專利名稱：一種Ad Hoc電臺網絡中多優先級話音接入方法
技術領域：
本發明涉及無線網絡接入領域，特別是在Ad Hoc電臺網絡中實現多優 先級話音業務的方法。
背景技術：
Adhoc網絡是一種無線、多跳的自組織網絡。網絡中的節點借助于其他 節點的轉發，可實現與信號覆蓋范圍外的節點的通信。網絡拓樸結構有可能 為全通網、鏈狀網、復雜網等多種拓樸結構，而且由于節點的可移動性，節 點可隨時的加入或退出網絡，網絡拓樸結構變化頻繁。
Ad Hoc電臺網絡的實際應用中，話音業務是非常重要的業務。與一般 Ad Hoc網絡相比，Ad Hoc電臺網絡的話音業務有三個特點實時性要求高， 可靠性要求高，采用半雙工通播方式。實時性要求高，因此話音和數據業務 需要分開傳輸，占用不同的時隙。可靠性要求高，因此要求避免話音業務的 碰撞。采用半雙工通4番方式，因此一個節點進行話音呼叫時，其兩跳范圍內 的節點都只能接收話音而無法發送話音，其它節點必須能夠通過某種機制要 求其停止話音發送，才能保證高優先級的話音業務能及時發送。與數字對講 系統相比，AdHoc電臺網絡的話音業務有兩個特點多跳拓樸，拓樸結構可 能快速變化。多跳拓樸指網內各節點不一定處于全連通狀態，可能出現隱終 端問題。拓樸結構的變化指網內各節點不斷運動的過程中，可能導致節點間 的拓樸距離發生變化，例如由兩跳變為三跳。要在Ad Hoc電臺網絡實現可靠穩定的多優先級話音業務，必須解決三 個問題隱終端問題，拓樸變化導致的接入狀態更新問題以及話音時隙搶占 問題。
隱終端問題是指在多跳Ad Hoc網絡內，某節點A在向另 一節點B發送 話音或凝:據的過程中，距離其兩跳距離的另一個節點C,由于無法通過載波 偵聽獲知A節點在發送話音或數據，因此也在此時發送話音或數據，導致話 音或數據在B點碰撞。對于實時性不強的數據業務，可以通過預先分配時隙 的TDMA接入解決此問題。對于高實時的話音業務，必須采用其它機制解決。
拓樸變化導致的接入狀態更新問題是指Ad Hoc網絡內由于節點的運動， 導致拓樸結構發生變化，例如一個距離發話音節點兩跳以外的節點運動到兩 跳以內，就要及時通知其當前話音時隙使用情況，避免出現與其它電臺同時 搶占話音時隙。
話音時隙搶占問題是指在低優先級電臺先占用話音時隙的情況下，高優 先級電臺無法使用話音時隙。解決話音信道搶占問題，必須實現多優先級話 音強插功能。話音強插是高優先級電臺通過反饋信道要求低優先級電臺停止 話音發送，從而讓出話音時隙的一種功能。由于電臺間的話音通信使用半雙 工通信方式，電臺只能處于收話音或發話音狀態，必須有話音強插功能才能 避免低優先級的話音業務長期占用信道，從而保證高優先級的話音業務能夠 及時搶占信道。多優先級的設置，能夠更好地滿足多種場合的需求。例如， 對于多級領導同處一個電臺網，或者正副職領導同處一個電臺網的情況，通 過設置不同的優先級，可以更好的區分網內的話音業務。
當前的Ad Hoc電臺網絡中，以上三個問題都未能解決，因而會出現話
6音碰撞從而導致話音中斷，以及低優先級業務長時間占用信道的情況。綜上 所述，迫切需要一種在分布式Ad Hoc電臺網絡中實現無碰撞地占用話音時 隙的方法，在保證話音業務穩定、可靠傳輸的同時，讓高優先級話音業務能 迅速搶占話音時隙。
發明內容
本發明的目的在于提供一種簡單快捷的在Ad Hoc電臺網絡中實現多優 先級話音業務的方法。
本發明的技術方案是這樣實現的
一種在Ad Hoc電臺網絡中實現多優先級話音業務的方法,包括以下步
驟
(l)設定各電臺的話音通信優先級，將數據時隙平均分配給各節點，然 后進行同步組網，建立AdHoc網絡。如未事先設定優先級，默認主臺為最 高優先級，其它電臺為一般優先級。各電臺節點采用時分多址接入(TDMA) 方式，各信道被劃分為一個個等長的時幀，每一個時幀劃分為三種時隙管 理時隙、話音時隙、數據時隙，其中管理時隙傳輸同步信息和管理信息；話 音時隙傳輸話音數據采用2400bps melp (混合激勵線性預測)聲碼話編碼算 法，且所述話音時隙不進行預先分配，由所有節點竟爭使用；數據時隙傳輸 除話音數據外的其他數據，所述的其他數據分為優先數據和普通數據兩種類 型，各節點將優先發送和轉發優先數據。
