CN115967436A - 一种tdma无线自组网的集群网关实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种TDMA无线自组网的集群网关实现方法。为了解决自组网和集群覆盖面扩展连接的问题，本发明采用以下步骤：组网成功后，自组网集群网关守候在偶时隙的集群控制信道上，并监视自组网的奇时隙；在收到集群系统相关业务信道分配信令，或在收到自组网相关的业务信令时向集群系统发起业务请求并收到集群系统的业务信道分配信令后，根据业务信道的奇偶性选择合适的自组网关联路由节点将自组网业务信令传给集群网或将集群网的业务信令传给自组网。优点是可以不改动集群网任何通信方式，而使集群网与自组网业务互通；让自组网和集群网能在相同的TDMA时序上工作，这样信息在自组网和集群网中就不会有任何延迟。
Description
技术领域
本发明涉及一种通信电子技术领域，尤其涉及一种TDMA无线自组网的集群网关实现方法。
背景技术
专业无线通信常见的使用方式有常规直通，常规转信，集群通信三种方式。前一种常规直通方式只需要移动台设备，例如对讲机和/或车台，在2个或多个移动台之间直接进行业务传输，例如通话。常规直通这种方式由于无线高频射频的直线传播特性，覆盖面极其有限。后两种方式需要建立基站，通过基站转发业务，可以扩大通信覆盖范围。其中集群通信系统一般会建立多个基站，覆盖更大的地区。
受地形限制，集群通信系统总有覆盖不到的地方，例如野外、山洞/隧道、地下室等往往没有基站信号或不易架设基站，这些地方可以使用自组网技术，通过移动台之间的组网来实现这些地方的较远距离通信问题。
用户有希望将自组网与集群网连接在一起互通的需求。实现这一需求的移动终端设备称为自组网集群网关（以下简记为TGR），它实现将集群网上发起的组呼话音和短信等业务传递至自组网上，也可以将自组网上发起的话音和短信等业务传递至集群网上。
例如，一种在中国专利文献上公开的“一种多用户集群组网系统的通信方法及系统”，其公告号为CN111050337A，公开日为2020年4月21日，该发明基于SDR，实现了硬件架构的“软件化配置”，能够实现灵活的硬件配置及设置；在集群组网模块通信协议设计中为满足不同通信速率、通信环境的需求，在链路层、网络层进行融合设计，采用基于TDMA的访问控制协议，对不同接入用户进行控制，同时引入逻辑信道，在逻辑信道中再引入信令通道及数据通道，实现了多个集群用户的组网通信；设计了基于主节点的无中心网络通信模式，在单个节点受到打击或损伤时不影响集群整体作战效能。该发明没有考虑到一些没有基站信号或不易架设基站的地方信号是覆盖不到的，其信号覆盖面积较小。
发明内容
本发明主要解决自组网和集群覆盖面扩展连接的问题；提供一种TDMA无线自组网的集群网关实现方法。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
本发明包括如下步骤：
S1：完成自组网组建；
S2：自组网中转节点收到自组网业务信令，在自组网中传递，将会传递至自组网集群网关TGR；
S3：自组网集群网关TGR通过集群控制信道向集群系统发起业务请求；
S4：集群系统接收到业务请求，集群系统向集群网分配偶数或奇数时隙业务信道，自组网集群网关TGR同时会收到这个业务信道的分配信令；
S5：自组网集群网关TGR将收到的自组网业务信令在分配的集群业务信道上发送给集群网；
S6: 关联路由节点TSGR或关联组长节点LR/TSGR将业务信令中继给自组网其它路由节点，自组网各路由节点再持续转发传至自组网全网；
S7：业务结束后，自组网集群网关TGR守候在偶时隙的集群控制信道上，并监视自组网的奇时隙。
采用此方案通过自组网集群网关TGR使集群网与自组网业务互通，但是又不改动集群网任何通信方式，解决了自组网和集群覆盖面扩展连接的问题。
作为优选，所述步骤S1中：
