一种多簇组网通信方法、系统、电子设备及存储介质

文档序号:516939 发布日期:2021-05-28 浏览:3次 >En<

阅读说明:本技术 一种多簇组网通信方法、系统、电子设备及存储介质 (Multi-cluster networking communication method, system, electronic equipment and storage medium ) 是由 赵岳岩 邢成文 王帅 杜昌澔 宋哲 安建平 于 2021-04-25 设计创作,主要内容包括:本申请实施例公开了一种多簇组网通信方法、系统、电子设备及存储介质,所述方法包括:簇内节点根据簇首节点划分的第一信道时隙与簇首节点进行簇内通信,以及在第一信道接收簇首节点的声明后,在第二信道的相应时隙同簇首节点建立簇内话音数据通信,和/或,在第三信道的相应时隙同簇首节点建立簇内专用数据通信;簇首节点根据岸台节点划分的第四信道时隙与岸台节点进行簇间通信,以及在第四信道接收岸台节点声明后,在第五信道的相应时隙同岸台节点建立簇间话音数据通信,和/或,在第六信道的相应时隙同岸台节点建立簇间专用数据通信。本申请实施例在超多节点组网的情境下,可以实现高数据速率和高频谱利用率的通信。(The embodiment of the application discloses a multi-cluster networking communication method, a multi-cluster networking communication system, electronic equipment and a storage medium, wherein the method comprises the following steps: the cluster node performs cluster communication with the cluster head node according to the first channel time slot divided by the cluster head node, and after the first channel receives the statement of the cluster head node, the cluster node establishes cluster voice data communication with the cluster head node in the corresponding time slot of the second channel, and/or establishes cluster dedicated data communication with the cluster head node in the corresponding time slot of the third channel; the cluster head node performs inter-cluster communication with the shore node according to a fourth channel time slot divided by the shore node, and after receiving the statement of the shore node on the fourth channel, establishes inter-cluster voice data communication with the shore node at a corresponding time slot of a fifth channel, and/or establishes inter-cluster dedicated data communication with the shore node at a corresponding time slot of a sixth channel. The embodiment of the application can realize communication with high data rate and high spectrum utilization rate under the condition of ultra-multi-node networking.)

一种多簇组网通信方法、系统、电子设备及存储介质

技术领域

本申请涉及通信技术领域,具体涉及一种多簇组网通信方法、系统、电子设备及存储介质。

背景技术

随着通信技术的发展,通信设备正逐渐从模拟向数字转变,通信技术逐渐从点对点通信向组网通信发展,这给通信技术提出了更高的要求。

对于多节点通信而言,一般只需要将信道划分为若干时隙,每个节点按照时隙规划发送自己的数据即可。这种情况下,通信的高频谱利用率需求与低通信时延需求均可以较好的满足。

然而对于超多节点组网系统而言,节点数量的激增意味着通信时隙数量的大幅增加,如果仍采用普通的时分多址方式,通信时延将急剧增加;如果为了减少时延而选择缩减时隙长度,则将无法满足数据速率需求;如果采用简单的频分多址方式来增加信道数量,将造成频谱资源利用率的下降。

发明内容

由于现有方法存在上述问题,本申请实施例提供一种多簇组网通信方法、系统、电子设备及存储介质。

具体的,本申请实施例提供了以下技术方案:

第一方面,本申请实施例提供一种多簇组网通信方法,包括:

簇首节点在第一信道接收到簇内节点的信号后,划分第一信道时隙给所述簇内节点,以使所述簇内节点根据簇首节点划分的第一信道时隙与簇首节点进行簇内通信;

簇首节点在第一信道声明需要与之建立簇内话音数据通信,和/或,簇内专用数据通信的簇内节点以及进行簇内话音数据通信的第二信道时隙,和/或,进行簇内专用数据通信的第三信道时隙,以使所述簇内节点在第一信道接收声明后,在第二信道的相应时隙同簇首节点建立簇内话音数据通信,和/或,在第三信道的相应时隙同簇首节点建立簇内专用数据通信;

岸台节点在第四信道接收到簇首节点的信号后,划分第四信道时隙给所述簇首节点,以使所述簇首节点根据岸台节点划分的第四信道时隙与岸台节点进行簇间通信;

岸台节点在第四信道声明需要与之建立簇间话音数据通信,和/或,簇间专用数据通信的簇首节点以及进行簇间话音数据通信的第五信道时隙,和/或,进行簇间专用数据通信的第六信道时隙,以使所述簇首节点在第四信道接收声明后,在第五信道的相应时隙同岸台节点建立簇间话音数据通信,和/或,在第六信道的相应时隙同岸台节点建立簇间专用数据通信。

可选的,所述岸台节点在第四信道与所述簇首节点进行簇间通信时,还包括:

若所述岸台节点需要同所述簇首节点所在簇的簇内节点进行通信,则岸台节点在第一信道语音声明需要与之建立通信的簇内节点;