(2 )各電臺節點分別獨立維護一個通話鏈路表，其記錄內容包括發送方 地址、話音優先級信息、記錄類型以及記錄更新時間。當電臺請求通話時， 先查看通話鏈路表。如通話鏈路表中無記錄，即當前兩跳范圍內無話音呼叫，返回提示音，對用戶的話音輸入進行編碼發送。如表中有記錄，并且通話優 先級高于本機通話優先級，則隨機退避后再次查看。如通話鏈路表中所有記 錄的通話優先級低于本機通話優先級，啟動話音強插，在管理時隙發送話音 強插命令。如需強插的是一跳范圍內的節點，等話音時隙空閑，即可發送話
音；如需強插的是兩跳距離的節點，等待一個數據時隙周期后進行話音發送。
話音發送過程中，每時幀在話音時隙夾帶發送一次話音優先級以及話音發送 方地址信息。
(3 )接收方電臺在話音時隙接收到話音及話音優先級信息后，在通話鏈 路表中添加記錄，記錄類型為一跳內話音。在分配給本節點的數據時隙發送 話音時隙狀態公告。如果每個話音時隙均收到話音數據，不斷更新通話鏈路 表中對應記錄的更新時間。
(4 )如電臺在數據時隙接收到話音時隙狀態公告中話音發送方地址為本 機地址，丟棄該公告；如果公告中話音時隙狀態為閑，則刪除相應記錄；如 果公告中話音時隙狀態為忙，且通話鏈路表中無相應記錄，則添加相應記錄， 記錄類型為兩跳內話音，如通話鏈路表中有相應記錄，則更新該記錄的更新 時間。
(5 )各電臺節點每時幀開始時依次檢查通話鏈路表各記錄，刪除更新時 間在兩個時幀以前的通話記錄。如果通話《連路表有兩個時幀以內的通話記錄， 且記錄類型為一跳內話音，則在分配給本節點的數據時隙發送話音時隙狀態 公告。公告中包含當前話音時隙狀態，通話優先級以及話音發送方地址信息， 其中話音時隙狀態標記為忙。
(6)當發送方電臺結束通話時，接收方電臺檢測到話音時隙由忙變閑，
8刪除通話鏈路表中的相應記錄。
(7) 電臺收到管理時隙的話音強插命令后，如果正在發送話音，則停止
發送；如果正在接收話音，則在數據時隙發送話音強插公告，同時更新通話 鏈路表。
(8) 電臺收到數據時隙的話音強插公告后，如當前正在發送話音，則停 止發送。
(9) 電臺在發話音狀態下接收到話音時隙狀態公告，獲知在兩跳范圍內 有節點在進行話音發送。本地電臺將話音時隙狀態公告中的優先級和本機話 音優先級進行比較，如本機話音優先級高，則繼續發送話音；如本機話音優 先級低，則停止發送話音，更新通話鏈路表；如果兩電臺優先級一致，則地 址大的一方停止發送話音。
步驟(2)中如需強插的是兩跳距離的節點，等待一個數據時隙周期結束 之前就收到關于該節點的話音時隙狀態公告，其中話音時隙狀態標記為閑， 則可提前開始發送話音。
步驟(5)中的話音時隙狀態公告以及步驟(7)中的話音強插公告為優 先數據。
步驟(6 )中同時發送話音時隙狀態公告。公告中包含當前話音時隙狀態， 通話優先級以及話音發送方地址信息，其中話音時隙狀態標記為閑。
本發明由于采用時分多址接入(TDMA)接入方式，將信道按時間進行 分割，每一個時幀劃分為管理時隙、話音時隙和數據時隙，話音業務僅在話 音時隙發送，從根本上避免了電臺發話音過程中占用全部信道。利用管理 隙作為反饋信道，保證話音強插命令能快速可靠的傳達目標節點。利用數據時隙廣播話音強插公告和話音時隙狀態公告，避免出現隱終端問題。可以靈 活的設置各電臺的優先級，從而更好的區分網內的多種話音業務。能夠有效 地區分電臺網內多種優先級的話音業務，同時解決了發送話音時可能出現的 隱終端問題和網絡拓樸快速變化導致的接入狀態更新問題，有效地避免了多 個用戶在話音時隙發生碰撞，提高了話音接入的成功率和穩定性。
下面結合附圖對本發明作進一步的說明
