CN116600362A - 应急自组网系统的路由策略确定方法、装置、设备及介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应急自组网系统的路由策略确定方法、装置、设备及介质，方法包括：获取本次通信的通讯范围；根据所述通讯范围确定通信时隙和转发时隙；基于所述通信时隙和所述转发时隙所确定的通话模式，根据基站的信号强度确定路由路径。本发明实施例通过将转发时隙与通话时隙相结合，信道资源相互互补，大大提高了自组网系统在空间分布上的利用率。

Description

应急自组网系统的路由策略确定方法、装置、设备及介质
技术领域
本发明涉及应急通信技术领域，尤其涉及一种应急自组网系统的路由策略确定方法、装置、设备及介质。
背景技术
自组网是一种由多个移动基站或终端组成的多跳的临时性自治系统，它能够不依赖于现有网络基础设施和网络拓扑进行动态变化，在没有固定网络基础设施的或中心控制器即可建立和维护网络连接，具有低成本、高效率、易于搭建和部署的特点。
无线电应急自组网使用同频同播进行通信。同频同播即使用相同的接收频率和发射频率进行转发，通过在整个覆盖区域设置更多同频中转台，并借助链路将中转台信号连接，使每个中转台相互连接可以使用相同载波频率发射信号，以此来有效加大无线通信网络的覆盖范围，全面提高无线覆盖区域通信信号可靠性。
但是，应急自组网系统也存在一些缺点。无线电台使用的频段有限，当在应急情况下需要大量的通信时，频谱资源可能会不足，因此需要引入时隙划分来提高频谱资源的利用率。这项技术的应用已经得到了验证。但是现有的应急自组网系统仍然存在信道资源利用不合理的问题。
发明内容
本发明提供一种应急自组网系统的路由策略确定方法、装置、设备及介质，以解决现有技术信道资源利用不合理的问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供了一种应急自组网系统的路由策略确定方法，包括：
获取本次通信的通讯范围；
根据所述通讯范围确定通信时隙和转发时隙；
基于所述通信时隙和所述转发时隙所确定的通话模式，根据基站的信号强度确定路由路径。
作为上述方案的改进，所述根据基站的信号质量确定路由路径，包括：
接收各基站的心跳包数据；
根据所述心跳包数据确定各基站的信号强度；
根据所述信号强度和预设的信号强度评估权重确定最短路由路径，以在下一次进行时隙转发时根据所述最短路由路进行选择转发。
作为上述方案的改进，通过下式确定所述最短路由路径：
dij＝min(dij+wij,dik+dkj+wik+wkj)
其中，dij为从i基站到j基站的最短距离，wij为从i基站到j基站的信号强度评估权重，dik为从i基站到k基站的最短距离，dkj为从k基站到j基站的最短距离，wkj为从k基站到j基站的信号强度评估权重。
作为上述方案的改进，所述心跳包数据至少包括：各基站卫星定位数据、各基站范围内的无线电台活跃程度、相邻的基站编号。
为实现上述目的，本发明实施例还提供了一种应急自组网系统的路由策略确定装置，包括：
通讯范围获取模块，用于获取本次通信的通讯范围；
时隙确定模块，用于根据所述通讯范围确定通信时隙和转发时隙；
路由路径确定模块，用于基于所述通信时隙和所述转发时隙所确定的通话模式，根据基站的信号强度确定路由路径。
作为上述方案的改进，所述根据基站的信号质量确定路由路径，包括：
接收各基站的心跳包数据；
根据所述心跳包数据确定各基站的信号强度；
根据所述信号强度和预设的信号强度评估权重确定最短路由路径，以在下一次进行时隙转发时根据所述最短路由路进行选择转发。
作为上述方案的改进，通过下式确定所述最短路由路径：
dij＝min(dij+wij,dik+dkj+wik+wkj)
其中，dij为从i基站到j基站的最短距离，wij为从i基站到j基站的信号强度评估权重，dik为从i基站到k基站的最短距离，dkj为从k基站到j基站的最短距离，wkj为从k基站到j基站的信号强度评估权重。
作为上述方案的改进，所述心跳包数据至少包括：各基站卫星定位数据、各基站范围内的无线电台活跃程度、相邻的基站编号。
为实现上述目的，本发明实施例还提供了一种终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现如上述的应急自组网系统的路由策略确定方法。
为实现上述目的，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序；其中，所述计算机程序在运行时控制所述计算机可读存储介质所在的设备执行如上述的应急自组网系统的路由策略确定方法。
与现有技术相比，本发明实施例提供的一种应急自组网系统的路由策略确定方法、装置、设备及介质，具有如下有益效果：