所述簇首节点在第一信道接收语音声明后,在第二信道相应时隙与簇内节点进行簇内话音数据通信,以使簇内节点在第二信道相应时隙通过簇首节点与所述岸台节点进行通信。

可选的,若所述岸台节点在第四信道声明的需要与之建立簇间话音数据通信,和/或,簇间专用数据通信的簇首节点不在网,则由所述岸台节点在第四信道指定另一簇首节点作为中继,并占用第四信道相应时隙转发所述声明。

可选的,所述簇首节点在第一信道接收到簇内节点的信号前,还包括:

簇首节点向全网广播自己的信息,并等待簇内节点的应答,当簇内节点收到簇首节点的消息后,反馈应答信息;

簇首节点根据簇内节点的应答信息,确定当前通信的簇内节点数量,并根据当前通信的簇内节点数量划分第一信道、第二信道和第三信道的时隙;

相应的,簇首节点在第一信道接收到簇内节点的信号后,在划分好时隙的第一信道中选择相应的时隙给簇内节点,以使所述簇内节点根据簇首节点选择的时隙进行簇内通信。

可选的,所述岸台节点在第四信道接收到簇首节点的信号前,还包括:

岸台节点向全网广播自己的信息,并等待簇首节点的应答,当簇首节点收到岸台节点的消息后,反馈应答信息;

岸台节点根据簇首节点的应答信息,确定当前通信的簇首节点数量,并根据当前通信的簇首节点数量划分第四信道、第五信道和第六信道的时隙;

相应的,岸台节点在第四信道接收到簇首节点的信号后,在划分好时隙的第四信道中选择相应的时隙给簇首节点,以使所述簇首节点根据岸台节点选择的时隙进行簇间通信。

可选的,通过频分多址划分第一信道、第二信道、第三信道、第四信道、第五信道和第六信道。

可选的,通过时分多址划分第一信道时隙、第二信道时隙、第三信道时隙、第四信道时隙、第五信道时隙和第六信道时隙。

第二方面,本申请实施例提供一种多簇组网通信系统,包括:簇首节点、簇内节点和岸台节点;

所述簇首节点在第一信道接收到簇内节点的信号后,划分第一信道时隙给所述簇内节点,以使所述簇内节点根据簇首节点划分的第一信道时隙与簇首节点进行簇内通信;

所述簇首节点在第一信道声明需要与之建立簇内话音数据通信,和/或,簇内专用数据通信的簇内节点以及进行簇内话音数据通信的第二信道时隙,和/或,进行簇内专用数据通信的第三信道时隙,以使所述簇内节点在第一信道接收声明后,在第二信道的相应时隙同簇首节点建立簇内话音数据通信,和/或,在第三信道的相应时隙同簇首节点建立簇内专用数据通信;

所述岸台节点在第四信道接收到簇首节点的信号后,划分第四信道时隙给所述簇首节点,以使所述簇首节点根据岸台节点划分的第四信道时隙与岸台节点进行簇间通信;

所述岸台节点在第四信道声明需要与之建立簇间话音数据通信,和/或,簇间专用数据通信的簇首节点以及进行簇间话音数据通信的第五信道时隙,和/或,进行簇间专用数据通信的第六信道时隙,以使所述簇首节点在第四信道接收声明后,在第五信道的相应时隙同岸台节点建立簇间话音数据通信,和/或,在第六信道的相应时隙同岸台节点建立簇间专用数据通信。

第三方面,本发明实施例还提供了一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面所述的多簇组网通信方法。

第四方面,本发明实施例还提供了一种非暂态计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的多簇组网通信方法。

由上面技术方案可知,本申请实施例第一信道根据簇首节点的时隙划分进入簇内通信模式,同时第二、第三信道分别根据簇首节点的声明进入簇内话音数据通信和簇内专用数据通信模式;第四信道接收岸台节点声明后,在第五信道的相应时隙同岸台节点建立簇间话音数据通信,和/或,在第六信道的相应时隙同岸台节点建立簇间专用数据通信。由此可见,本申请实施例的簇首节点在第一信道接收到同一簇内其他簇内节点的信号后第一、第二和第三信道进入簇内通信模式,岸台节点在第四信道接收到簇首节点的信号后第四、第五和第六信道进入簇间通信模式,在不浪费过多频带资源的前提下可以满足超多节点组网通信需求,大大提高了通信性能。

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,下面将对实施例或现有技术描述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,还可以根据这些图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的多簇组网通信方法的流程图之一;

图2是本申请实施例提供的多簇组网通信方法的流程图之二;

图3是本申请实施例提供的时分多址的结构示意图;

图4是本申请实施例提供的第一信道时隙示意图;

图5是本申请实施例提供的第二信道时隙示意图;

图6是本申请实施例提供的第三信道时隙示意图;

图7是本申请实施例提供的第四信道时隙示意图;

图8是本申请实施例提供的第五信道时隙示意图;

图9是本申请实施例提供的第六信道时隙示意图;

图10是本申请实施例提供的多簇组网通信的功能框图;

图11是本申请实施例提供的多簇组网通信系统的结构示意图;

图12是本申请实施例的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述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,还可以根据这些图获得其他的附图。

