节点天线发送Token信号，直至接收到所有副节点天线的本地路由表，并将各副节点天线的本地路由表和主节点天线的本地路由表合并，得到路由信息总表；根据各业务通信速率需求，采用干线速率自适应调节算法，得到干线速率和业务时长分配包；
最后，主节点天线通过相应主波束依次将业务通信启动时间点、路由信息总表、干线速率和业务时长分配包发送至各副节点天线和对主节点天线可见的各终端天线；然后通过相应主波束向副节点天线1发送Token信号，在接收到副节点天线1发送的Token响应信号后，进入静默状态；副节点天线1接收到Token信号后，将业务通信启动时间点、路由信息总表、干线速率和业务时长分配包发送至对副节点天线1可见的各终端天线；随后向主节点天线发送Token信号，在接收到主节点天线发送的Token响应信号后，进入静默状态；以此类推，主节点天线依次向其他副节点天线发送Token信号，直至确认业务通信启动时间点、路由信息总表、干线速率和业务时长分配包已分配至各终端天线后，主节点天线进入静默状态；在业务通信启动时间点处开启各节点的业务通信；在业务通信进行一段时间后，进入下一轮接入通信，确保实时更新各节点的相对位置，以此类推，完成各节点间的高效通信组网。
在上述的一种针对资源受限场景的高效通信组网接入系统，所述校时信息包括生成本数据帧的本地时间、调制时延时间和光传输预估时间。
在上述一种针对资源受限场景的高效通信组网接入系统，所述波束信息包括本节点的唯一ID号和当前发射波束的唯一ID号。
在上述一种针对资源受限场景的高效通信组网接入系统，所述门限为在最恶劣通信工况下，接入通信信号对应的信噪比。
在上述一种针对资源受限场景的高效通信组网接入系统，所述时间校准算法具体为：
计算总时间，总时间＝主节点天线生成数据帧时间+主节点天线调制时延时间+光传输预估时间+本地解调时延时间+本地协议交互时延时间；将本地时间同步至总时间。
在上述一种针对资源受限场景的高效通信组网接入系统，所述本地路由表包括与自身可见节点列表、各可见节点处于自身某序号波束的覆盖和自身处于各可见节点某序号波束的覆盖。
在上述一种针对资源受限场景的高效通信组网接入系统，所述Token信号用于通信的一方告知另一方可进行接入通信；所述Token响应信号用于告知通信的发起方其Token信号已成功接收。
在上述一种针对资源受限场景的高效通信组网接入系统，所述干线速率自适应调节算法具体为：
记业务通信类型1的速率需求为SPD1、业务通信类型2的速率需求为SPD2、…业务通信类型N的速率需求为SPDN，在保证干线速率最优的条件下，将业务通信总时间块TD1％、TD2％、…TDN％分配至各业务通信，选取SPD1/TD1％、SPD2/TD2％、…SPDN/TDN％的最大值作为TDD的干线速率，其余的通过扩频的方式统一将速率提升至干线速率。
在上述一种针对资源受限场景的高效通信组网接入系统，所述业务时长分配包包括各业务时长的长度，发送方节点、接收方节点和扩频因子。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)本发明在宇航服等终端天线资源的严格受限的条件下，通过空分+时分(跳波束+TDD)的方式，在主节点天线和副节点天线的重量及功耗包络范围内，最大限度的提升EIRP和G/T值；
(2)本发明在通信的同时明确了各节点的相对位置，实现了通信和测距测角功能的融合，节省了各节点的资源代价；
(3)本发明依据各业务通信的速率需求，进一步细分业务时长，自适应调节干线传输速率，提升了多类型节点的通信组网效率；
(4)本发明根据各节点的通信内容和优先级识别出通信的类别，依据干线传输速率，设置扩频因子将不同通信类别的差额部分通过扩频方式统一至干线传输速率，提升了多类型节点的通信组网效率；
(5)本发明可应用在以月球、火星为代表的深空探测中，体现了深空探测任务中系统最优、资源最优的设计理念。
附图说明
图1为本发明高效通信组网接入系统示意图；
图2为本发明主节点天线通信过程示意图；
