[发明专利]一种基于全向定向天线通信的混合双工多址接入方法

说明书

本发明提供了一种基于全向定向天线通信的混合双工多址接入方法，具有全向天线和相控阵定向天线的中心节点同时对多个具有全向天线节点进行管控，按照中心节点和其他节点的业务需求情况分配时隙，实现按需分发数据和星状组网，中心节点通过相控阵定向天线与边缘节点平板定向天线进行大容量数据传输的同时，也能通过全向天线与边缘节点平板定向天线能够并行交互网络管理信息，实现业务数据与网络管理消息并发交互，以提高系统效率。本发明通过充分利用全向天线、相控阵定向天线、平板定向天线的优势，采用业务数据与网络管理消息并发交互的方式，能够有效降低系统的成本，减少管理时隙开销，提高系统效率。

技术领域

本发明涉及时分多址(TDMA)网络动态管理应用技术领域，尤其是一种混合双工多址接入方法，涉及了多波束控制以及时分、空分和频分资源动态调整。

背景技术

基于定向通信的组网工作模式通常可以分为两类，分别是：锁链方式和TDMA方式。采用锁链式接入方法的节点一般采用机械扫描的平板定向天线，成员间的窄波束始终处于对准状态，连接关系固定，网络拓扑结构无法动态灵活地调整，成员间以频分全双工方式实现信息可靠传输。采用时分多址方式，需要成员间在指定的时间进行波束对准和数据传输，节点一般采用相控阵定向天线实现成员间快速的波束对准，能实现较复杂的网络拓扑，但为了维护网络拓扑，需要用部分时隙来传输网络管理类消息，影响网络的传输效率。为了支持更多的使用场景，通常采用阵面较小的半双工模式相控阵定向天线，定向通信系统的传输效率较低。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于全向定向天线通信的混合双工多址接入方法，具有全向天线和相控阵定向天线的中心节点可以同时对多个具有全向天线节点进行管控，按照中心节点和其他节点的业务需求情况分配时隙，实现按需分发数据和星状组网(如图1所示)。中心节点通过相控阵定向天线与边缘节点平板定向天线进行大容量数据传输的同时，也能通过全向天线与边缘节点平板定向天线能够并行交互网络管理信息，实现业务数据与网络管理消息并发交互，以提高系统效率；同时该方案仅在中心节点采用相控阵定向天线，全系统成本也较低。

全网分为管理链路和数传链路两部分。管理链路采用全向对定向工作模式，中心节点通过全向天线接收汇聚边缘节点发送的管理消息(包括入网、网络运维消息)，并将决策信息通过全向天线下发给所有边缘节点，实现网络动态管控。数传链路采用定向对定向工作模式，中心节点根据各边缘节点业务需求，动态调整传输资源(波束资源、时隙资源)，分时与不同边缘节点间完成大容量数据传输。

全向天线具有覆盖范围广的优势，传输网络管理消息能保证全网互联互通；相控阵定向天线传输速率高，波束切换快，但只能以半双工方式工作；平板定向天线传输速率高，成本低，能够以全双供方式工作。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

[步骤1]：

建网阶段：为了提高覆盖范围，中心节点通过全向天线广播管理消息，管理消息包括分配的入网时隙信息和网络运维信息；边缘节点持续监听入网管理消息，解析入网管理消息后在入网时隙竞争接入中心网络，完成入网或迟入网，同时在接入过程中实现自动IP地址分配；

[步骤2]：

网络运行阶段：边缘节点完成入网后，按照更新的时隙表与中心节点不断交互管理和业务数据，边缘节点间交互业务数据通过中心节点转发；

全网的时隙分为固定分配时隙和动态分配时隙，固定分配时隙是建网前预先规划的，中心节点和边缘节点在固定时隙交互维护网络运行需要的管理信息、节点状态信息和业务请求信息；动态分配时隙是根据各节点业务请求动态计算，用于传输业务数据；