图1示出了本申请实施例提供的多簇组网通信方法的流程图,图2是本申请实施例提供的另一种多簇组网通信方法的流程图,图3是本申请实施例提供的时分多址的结构示意图,图4是本申请实施例提供的第一信道时隙示意图,图5是本申请实施例提供的第二信道时隙示意图,图6是本申请实施例提供的第三信道时隙示意图,图7是本申请实施例提供的第四信道时隙示意图,图8是本申请实施例提供的第五信道时隙示意图,图9是本申请实施例提供的第六信道时隙示意图。下面结合图1至图9对本申请实施例提供的多簇组网通信方法进行详细解释和说明,如图1所示,本申请实施例提供的一种多簇组网通信方法,包括:

步骤101:簇首节点在第一信道接收到簇内节点的信号后,划分第一信道时隙给所述簇内节点,以使所述簇内节点根据簇首节点划分的第一信道时隙与簇首节点进行簇内通信;

在本步骤中,需要说明的是,一个区域内的传感节点被划为若干个互不交叉的分簇,且每个分簇中有唯一的一个簇首节点和多个簇内节点。其中,簇首节点与基站直接通信,簇内节点则通过簇首节点与基站通信。

在本步骤中,簇首节点通过第一信道接收簇内节点的信号划分第一信道时隙,从而控制簇内节点与簇首节点进行簇内通信。具体的,首先对全部节点上电,对于每一个新上电的节点,采用时分多址的方式接入簇内网络,入网策略为:簇首在第一信道自己的时隙广播消息;簇内节点收到簇首节点广播的消息,在相应时隙发送入网请求帧;簇首节点记录下接收入网请求帧时所处空白时隙序号,在下一次轮到簇首广播入网消息时,会回复相应簇内节点,并给簇内节点分配ID;簇内节点收到回复消息,入网完成。在入网完成后,簇首节点确定当前通信的簇内节点数量,并根据当前通信的簇内节点数量预先划分第一信道、第二信道和第三信道的时隙,并由簇首周期性的维护网络信息,同时传输控制指令,当簇首节点再次在第一信道接收到簇内节点的信号后,即在预先划分好时隙的第一信道中选择时隙分配给相应的簇内节点,以使簇内节点根据簇首节点选择的时隙进行簇内通信。

步骤102:簇首节点在第一信道声明需要与之建立簇内话音数据通信,和/或,簇内专用数据通信的簇内节点以及进行簇内话音数据通信的第二信道时隙,和/或,进行簇内专用数据通信的第三信道时隙,以使所述簇内节点在第一信道接收声明后,在第二信道的相应时隙同簇首节点建立簇内话音数据通信,和/或,在第三信道的相应时隙同簇首节点建立簇内专用数据通信;

在本步骤中,第二信道用于进行双向话务通信,采用TDMA通信方式,第三信道用于负责进行多个专用信道间的通信,采用MSK调制方式进行通信,设计处理时钟122.88MHz,采用2048倍过采样率,设计符号速率为60ksps。在第二和第三信道采用协商接入协议,具体策略为:簇首节点在第一信道发送控制指令,用于在指令中声明需要某一簇内节点在第二信道相应时隙与其建立簇内话音数据通信,和/或,在第三信道相应时隙与其建立簇内专用数据通信。其中,簇首节点所选择的第二信道时隙、第三信道时隙可以为该簇内节点ID所对应的时隙。当该簇内节点在第一信道接收指令后,在第二信号和/或第三信道自己ID所对应的时隙回复消息,实现第二信道的簇内话音数据通信与第三信道的簇内专用数据通信。可选的,簇内节点回复的消息可以为除簇首节点分配的时隙外的时隙的分配情况。

在本步骤中,可选的,当某一簇内的簇内节点退网时,簇首节点将更新簇内通信时隙划分以删除该节点;当簇首节点退网时,簇内节点之中将产生一名新的簇首节点。

步骤103:岸台节点在第四信道接收到簇首节点的信号后,划分第四信道时隙给所述簇首节点,以使所述簇首节点根据岸台节点划分的第四信道时隙与岸台节点进行簇间通信;

在本步骤中,需要说明的是,岸台节点可以为基站,负责建网操作,簇首节点执行入网操作,参数簇间组网,进行簇间通信。第四信道主要负责进行岸台和簇首节点的控制指令、同步信息通信。岸台节点开机后,便自动建立了以北斗时间为基准的无线通信网络,其入网策略为:岸台节点在自己时隙向全网广播自己的信息,并等待其他簇首节点的应答,其他簇首节点采用随机访问方式(R-NAD)竞争接入剩余时隙,并用伪随机数产生器产生随机数,同时,随机产生时隙起始退避参数。

例如,第2个时隙,N2~N7簇首节点在0~6个数字里面开始取随机数。而令随机数为0的簇首节点开始发送。开始发送前,该簇首节点同时按照时隙起始进行随机退避。若此时,如果有另外一个簇首节点也在发送,则该簇首节点退避,如果没有则正常发送。故此时可保证最多有一个簇首节点和N1岸台节点进行通信。如果N1岸台节点没有收到任何节点发送的信息,则标记此时隙为空时隙。依次类推,每个时隙,各个簇首节点按照上述原理产生随机数并开启发送。发送成功则代表入网成功,未曾发送成功则进入下一轮的随机数产生以及发送退避中。在一个时帧结束之后,N1岸台节点获得一轮全网的随机接入信息以及全网空间路由表,并在下一个时帧中将上一个时帧的时隙占用情况广播出来。在第二个时帧,当N1岸台节点完成全网广播之后,每个簇首节点都再一次获得全网节点信息,顺次更新自己Intranet层路由表。冲突节点在空时隙再次发送,如果发生碰撞则退避;如果没有退避,则占用。