图3为本发明接入通信和业务通信交替通信示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步阐述。
本发明提出一种针对资源受限场景的高效通信组网接入系统，在TDD的基础上，增加了跳波束功能，即空分+时分(跳波束+TDD)，最大限度的提升EIRP和G/T值，并且在通信的同时明确了各节点的相对位置，实现了通信和测距测角功能的融合，节省了各节点的资源代价。在接入成功后，依据各业务通信的速率需求，进一步细分业务时长，自适应调节干线传输速率，提升了多类型节点的通信组网效率。
针对资源受限场景的高效通信组网接入系统，如图1所示，具体包括1个主节点天线、M1个副节点天线和M2个终端天线；其中主节点天线包括N_mn个主波束，实现对周边空域的空分覆盖；每个副节点天线包括N_cn个副波束，实现对周边空域的空分覆盖；每个终端天线包括1个全域波束，实现对周边空域的全域覆盖。
主节点天线首先建立通信连接，各副节点天线和终端天线保持静默状态，主节点天线依次进行主波束1发射、主波束2发射、主波束3发射、…主波束N_mn发射，发射的数据帧中包括校时信息和主波束信息；发射完毕后，主节点天线切换至主波束1接收，主波束1接收总时长包括M1+M2个子时长，分别对应M1个副节点天线和M2个终端天线；主波束1接收完毕后，主节点天线切换至主波束2接收，主波束2接收总时长包括M1+M2个子时长，分别对应M1个副节点天线和M2个终端天线；以此类推，直至主波束N_mn接收完毕；记N_mn个主波束的发射时间和接收时间总时长为T_mc；随后主节点天线会重复上述动作，即依次进行各主波束的发射，再进行各主波束的接收。
处于静默中的各个终端天线会记录主节点天线各主波束发射数据帧在本地接收端的信噪比；若最大信噪比大于门限，则提取其数据帧中的校时信息和主波束信息；针对校时信息，各终端天线通过时间校准算法将本地时间同步至主节点天线的时间；针对主波束信息，各终端天线提取出主节点天线的主波束ID，从而确定其位于主节点天线的相应主波束位置；随后，各终端天线会在主节点天线相应主波束的接收子时长内，向主节点天线发射接入通信响应信号，发射完毕后恢复静默状态，从而完成对主节点天线的接入；校时信息包括生成本数据帧的本地时间、调制时延时间和光传输预估时间。波束信息包括本节点的唯一ID号和当前发射波束的唯一ID号。
处于静默中的各个副节点天线会在副波束1时等待一个T_mc时长，记录主节点天线各主波束发射信号在本地接收端的信噪比，随后在副波束2等待主节点天线一轮接入通信的时间，记录主节点天线各主波束发射信号在本地接收端的信噪比；以此类推，最终在副波束N_cn等待主节点天线一轮接入通信的时间，记录主节点天线各主波束发射信号在本地接收端的信噪比；若最大信噪比大于门限，则记录本地副波束ID及接收数据帧中的校时信息和主波束信息；针对校时信息，各副节点天线可通过时间校准算法将本地时间同步至主节点天线的时间；针对主波束信息，各副节点天线可提取出主节点天线的主波束ID，从而确定其位于主节点天线的相应主波束位置；随后，各副节点天线会在主节点天线相应主波束的接收子时长内，通过记录的本地副波束ID向主节点天线发射接入通信响应信号，发射完毕后恢复静默状态，从而完成对主节点天线的接入。
主节点天线接入通信持续时间大于等于N_cn×T_mc，确保完成对全部副节点天线和对主节点天线可见终端天线的接入；随后主节点天线生成本地路由表，并通过相应主波束向副节点天线1发送一个时长的Token信号，随即在下一个时长恢复接收，然后再发送一个时长的Token信号，再恢复接收；以此类推，直至接收到副节点天线1发送的Token响应信号后，进入静默状态。
副节点天线1接收到主节点天线的Token信号后，依次进行N_cn个副波束的发射和接收；记N_cn个副波束的发射时间和接收时间总时长为T_cc，副节点天线接入通信持续时间大于等于N_cn×T_cc，确保完成对其他副节点天线和对本副节点天线可见终端天线的接入；随后副节点天线1生成本地路由表，并通过相应副波束向主节点天线发送一个时长的数据帧信号，该数据帧信号包括副节点天线1生成的本地路由表；随即在下一个时长恢复接收，然后再发送一个时长的数据帧信号，再恢复接收，以此类推，直至接收到主节点天线发送的数据帧响应信号，进入静默状态。
