[發明專利]多波束自組織網絡信道接入控制方法

有效

• 申請號: 201811263200.0
• 申請日: 2018-10-28
• 公開（公告）號: CN109348537B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 吳世奇;王翔
• 申請（專利權）人: 西南電子技術研究所（中國電子科技集團公司第十研究所）
• 主分類號: H04W72/0446
• 分類號: H04W72/0446;H04B7/0408;H04W72/54;H04W72/0453
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 古波

本發明公開的一種多波束自組織網絡信道接入控制方法,旨在提供一種信道利用率高，可改善網絡性能的接入控制方法。本發明通過下述技術方案予以實現：針對分布式多波束場景，結合多波束的特性，利用全向網絡的廣播信道特點和定向網絡的高帶寬高指向性特點，用節點間的短報文協議交互，輔助完成定向鏈路上多節點的高速率并行傳輸；利用各節點之間的空分復用，實現多個發送節點對多個接收節點的并發通信；當網絡簇首節點接收到所有其它節點的RTS幀后，運行多波束自組織網絡信道接入分配算法；在每個時隙內尋找最優的收發節點對集合，找出具有最大網絡容量的邊集合，為下一個定向鏈路時隙內各個節點的信道接入分配結果，實現多節點同頻同時的多發多收。

技術領域

本發明涉及一種無線局域網中，適用于多波束無線自組織通信網絡的信道接入控制機制。

背景技術

多波束通信設備采用空分復用技術結合TDMA體制和自組織網絡的工作方式,相比傳統的地空通信設備,可顯著提升用戶。典型的波束形成網絡，主要由可變功率分一、多波束天線的子波束與總波束之間的關系配器和移相器組成，能向饋源陣激勵所需的振幅和相位。由于饋源偏多波束天線所具有的特點是能夠產生多個子波束，總波束與子離透鏡焦點會引起彗形像差而使旁瓣電平升高，饋源的偏焦角不能過波束可以按照不同種類的通信需要，分為以下幾種情況，即：固定區大，但可適當組合多個喇叭的輻射來壓低波束的旁瓣電平。無線自組織網絡是一個采用無線通信方式的、動態組網的多跳的移動性對等網絡。先進的自組織網絡(SON)性能和核心網絡基礎架構變化均必不可少。新的核心網絡基礎架構將利用新的網絡范式，如網絡功能虛擬化(NFV)和軟件定義網絡(SDN)。所有管理功能由節點自己完成，而網絡基礎設施任何組成部分或操縱員都不參與，這種網絡被稱作自組織網絡(或特定網絡)。自組織網絡可以理解為用多個移動節點組成的、動態變化網絡配置，它具有以下特性：沒有外部調整機制，也就說它是自配置網絡；網絡節點發揮路由器和終端設備的功能，網絡維持同一配置的時間相對較短。自組織網絡生存能力強，拓樸結構變化靈活，能自動適應網絡配置變化。在波束切換系統中每個波束的方向是固定的，并且其寬度隨著天線陣元數的變化而變化。對于移動用戶智能天線系統選擇不同的對應波束，使接收的信號強度最大。但用戶信號未必固定在波束中心，當用戶在波束邊緣時或者干擾信號在波束中央時接收效果最差。因此與自適應天線陣比較，波束切換天線不能實現最佳的信號接收。多波束轉換定向天線的自組網的基本思想都是預先假設天線為全向天線，利用已有的全向天線拓撲控制算法求得每個節點的邏輯鄰居后，根據邏輯鄰居的方位，利用多波束轉換天線的特性打開合適的天線扇區，實現網絡連通。但是，對于通信功能更加先進的自適應波束定向天線，由于形成的增益方向性強的主波束的唯一性，使得的拓撲控制策略很難適用于自適應波束天線自組網。

移動自組織網絡又可稱為無線自組織網絡(AdHoc網絡)，是一種沒有無需基礎設施支持的移動無線網絡,網絡節點均由移動主機構成，具有組網靈活,易于移動與部署,抗毀能力強等特點,在junshi行動、災害救援、臨時會議等場合有著廣泛的應用前景。AdHoc網絡是多跳網絡，網絡中的節點通過共享的無線信道實現彼此通信。在AdHoc網絡中，無線信道由多節點共享，網絡中移動主機的移動將會導致拓撲結構的改變，網絡拓撲頻繁變化，同時影響到網絡層和傳輸層協議的性能，已經成為AdHoc網絡的一個研究難點。AdHoc網絡的傳輸媒介是無線電波，兩個相鄰節點在同時使用一個信道時會發生沖突，因為無線電波的傳播時全向傳播的。研究發現AdHoc網絡有很大一部分能源都浪費在節點接收無關緊要的信息環節上了。目前在實施自組織網絡路由協議時，采用以下方法，例如，網絡拓樸結構和節點位置綁定。網絡拓樸結構綁定路由機制可基于網絡節點相互位置及其在該結構中的作用生成信息交換邏輯結構。這種結構可以是平面的，所有節點是平等的成員，也可以是分層的。網絡中區分主要節點和下屬節點。由于單個無線通信節點的通信范圍限制，數據包必須經過多個節點傳輸，即傳輸的多跳性。AdHoc網絡沒有固定的基礎設施，沒有中心控制節點，網絡需要臨時組建，要求移動節點自動搜索、自動加入建立網絡，即網絡的自組織性、分布式控制。AdHoc網絡移動節點的移動性導致網絡結構經常處于變動狀態，即網絡的動態拓撲性。節點的移動性又導致信道的不穩定性，通信鏈路經常性斷開、重建，即不安全性。