一种复合多址的高动态组网方法及装置与流程

本文件涉及移动自组网通信，尤其涉及一种复合多址的高动态组网方法及装置。

背景技术：

1、随着技术的发展，以无人机为代表的移动通信类大规模组网技术被广泛应用于各个领域中。组网运行中，不同节点间的通信信号可能会相互干扰，导致通信质量下降甚至失败。

2、目前常用的协议包括时分多址协议（time division multiple access,tdma协议）、基于统计优先级的多址接入协议（statistical priority-based multiple,spma协议），其中tdma协议特别适用于对实时性要求较高的数据通信，能保证通信的实时性和稳定性。但大规模组网中使用单一的tdma协议进行通信时，突发性突发紧急业务流传输传输延迟性、低效性问题为组网通信带来了挑战。spma协议是一种基于竞争类的mac协议，它能保证突发紧急业务极低的端到端时延与极高的传输成功率。但单一的spma协议存在固定阈值导致协议吞吐量低、高负载条件下业务冲突等问题，不适用于大规模移动节点组网。

3、单一mac协议在组网通信中常常面临一系列挑战，尤其是在处理不同优先级业务需求以及应对网络负载变化时。tdma协议虽然通过严格的时隙分配有效避免了碰撞，确保了通信的稳定性，但它在处理实时突发紧急业务需求时显得力不从心。因为tdma的固定时隙分配方式可能无法及时响应这些突发紧急业务，导致通信延迟或服务质量下降；另一方面，spma协议在处理高动态网络中的突发紧急业务时表现出色，尤其是在网络负载较低的情况下。它根据优先级和业务需求动态调整信道资源，从而保证了这些关键业务的及时传输。然而，随着网络负载的增加，spma的性能会受到一定影响，可能无法持续满足突发紧急业务的需求。

4、现有混合类协议一般为将tdma协议与载波监听多点接入/碰撞避免协议（carriersense multiple access with collision avoidance,csma/ca协议）结合，tdma与csma结合的协议可以动态地在两种协议之间切换，提高了网络的吞吐量、信道利用率等。但该类协议在传播时延与复杂性上存在挑战。在这类协议中，由于需要在两种模式之间进行切换，这可能会引入额外的传播时延。特别是在网络规模较大、节点数量较多的情况下，这种时延可能会更加明显，从而影响网络的实时性和响应速度。

5、因此，亟需一种组网方案，解决单一mac协议组网通信在应对不同业务需求时存在的局限性。

技术实现思路

1、本说明书提供一种复合多址的高动态组网方法及装置，用于解决单一mac协议组网通信在应对不同业务需求时存在的局限性。

2、第一方面，本说明书提供了一种复合多址的高动态组网方法，包括：

3、组网建网后，采用tdma协议传输业务数据包，并基于预设的时隙表、跳频图案，进行时频分配，为每组通信节点对分配不同的频点进行通信；其中每个传输业务数据包中包括：业务优先级、是否需要建立局部组网、局部组网开始的时间、参与局部组网的节点、局部组网结束的时间；

4、基于突发紧急业务局部组网请求，簇头将接收到的任务网络信息发送至簇内参与局部组网的簇成员，确定每个簇内参与局部组网的协同任务节点，并跨簇建立局部组网；所述任务网络信息，包括：任务网络开始时间、任务网络结束时间、参与局部组网的节点序号及节点位置信息；

5、若协同任务节点为簇头或备份簇头，则将所述协同任务节点身份降级，指定组网内不参与局部组网的节点作为新的簇头或备份簇头；

6、到达约定的局部组网开始时间后，所述局部组网内各协同任务节点进行协议切换，采用spma协议传输所述突发紧急业务；

7、到达约定的局部组网结束时间后，解散所述局部组网，所有协同任务节点分离，各个协同任务节点重新回归原簇，并使用tdma协议进行业务传输。

8、第二方面，本说明书提供了一种复合多址的高动态组网装置，包括：常规业务传输模块、局部组网建立模块、原网络调整模块、局部组网运行模块、局部组网解散模块，其中：

9、所述常规业务传输模块，用于组网建网后，采用tdma协议传输业务数据包，并基于预设的时隙表、跳频图案，进行时频分配，为每组通信节点对分配不同的频点进行通信；其中每个传输业务数据包中包括：业务优先级、是否需要建立局部组网、局部组网开始的时间、参与局部组网的节点、局部组网结束的时间；