在自组网建成后，若自组网集群网关TGR搜索到集群系统，将向自组网发送时标信令，其时隙定时是按照集群系统时隙定时，信令中将发送身份设定为自组网集群网关TGR；
自组网会按照异组网合并的流程，相关自组网节点发现这一自组网集群网关TGR时标信令后会同步到这一时标定时上，并传递这一自组网集群网关TGR时标信令，同时若原自组网内有时标发起者组长节点LR将退出LR角色。
采用此方案是为了让自组网和集群网的TDMA各时隙能完全对齐，这样各时隙不会在时间上重叠冲突。
作为优选，所述步骤S2中，在拥有自组网集群网关TGR的自组网中，自组网集群网关TGR对应有2个相邻的路由节点，这2个相邻的路由节点都能直接连接自组网集群网关TGR的节点，成为自组网中与自组网集群网关TGR的关联路由节点TSGR。
采用此方案一个自组网集群网关TGR有2个TSGR的目的就是不管集群系统分配的集群业务信道是在奇数时隙或偶数时隙，自组网集群网关TGR都能无中断地在自组网与集群网之间传递业务。
作为优选，所述的自组网中优先连接自组网集群网关TGR的路由节点竞选关联路由节点TSGR及优先竞选组长节点LR，共竞选出2个关联路由节点TSGR，其中一个关联路由节点TSGR 是自组网中首发时标的节点，是关联组长节点LR/TSGR，选择节点用户地址最大的为关联组长节点LR/TSGR。
采用此方案能选择较佳链接的路由节点，以保证信令可靠传输。
作为优选，所述自组网集群网关TGR、关联组长节点LR/TSGR、关联路由节点TSGR选举成功后，则自组网各中转路由节点按自组网的奇偶交替接入方法监视自组网中转信道；其中，若关联组长节点LR/TSGR预定的自组网接收接入时隙是偶数时隙，则按偶数信道顺序接收；若收到中转业务后，在奇数信道上转发；按奇偶交替接入方法，相邻关联组长节点LR/TSGR的关联路由节点TSGR，其自组网接收接入时隙是奇数时隙，按奇数信道顺序接收，若收到中转业务后，在偶数信道上转发。
采用此奇偶交替接入方法的好处是各节点的业务发送时机会被全网各节点已知，各节点可以在不遗漏接收相邻节点的业务发送时，可在属于自己可以发射的时隙进行其它操作。
作为优选，所述步骤S3中，自组网集群网关TGR收到关联自组网路由节点TSGR的在任意奇数逻辑信道上的业务信令，将以普通集群移动台身份在集群控制信道TC上向集群系统发起业务请求，若集群系统分配的业务信道是偶数时隙的信道，自组网集群网关TGR则继续在这自组网奇数逻辑信道上接收业务信令，并将其转发给集群系统的偶数时隙的信道；若集群系统分配的业务信道是奇数时隙的信道，根据自组网的奇偶交替接收发射特性，自组网集群网关TGR则转到另一个关联路由节点TSGR的自组网偶数逻辑信道上接收业务信令，并将其转发给集群系统的奇数时隙的信道；集群系统就会收到业务信令。
采用此方案能不干扰自组网和集群网各自的工作流程，能无间隙连接两网，更快地传递信息。
作为优选，所述步骤S5中，若集群系统分配的是偶数时隙业务信道且有集群业务信令发出，则自组网集群网关TGR在自组网奇数时隙转发，目的地址是关联路由节点TSGR的地址；若集群系统分配的奇数时隙业务信道且有集群业务信令发出，自组网集群网关TGR在自组网偶数时隙发送，目的地址是关联组长节点LR/TSGR的地址。
采用此方案能不干扰自组网和集群网各自的工作流程，能无间隙连接两网，更快地传递信息。
本发明的有益效果是：可以不改动集群网任何通信方式，而使集群网与自组网业务互通；让自组网和集群网TDMA时隙同步，TDMA信息互通；在自组网和集群网没有业务转发时，自组网集群网关TGR会守候在集群控制信道，监视自组网和集群网，这样如果有业务请求能快速反应。
附图说明
图1是本发明的流程图。
图2是本发明的自组网中转节点扫描图。
图3是本发明的TGR的守候信道图。
图4是本发明的业务流程的上传图。
图5是本发明的实施例一业务流程的下传图。