(1)更高的信道利用率。将转发时隙与通话时隙相结合，信道资源相互互补，大大提高了自组网系统在空间分布上的利用率。而传统的应急通信网络并未对转发信道进行详细划分，利用率较低。
(2)组成的系统更简化。实现无线电台通信的自动化路由控制，无需进行手动的配置，避免人为错误，提高通信效率和响应速度。而传统的应急通信网络配置路由的过程较为复杂，又或者不使用路由策略，通信网络结构复杂。
(3)进行远距离通话时应急自组网系统更稳定。由于系统根据心跳数据定时更新中转路由数据，当系统内基站发生故障时，基站根据心跳数据实时更新路由拓扑结构，从而保证了系统的稳定性。而传统的应急网络的使用的路由策略不能动态更新路由表数据，因此稳定性得不到保障。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种应急自组网系统的路由策略确定方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的第一种通话模式；
图3是本发明实施例提供的第二种通话模式；
图4是本发明实施例提供的第三种通话模式；
图5是本发明实施例提供的第四种通话模式；
图6是本发明实施例提供的一种路由路径选择图；
图7是本发明实施例提供的一种应急自组网系统的路由策略确定装置的结构框图；
图8是本发明实施例提供的一种终端设备的结构框图。
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在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，图1是本发明实施例提供的一种应急自组网系统的路由策略确定方法的流程图，所述应急自组网系统的路由策略确定方法包括：
S1、获取本次通信的通讯范围；
S2、根据所述通讯范围确定通信时隙和转发时隙；
S3、基于所述通信时隙和所述转发时隙所确定的通话模式，根据基站的信号强度确定路由路径。
可以理解的是，由于应急自组网系统常常需要使用基站进行中继，为了避免相同信道的干扰，信道往往选用与不同的信道对上行数据进行中转。现有的应急自组网技术已经能够通过数据压缩技术将一个频率划分出6个时隙进行通话，也就是可以一个频段上可以同时进行6路通话。6路通话本身已经意味着极高的频谱资源利用率。因此可以利用不同的时隙进行对数据的转发。
通过对应急通信的案例分析，可以发现一个规律：在大范围通信的场合一般不需要使用多个时隙进行同时通信，而需要多个时隙进行同时通信的场合通信的范围往往比较小。这种规律适用于大部分的应用场景。利用这一规律，不难得出一个结论：即通话信道数量的需求与通讯范围呈反比。
例如，利用6时隙的应急自组网，可以根据通讯范围的大小划分通话信道使用的时隙(通信时隙)和中转使用的时隙(转发时隙)。根据时隙的数量可以得出以下的通话信道与中转信道的通话模式：
(1)6通话信道，0中转信道模式：该模式不需要使用基站进行数据中转，属于直通的数据通信，该通话模式如图2所示。
(2)3通话信道，3中转信道模式：该模式使用一个基站进行数据中转，1-3时隙用于通话信道，每个通话时隙间隔三个时隙用于该时隙的中转，避免时隙间隔较近照成干扰，该通话模式如图3所示。
(3)2通话信道，4中转信道模式：该模式使用两个基站进行数据中转，通信范围进一步扩大，1-2时隙用于通话信道，3-4时隙用于首次基站进行转发，5-6时隙用于转发3-4时隙转发的通话数据，该通话模式如图4所示。
(4)1通话信道，5中转信道模式：该模式使用五个基站进行对通话信道的转发，实现通信范围最大化。该模式的转发时隙与接收时隙存在时间间隔，避免时隙间隔较近照成干扰，该通话模式如图5所示。
上述的转发策略根据实际需求灵活变动，在频谱资源充足的情况下，理论可以使用异频数据进行数据中转，此时的通信范围可以无限扩大。
上述情况是不同通话模式下的最简单的呈现，实际情况下存在的相同层级的转发站不止一个，当一个时隙1的通话上行时，会造成多个基站同时转发，容易造成信道的冲突、信道资源的浪费等。同时，由于基站布设的地理位置不同，数据到目的地址所经过基站个数也不同，一般情况下，应当选择所经过基站最少的路径进行通话，这与计算机网络中的路由选择相类似。一般情况下同频同播系统的转发逻辑如图6所示，其中aej为最短路径。因此在确定通话模式下，根据基站的信号强度确定路由路径。
在一可选实施例中，所述根据基站的信号质量确定路由路径，包括：
接收各基站的心跳包数据；
根据所述心跳包数据确定各基站的信号强度；
根据所述信号强度和预设的信号强度评估权重确定最短路由路径，以在下一次进行时隙转发时根据所述最短路由路进行选择转发。
在一可选实施例中，通过下式确定所述最短路由路径：
dij＝min(dij+wij,dik+dkj+wik+wkj)
