通信接入方法、装置、设备和可读存储介质转让专利
申请号 : CN202110605093.0
文献号 : CN113055978B
文献日 : 2021-10-01
发明人 : 宋一飞 , 卜祥元 , 宋哲 , 王帅 , 安建平 , 张中山 , 苗夏箐
申请人 : 北京理工大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种通信接入方法,应用于通信网中的节点,其特征在于,包括:调整数字多波束天线的波束数量和波束形状为宽波束状态,进入第一信道,通过所述第一信道广播组网维护信息;
调整数字多波束天线的波束数量和波束形状为窄波束状态,进入第二信道,通过所述第二信道传输业务信息;
其中,所述通信网中的节点包括主控节点和终端节点,组网的每个所述节点在第一信道中具有一个对应的时隙,在第二信道中根据所述业务信息确定传输所述业务信息占据的时隙数量,所述主控节点通过所述组网维护信息只能指定一个所述终端节点进入第二信道,所述主控节点与进入第二信道的所述终端节点独占所述第二信道进行业务信息的传输。
2.根据权利要求1所述的通信接入方法,其特征在于,所述调整数字多波束天线的波束数量和波束形状为宽波束状态,进入第一信道,通过所述第一信道广播组网维护信息,包括:
上电后调整数字多波束天线的波束数量和波束形状为宽波束状态,进入所述第一信道;
监听所述第一信道,根据对所述第一信道监听的结果确定信道的时隙;
根据所确定的信道的时隙,在对应的时隙通过所述第一信道广播所述组网维护信息。
3.根据权利要求2所述的通信接入方法,其特征在于,所述监听所述第一信道,根据对所述第一信道监听的结果确定信道的时隙,包括:判断在监听时间到达预设的门限时间时,通过所述第一信道是否接收到其他节点广播的组网维护信息;
若未接收到其他节点广播的组网维护信息,根据本地时间确定所述信道的时隙;
若接收到其他节点广播的组网维护信息,根据接收到的组网维护信息校准本地时间;
根据校准后的本地时间确定所述信道的时隙。
4.根据权利要求1所述的通信接入方法,其特征在于,所述调整数字多波束天线的波束数量和波束形状为窄波束状态,进入第二信道,通过所述第二信道传输业务信息,包括:根据接收到的目标节点广播的组网维护信息,确定所述目标节点的位置信息;
根据所述目标节点的位置信息,调整数字多波束天线的波束数量和波束形状为窄波束状态,进入所述第二信道;
与所述目标节点通过所述第二信道传输所述业务信息。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的通信接入方法,其特征在于,所述组网维护信息与所述业务信息在每个时隙具有统一的帧结构。
6.一种通信接入装置,应用于通信网中的节点,其特征在于,包括:调整模块,用于调整数字多波束天线的波束数量和波束形状为宽波束状态,进入第一信道;以及调整数字多波束天线的波束数量和波束形状为窄波束状态,进入第二信道;
通信模块,用于通过所述第一信道广播组网维护信息;以及通过所述第二信道传输业务信息;
其中,所述通信网中的节点包括主控节点和终端节点,组网的每个所述节点在第一信道中具有一个对应的时隙,在第二信道中根据所述业务信息确定传输所述业务信息占据的时隙数量,所述主控节点通过所述组网维护信息只能指定一个所述终端节点进入第二信道,所述主控节点与进入第二信道的所述终端节点独占所述第二信道进行业务信息的传输。
7.根据权利要求6所述的通信接入装置,其特征在于,所述调整模块,用于上电后调整数字多波束天线的波束数量和波束形状为宽波束状态,进入所述第一信道;
所述装置还包括:
监听模块,用于监听所述第一信道,根据对所述第一信道监听的结果确定信道的时隙;
所述通信模块,用于根据所确定的信道的时隙,在对应的时隙通过所述第一信道广播所述组网维护信息。
8.一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至5任一项所述通信接入方法的步骤。
9.一种非暂态计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述通信接入方法的步骤。
说明书 :
通信接入方法、装置、设备和可读存储介质
技术领域
背景技术
源分配的问题,也就涉及到多址接入方式的选择。