图6是本发明的实施例二业务流程的下传图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例一：
本实施例的一种TDMA无线自组网的集群网关实现方法，如图1所示，包括如下步骤：
S1：完成自组网组建。
在自组网建成后，若自组网集群网关TGR搜索到可靠的集群系统，将会向自组网发送时标信令，其时隙定时是按照集群系统时隙定时，信令中将发送身份设定为TGR，之后自组网会按照异组网合并的流程，相关自组网节点发现这一自组网集群网关TGR时标信令后会同步到这一时标定时上，并传递这一TGR时标信令，同时若原自组网内有时标发起者，即组长节点LR将退出LR角色。
S2：自组网中转节点收到自组网业务信令，在自组网中传递，将会传递至自组网集群网关TGR。
在拥有自组网集群网关TGR的自组网中，自组网集群网关TGR对应有2个相邻的路由节点，这2个相邻的路由节点都能直接连接自组网集群网关TGR的节点，成为自组网中与自组网集群网关TGR的关联路由节点TSGR。自组网中能够较好连接自组网集群网关TGR的路由节点可竞选关联路由节点TSGR及优先竞选组长节点LR，共竞选出2个TSGR，其中一个TSGR是自组网中首发时标的节点，也就是组长节点，称为关联组长节点LR/TSGR，可以选择节点用户地址大者为LR/TSGR；另一个竞选出的路由节点称为TSGR；自组网集群网关TGR、关联组长节点LR/TSGR、关联路由节点TSGR这三者之间能相互两两相互发现。
自组网集群网关TGR、关联组长节点LR/TSGR、关联路由节点TSGR选举成功后，则自组网各中转路由节点按自组网的奇偶交替接入方法监视自组网中转信道。如图2所示，自组网使用5个频点，按2时隙TDMA分为10个逻辑信道，其中CT0，CT1是自组网控制信道，T0，T1，T2，…，T6，T7为自组网业务接入信道。其中，组长节点，即LR/TSGR，预定的自组网接收接入时隙是偶数时隙，即按T0，T2，…，T6信道顺序接收；中转发射接入时隙是奇数时隙，即收到中转业务后，在T1，T3，…，T7之一信道上转发。按奇偶交替接入方法，相邻LR/TSGR的TSGR，自组网接收接入时隙是奇数时隙，即T1，T3，…，T7信道顺序接收；中转发射接入时隙是偶数时隙，即收到中转业务后，在T0，T2，…，T6之一信道上转发。
S3：自组网集群网关TGR通过集群控制信道向集群系统发起业务请求。
S4：集群系统接收到业务请求，集群系统向向集群网分配偶数或奇数时隙业务信道，自组网集群网关TGR同时会收到这个业务信道的分配信令。
自组网集群网关TGR收到关联自组网路由节点TSGR的在T1或T3,…,或T7的某奇数逻辑信道上的业务信令，例如语音业务信令，将以普通集群移动台身份在集群控制信道TC上向集群系统发起语音呼叫请求，若集群系统分配的语音业务信道是偶数时隙的信道，集群网关则继续在这自组网奇数逻辑信道上接收语音业务信令，并将其转发到集群网的偶数时隙的信道；若集群系统分配的语音业务信道是奇数时隙的信道，根据自组网的奇偶交替接收发射特性，集群网关则转到另一个关联路由节点TSGR的自组网偶数逻辑信道上接收语音业务信令，并将其转发到集群网的奇数时隙的信道，这样就将自组网的语音业务上传至集群系统。
一个TGR有2个关联路由节点TSGR的目的就是不管集群系统分配的集群业务信道是在奇数或偶数时隙，自组网集群网关TGR都能无中断上传自组网业务。
S5：自组网集群网关TGR将收到的自组网业务信令在分配的集群业务信道上发送给集群网；若在分配的集群网业务信道上接收到集群业务信令，将集群业务信令发送给自组网关联路由节点TSGR或自组网关联组长节点LR/TSGR。
如图4所示，虚线框内是自组网的一个链路,由R12，R11，R7，TSGR4，TSGR13，R1，R2各自组网路由节点组成。TSGR4和TSGR13是自组网集群网关TGR3的自组网关联节点，其中TSGR4是组长节点。图4中各节点处的数字为自组网内部路由节点识别码，其中R12中的12为该路由节点的识别码。