主节点天线接收到副节点天线1的本地路由表后，依次向其他副节点天线发送Token信号，直至接收到所有副节点天线的本地路由表，并将各副节点天线的本地路由表和主节点天线的本地路由表合并，得到路由信息总表；根据各业务通信速率需求，采用干线速率自适应调节算法，得到干线速率和业务时长分配包。
最后，主节点天线通过相应主波束依次将业务通信启动时间点、路由信息总表、干线速率和业务时长分配包发送至各副节点天线和对主节点天线可见的各终端天线；然后通过相应主波束向副节点天线1发送Token信号，在接收到副节点天线1发送的Token响应信号后，进入静默状态；副节点天线1接收到Token信号后，将业务通信启动时间点、路由信息总表、干线速率和业务时长分配包发送至对副节点天线1可见的各终端天线；随后向主节点天线发送Token信号，在接收到主节点天线发送的Token响应信号后，进入静默状态；以此类推，主节点天线依次向其他副节点天线发送Token信号，直至确认业务通信启动时间点、路由信息总表、干线速率和业务时长分配包已分配至各终端天线后，主节点天线进入静默状态；在业务通信启动时间点处开启各节点的业务通信；在业务通信进行一段时间后，进入下一轮接入通信，确保实时更新各节点的相对位置，以此类推，完成各节点间的高效通信组网。
门限为在最恶劣通信工况下，接入通信信号对应的信噪比。
时间校准算法具体为：
计算总时间，总时间＝主节点天线生成数据帧时间+主节点天线调制时延时间+光传输预估时间+本地解调时延时间+本地协议交互时延时间；将本地时间同步至总时间。
本地路由表包括与自身可见节点列表、各可见节点处于自身某序号波束的覆盖和自身处于各可见节点某序号波束的覆盖。
Token信号用于通信的一方告知另一方可进行接入通信；所述Token响应信号用于告知通信的发起方其Token信号已成功接收。
干线速率自适应调节算法具体为：
记业务通信类型1的速率需求为SPD1、业务通信类型2的速率需求为SPD2、…业务通信类型N的速率需求为SPDN，在保证干线速率最优的条件下，将业务通信总时间块TD1％、TD2％、…TDN％分配至各业务通信，选取SPD1/TD1％、SPD2/TD2％、…SPDN/TDN％的最大值作为TDD的干线速率，其余的通过扩频的方式统一将速率提升至干线速率。
业务时长分配包包括各业务时长的长度，发送方节点、接收方节点和扩频因子。
实施例
高效通信组网接入系统，包括1个主节点，M1个副节点和M2个终端。其中主节点天线包括N_mn个主波束，实现对周边空域的空分覆盖；每个副节点天线包括N_cn个副波束，实现对周边空域的空分覆盖；每个终端天线包括1个全域波束，实现对周边空域的全域覆盖。
主节点首先发起接入通信，各副节点和终端保持静默状态，主节点依次进行主波束1发射、主波束2发射、主波束3发射、…主波束N_mn发射，发射的数据帧中包括校时信息和主波束信息。其中，校时信息包括主节点生成据帧的本地时间、调制时延时间和光传输预估时间，主波束信息包括主节点的唯一ID号和当前发射主波束的唯一ID号。发射完毕后，主节点会切换至主波束1接收，主波束1接收总时长包括(M1+M2)个子时长，分别对应M1个副节点和M2个终端，主波束1接收完毕后，主节点会切换至主波束2接收，主波束2接收总时长包括(M1+M2)个子时长，分别对应M1个副节点和M2个终端，以此类推，直至主波束N_mn接收完毕。记N_mn个主波束的发射时间和接收时间为T_mc，随后主节点会重复上述动作，即依次进行各主波束的发射，再进行各主波束的接收。其示意图见图2。