在本步骤中,在入网完成后,岸台节点确定当前通信的簇首节点数量,并根据当前通信的簇首节点数量预先划分第四信道、第五信道和第六信道的时隙。当簇首节点再次在第四信道接收到岸台节点的信号后,即在预先划分好时隙的第四信道中选择时隙分配给相应的簇首节点,以使簇首节点根据岸台节点选择的时隙进行簇间通信。

步骤104:岸台节点在第四信道声明需要与之建立簇间话音数据通信,和/或,簇间专用数据通信的簇首节点以及进行簇间话音数据通信的第五信道时隙,和/或,进行簇间专用数据通信的第六信道时隙,以使所述簇首节点在第四信道接收声明后,在第五信道的相应时隙同岸台节点建立簇间话音数据通信,和/或,在第六信道的相应时隙同岸台节点建立簇间专用数据通信。

在本步骤中,第四信道正常运行流程为:岸台节点在第四信道时隙发送相应指令,用于声明需要某特定簇首节点在第五信道相应时隙回复消息,和/或,在第六信道相应时隙回复消息,使得簇首节点在接收到岸台节点消息后按照岸台节点划分的时隙进行簇间话音数据通信或簇间专用数据通信。

在本步骤中,可选的,当簇首节点退网时,岸台节点将该簇首节点从时隙分配中删除。

由上面技术方案可知,本申请实施例第一信道根据簇首节点的时隙划分进入簇内通信模式,同时第二、第三信道分别根据簇首节点的声明进入簇内话音数据通信和簇内专用数据通信模式;第四信道接收岸台节点声明后,在第五信道的相应时隙同岸台节点建立簇间话音数据通信,和/或,在第六信道的相应时隙同岸台节点建立簇间专用数据通信。由此可见,本申请实施例的簇首节点在第一信道接收到同一簇内其他簇内节点的信号后第一、第二和第三信道进入簇内通信模式,岸台节点在第四信道接收到簇首节点的信号后第四、第五和第六信道进入簇间通信模式,在不浪费过多频带资源的前提下可以满足超多节点组网通信需求,大大提高了通信性能。

基于上述实施例的内容,在本实施例中,所述岸台节点在第四信道与所述簇首节点进行簇间通信时,还包括:

若所述岸台节点需要同所述簇首节点所在簇的簇内节点进行通信,则岸台节点在第一信道语音声明需要与之建立通信的簇内节点;

所述簇首节点在第一信道接收语音声明后,在第二信道相应时隙与簇内节点进行簇内话音数据通信,以使簇内节点在第二信道相应时隙通过簇首节点与所述岸台节点进行通信。

在本实施例中,需要说明的是,在岸台节点在第四信道与所述簇首节点进行簇间通信时,若岸台节点传呼簇首节点与该簇内某一簇内节点进行传呼通信,则由岸台节点在第一信道语音声明需要与之建立通信的簇内节点。该簇内节点在第一信道接收语音声明后,在第二信道相应时隙与簇内节点进行簇内话音数据通信,以使簇内节点在第二信道相应时隙通过簇首节点与岸台节点进行通信。

基于上述实施例的内容,在本实施例中,若所述岸台节点在第四信道声明的需要与之建立簇间话音数据通信,和/或,簇间专用数据通信的簇首节点不在网,则由所述岸台节点在第四信道指定另一簇首节点作为中继,并占用第四信道相应时隙转发所述声明。

在本实施例中,需要说明的是,若岸台节点在第四信道声明的需要与之建立簇间话音数据通信,和/或,簇间专用数据通信的簇首节点不在网(因距离过远而被主动退网),则根据维护的路由表由岸台节点在第四信道指定另一簇首节点作为中继,占用第四信道相应时隙转发岸台节点的声明信息。

基于上述实施例的内容,在本实施例中,所述簇首节点在第一信道接收到簇内节点的信号前,还包括:

簇首节点向全网广播自己的信息,并等待簇内节点的应答,当簇内节点收到簇首节点的消息后,反馈应答信息;

簇首节点根据簇内节点的应答信息,确定当前通信的簇内节点数量,并根据当前通信的簇内节点数量划分第一信道、第二信道和第三信道的时隙;

相应的,簇首节点在第一信道接收到簇内节点的信号后,在划分好时隙的第一信道中选择相应的时隙给簇内节点,以使所述簇内节点根据簇首节点选择的时隙进行簇内通信。

在本实施例中,需要说明的是,簇首在第一信道自己的时隙广播消息;簇内节点收到簇首节点广播的消息,在相应时隙发送入网请求帧;簇首节点记录下接收入网请求帧时所处空白时隙序号,在下一次轮到簇首广播入网消息时,会回复相应簇内节点,并给簇内节点分配ID;簇内节点收到回复消息,入网完成。在入网完成后,簇首节点确定当前通信的簇内节点数量,并根据当前通信的簇内节点数量预先划分第一信道、第二信道和第三信道的时隙,并由簇首周期性的维护网络信息,同时传输控制指令,当簇首节点再次在第一信道接收到簇内节点的信号后,即在预先划分好时隙的第一信道中选择时隙分配给相应的簇内节点,以使簇内节点根据簇首节点选择的时隙进行簇内通信。