自组网最左边R12节点在T0逻辑信道发起一语音业务Sig:15-T0（T0是发起时刻轮转到的偶数业务逻辑信道序号），根据自组网中转的奇偶交替接收发射特性，中转至TSGR4时，TSGR4以奇数信道T5中转发送，自组网集群网关TGR3收到这一语音业务信令后，在集群控制信道TC0上向集群系统发起呼叫请求Csig:TC0，收到集群系统的信道分配信令GRT(TC1):TC0，其中TC1表示分配的业务信道是奇数逻辑信道，于是自组网集群网关TGR3转为接收TSGR13节点在自组网偶数逻辑信道上发送的语音业务信令，再将这些信令转发中继至集群的奇数业务信道上。
S6: 关联路由节点TSGR或关联组长节点LR/TSGR将业务信令中继给自组网其它路由节点，自组网各路由节点再持续转发传至自组网全网。
若集群系统分配的是偶数时隙业务信道，则自组网集群网关TGR在自组网奇数时隙发送，目的地址是关联路由节点TSGR的地址。如图5所示，自组网集群网关TGR节点在TC0收到集群信道分配指令，分配的业务信道为偶数时隙逻辑信道TC0，然后在TC0接收集群业务信令，并在自组网奇数逻辑信道T1发送业务：Sig:15-T1。由于TSGR4是组长节点，Life值选择为15，则TSGR13节点的Life值是偶数，TSGR13正好在T1信道上收到后在T2信道上进行中继：Sig:14-T2。自组网各中转节点再持续转发传至自组网全网。图5中各节点处的数字为自组网内部路由节点识别码，其中R12中的12为该路由节点的识别码。
S7：自组网全网接收到业务指令后，停止中继转发，拆线或超时后，则各自回到待机状态，自组网集群网关TGR守候在集群控制信道，并监视自组网和集群网。
自组网集群网关TGR节点则执行双监视功能，持续守候在偶数位置，即图3中的TC时隙位置接收集群控制信道，在奇数位置，即CT1，T1,…,T7时隙接收本地自组网信令。自组网集群网关TGR节点的守候信道如图3所示，其中TC为集群控制信道，CT1为自组网控制信道，T1，T3，…，T7为自组网业务信道。
在本实施例中业务信息的通信过程是双向的，即业务信令可以是从自组网传送至集群网，也可以是从集群网传送至自组网；发起者也是同理，可以是由集群网用户发起，也可以是由自组网用户发起。
实施例二：
集群系统相关业务信令中继至由自组网时，若集群系统分配的奇数时隙业务信道，自组网集群网关TGR在自组网偶数时隙发送，目的地址是关联组长节点LR/TSGR的。如图6所示，自组网集群网关TGR节点在TC0收到集群信道分配指令，分配的业务信道为奇数时隙逻辑信道TC1，然后在TC1接收集群业务信令，并在自组网偶数逻辑信道T0发送业务：Sig:15-T0。由于TSGR4是组长节点，则TSGR4节点是在偶数的自组网信道T0接收到后在自组网奇数逻辑信道T1信道上进行中继：Sig:14-T1。自组网各中转节点再持续转发传至自组网全网。其余实现步骤与实施例一相同。图6中各节点处的数字为自组网内部路由节点识别码，其中R12中的12为该路由节点的识别码。
本发明可以不改动集群网任何通信方式，而使集群网与自组网业务互通；让自组网和集群网能在相同的TDMA时序上，这样信息在自组网和集群网中就不会有任何冲突；在自组网和集群网没有业务转发时，自组网集群网关TGR会守候在集群控制信道，监视自组网和集群网，这样如果有业务请求能快速反应。
应理解，实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (7)
1.一种TDMA无线自组网的集群网关实现方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：完成自组网组建；