圖1是本發明所述的Adhoc電臺網絡中實現多優先級話音接入方法的時 隙的結構組成示意圖2是本發明所述的Ad hoc電臺網絡的一種拓樸結構示意圖； 圖3是本發明所述的Adhoc電臺網絡中話音發送過程； 圖4是本發明的話音強插命令處理過程； 圖5是本發明的話音時隙狀態公告處理過程；
圖示中一個時幀由四個相同的分幀組成，每個^f分幀有16個時隙，其中V 代表話音時隙，M代表管理時隙，D代表數據時隙。
具體實施例方式
在描述本發明前，先對Adhoc電臺網絡中話音通信的基本模式進行簡單 介紹。Adhoc電臺網絡中話音通信是高實時業務，摁下PTT鍵后，即可進行 通話，采用廣播方式，沒有撥號過程，在發話音節點一跳范圍內的節點都能 接收到話音。通話模式為半雙工方式，即單個節點在某一時刻只能為話音發 送方或話音4^受方。
如圖1~圖5所示，本發明所述的Adhoc電臺網絡中實現多優先級話音
10接入方法,包括以下步驟
(1) 設定各電臺的話音通信優先級，將數據時隙平均分配給各節點，然
后進行同步組網，建立AdHoc網絡。同步組網的過程中，預先i殳定某電臺 節點為主臺，其它節點為屬臺。同步組網的過程，就是主臺向各屬臺發送時 標信號，統一全網時間的過程。如未事先設定優先級，默認主臺為最高優先 級，其它電臺為一般優先級。如圖1所示，各電臺節點采用時分多址接入 (TDMA)方式，為了保證同步信號和話音業務的可靠傳輸，各信道被劃分 為一個個等長的時幀，每一個時幀劃分為三種時隙管理時隙、話音時隙、 數據時隙。其中管理時隙傳輸同步信息和管理信息；話音時隙傳輸話音數據 采用2400bps melp (混合激勵線性預測)聲碼話編碼算法，且所述話音時隙 不進行預先分配，由所有節點竟爭使用；數據時隙傳輸除話音數據外的其他 數據，所述的其他數據分為優先數據和普通數據兩種類型，各節點將優先發 送和轉發優先數據。
(2) 各電臺節點分別獨立維護一個通話鏈路表，其記錄內容包括發送方 mac地址、話音優先級信息、記錄類型以及記錄更新時間。其中網內各電臺 的mac地址均不相同，因此發送方mac地址可以區別不同的通話記錄；優先 級信息用于話音強插時的判斷；記錄類型分為 一跳內話音和兩跳內話音兩種， 用于記錄發送話音節點和當前節點的拓樸結構；更新時間為當前記錄的建立 時間，避免由于拓樸變化和信道誤碼導致通話記錄始終存在。下面詳述發話 音過程中通話鏈路表的作用。如圖3所示，如某電臺用戶請求通話，先查看 通話鏈路表。如通話鏈路表中無記錄，即當前兩跳范圍內無話音呼叫，返回 提示音，對用戶的話音輸入進行編碼發送。如通話鏈路表中有記錄，并且通
ii話優先級高于本機通話優先級，則隨機退避后再次查看。隨機退避時間以時 隙為單位，最大退避范圍等于網內節點數。如通話鏈路表中所有記錄的通話 優先級低于本機通話優先級，啟動話音強插，在管理時隙發送話音強插命令。 如需強插的是一跳范圍內的節點，等話音時隙空閑，即可發送話音；如需強 插的是兩跳距離的節點，收到所有記錄對應的話音時隙狀態公告，且公告中 話音時隙狀態為閑后即可發送話音，或者等待時間超過一個數據時隙周期也 可以進行話音發送。 一個數據時隙周期是指所有節點均有機會發送一次數據 的時間，其根據組網節點數目和每節點分配的數據時隙數目不同而變化。當
前一個分幀有13個數據時隙，如果網內共13個節點，每個節點分配1個數
據時隙，則一個數據時隙周期與一個分幀的時間間隔一致。話音發送過程中， 每時幀在話音時隙夾帶發送一次話音優先級以及話音發送方地址信息。
(3 )接收方電臺在話音時隙接收到話音及話音優先級信息后，在通話鏈 路表中添加記錄，記錄類型為一跳內話音。在分配給本節點的數據時隙發送 話音時隙狀態公告。發送話音時隙狀態公告的目的是，告訴距離本節點一跳 范圍內的各節點，兩跳范圍內有節點發送話音，從而避免隱終端問題。如果 每個話音時隙均收到話音數據，不斷更新通話鏈路表中對應記錄的更新時間。