基于上述实施例的内容,在本实施例中,所述岸台节点在第四信道接收到簇首节点的信号前,还包括:

岸台节点向全网广播自己的信息,并等待簇首节点的应答,当簇首节点收到岸台节点的消息后,反馈应答信息;

岸台节点根据簇首节点的应答信息,确定当前通信的簇首节点数量,并根据当前通信的簇首节点数量划分第四信道、第五信道和第六信道的时隙;

相应的,岸台节点在第四信道接收到簇首节点的信号后,在划分好时隙的第四信道中选择相应的时隙给簇首节点,以使所述簇首节点根据岸台节点选择的时隙进行簇间通信。

在本实施例中,岸台节点向全网广播自己的信息,并等待簇首节点的应答,当簇首节点收到岸台节点的消息后,反馈应答信息。岸台节点根据应答消息确定当前通信的簇首节点数量,并根据当前通信的簇首节点数量预先划分第四信道、第五信道和第六信道的时隙。当簇首节点再次在第四信道接收到岸台节点的信号后,即在预先划分好时隙的第四信道中选择时隙分配给相应的簇首节点,以使簇首节点根据岸台节点选择的时隙进行簇间通信。

基于上述实施例的内容,在本实施例中,通过频分多址划分第一信道、第二信道、第三信道、第四信道、第五信道和第六信道。

在本实施例中,通过频分多址划分第一信道、第二信道、第三信道、第四信道、第五信道和第六信道。频分多址利用不同的频带来区分通信节点,即通信节点的数据在不同的频带上传输,从而避免通信节点用户间信号的相互干扰。

基于上述实施例的内容,在本实施例中,通过时分多址划分第一信道时隙、第二信道时隙、第三信道时隙、第四信道时隙、第五信道时隙和第六信道时隙。

在本实施例中,如图3所示,通过时分多址划分第一信道时隙、第二信道时隙、第三信道时隙、第四信道时隙、第五信道时隙、第六信道时隙。时分多址利用不同的时隙来区分通信节点,即通信节点的数据在不同的时隙上传输,从而避免通信节点间信号的相互干扰。

下面通过具体实施例对本申请进行具体说明。

第一实施例:

在本实施例中,第四信道正常运行流程如下:岸台节点在第四信道时隙0发送相应指令,在指令中说明需要某特定簇首节点在第五信道回复消息,以及剩下9个时隙的分配情况;若簇首节点N2-N6均在网,则簇首节点N2-N6在第四信道的1-5对应时隙回复能否收到各簇首节点及岸台消息以维护路由表;被呼叫簇首节点在第五信道回复消息;若存在簇首节点不在网(因距离过远而被动退网),则根据维护的路由表由岸台指定另一簇首节点作为中继,占用第四信道6-8时隙中的一个时隙进行转发。

第二实施例:

在本实施例中,第五信道信道用来对某一簇首节点所在簇的簇内节点进行传呼通信。该通信采用突发通信,通信时岸台节点以及簇首节点经第四信道确定传呼节点,则岸台按照第四信道建立的时间同步,在时隙1发送数据。若该节点簇内节点所属簇首节点能直接同岸台通信则簇首占用时隙2发送数据,如果不能则由岸台制定一簇首节点中继在时隙2发送数据,接收节点所属簇首节点在时隙3发送数据,中继簇首节点在时隙4发送数据。从而完成双向话音传呼功能。

第六信道主要负责进行20个专用信道间的通信。若通过第五信道确定当前某一簇首节点同岸台节点需要通过某一特定专用信道进行通信,则岸台节点通过专用信道通过频点切换到某一专用信道进行通信,通信体制与第五信道信道类似,由岸台节点占用时隙1,由中继簇首节点以及通信簇首节点分别占用时序2-5。

第三实施例:

在本实施例中,需要说明的是,我国海域辽阔,海洋渔业的特点和海上作业环境复 杂多变,决定了海洋渔业生产是高危事故高发行业。随着我国渔业的发展,从业人员剧增, 渔业通信显得越来越重要。为了进一步促进海洋渔业经济的稳步发展,保障海上作业的安 全,提高对突发事件的反应速度,支持超多节点组网、高频谱利用率等优点的数字化海上安 全通信系统呼之欲出。如图3所示,本申请实施例采用时分多址协议的系统中,每个节点在 每一个时帧中可以占有一个时隙,如果某个节点在为其分配的时隙上没有报文需要发送, 则这个时隙将被浪费。对于一个采用时分多址协议,共享信道的传输速率为C(bit/s),具有 k个节点,每个节点的报文到达是服从泊松过程,报文的固定长度为L(bit)的系统,假设每 个时隙的长度等于一个报文的传输时间,假设每个报文经过系统时总共所经历的时间为T, 则报文在系统中的时延T 包括以下2 个部分:报文自身的传输时间,设为,由上述信息知,即与一个时隙的长度相等;其中,为单个节点传输效率,为节点时隙切 换速率。由于报文到达时,属于相应节点的时隙并不一定也刚好到达,一般需要等待相应时 隙的到来,称该部分时延为等待时帧内服务时隙的时延,对于泊松到达过程,在系统稳态下 可将该时延取为帧长的一半,即。综上所述,可计算得报文在系统中的平均时延T 为:由上式可知,系统的报文时延与节点数量成正比。