处于静默中的各个终端会记录主节点各主波束发射信号在本地接收端的信噪比，若最大信噪比大于门限，则提取其数据帧中的校时信息和主波束信息。其中，门限为在最恶劣通信工况下，接入通信信号对应的信噪比，若提取的信噪比大于门限，则说明接收到的信号真实有效。针对校时信息，各终端可通过时间校准算法将本地时间同步至主节点的时间，即将本地时间同步至(主节点生成数据帧时间+主节点调制时延时间+光传输预估时间+本地解调时延时间+本地协议交互时延时间)。针对主波束信息，各终端可提取出主节点的主波束ID，从而确定其位于主节点的相应主波束位置。随后，各终端会在主节点相应主波束的接收子时长内，向主节点发射接入通信响应信号，发射完毕后恢复静默状态，从而完成对主节点的接入。
处于静默中的各个副节点会在副波束1等待主节点一轮接入通信的时间(T_mc)，记录主节点各主波束发射信号在本地接收端的信噪比，随后在副波束2等待主节点一轮接入通信的时间，记录主节点各主波束发射信号在本地接收端的信噪比，以此类推，最终在副波束N_cn等待主节点一轮接入通信的时间，记录主节点各主波束发射信号在本地接收端的信噪比。若最大信噪比大于门限，则记录本地副波束ID及接收数据帧中的校时信息和主波束信息。针对校时信息，各副节点可通过时间校准算法将本地时间同步至主节点的时间；针对主波束信息，各副节点可提取出主节点的主波束ID，从而确定其位于主节点的相应主波束位置。随后，各副节点会在主节点相应主波束的接收子时长内，通过记录的本地副波束ID向主节点发射接入通信响应信号，发射完毕后恢复静默状态，从而完成对主节点的接入。
主节点接入通信持续时间大于等于N_cn×T_mc，确保完成对全部副节点和对主节点可见终端的接入。随后主节点生成本地路由表，本地路由表包括与自身可见的各副节点和终端的列表、各副节点和终端处于自身某序号主波束的覆盖和自身处于各副节点某序号副波束的覆盖的信息。本地路由表生成后，主节点通过相应主波束向副节点1发送一个时长的Token信号，随即在下一个时长恢复接收，然后再发送一个时长的Token信号，再恢复接收，以此类推，直至接收到副节点1发送的Token响应信号后，进入静默状态。Token信号为主节点用于告知副节点1可进行接入通信，Token响应信号则是副节点1用于告知主节点其Token信号已成功接收。
副节点1接收到主节点的Token信号后，同主节点接入通信过程类似，会依次进行N_cn个副波束的发射和接收，记N_cn个副波束的发射时间和接收时间为T_cc，副节点接入通信持续时间大于等于N_cn×T_cc，确保完成对其他副节点和对本副节点可见终端的接入。随后副节点1生成本地路由表，并通过相应副波束向主节点发送一个时长的数据帧信号(包括本地路由表信息)，随即在下一个时长恢复接收，然后再发送一个时长的数据帧信号，再恢复接收，以此类推，直至接收到主节点发送的数据帧响应信号，进入静默状态。
主节点接收到副节点1的路由信息后，依次向其他副节点发送Token信号，直至接收到所有副节点的路由信息，并将各副节点的路由信息和主节点的路由信息合并，得到路由信息总表。随后根据各业务通信速率需求，采用干线速率自适应调节算法，得到干线速率和业务时长分配包(包括各业务时长的长度，发送方节点、接收方节点和扩频因子)。
干线速率自适应调节算法的示例如下：
记业务通信类型1的速率需求为SPD1、业务通信类型2的速率需求为SPD2、…业务通信类型N的速率需求为SPDN，在保证干线速率最优的条件下，将业务通信总时间块TD1％、TD2％、…TDN％分配至各业务通信，选取SPD1/TD1％、SPD2/TD2％、…SPDN/TDN％的最大值作为TDD的干线速率，其余的通过扩频的方式统一将速率提升至干线速率。
最后，主节点通过相应主波束依次将业务通信启动时间点、路由信息总表、干线速率和业务时长分配包依次发送至各副节点和对主节点可见的各终端。然后通过相应主波束向副节点1发送Token信号，在接收到副节点1发送的Token响应信号后，进入静默状态。副节点1接收到Token信号后，将业务通信启动时间点、路由信息总表、干线速率和业务时长分配包发送至对副节点1可见的各终端。随后向主节点发送Token信号，在接收到主节点发送的Token响应信号后，进入静默状态。以此类推，主节点依次向其他副节点发送Token信号，直至确认业务通信启动时间点、路由信息总表、干线速率和业务时长分配包已分配至各终端后，主节点进入静默状态，在业务通信启动时间点处开启各节点的业务通信。在业务通信进行一段时间后，进入下一轮接入通信，确保实时更新各节点的相对位置，以此类推，完成各节点间的高效通信组网。其示意图见图3。
