[发明专利]多波束自组织网络信道接入控制方法

说明书

本发明公开的一种多波束自组织网络信道接入控制方法,旨在提供一种信道利用率高，可改善网络性能的接入控制方法。本发明通过下述技术方案予以实现：针对分布式多波束场景，结合多波束的特性，利用全向网络的广播信道特点和定向网络的高带宽高指向性特点，用节点间的短报文协议交互，辅助完成定向链路上多节点的高速率并行传输；利用各节点之间的空分复用，实现多个发送节点对多个接收节点的并发通信；当网络簇首节点接收到所有其它节点的RTS帧后，运行多波束自组织网络信道接入分配算法；在每个时隙内寻找最优的收发节点对集合，找出具有最大网络容量的边集合，为下一个定向链路时隙内各个节点的信道接入分配结果，实现多节点同频同时的多发多收。

技术领域

本发明涉及一种无线局域网中，适用于多波束无线自组织通信网络的信道接入控制机制。

背景技术

多波束通信设备采用空分复用技术结合TDMA体制和自组织网络的工作方式,相比传统的地空通信设备,可显著提升用户。典型的波束形成网络，主要由可变功率分一、多波束天线的子波束与总波束之间的关系配器和移相器组成，能向馈源阵激励所需的振幅和相位。由于馈源偏多波束天线所具有的特点是能够产生多个子波束，总波束与子离透镜焦点会引起彗形像差而使旁瓣电平升高，馈源的偏焦角不能过波束可以按照不同种类的通信需要，分为以下几种情况，即：固定区大，但可适当组合多个喇叭的辐射来压低波束的旁瓣电平。无线自组织网络是一个采用无线通信方式的、动态组网的多跳的移动性对等网络。先进的自组织网络(SON)性能和核心网络基础架构变化均必不可少。新的核心网络基础架构将利用新的网络范式，如网络功能虚拟化(NFV)和软件定义网络(SDN)。所有管理功能由节点自己完成，而网络基础设施任何组成部分或操纵员都不参与，这种网络被称作自组织网络(或特定网络)。自组织网络可以理解为用多个移动节点组成的、动态变化网络配置，它具有以下特性：没有外部调整机制，也就说它是自配置网络；网络节点发挥路由器和终端设备的功能，网络维持同一配置的时间相对较短。自组织网络生存能力强，拓朴结构变化灵活，能自动适应网络配置变化。在波束切换系统中每个波束的方向是固定的，并且其宽度随着天线阵元数的变化而变化。对于移动用户智能天线系统选择不同的对应波束，使接收的信号强度最大。但用户信号未必固定在波束中心，当用户在波束边缘时或者干扰信号在波束中央时接收效果最差。因此与自适应天线阵比较，波束切换天线不能实现最佳的信号接收。多波束转换定向天线的自组网的基本思想都是预先假设天线为全向天线，利用已有的全向天线拓扑控制算法求得每个节点的逻辑邻居后，根据逻辑邻居的方位，利用多波束转换天线的特性打开合适的天线扇区，实现网络连通。但是，对于通信功能更加先进的自适应波束定向天线，由于形成的增益方向性强的主波束的唯一性，使得的拓扑控制策略很难适用于自适应波束天线自组网。

移动自组织网络又可称为无线自组织网络(AdHoc网络)，是一种没有无需基础设施支持的移动无线网络,网络节点均由移动主机构成，具有组网灵活,易于移动与部署,抗毁能力强等特点,在junshi行动、灾害救援、临时会议等场合有着广泛的应用前景。AdHoc网络是多跳网络，网络中的节点通过共享的无线信道实现彼此通信。在AdHoc网络中，无线信道由多节点共享，网络中移动主机的移动将会导致拓扑结构的改变，网络拓扑频繁变化，同时影响到网络层和传输层协议的性能，已经成为AdHoc网络的一个研究难点。AdHoc网络的传输媒介是无线电波，两个相邻节点在同时使用一个信道时会发生冲突，因为无线电波的传播时全向传播的。研究发现AdHoc网络有很大一部分能源都浪费在节点接收无关紧要的信息环节上了。目前在实施自组织网络路由协议时，采用以下方法，例如，网络拓朴结构和节点位置绑定。网络拓朴结构绑定路由机制可基于网络节点相互位置及其在该结构中的作用生成信息交换逻辑结构。这种结构可以是平面的，所有节点是平等的成员，也可以是分层的。网络中区分主要节点和下属节点。由于单个无线通信节点的通信范围限制，数据包必须经过多个节点传输，即传输的多跳性。AdHoc网络没有固定的基础设施，没有中心控制节点，网络需要临时组建，要求移动节点自动搜索、自动加入建立网络，即网络的自组织性、分布式控制。AdHoc网络移动节点的移动性导致网络结构经常处于变动状态，即网络的动态拓扑性。节点的移动性又导致信道的不稳定性，通信链路经常性断开、重建，即不安全性。