如图4所示,第一信道作为簇内的控制指令信道,设计针对一个簇首同23个子节点进行通信,设计采用60ksps的通信速率,采用MSK调制方式进行通信,采用时分方式完成双向通信,基本时帧长度为500ms,每一时帧内包含25个时隙,每一时隙长度为20ms,留有1.8ms保护间隔,单路有效通信速率为1ksps。通信时簇首占用时隙1进行通信,其余23个子节点按照入网先后顺序分别占用一个时隙,留有一个空白保护时隙用与船对外应急救援通信。

如图5所示,第二信道用来对某一簇内的节点进行双向话务通信,设计采用480ksps的通信速率,采用MSK调制方式进行通信,采用时分方式完成双向通信,基本时帧长度为500ms,每一时帧内包含25个时隙,每一时隙长度为20ms,留有1.7ms保护间隔,单路有效通信速率为16Ksps。该通信采用TDMA通信方式,通信时簇首占用时隙1进行发送,其他23个子节点分别占用一个时隙进行通信,通过簇内CCCH信道确定两两通信的子节点,各自进行数据交互,若岸台传呼簇首与该簇内某一子节点进行传呼通信,则由岸台在簇间CCCH信道声明后,在簇间DSCH信道岸台同该子节点在的簇首进行通信,簇首再同簇内节点经簇内DSCH信道进行转发通信,从而完成岸台和节点间的传呼功能。

如图7所示,第四信道用于簇间组网控制,设计采用60ksps的通信速率,采用MSK调制方式进行通信,采用时分方式完成双向通信,基本时帧长度为500ms,每一时帧内包含5个时隙,每一时隙长度为100ms,留有5ms保护间隔,单路有效通信速率为10kbps。

如图8所示,第五信道主要负责进行岸台,簇首之间传呼转发通信。采用MSK调制方式进行通信,设计处理时钟122.88MHz,采用2048倍过采样率,设计符号速率为60ksps。

如图9所示,第六信道用来对某一簇首内的节点进行传呼通信,设计采用60ksps的通信速率,采用MSK调制方式,采用时分方式完成双向通信,基本时帧长度为500ms,每一时帧内包含5个时隙,每一时隙长度为100ms,留有5ms保护间隔,单路有效通信速率为10kbps。

第四实施例:

在本实施例中,如图10所示,包含了调制解调单元、组网逻辑控制单元、用户交互单元。其中,调制解调单元用于调制发射信号和解调接收信号。设备上电后,调制解调单元默认解调状态并受组网逻辑控制单元的控制;当处于解调状态时,调制解调单元从组网逻辑控制单元处获取当前解调信道频点,并对该频点持续进行解调接收,直至组网逻辑控制单元给出下一条控制信息;当处调制调状态时,该单元从组网逻辑控制单元获取当前发射频点,将待发射数据流进行调制并发射。组网逻辑控制单元:用于控制调制解调单元并承载组网逻辑。设备上电后,组网逻辑控制单元首先监听第一信道,尝试建立簇内通信,并在第一信道建立簇内通信后,控制第一、第二、第三信道进入簇内通信模式;若建立簇内通信后成为簇首节点,继续控制监听第四信道尝试建立簇间通信,并在建立簇间通信后控制第四、第五、第六信道进入簇间通信模式。用户交互单元:用于控制组网配置以及与用户交互。当设备上电后,用户交互单元向组网逻辑控制单元发送组网相关参数配置,并通过交互设备显示给用户;用户可通过交互设备修改组网相关参数配置,以控制组网流程。

第五实施例:

在本实施例中,如图2所示,本申请实施例提供的多簇组网通信方法的流程图之二,包括:

步骤201:通信终端上电;

步骤202:通过第一信道接入簇内网络;

步骤203:第一、第二、第三信道进行簇内通信;

步骤204:判断是否为簇首节点,若是,则进入步骤205,否则进入步骤207;

步骤205:通过第四信道接入簇间网络;

步骤206:第四、第五、第六信道进行簇间通信;

步骤207:通信结束终端下电。

基于相同的发明构思,本发明另一实施例提供了一种多簇组网通信系统,如图11所示,包括:簇首节点、簇内节点和岸台节点;

所述簇首节点在第一信道接收到簇内节点的信号后,划分第一信道时隙给所述簇内节点,以使所述簇内节点根据簇首节点划分的第一信道时隙与簇首节点进行簇内通信;

