[发明专利]基于半双工信道的虚拟载波侦听组网通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及组网通信技术领域，具体涉及基于半双工信道的虚拟载波侦听组网通信方法。

背景技术

在野外固定或移动指挥通信系统中，通常利用电力线或电台等低速的半双工信道进行多节点组网。无论组建串型网络，还是星型网络或混合型网络，所有通信节点均共享同一传输媒介，基于共享的半双工信道组网通信引入不可忽视的分组碰撞率和媒介竞争。传统网络中基于物理载波侦听的CSMA/CD方法因信道的半双工特性无法完成可靠的碰撞检测，采用划分时隙传输的方法会严重降低网络的吞吐量，且难以实现时延敏感的话传或数话同传。一些基于MAC层改良协议的组网思想是，MAC层在真实数据传输开始之前，通过发送两个短控制帧来完成信道竞争。当一个节点想要向其他邻居节点发送分组时，它首先发送一个名为请求发送（RTS）的短控制帧，用来宣布即将发生的帧发送。在接收到RTS帧后，目的节点通过回复一个名为允许发送（CTS）的短控制帧来同意这次通信。发送方通过侦听CTS，可发送它的真实数据分组。这种“一问一答”的方式人为的降低了信道利用率。而且当应用层业务较重时，由于RTS/CTS分组的碰撞丢失或MAC层退避等待时间过长引起MAC层数据缓存溢出，仍会导致真实数据发生丢失。

发明内容

本发明为了解决数话同传网络中因媒介竞争导致丢包和数话同传不好实现的问题，提出一种基于半双工信道的应用层组网通信方法及其软件实现，在不降低信道利用率的前提下，基于应用层避免共享媒介上的分组碰撞，实现多个节点组网环境下可靠的数话同传功能。

本发明采用以下技术方案实现上述目的。基于半双工信道的应用层组网通信方法，其特征在于，包括虚拟载波侦听组网算法和虚拟载波侦听组网协议；

所述虚拟载波侦听组网算法，其步骤如下：

1）共享半双工信道的网络节点逻辑上划分成主节点和从节点，主节点负责虚拟载波侦听报文的主动发送，从节点被动侦听；网络中任何时刻，只允许存在一个主节点，主节点可通过组网协议动态配置；

2）主节点采用滴流定时器周期性发送虚拟载波侦听报文给从节点，报文中的目的地址从1到N周而复始，从节点将接收到的虚拟载波侦听报文的目的地址，与自身的组网节点地址进行匹配，如果匹配，则开始发送自身就绪的真实数据；

3）当从节点准备发送数话同传包或无就绪的应用数据时，所述数话同传包等同纯话音包，从节点必须事先发送PTT占用请求消息并等待PTT占用证实消息；从节点侦听到证实消息后，由从节点切换成主节点，同时原来的主节点接收到PTT占用请求消息并发送PTT占用证实消息后，将自己由主节点切换成从节点；

所述虚拟载波侦听组网协议，其步骤如下：

1）确定协议报文传输采用的板间接口；

2）定义协议报文格式，并规定应用层和链路层之间接口消息的组成元素；

3）定义组网控制协议消息类型；

4）实现滴流定时器，包括：确定分组传输时间；根据定时周期配置定时精度；滴流策略选择。

进一步地，所述虚拟载波侦听报文分为真实数据侦听报文和空闲侦听报文；真实数据侦听报文承载信令包、数话同传包和数据包；空闲侦听报文承载空闲包。

进一步地，所述板间接口采用网口或串口。

进一步地，所述接口消息由报文头、收发地址、类型、长度、正文和校验要素组成。

进一步地，所述消息类型占用1字节，字节的高4位保留，低4位由链路层解析，协同完成组网控制。

进一步地，所述分组传输时间受线路理论传输速率、应用层和链路层接口速率和链路层包处理时间影响。

进一步地，所述定时周期配置定时精度小于分组传输时间。

进一步地，所述滴流策略采用加速网络收敛的滴流策略或按需传输的滴流策略。

进一步地，所述加速网络收敛的滴流策略，即当网络拓扑相当稳定时，发送空闲包的定时周期变长；当网络拓扑变化需同步参数时，发送空闲包的定时周期变短，但大于分组传输时间。

进一步地，所述按需传输的滴流策略，即任一时刻需传输话音包，定时周期变短减少话音延时，但大于分组传输时间；任一时刻需传输数据包，定时周期变长提高传输效率。

本发明提出基于半双工信道的虚拟载波侦听组网方法是应用于数话同传网络中组网控制软件，能提高半双工信道的利用率，进而为数话同传应用提供足够的吞吐量，完成网络环境下可靠的数话同传功能，适用于基于电力线或无线半双工信道进行组网完成多个节点间数话同传场合，如野外固定指挥通信系统或移动指挥通信系统。

附图说明