其中，dij为从i基站到j基站的最短距离，wij为从i基站到j基站的信号强度评估权重，dik为从i基站到k基站的最短距离，dkj为从k基站到j基站的最短距离，wkj为从k基站到j基站的信号强度评估权重。
在一可选实施例中，所述心跳包数据至少包括：各基站卫星定位数据、各基站范围内的无线电台活跃程度、相邻的基站编号。
示例性的，为了优化应急自组网系统对路径进行转发的路径选择问题，根据基站的信号质量确定路由路径：
(1)基站首次开启时，进行广播心跳包，并接收其他基站的心跳包数据，对路由表进行初始化。
(2)基站定期进行广播心跳数据，心跳数据中包含有该基站卫星定位数据、该基站范围内的电台活跃程度、相邻的基站编号等数据。
(3)基站接收到广播心跳数据后，根据接收到的基站以及携带的相邻基站编号数据构建路由表，并记录接收基站的信号强度。
(4)基站根据路由表中的基站的以及信号强度进行带权最短路径求解。并且在下一次进行时隙转发时根据数据突发中携带的目的地址信息进行转发的判选：
dij＝min(dij+wij,dik+dkj+wik+wkj)
其中，根据信号强度设置信号强度评估权重。
(5)无线电台根据接收到的心跳包数据选择信号强度最好的基站作为转发站，并向自组网系统进行注册登记。
(6)当应急自组网的基站拓扑结构发生变化时(如新增基站、基站离线)，基站根据定时发送的心跳数据帧的数据更新路由表信息。
参见图7，图7是本发明实施例提供的一种应急自组网系统的路由策略确定装置10的结构框图，所述应急自组网系统的路由策略确定装置10包括：
通讯范围获取模块11，用于获取本次通信的通讯范围；
时隙确定模块12，用于根据所述通讯范围确定通信时隙和转发时隙；
路由路径确定模块13，用于基于所述通信时隙和所述转发时隙所确定的通话模式，根据基站的信号强度确定路由路径。
优选的，所述根据基站的信号质量确定路由路径，包括：
接收各基站的心跳包数据；
根据所述心跳包数据确定各基站的信号强度；
根据所述信号强度和预设的信号强度评估权重确定最短路由路径，以在下一次进行时隙转发时根据所述最短路由路进行选择转发。
优选的，通过下式确定所述最短路由路径：
dij＝min(dij+wij,dik+dkj+wik+wkj)
其中，dij为从i基站到j基站的最短距离，wij为从i基站到j基站的信号强度评估权重，dik为从i基站到k基站的最短距离，dkj为从k基站到j基站的最短距离，wkj为从k基站到j基站的信号强度评估权重。
优选的，所述心跳包数据至少包括：各基站卫星定位数据、各基站范围内的无线电台活跃程度、相邻的基站编号。
值得说明的是，本发明实施例所述的应急自组网系统的路由策略确定装置10中各个模块的工作过程dao可参考上述实施例所述的应急自组网系统的路由策略确定方法的工作过程，在此不再赘述。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序；其中，所述计算机程序在运行时控制所述计算机可读存储介质所在的设备执行如上述任一实施例所述的应急自组网系统的路由策略确定方法。
参见图8，图8是本发明实施例提供的一种终端设备20的结构框图，所述终端设备20包括：处理器21、存储器22以及存储在所述存储器22中并可在所述处理器21上运行的计算机程序。所述处理器21执行所述计算机程序时实现上述应急自组网系统的路由策略确定方法实施例中的步骤。或者，所述处理器21执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器22中，并由所述处理器21执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述终端设备20中的执行过程。
所述终端设备20可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备20可包括，但不仅限于，处理器21、存储器22。本领域技术人员可以理解，所述示意图仅仅是终端设备20的示例，并不构成对终端设备20的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备20还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器21可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器21是所述终端设备20的控制中心，利用各种接口和线路连接整个终端设备20的各个部分。