S2：自组网中转节点收到自组网业务信令，在自组网中传递，将会传递至自组网集群网关TGR；
S3：自组网集群网关TGR通过集群控制信道向集群系统发起业务请求；
S4：集群系统接收到业务请求，集群系统向集群网分配偶数或奇数时隙业务信道，自组网集群网关TGR同时会收到这个业务信道的分配信令；
S5：自组网集群网关TGR将收到的自组网业务信令在分配的集群业务信道上发送给集群网；
S6: 关联路由节点TSGR或关联组长节点LR/TSGR将业务信令中继给自组网其它路由节点，自组网各路由节点再持续转发传至自组网全网；
S7：业务结束后，自组网集群网关TGR守候在偶时隙的集群控制信道上，并监视自组网的奇时隙。
2.根据权利要求1所述的一种TDMA无线自组网的集群网关实现方法，其特征在于，所述步骤S1中：
在自组网建成后，若自组网集群网关TGR搜索到集群系统，将向自组网发送时标信令，其时隙定时是按照集群系统时隙定时，信令中将发送身份设定为自组网集群网关TGR；
自组网会按照异组网合并的流程，相关自组网节点发现这一自组网集群网关TGR时标信令后会同步到这一时标定时上，并传递这一自组网集群网关TGR时标信令，同时若原自组网内有时标发起者组长节点LR将退出LR角色。
3.根据权利要求1所述的一种TDMA无线自组网的集群网关实现方法，其特征在于，所述步骤S2中，在拥有自组网集群网关TGR的自组网中，自组网集群网关TGR对应有2个相邻的路由节点，这2个相邻的路由节点都能直接连接自组网集群网关TGR的节点，成为自组网中与自组网集群网关TGR的关联路由节点TSGR。
4.根据权利要求3所述的一种TDMA无线自组网的集群网关实现方法，其特征在于，所述的自组网中优先连接自组网集群网关TGR的路由节点竞选关联路由节点TSGR及优先竞选组长节点LR，共竞选出2个关联路由节点TSGR，其中一个关联路由节点TSGR 是自组网中首发时标的节点，是关联组长节点LR/TSGR，选择节点用户地址最大的为关联组长节点LR/TSGR。
5.根据权利要求4所述的一种TDMA无线自组网的集群网关实现方法，其特征在于，所述自组网集群网关TGR、关联组长节点LR/TSGR、关联路由节点TSGR选举成功后，则自组网各中转路由节点按自组网的奇偶交替接入方法监视自组网中转信道；其中，若关联组长节点LR/TSGR预定的自组网接收接入时隙是偶数时隙，则按偶数信道顺序接收；若收到中转业务后，在奇数信道上转发；按奇偶交替接入方法，相邻关联组长节点LR/TSGR的关联路由节点TSGR，其自组网接收接入时隙是奇数时隙，按奇数信道顺序接收，若收到中转业务后，在偶数信道上转发。
6.根据权利要求1所述的一种TDMA无线自组网的集群网关实现方法，其特征在于，所述步骤S3中，自组网集群网关TGR收到关联自组网路由节点TSGR的在任意奇数逻辑信道上的业务信令，将以普通集群移动台身份在集群控制信道TC上向集群系统发起业务请求，若集群系统分配的业务信道是偶数时隙的信道，自组网集群网关TGR则继续在这自组网奇数逻辑信道上接收业务信令，并将其转发给集群系统的偶数时隙的信道；若集群系统分配的业务信道是奇数时隙的信道，根据自组网的奇偶交替接收发射特性，自组网集群网关TGR则转到另一个关联路由节点TSGR的自组网偶数逻辑信道上接收业务信令，并将其转发给集群系统的奇数时隙的信道；集群系统就会收到业务信令。
7.根据权利要求1所述的一种TDMA无线自组网的集群网关实现方法，其特征在于，所述步骤S5中，若集群系统分配的是偶数时隙业务信道且有集群业务信令发出，则自组网集群网关TGR在自组网奇数时隙转发，目的地址是关联路由节点TSGR的地址；若集群系统分配的奇数时隙业务信道且有集群业务信令发出，自组网集群网关TGR在自组网偶数时隙发送，目的地址是关联组长节点LR/TSGR的地址。
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