[发明专利]一种面向高时敏业务的统计优先级多址接入方法

说明书

本发明公开了一种面向高时敏业务的统计优先级多址接入方法。该方法假定物理层采用跳频和跳时通信技术，首先根据网络规模和业务传输需求，为节点分配跳频跳时图案；通过检测脉冲时隙的占用情况获知跳频跳时图案对应逻辑信道的业务负载值，并采用加注测试法计算各类优先级业务的发送阈值。在每一个网络时帧开始时，发送节点按照优先级顺序，依次检查网络层队列中是否有待发送的数据分组，并将数据分组接收节点跳频跳时图案的业务负载值与该优先级业务的发送阈值比较。如果业务负载值小于发送阈值，节点即可按照接收节点的跳频跳时图案，发送该优先级的数据分组。EXata网络仿真环境中的仿真结果证明了该方法能够可靠支持高时敏业务的传输。

技术领域

本发明属于无线网络领域，特别涉及面向高时敏业务的统计优先级多址接 入方法。

背景技术

战术瞄准网络技术(Tactical Targeting Network Technology，TTNT)系统作 为美军先进战术数据链系统，能够对短暂出现的移动目标实施精确打击，真正 实现“发现即摧毁”的能力。TTNT网络单跳距离，约为185.2千米，2ms的突 发传输时延要求与正在发展的5G通信技术指标相当，高速宽带、基于IP协议 的ad hoc组网方式能够充分发挥分布式网络化作战效能。事实上TTNT不仅仅 包含物理层和数据链路层设计，它已经具备了全IP化的adhoc组网能力，可以 称之为低延时、即时自组织IP网络。

TTNT数据链系统的媒介接入控制(Medium Access Control，MAC)方法为 基于统计优先级的多址接入(Statistical Priority-based Multiple Access，SPMA) 协议，与传统的信道接入方法如CSMA/CA(Carrier Sense multiple Access/Collision Avoidance)和TDMA(Time Division Multiple Access)有很大的 不同，它充分融合了网络协议栈各层之间的信息交互，实现了多种优先级业务 的高速率和低时延传输。在传统的MAC协议中，随机接入协议如CSMA/CA， 没有考虑不同业务类型带宽需求的差异，而且冲突避免机制也会导致网络时延 的增大。而TDMA等固定接入协议在网络灵活性、可扩展性、以及低时延性能等方面，都不能满足当代数据链系统的设计要求。

SPMA协议可以看作是CSMA协议在扩频通信中的应用和加强，SPMA协 议支持优先级区分，当全网业务量较大时，通过低优先级分组退避来降低信道 负载，保证高优先级分组的传输质量。SPMA协议采用基于信道负载统计的方 式来进行接入控制，因此如何准确而且及时地估计信道占用情况成为其关键设 计问题之一，另一个问题则是为各优先级业务设置合适的发送门限，作为信道 占用统计是否满足当前数据分组的发送条件，从而控制节点接入信道进行数据 传输。

由于军事技术的保密性，研究人员虽然可以从公开文献中了解TTNT的部 分特点和性能指标，但无法进一步知晓它完整的技术细节。基于统计优先级的 多址接入协议，需要物理层的跳频跳时和脉冲调制等技术作为支撑。为了实现 信道上可以同时发送多个数据分组，并且还要避免分组的碰撞，物理层的跳频 跳时技术尤为关键。结合物理层采用跳频跳时图案，借鉴统计优先级多址接入 方法的设计思想，面向高时敏业务应用进行无线自组织网络跨层接入技术研究， 无论在军用领域还是民用领域，无论是对网络通信技术的发展，还是对我国数 据链技术的前沿探讨来说，都具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是针对无线ad hoc网络环境中高时敏业务的传输需求，提出 一种面向高时敏业务的统计优先级多址接入方法，从而有效降低数据包传输的 平均端到端时延。为了实现该目的，本发明所采用的步骤是：

步骤1：网络初始化，为每个节点分配跳频跳时图案，开启第一个网络时帧 的计时，通过检查网络层优先级队列是否有包要发，尝试发起数据传输，或者 等待接收数据。