所述存储器22可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器21通过运行或执行存储在所述存储器22内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器22内的数据，实现所述终端设备20的各种功能。所述存储器22可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器22可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述终端设备20集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器21执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
与现有技术相比，本发明实施例提供的一种应急自组网系统的路由策略确定方法、装置、设备及介质，具有如下有益效果：
(1)更高的信道利用率。将转发时隙与通话时隙相结合，信道资源相互互补，大大提高了自组网系统在空间分布上的利用率。而传统的应急通信网络并未对转发信道进行详细划分，利用率较低。
(2)组成的系统更简化。实现无线电台通信的自动化路由控制，无需进行手动的配置，避免人为错误，提高通信效率和响应速度。而传统的应急通信网络配置路由的过程较为复杂，又或者不使用路由策略，通信网络结构复杂。
(3)进行远距离通话时应急自组网系统更稳定。由于系统根据心跳数据定时更新中转路由数据，当系统内基站发生故障时，基站根据心跳数据实时更新路由拓扑结构，从而保证了系统的稳定性。而传统的应急网络的使用的路由策略不能动态更新路由表数据，因此稳定性得不到保障。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种应急自组网系统的路由策略确定方法，其特征在于，包括：
获取本次通信的通讯范围；
根据所述通讯范围确定通信时隙和转发时隙；
基于所述通信时隙和所述转发时隙所确定的通话模式，根据基站的信号强度确定路由路径。
2.如权利要求1所述的应急自组网系统的路由策略确定方法，其特征在于，所述根据基站的信号质量确定路由路径，包括：
接收各基站的心跳包数据；
根据所述心跳包数据确定各基站的信号强度；
根据所述信号强度和预设的信号强度评估权重确定最短路由路径，以在下一次进行时隙转发时根据所述最短路由路进行选择转发。
3.如权利要求2所述的应急自组网系统的路由策略确定方法，其特征在于，通过下式确定所述最短路由路径：
dij＝min(dij+wij,dik+dkj+wik+wkj)
其中，dij为从i基站到j基站的最短距离，wij为从i基站到j基站的信号强度评估权重，dik为从i基站到k基站的最短距离，dkj为从k基站到j基站的最短距离，wkj为从k基站到j基站的信号强度评估权重。
4.如权利要求2所述的应急自组网系统的路由策略确定方法，其特征在于，所述心跳包数据至少包括：各基站卫星定位数据、各基站范围内的无线电台活跃程度、相邻的基站编号。
5.一种应急自组网系统的路由策略确定装置，其特征在于，包括：
通讯范围获取模块，用于获取本次通信的通讯范围；
时隙确定模块，用于根据所述通讯范围确定通信时隙和转发时隙；
路由路径确定模块，用于基于所述通信时隙和所述转发时隙所确定的通话模式，根据基站的信号强度确定路由路径。
6.如权利要求5所述的应急自组网系统的路由策略确定装置，其特征在于，所述根据基站的信号质量确定路由路径，包括：
接收各基站的心跳包数据；
根据所述心跳包数据确定各基站的信号强度；
根据所述信号强度和预设的信号强度评估权重确定最短路由路径，以在下一次进行时隙转发时根据所述最短路由路进行选择转发。
7.如权利要求6所述的应急自组网系统的路由策略确定装置，其特征在于，通过下式确定所述最短路由路径：
dij＝min(dij+wij,dik+dkj+wik+wkj)
其中，dij为从i基站到j基站的最短距离，wij为从i基站到j基站的信号强度评估权重，dik为从i基站到k基站的最短距离，dkj为从k基站到j基站的最短距离，wkj为从k基站到j基站的信号强度评估权重。
8.如权利要求6所述的应急自组网系统的路由策略确定装置，其特征在于，所述心跳包数据至少包括：各基站卫星定位数据、各基站范围内的无线电台活跃程度、相邻的基站编号。
9.一种终端设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现如权利要求1～4任一项所述的应急自组网系统的路由策略确定方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序；其中，所述计算机程序在运行时控制所述计算机可读存储介质所在的设备执行如权利要求1～4任一项所述的应急自组网系统的路由策略确定方法。
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