所述簇首节点在第一信道声明需要与之建立簇内话音数据通信,和/或,簇内专用数据通信的簇内节点以及进行簇内话音数据通信的第二信道时隙,和/或,进行簇内专用数据通信的第三信道时隙,以使所述簇内节点在第一信道接收声明后,在第二信道的相应时隙同簇首节点建立簇内话音数据通信,和/或,在第三信道的相应时隙同簇首节点建立簇内专用数据通信;

所述岸台节点在第四信道接收到簇首节点的信号后,划分第四信道时隙给所述簇首节点,以使所述簇首节点根据岸台节点划分的第四信道时隙与岸台节点进行簇间通信;

所述岸台节点在第四信道声明需要与之建立簇间话音数据通信,和/或,簇间专用数据通信的簇首节点以及进行簇间话音数据通信的第五信道时隙,和/或,进行簇间专用数据通信的第六信道时隙,以使所述簇首节点在第四信道接收声明后,在第五信道的相应时隙同岸台节点建立簇间话音数据通信,和/或,在第六信道的相应时隙同岸台节点建立簇间专用数据通信。

在本实施例中,需要说明的是,一个区域内的传感节点被划为若干个互不交叉的分簇,且每个分簇中有唯一的一个簇首节点和多个簇内节点。其中,簇首节点与基站直接通信,簇内节点则通过簇首节点与基站通信。

在本实施例中,簇首节点通过第一信道接收簇内节点的信号划分第一信道时隙,从而控制簇内节点与簇首节点进行簇内通信。具体的,首先对全部节点上电,对于每一个新上电的节点,采用时分多址的方式接入簇内网络,入网策略为:簇首在第一信道自己的时隙广播消息;簇内节点收到簇首节点广播的消息,在相应时隙发送入网请求帧;簇首节点记录下接收入网请求帧时所处空白时隙序号,在下一次轮到簇首广播入网消息时,会回复相应簇内节点,并给簇内节点分配ID;簇内节点收到回复消息,入网完成。在入网完成后,簇首节点确定当前通信的簇内节点数量,并根据当前通信的簇内节点数量预先划分第一信道、第二信道和第三信道的时隙,并由簇首周期性的维护网络信息,同时传输控制指令,当簇首节点再次在第一信道接收到簇内节点的信号后,即在预先划分好时隙的第一信道中选择时隙分配给相应的簇内节点,以使簇内节点根据簇首节点选择的时隙进行簇内通信。

在本实施例中,第二信道用于进行双向话务通信,采用TDMA通信方式,第三信道用于负责进行多个专用信道间的通信,采用MSK调制方式进行通信,设计处理时钟122.88MHz,采用2048倍过采样率,设计符号速率为60ksps。在第二和第三信道采用协商接入协议,具体策略为:簇首节点在第一信道发送控制指令,用于在指令中声明需要某一簇内节点在第二信道相应时隙与其建立簇内话音数据通信,和/或,在第三信道相应时隙与其建立簇内专用数据通信。其中,簇首节点所选择的第二信道时隙、第三信道时隙可以为该簇内节点ID所对应的时隙。当该簇内节点在第一信道接收指令后,在第二信号和/或第三信道自己ID所对应的时隙回复消息,实现第二信道的簇内话音数据通信与第三信道的簇内专用数据通信。可选的,簇内节点回复的消息可以为除簇首节点分配的时隙外的时隙的分配情况。

在本实施例中,可选的,当某一簇内的簇内节点退网时,簇首节点将更新簇内通信时隙划分以删除该节点;当簇首节点退网时,簇内节点之中将产生一名新的簇首节点。

在本实施例中,需要说明的是,岸台节点可以为基站,负责建网操作,簇首节点执行入网操作,参数簇间组网,进行簇间通信。第四信道主要负责进行岸台和簇首节点的控制指令、同步信息通信。岸台节点开机后,便自动建立了以北斗时间为基准的无线通信网络,其入网策略为:岸台节点在自己时隙向全网广播自己的信息,并等待其他簇首节点的应答,其他簇首节点采用随机访问方式(R-NAD)竞争接入剩余时隙,并用伪随机数产生器产生随机数,同时,随机产生时隙起始退避参数。

例如,第2个时隙,N2~N7簇首节点在0~6个数字里面开始取随机数。而令随机数为0的簇首节点开始发送。开始发送前,该簇首节点同时按照时隙起始进行随机退避。若此时,如果有另外一个簇首节点也在发送,则该簇首节点退避,如果没有则正常发送。故此时可保证最多有一个簇首节点和N1岸台节点进行通信。如果N1岸台节点没有收到任何节点发送的信息,则标记此时隙为空时隙。依次类推,每个时隙,各个簇首节点按照上述原理产生随机数并开启发送。发送成功则代表入网成功,未曾发送成功则进入下一轮的随机数产生以及发送退避中。在一个时帧结束之后,N1岸台节点获得一轮全网的随机接入信息以及全网空间路由表,并在下一个时帧中将上一个时帧的时隙占用情况广播出来。在第二个时帧,当N1岸台节点完成全网广播之后,每个簇首节点都再一次获得全网节点信息,顺次更新自己Intranet层路由表。冲突节点在空时隙再次发送,如果发生碰撞则退避;如果没有退避,则占用。