10、所述局部组网建立模块，用于基于突发紧急业务局部组网请求，簇头将接收到的任务网络信息发送至簇内参与局部组网的簇成员，确定每个簇内参与局部组网的协同任务节点，并跨簇建立局部组网；所述任务网络信息，包括：任务网络开始时间、任务网络结束时间、参与局部组网的节点序号及节点位置信息；

11、所述原网络调整模块，用于若协同任务节点为簇头或备份簇头，则将所述协同任务节点身份降级，指定组网内不参与局部组网的节点作为新的簇头或备份簇头；

12、所述局部组网运行模块，用于到达约定的局部组网开始时间后，所述局部组网内各协同任务节点进行协议切换，采用spma协议传输突发紧急业务；

13、所述局部组网解散模块，用于到达约定的局部组网结束时间后，解散所述局部组网，所有协同任务节点分离，各个协同任务节点重新回归原簇，并使用tdma协议进行业务传输。

14、本发明的有益效果如下：

15、本说明书提供了一种复合多址的高动态组网方法及装置，该方法在网络传输常规业务消息时，组网采用tdma协议来进行业务消息通信；当组网中有突发性突发紧急业务消息需要传输时，发起网络部分协同任务节点的局部组网，局部组网内部采用spma协议来保证突发紧急业务的低时延传输需求。突发紧急业务流结束后，节点再次使用tdma进行常规业务通信。解决了单一mac协议组网通信在应对不同业务需求时存在的局限性。该方法根据网络需求结合tdma与spma协议进行组网通信，相比单一tdma协议，支持突发紧急业务流的低时延传输，实现了组网中高动态的通信，且平衡了组网在不同业务需求下对于机动性和稳定性的性能需求，使网络更加稳定高效。tdma协议与spma分别拥有不同且独立的频点资源，和不同的基于协议的时频资源分配方法，既实现了不同协议内部的快速可靠通信，也保证了不同协议运行的独立性，局部网络不会与整体组网互相干扰。

技术特征：

1.一种复合多址的高动态组网方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述到达约定的局部组网开始时间后，所述局部组网内各协同任务节点进行协议切换，采用spma协议传输突发紧急业务之前，所述方法还包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，若不满足第一发送条件，则将所述突发紧急业务数据包直接丢弃；

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述若不满足第二发送条件，则突发紧急业务进入退避等待状态之后，所述方法还包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述信道负载为预设的时间段内信道上出现的脉冲总数；

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述若协同任务节点为簇头或备份簇头，则将所述协同任务节点身份降级，指定组网内不参与局部组网的节点作为新的簇头或备份簇头，包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述局部组网内的协同任务节点具备两两通信的能力，同时各个协同任务节点还与原簇内的簇节点具有通信能力。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，协同任务节点参与局部组网的业务的同时，在原tdma时隙预留的通信时隙与原簇头交流位置信息。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述到达约定的局部组网结束时间后，解散所述局部组网，所有协同任务节点分离，各个协同任务节点重新回归原簇，并使用tdma协议进行业务传输，包括：

10.一种复合多址的高动态组网装置，用于实现权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，包括：常规业务传输模块、局部组网建立模块、原网络调整模块、局部组网运行模块、局部组网解散模块，其中：

技术总结本说明书提供了一种复合多址的高动态组网方法及装置，涉及移动自组网通信技术领域。该方法在网络传输常规业务消息时，组网采用TDMA协议来进行业务消息通信；当组网中有突发性突发紧急业务消息需要传输时，发起网络部分协同任务节点的局部组网，局部组网内部采用SPMA协议来保证突发紧急业务的低时延传输需求。突发紧急业务流结束后，节点再次使用TDMA进行常规业务通信。解决了单一MAC协议组网通信在应对不同业务需求时存在的局限性。该方法支持突发紧急业务流的低时延传输，实现了组网中高动态的通信，且平衡了组网在不同业务需求下对于机动性和稳定性的性能需求；TDMA协议与SPMA分别拥有不同且独立的频点资源，局部网络不会与整体组网互相干扰。技术研发人员：杨健,尚佳栋,高晖,甄佳欢,贾步云,刘姝妍受保护的技术使用者：北京遥感设备研究所技术研发日：技术公布日：2024/9/9