[发明专利]基于定向天线的多频时分多址接入系统和方法

权利要求书

1.一种基于定向天线的多频时分多址接入方法，其特征在于：包括有如下步骤：

步骤1，子网划分：给各子网划分不同频段，网关节点支持全频接收，同一子网内节点通过时分多址方式相互通信；

步骤2，超帧构成：每一个超帧分为网间复帧和网内复帧，网间复帧又分为网间勤务帧、网间固定子帧和网间动态子帧，网内复帧又分为网内勤务帧、网内固定子帧和网内动态子帧；固定子帧由多个固定时隙构成，动态子帧由多个动态时隙构成；

(2a)基于链路数量划分时隙，包括网内固定时隙划分及网间固定时隙划分；

(2b)盲扫发现新邻节点，固定与动态分配结合时隙分配：勤务帧用于地面站给节点注入信息及节点进行盲扫发现新邻节点；固定子帧一方面用于节点交互拓扑信息，另一方面，当节点有业务分组的传输需求时，通过向目的节点预约动态时隙资源实现分组传输；动态子帧用于预约成功的业务通信，进行节点间动态业务分组传输；即采用固定分配与动态分配相结合的时隙分配方法；

(2c)当有新节点入网时，若无法复用原子网的固定时隙通信，将动态时隙变为新的固定时隙使用；

步骤3，服务质量保障：当网络中的资源无法满足多业务需求时，采用高优先级业务抢占低优先级业务资源的方法，保障高优先级业务的优先通信。

2.根据权利要求1所述的基于定向天线的多频时分多址接入方法，其特征在于：步骤(2a)所述的基于链路数量划分时隙，包括如下步骤：

(2a1)网内固定时隙划分：在配置定向天线的n个节点子网中，共存在C2 n条链路，若n为偶数，每个时隙最多可供n/2对节点通信，需要划分(n-1)个网内固定时隙；若n为奇数，每个时隙最多可供(n-1)/2对节点通信，需要划分n个网内固定时隙；其中n为整数，n≥2；

(2a2)网间固定时隙划分：在配置定向天线具有x个网关节点的网络中，网关节点间共存在C2 x条链路，若x为偶数，每个时隙最多可供x/2对网关节点通信，需要划分(x-1)个网间固定时隙；若x为奇数，每个时隙最多可供(x-1)/2对节点通信，需要划分x个网间固定时隙；其中x为整数，x≥2。

3.根据权利要求1所述的基于定向天线的多频时分多址接入方法，其特征在于：步骤(2b)所述的盲扫发现新邻节点，固定与动态分配结合时隙分配，包括有如下步骤：

(2b1)勤务帧中地面站注入信息及节点进行盲扫：子网内节点在网内勤务帧到来时，接收地面站给子网注入的拓扑信息，并进行盲扫发现新邻节点，以完成新节点入网操作；网关节点在网间勤务帧到来时，接收地面站给网关节点注入的拓扑信息，并进行盲扫发现新邻节点，以完成新节点入网操作；

(2b2)固定子帧中发送地理位置信息包：子网内节点在分配的网内固定时隙与相应的网内邻居节点交互自己所收集的本子网内成员地理位置信息，写入网内地理位置信息包中发送出去，网内地理位置信息包中包含网内各节点ID号及对应的经纬度和高度；网关节点在分配的网间固定时隙与相应的目的网关节点交互本子网的地理位置信息，写入网间地理位置信息包中发送出去，网间地理位置信息包中包含子网号及本子网经度、纬度和高度的上下限；

(2b3)固定子帧中更新地理位置信息表：目的节点收到地理位置信息包后更新自己地理位置信息表内原本没有掌握的网内成员或各子网的地理位置信息；

(2b4)固定子帧中发送动态时隙预约包：若源节点有业务分组需要向当前通信的节点进行传输，则在地理位置信息包传输完成后发送一个动态时隙预约包，向目的节点预约动态时隙资源以完成分组传输；预约包中源节点不仅要标识源及目的节点地址，还需要注明自己需要预约的时隙数量以及目前自己空闲的动态时隙号，最后标注上业务分组的优先级以便于后续实现高优先级保障机制；若目的节点在本子网内，则源节点在网内固定时隙向目的节点预约网内动态时隙；若目的节点不在本子网内，则节点在网内固定时隙向本子网的网关节点预约网内动态时隙，先将业务传输至本子网的网关节点处，网关节点则可在网间固定时隙向目的子网的网关节点预约网间动态时隙，以进行本子网业务的跨网传输；

(2b5)固定子帧中目的节点对源节点的预约信息进行应答：目的节点收到源节点发送的动态时隙预约包后，查看自己的动态时隙占用表，根据自己当前的空闲时隙情况对源节点的预约进行应答，应答包中包含源及目的节点地址、是否同意预约时隙及分配的时隙号，同时相应地修改本地动态时隙占用表；

(2b6)固定子帧中根据应答信息进行准备：源节点收到目的节点的动态时隙预约应答包后，更新自己的动态时隙占用表，按照应答信息准备后续业务分组的发送，至此预约过程完成；

(2b7)动态子帧中发送业务：当双方协商好的动态时隙到来时，源节点发送业务分组，目的节点在每个时隙收完分组后给源节点回复一个ACK确认信息表示自己已成功接收到业务分组，至此一次业务通信过程完成；

(2b8)业务接续传输判断：若节点的业务量过大导致一次通信过程没有传输完，则下一帧与目的节点通信的固定时隙到来时，返回步骤(2b4)重新向目的节点预约时隙传输数据包，执行步骤(2b4)至步骤(2b7)，直至该节点的业务全部传输完毕。