在本实施例中,在入网完成后,岸台节点确定当前通信的簇首节点数量,并根据当前通信的簇首节点数量预先划分第四信道、第五信道和第六信道的时隙。当簇首节点再次在第四信道接收到岸台节点的信号后,即在预先划分好时隙的第四信道中选择时隙分配给相应的簇首节点,以使簇首节点根据岸台节点选择的时隙进行簇间通信。

在本实施例中,第四信道正常运行流程为:岸台节点在第四信道时隙发送相应指令,用于声明需要某特定簇首节点在第五信道相应时隙回复消息,和/或,在第六信道相应时隙回复消息,使得簇首节点在接收到岸台节点消息后按照岸台节点划分的时隙进行簇间话音数据通信或簇间专用数据通信。

在本实施例中,可选的,当簇首节点退网时,岸台节点将该簇首节点从时隙分配中删除。

由上面技术方案可知,本申请实施例第一信道根据簇首节点的时隙划分进入簇内通信模式,同时第二、第三信道分别根据簇首节点的声明进入簇内话音数据通信和簇内专用数据通信模式;第四信道接收岸台节点声明后,在第五信道的相应时隙同岸台节点建立簇间话音数据通信,和/或,在第六信道的相应时隙同岸台节点建立簇间专用数据通信。由此可见,本申请实施例的簇首节点在第一信道接收到同一簇内其他簇内节点的信号后第一、第二和第三信道进入簇内通信模式,岸台节点在第四信道接收到簇首节点的信号后第四、第五和第六信道进入簇间通信模式,在不浪费过多频带资源的前提下可以满足超多节点组网通信需求,大大提高了通信性能。

本实施例所述的多簇组网通信系统可以用于执行上述方法实施例,其原理和技术效果类似,此处不再赘述。

基于相同的发明构思,本发明又一实施例提供了一种电子设备,参见图12所述电子设备的结构示意图,具体包括如下内容:处理器1201、存储器1202、通信接口1203和通信总线1204;

其中,所述处理器1201、存储器1202、通信接口1203通过所述通信总线1204完成相互间的通信;所述通信接口1203用于实现各设备之间的信息传输;

所述处理器1201用于调用所述存储器1202中的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种多簇组网通信方法的全部步骤,例如:簇首节点在第一信道接收到簇内节点的信号后,划分第一信道时隙给所述簇内节点,以使所述簇内节点根据簇首节点划分的第一信道时隙与簇首节点进行簇内通信;簇首节点在第一信道声明需要与之建立簇内话音数据通信,和/或,簇内专用数据通信的簇内节点以及进行簇内话音数据通信的第二信道时隙,和/或,进行簇内专用数据通信的第三信道时隙,以使所述簇内节点在第一信道接收声明后,在第二信道的相应时隙同簇首节点建立簇内话音数据通信,和/或,在第三信道的相应时隙同簇首节点建立簇内专用数据通信;岸台节点在第四信道接收到簇首节点的信号后,划分第四信道时隙给所述簇首节点,以使所述簇首节点根据岸台节点划分的第四信道时隙与岸台节点进行簇间通信;岸台节点在第四信道声明需要与之建立簇间话音数据通信,和/或,簇间专用数据通信的簇首节点以及进行簇间话音数据通信的第五信道时隙,和/或,进行簇间专用数据通信的第六信道时隙,以使所述簇首节点在第四信道接收声明后,在第五信道的相应时隙同岸台节点建立簇间话音数据通信,和/或,在第六信道的相应时隙同岸台节点建立簇间专用数据通信。

基于相同的发明构思,本发明又一实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现上述一种多簇组网通信方法的全部步骤,例如:簇首节点在第一信道接收到簇内节点的信号后,划分第一信道时隙给所述簇内节点,以使所述簇内节点根据簇首节点划分的第一信道时隙与簇首节点进行簇内通信;簇首节点在第一信道声明需要与之建立簇内话音数据通信,和/或,簇内专用数据通信的簇内节点以及进行簇内话音数据通信的第二信道时隙,和/或,进行簇内专用数据通信的第三信道时隙,以使所述簇内节点在第一信道接收声明后,在第二信道的相应时隙同簇首节点建立簇内话音数据通信,和/或,在第三信道的相应时隙同簇首节点建立簇内专用数据通信;岸台节点在第四信道接收到簇首节点的信号后,划分第四信道时隙给所述簇首节点,以使所述簇首节点根据岸台节点划分的第四信道时隙与岸台节点进行簇间通信;岸台节点在第四信道声明需要与之建立簇间话音数据通信,和/或,簇间专用数据通信的簇首节点以及进行簇间话音数据通信的第五信道时隙,和/或,进行簇间专用数据通信的第六信道时隙,以使所述簇首节点在第四信道接收声明后,在第五信道的相应时隙同岸台节点建立簇间话音数据通信,和/或,在第六信道的相应时隙同岸台节点建立簇间专用数据通信。

此外,上述的存储器中的逻辑指令可以通过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,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

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发明实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下,即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件。基于这样的理解,上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,如ROM/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的多簇组网通信方法。

最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

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