分配基于节点业务的需求与网络结构的变化,按照预约的形式,有预约型协议和轮询型协
议。
与地面设备或者多个高速飞行器需要协同组网时,不仅需要节点接入信道的接入时间短,
还需要节点通过信道发送数据的发送时延低。
的接入方式,在节点数量少、通信业务量小的情况下,有着较短的接入时间和发送时延,但
是当节点数变多,业务量变大时,发送时延与接入时间就会剧烈增加,接入成功率也会骤
降,将无法满足应用场景的需求。
发明内容
送时延低的缺陷,使节点在接入信道时的接入时间短,在通过信道发送数据时的发送时延
低。
接入方法的步骤。
调整数字多波束天线的波束数量和波束形状为窄波束状态,进入第二信道,通过第二信道
传输业务信息;利用数字多波束天线波束数量和波束形状灵活可控的特点,形成时域双信
道,针对不同类型的信息采用不同的时域信道,实现多址接入,可以缩短节点在组网时的建
网/入网时间,使节点在接入信道时具有较短的接入时间,可以降低节点在业务数据传输时
的传输时延,使节点在通过信道发送数据时具有较低的发送时延;可以适用于在较低信噪
比下,较小通信带宽协同组网的情况。
附图说明
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
附图获得其他的附图。
具体实施方式
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。
控节点,也可以是组网的终端节点,本发明实施例对此不作限定,如图1所示,该方法至少包
括:
有波束数量和波束形状灵活可控的特点,通过对数字多波束天线的波束数量和波束形状进
行控制,可以在时域形成双信道用于多址接入,即在节点接入信道进行组网时,通过调整数
字多波束天线的波束数量和波束形状为宽波束状态,进入第一信道,针对组网维护信息数
据量小,所需要的速率低,但是对时效性要求高的特点,通过增大波束扫描范围,可以减少
扫描时间,缩短节点的接入时间;在节点通过信道发送数据时,通过调整数字多波束天线的
波束数量和波束形状为窄波束状态,进入第二信道,针对业务信息数据量大,所需要的速率
高,但是是突发性的,不是全时段都要发送的特点,通过对波束扫描进行精准定位,占用全
部信道资源进行数据传输,进行数据的高速传输,可以降低数据的发送时延。
组网及网络维护相关的信息。例如,组网维护信息可以包括网络状态信息、控制信息、节点
状态信息等,网络状态信息可以包括节点编号、时间同步信息、节点位置信息等,控制信息
可以包括主控节点对终端节点的控制信息,包含控制终端节点的工作模式切换信息、数传
速率切换信息、姿态变换信息等,节点状态信息可以包括节点的设备编号,设备的部分关键
遥测状态信息等。本发明实施例对组网维护信息的组成不作限定。
输业务时传输的信息。例如,业务信息可以包括网络状态信息、控制信息、业务数据等,网络
状态信息可以包括节点编号、时间同步信息、节点位置信息等,控制信息可以包括主控节点
对终端节点的控制信息,包含控制终端节点的工作模式切换信息、数传速率切换信息、姿态
变换信息等,业务数据可以包括终端节点回传的全部遥测信息、当前状态信息以及图像信
息等。本发明实施例对业务信息的组成不作限定。
息。
对应的时隙,每个节点可以根据业务信息,确定传输业务信息在第二信道中占据的时隙数
量,组网维护信息与业务信息在每个时隙可以具有统一的帧结构。
数量和波束形状为窄波束状态,进入第二信道,通过第二信道传输业务信息;利用数字多波
束天线波束数量和波束形状灵活可控的特点,形成时域双信道,针对不同类型的信息采用
不同的时域信道,实现多址接入,可以缩短节点在组网时的建网/入网时间,使节点在接入
信道时具有较短的接入时间,可以降低节点在业务数据传输时的传输时延,使节点在通过
信道发送数据时具有较低的发送时延;可以适用于在较低信噪比下,较小通信带宽协同组
网的情况。
状态,进入第一信道,通过第一信道广播组网维护信息,至少包括:
组网信道。
网维护信息;若未接收到其他节点广播的组网维护信息,根据本地时间确定信道的时隙;若
接收到其他节点广播的组网维护信息,根据接收到的组网维护信息校准本地时间;并根据
校准后的本地时间确定信道的时隙。本发明实施例对根据接收到的组网维护信息校准本地
时间的实现方式不作限定。
