[发明专利]基于分层网络架构的网络编码通信方法及装置

权利要求书

1.一种基于分层网络架构的网络编码通信方法，其特征在于，应用于无人机集群，所述通信方法包括以下步骤：

建立集群分层自组织网络：采用基于地理位置信息的分簇算法，将所述无人机集群中由空中节点和地面站组成的集群自组织网络，划分为由多个簇首节点和多个非簇首节点作为骨干节点的骨干网络，其中，多个所述簇首节点组成所述骨干网络的第一层，各个所述簇首节点分别对应的多个所述非簇首节点组成所述骨干网络的第二层，每个所述簇首节点与其对应的多个所述非簇首节点组成一个簇；

建立分层网络路由：基于所述骨干网络，建立能够感知所述骨干网络中各所述骨干节点之间连接态势的时间图模型，根据所述时间图模型，确定所述骨干节点的数据转发能力，使用地理位置信息辅助的簇首交换协议，建立所述骨干网络中源节点到目的节点的路由；

传输网络编码数据：所述源节点对编码缓存区中的原始数据包进行随机线性编码，得到对应的编码混合包，并将所述编码混合包发送至该源节点对应的源簇首节点，所述源簇首节点基于所述路由，将所述编码混合包发送至目的簇首节点，所述目的簇首节点将所述编码混合包发送至对应的目的节点。

2.根据权利要求1所述的通信方法，其特征在于，所述建立集群分层自组织网络，具体包括以下步骤：

将所述地面站作为所述骨干网络的组网节点；

所述组网节点完成所述空中节点的入网：所述组网节点接收并处理所述空中节点发送的入网申请，根据所述入网申请，确定所述空中节点对应的身份信息和时隙信息，并将所述身份信息和所述时隙信息回复给所述空中节点，完成所述空中节点的入网，其中，所述身份信息用于指示所述空中节点是否为簇首节点以及所述空中节点为非簇首节点时所对应的簇首节点，所述时隙信息用于指示所述空中节点对应的簇首时隙或者簇内业务时隙；

新的空中节点侦听前一个步骤最后得到的簇首节点广播的地理位置信息，根据侦听到的所述地理位置信息，选取一跳范围距离最近且对应的非簇首节点的数量未达到预设限值的簇首节点作为新的组网节点，将新的入网申请发送至所述新的组网节点，所述新的组网节点根据所述组网节点完成所述空中节点的入网的步骤，完成所述新的空中节点的入网，得到最终的骨干网络。

3.根据权利要求2所述的通信方法，其特征在于，所述组网节点完成所述空中节点的入网，具体包括以下步骤：

判断所述入网申请是否被处理过，若是，则所述组网节点将所述空中节点对应的身份信息和时隙信息作为确认消息回复给所述空中节点；若否，则所述组网节点按顺序为所述空中节点分配节点标识；

判断当前的骨干网络中所述簇首节点的数量是否未达到第一预设阈值：

若是，则所述组网节点将所述空中节点的簇身份确定为簇首节点，根据所述簇首节点对应的所在簇编号为所述空中节点分配簇首时隙，将所述入网申请中所述空中节点的地理位置信息存入所述组网节点对应的簇首位置表中，并将所述空中节点对应的身份信息和所述簇首时隙作为确认消息回复给所述空中节点，其中，所述身份信息包括所述节点标识、所述簇身份、所在簇编号、簇首节点标识，所述簇首节点标识为所述空中节点的节点标识；

若否，则所述组网节点基于所述入网申请中所述空中节点的地理位置信息，根据就近原则寻找所述非簇首节点的数量未达到第二预设阈值的簇，若寻找出的簇为孤立簇，则将所述空中节点的簇身份确定为非簇首节点中的副簇首节点，若寻找出的簇不为孤立簇，则将所述空中节点的簇身份确定为非簇首节点中的普通节点，并按顺序为所述空中节点分配簇内业务时隙，将所述空中节点对应的身份信息和所述簇内业务时隙作为确认消息回复给所述空中节点，其中，所述身份信息中的所在簇编号和所述簇首节点标识根据寻找出的簇确定；

所述空中节点从所述组网节点回复的确认消息中读取所述身份信息，判断该空中节点自身是否为簇首节点：若是，则定时广播自身的地理位置信息，所述组网节点根据侦听到的所述空中节点广播的地理位置信息更新簇首位置表；若否，则将所述确认消息中的所述身份信息和所述时隙信息发送至对应的簇首节点。