[發(fā)明專利]航空自組網(wǎng)混合MAC協(xié)議的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710982668.4
• 申請(qǐng)日: 2017-10-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107770875B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方正;仇啟明;丁勇飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)航空無(wú)線電電子研究所
• 主分類號(hào): H04W72/10
• 分類號(hào): H04W72/10;H04W74/08;H04W80/02
• 代理公司: 上海和躍知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31239
• 代理人: 楊慧

本發(fā)明公開(kāi)了一種航空自組網(wǎng)混合MAC協(xié)議的方法，對(duì)中級(jí)優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和低級(jí)優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)隙的預(yù)分配和對(duì)高級(jí)優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)隨機(jī)立即接入，以滿足業(yè)務(wù)時(shí)效性和可靠性需求，保證穩(wěn)定的全網(wǎng)吞吐量，且無(wú)需全網(wǎng)精同步。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航空電子信息的無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是一種針對(duì)高負(fù)載航空數(shù)據(jù)鏈組網(wǎng)環(huán)境基于發(fā)送時(shí)隙預(yù)分配和隨機(jī)立即接入結(jié)合的混合媒體接入控制協(xié)議(Pre-allocation and Immediate Hybrid Media Access Control,PIH_MAC)的實(shí)現(xiàn)方法，應(yīng)用于航空無(wú)線數(shù)據(jù)鏈組網(wǎng)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

作為航空協(xié)同數(shù)據(jù)鏈未來(lái)的發(fā)展方向，航空自組網(wǎng)(Aeronautical Ad HocNetwork,AANET)創(chuàng)造性地將移動(dòng)自組網(wǎng)應(yīng)用于航空飛行器之間，使其能夠互相分發(fā)地面指控信息和空中感知信息。航空自組網(wǎng)網(wǎng)內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)地位平等，共享同一個(gè)無(wú)線傳輸信道。網(wǎng)絡(luò)分層中MAC層的作用為控制多個(gè)節(jié)點(diǎn)合理高效地使用有限的無(wú)線信道資源。MAC協(xié)議的好壞直接影響到網(wǎng)絡(luò)吞吐量、時(shí)延等系統(tǒng)性能指標(biāo)的優(yōu)劣，在航空自組網(wǎng)的研究中具有重要地位。

為適應(yīng)未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)快速、高效、抗毀性強(qiáng)的空天地一體化作戰(zhàn)信息平臺(tái)需求，國(guó)家在航空無(wú)線數(shù)據(jù)鏈組網(wǎng)領(lǐng)域進(jìn)行了大力的投入，發(fā)展具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的無(wú)線數(shù)據(jù)鏈組網(wǎng)領(lǐng)域中的各項(xiàng)技術(shù)成為目前和未來(lái)數(shù)年中國(guó)內(nèi)各相關(guān)研究機(jī)構(gòu)的重要任務(wù)。在無(wú)線數(shù)據(jù)鏈組網(wǎng)領(lǐng)域中，結(jié)合航空無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)傳輸需求的MAC協(xié)議設(shè)計(jì)是關(guān)鍵一環(huán)，航空自組網(wǎng)混合MAC協(xié)議基于突發(fā)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)容量仿真分析，為高級(jí)優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)預(yù)留信道立即接入能力，為中級(jí)、低級(jí)優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)時(shí)隙預(yù)分配策略和網(wǎng)絡(luò)接入權(quán)限，在保證高級(jí)優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)時(shí)敏性需求的同時(shí)，盡量保證中級(jí)、低級(jí)優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的可靠傳輸，對(duì)于確保無(wú)線通信數(shù)據(jù)鏈組網(wǎng)的可靠性及有效性起到重要作用。

為適應(yīng)實(shí)際應(yīng)用需求，接入時(shí)延和傳輸吞吐量是行業(yè)內(nèi)對(duì)于MAC協(xié)議設(shè)計(jì)的兩個(gè)核心要求，前者需重點(diǎn)分析本技術(shù)所采用的核心處理流程中待處理業(yè)務(wù)傳輸中協(xié)議處理時(shí)間以及接入等待時(shí)間對(duì)組網(wǎng)通信效能產(chǎn)生的影響。后者主要考量接入?yún)f(xié)議設(shè)計(jì)能否高效利用有限的傳輸帶寬，維持較高的網(wǎng)絡(luò)吞吐量。目前，國(guó)內(nèi)針對(duì)航空無(wú)線通信數(shù)據(jù)鏈組網(wǎng)的MAC協(xié)議設(shè)計(jì)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用還遠(yuǎn)未成熟。而國(guó)外相關(guān)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用目前主要集中在基于時(shí)分體制或基于多業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)統(tǒng)計(jì)接入?yún)f(xié)議的相關(guān)設(shè)計(jì)上。時(shí)分體制接入?yún)f(xié)議時(shí)隙大小設(shè)置需考慮最大傳播時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)影響，對(duì)網(wǎng)絡(luò)同步指標(biāo)要求較高，無(wú)法滿足時(shí)敏業(yè)務(wù)的低傳輸時(shí)延要求。基于多業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)統(tǒng)計(jì)接入?yún)f(xié)議信道忙閑程度統(tǒng)計(jì)模式單一，回退算法設(shè)計(jì)及業(yè)務(wù)接入判決條件單一，在業(yè)務(wù)高負(fù)載、節(jié)點(diǎn)高密度網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)迅速擁塞惡化。

近年來(lái)國(guó)家在發(fā)展航空數(shù)據(jù)鏈組網(wǎng)的大力投入與目前我國(guó)在該領(lǐng)域很多技術(shù)還相對(duì)落后，是國(guó)內(nèi)相關(guān)研究機(jī)構(gòu)迫切需要解決的矛盾之一。而如何打破國(guó)外在該領(lǐng)域技術(shù)上的壟斷，通過(guò)自主創(chuàng)新，提升我國(guó)在航空無(wú)線組網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的綜合實(shí)力，是促使我們進(jìn)行研究的主要激勵(lì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種航空自組網(wǎng)混合MAC協(xié)議的方法，以解決航空無(wú)線組網(wǎng)MAC協(xié)議設(shè)計(jì)面臨的多類業(yè)務(wù)信道競(jìng)爭(zhēng)能力差異化需求、接入時(shí)延指標(biāo)要求高、業(yè)務(wù)高負(fù)載時(shí)碰撞概率高等問(wèn)題

本發(fā)明的發(fā)明目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種航空自組網(wǎng)混合MAC協(xié)議的方法，包含以下步驟：

步驟一、在本業(yè)務(wù)幀預(yù)分配周期中，根據(jù)時(shí)隙的分配節(jié)點(diǎn)從緩存中讀取中級(jí)優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)或低級(jí)優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送；

步驟二、當(dāng)節(jié)點(diǎn)有高級(jí)優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)到來(lái)時(shí)，若當(dāng)前時(shí)隙已分配給中級(jí)優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)或低級(jí)優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)時(shí)，則將該中級(jí)優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)或低級(jí)優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)緩存至下一業(yè)務(wù)幀預(yù)分配周期，在當(dāng)前時(shí)隙發(fā)送高級(jí)優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)；若當(dāng)前時(shí)隙空閑，則直接發(fā)送高級(jí)優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)；