本发明在我国载人月球探测月面通信组网分系统各原理样机上经过了实现与验证，实现了月面各节点在通信内容多、速率跨度大、优先级种类多、重量功耗严格受限条件下的高效通信组网。
该发明复杂度低，实现灵活，可以广泛的应用在以月球、火星为代表的深空探测中，为以后功率、重量等资源受限条件下月球及火星通信组网的建立提供强有力的技术支持，有着很好的技术价值和经济价值。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的系统和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种针对资源受限场景的高效通信组网接入系统，其特征在于：包括1个主节点天线、M1个副节点天线和M2个终端天线；其中主节点天线包括N_mn个主波束，实现对周边空域的空分覆盖；每个副节点天线包括N_cn个副波束，实现对周边空域的空分覆盖；每个终端天线包括1个全域波束，实现对周边空域的全域覆盖；
主节点天线首先建立通信连接，各副节点天线和终端天线保持静默状态，主节点天线依次进行主波束1发射、主波束2发射、主波束3发射、…主波束N_mn发射，发射的数据帧中包括校时信息和主波束信息；发射完毕后，主节点天线切换至主波束1接收，主波束1接收总时长包括M1+M2个子时长，分别对应M1个副节点天线和M2个终端天线；主波束1接收完毕后，主节点天线切换至主波束2接收，主波束2接收总时长包括M1+M2个子时长，分别对应M1个副节点天线和M2个终端天线；以此类推，直至主波束N_mn接收完毕；记N_mn个主波束的发射时间和接收时间总时长为T_mc；随后主节点天线会重复上述动作，即依次进行各主波束的发射，再进行各主波束的接收；
处于静默中的各个终端天线会记录主节点天线各主波束发射数据帧在本地接收端的信噪比；若最大信噪比大于门限，则提取其数据帧中的校时信息和主波束信息；针对校时信息，各终端天线通过时间校准算法将本地时间同步至主节点天线的时间；针对主波束信息，各终端天线提取出主节点天线的主波束ID，从而确定其位于主节点天线的相应主波束位置；随后，各终端天线会在主节点天线相应主波束的接收子时长内，向主节点天线发射接入通信响应信号，发射完毕后恢复静默状态，从而完成对主节点天线的接入；
处于静默中的各个副节点天线会在副波束1时等待一个T_mc时长，记录主节点天线各主波束发射信号在本地接收端的信噪比，随后在副波束2等待主节点天线一轮接入通信的时间，记录主节点天线各主波束发射信号在本地接收端的信噪比；以此类推，最终在副波束N_cn等待主节点天线一轮接入通信的时间，记录主节点天线各主波束发射信号在本地接收端的信噪比；若最大信噪比大于门限，则记录本地副波束ID及接收数据帧中的校时信息和主波束信息；针对校时信息，各副节点天线可通过时间校准算法将本地时间同步至主节点天线的时间；针对主波束信息，各副节点天线可提取出主节点天线的主波束ID，从而确定其位于主节点天线的相应主波束位置；随后，各副节点天线会在主节点天线相应主波束的接收子时长内，通过记录的本地副波束ID向主节点天线发射接入通信响应信号，发射完毕后恢复静默状态，从而完成对主节点天线的接入；
主节点天线接入通信持续时间大于等于N_cn×T_mc，确保完成对全部副节点天线和对主节点天线可见终端天线的接入；随后主节点天线生成本地路由表，并通过相应主波束向副节点天线1发送一个时长的Token信号，随即在下一个时长恢复接收，然后再发送一个时长的Token信号，再恢复接收；以此类推，直至接收到副节点天线1发送的Token响应信号后，进入静默状态；