位置作为时基,来校准本地计数器。由于各节点之间存在时间差,因此在时基捕获后仍需要
对时基进行实时同步,即时基跟踪,以此来共同维持一个稳定的时间基础。时基跟踪,是根
据接收到的其他节点广播的组网维护信息的帧同步位置作为时基,来对本地计数器进行跟
踪式校准。通过时基捕获和时基跟踪,可以实现节点入网后的时间同步。
息,来进一步精确地校准本地时间,提升节点入网后时间同步的精度。
时隙对应的时间点时,通过第一信道广播组网维护信息。
的准确性。
态,进入第二信道,通过第二信道传输业务信息,至少包括:
终端节点进入第二信道,也可以称为业务信道,通过第二信道与终端节点进行业务信息的
传输,其中通过第二信道进行业务信息的传输包括信息发送和信息接收。
到新的组网维护信息,确定组网完成;或者也可以根据组网的终端节点的数量达到预设数
量,确定组网完成;本发明实施例对确定组网完成的实现方式不作限定。
护信息,确定该终端节点的位置信息,根据该终端节点的位置信息,调整数字多波束天线的
波束数量和波束形状为窄波束状态,并对准该终端节点,使主控节点进入第二信道;该终端
节点可以通过第一信道接收主控节点广播的携带指示终端节点传输业务信息的组网维护
信息,并根据接收到的主控节点广播的组网维护信息,确定主控节点的位置信息,根据主控
节点的位置信息,调整数字多波束天线的波束数量和波束形状为窄波束状态,并对准主控
节点,使该终端节点进入第二信道,实现对该终端节点进入第二信道的指定。
用,在主控节点与该终端节点之间形成第二信道,该终端节点可以与主控节点通过第二信
道传输业务信息,实现一个高速的数据传输。
数据的一种无线通信应用场景的示意图,图6是本发明提供的通信接入方法双信道波形的
一种帧结构的示意图,图7是本发明提供的通信接入方法双信道的一种时隙结构的示意图。
三个终端设备通过调整数字多波束天线为无线宽波束状态,进入第一信道进行组网,在组
网过程中,通过第一信道周期性的广播组网维护信息,完成组网维护信息的交互。在组网完
成后,主控站和终端设备1调整数字多波束天线为无线窄波束状态,进入第二信道进行数据
传输,此时,终端设备2和3可以选择数字多波束天线继续保持无线宽波束状态,也可以停止
通信。
双信道的波形,即组网维护波形和业务波形,二者是在时间上对齐的,其中,组网维护波形
采用TDMA轮流发送的方式,可以4个节点在自己专属的时隙轮流发送;业务波形是动态的,
每个节点可以根据传输的业务信息的要求占据多个时隙,甚至占据除主控站对应的时隙外
的全部时帧。组网维护波形与业务波形的每个时隙展开来都是统一的帧结构。
的时隙且已预置了所占用的时隙。节点在已预置的自己的时隙时,广播自己的组网维护信
息,组网维护信息可以包括时间同步信息以及自身的状态信息等;节点在其它的时隙进行
信道的监听,对接收到的其它节点广播的组网维护信息进行解析与提取,实现时间同步。
能选择一个终端设备进行数据传输,此时主控站与所选择的终端设备独占第二信道,占用
信道所有的时隙。其余两个终端设备的数字多波束天线继续保持无线宽波束状态,实时接
收进入第二信道的两个节点发出的信息,并提取网络维护信息和控制信息。
节点,也可以是组网的终端节点,本发明实施例对此不作限定,如图8所示,通信接入装置
800至少包括:
道.
通信总线940,其中,处理器910,通信接口920,存储器930通过通信总线940完成相互间的通
信。处理器910可以调用存储器930中的逻辑指令,以执行通信接入方法,该方法应用于通信
网中的节点,包括:
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。
指令被计算机执行时,计算机能够执行上述各方法所提供的通信接入方法,该方法应用于
通信网中的节点,包括:
通信网中的节点,包括:
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。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。
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方法。
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。