副节点天线1接收到主节点天线的Token信号后，依次进行N_cn个副波束的发射和接收；记N_cn个副波束的发射时间和接收时间总时长为T_cc，副节点天线接入通信持续时间大于等于N_cn×T_cc，确保完成对其他副节点天线和对本副节点天线可见终端天线的接入；随后副节点天线1生成本地路由表，并通过相应副波束向主节点天线发送一个时长的数据帧信号，该数据帧信号包括副节点天线1生成的本地路由表；随即在下一个时长恢复接收，然后再发送一个时长的数据帧信号，再恢复接收，以此类推，直至接收到主节点天线发送的数据帧响应信号，进入静默状态；
主节点天线接收到副节点天线1的本地路由表后，依次向其他副节点天线发送Token信号，直至接收到所有副节点天线的本地路由表，并将各副节点天线的本地路由表和主节点天线的本地路由表合并，得到路由信息总表；根据各业务通信速率需求，采用干线速率自适应调节算法，得到干线速率和业务时长分配包；
最后，主节点天线通过相应主波束依次将业务通信启动时间点、路由信息总表、干线速率和业务时长分配包发送至各副节点天线和对主节点天线可见的各终端天线；然后通过相应主波束向副节点天线1发送Token信号，在接收到副节点天线1发送的Token响应信号后，进入静默状态；副节点天线1接收到Token信号后，将业务通信启动时间点、路由信息总表、干线速率和业务时长分配包发送至对副节点天线1可见的各终端天线；随后向主节点天线发送Token信号，在接收到主节点天线发送的Token响应信号后，进入静默状态；以此类推，主节点天线依次向其他副节点天线发送Token信号，直至确认业务通信启动时间点、路由信息总表、干线速率和业务时长分配包已分配至各终端天线后，主节点天线进入静默状态；在业务通信启动时间点处开启各节点的业务通信；在业务通信进行一段时间后，进入下一轮接入通信，确保实时更新各节点的相对位置，以此类推，完成各节点间的高效通信组网。
2.根据权利要求1所述的一种针对资源受限场景的高效通信组网接入系统，其特征在于：所述校时信息包括生成本数据帧的本地时间、调制时延时间和光传输预估时间。
3.根据权利要求1所述一种针对资源受限场景的高效通信组网接入系统，其特征在于：所述波束信息包括本节点的唯一ID号和当前发射波束的唯一ID号。
4.根据权利要求1所述一种针对资源受限场景的高效通信组网接入系统，其特征在于：所述门限为在最恶劣通信工况下，接入通信信号对应的信噪比。
5.根据权利要求1所述一种针对资源受限场景的高效通信组网接入系统，其特征在于：所述时间校准算法具体为：
计算总时间，总时间＝主节点天线生成数据帧时间+主节点天线调制时延时间+光传输预估时间+本地解调时延时间+本地协议交互时延时间；将本地时间同步至总时间。
6.根据权利要求1所述一种针对资源受限场景的高效通信组网接入系统，其特征在于：所述本地路由表包括与自身可见节点列表、各可见节点处于自身某序号波束的覆盖和自身处于各可见节点某序号波束的覆盖。
7.根据权利要求1所述一种针对资源受限场景的高效通信组网接入系统，其特征在于：所述Token信号用于通信的一方告知另一方可进行接入通信；所述Token响应信号用于告知通信的发起方其Token信号已成功接收。
8.根据权利要求1所述一种针对资源受限场景的高效通信组网接入系统，其特征在于：所述干线速率自适应调节算法具体为：
记业务通信类型1的速率需求为SPD1、业务通信类型2的速率需求为SPD2、…业务通信类型N的速率需求为SPDN，在保证干线速率最优的条件下，将业务通信总时间块TD1％、TD2％、…TDN％分配至各业务通信，选取SPD1/TD1％、SPD2/TD2％、…SPDN/TDN％的最大值作为TDD的干线速率，其余的通过扩频的方式统一将速率提升至干线速率。
9.根据权利要求1所述一种针对资源受限场景的高效通信组网接入系统，其特征在于：所述业务时长分配包包括各业务时长的长度，发送方节点、接收方节点和扩频因子。
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