(4 )如電臺在數據時隙接收到話音時隙狀態公告中話音發送方地址為本 機地址，丟棄該公告；如果公告中話音時隙狀態為閑，則刪除相應記錄；如 果公告中話音時隙狀態為忙，且通話鏈路表中無相應記錄，則添加相應記錄， 記錄類型為兩跳內話音，如通話鏈^各表中有相應記錄，則更新該記錄的更新 時間。
(5 )各電臺節點每時幀開始時依次檢查通話鏈路表各記錄，刪除更新時間在兩個時幀以前的通話記錄。如果更新后，通話鏈路表仍有記錄的類型為 一跳內話音，則在分配給本節點的數據時隙發送話音時隙狀態公告，其中包 含當前話音時隙狀態，通話優先級以及話音發送方地址信息。采用此方式， 可以保證拓樸結構變化和信道誤碼的情況下，通話鏈路表仍能正常更新。例 如，由于節點間距離變化導致本節點的拓樸距離由兩跳變為三跳。不再收到 話音時隙狀態公告，此時釆用超時刪除的辦法可以通話鏈路表能及時更新。 如果話音結束時發送的話音時隙狀態公告由于信道誤碼的原因沒有收到，超 時刪除的方式亦可保障通話鏈路表的更新。
(6)當發送方電臺結束通話時，接收方電臺檢測到話音時隙由忙變閑，
刪除通話鏈路表中的相應記錄，并發送話音時隙狀態公告，公告中包含當前 話音時隙狀態，通話優先級以及話音發送方地址信息，其中話音時隙狀態標 記為閑。雖然通話鏈路表已采用超時刪除的方式，但是話音時隙狀態公告的 發送能夠讓通話鏈路表更快得到更新。
(7 )距離話音發送方兩跳距離的電臺接收到話音時隙狀態公告，且發現 其中話音時隙狀態信息為閑時，刪除通話鏈路表中的相應記錄。
(8) 如圖4所示，電臺收到管理時隙的話音強插命令后，如果正在發送 話音，表明本節點與請求發送方在一跳內，立即停止發送話音；如果本節點 正在接收話音，則表明請求發送方兩跳范圍內有節點在發送話音，本節點在 數據時隙發送話音強插公告，同時更新通話鏈路表。
(9) 電臺收到數據時隙的話音強插公告后，認為當前有兩跳距離的一個 高優先級節點需要發送話音，因此如本節點當前正在發送話音，則停止發送。
(10) 如圖5所示，電臺在發話音狀態下接收到話音時隙狀態公告，獲
13知在兩跳范圍內有節點在進行話音發送。可以判斷由于節點運動，拓樸結構 發生變化，兩個發話音電臺距離由兩跳以外移動到兩跳以內。本地電臺將話 音時隙狀態公告中的優先級和本機話音優先級進行比較，如本機話音優先級
高，則繼續發送話音；如本機話音優先級低，則停止發送話音，更新通話鏈 路表；如果兩電臺優先級一致，則mac地址大的一方停止發送話音。由于兩 個發話音電臺距離由兩跳以外移動到兩跳以內是兩電臺同時獲知的信息，因 此， 一部電臺將繼續發送話音，另一部電臺將停止發送話音。
以上所描述的僅為本發明一種較佳實施例，不應以此來限定本發明之權 利范圍，因此依本發明權利要求所作的等同變化，仍屬本發明所涵蓋的范圍。
權利要求
1、一種在Ad Hoc電臺網絡中實現多優先級話音業務的方法，其特征在于包括以下步驟(1)設定各電臺的話音通信優先級，將數據時隙平均分配給各節點，然后進行同步組網，建立Ad Hoc網絡，如未事先設定優先級，默認主臺為最高優先級，其它電臺為一般優先級，各電臺節點采用時分多址接入(TDMA)方式，各信道被劃分為一個個等長的時幀，每一個時幀劃分為三種時隙管理時隙、話音時隙、數據時隙，其中管理時隙傳輸同步信息和管理信息；話音時隙傳輸話音數據采用2400bps melp(混合激勵線性預測)聲碼話編碼算法，且所述話音時隙不進行預先分配，由所有節點競爭使用；數據時隙傳輸除話音數據外的其他數據，所述的其他數據分為優先數據和普通數據兩種類型，各節點將優先發送和轉發優先數據；(2)各電臺節點分別獨立維護一個通話鏈路表，其記錄內容包括發送方地址、話音優先級信息、記錄類型以及記錄更新時間，當電臺請求通話時，先查看通話鏈路表，如通話鏈路表中無記錄，即當前兩跳范圍內無話音呼叫，返回提示音，對用戶的話音輸入進行編碼發送；如通話鏈路表中有記錄，并且通話優先級高于本機通話優先級，則隨機退避后再次查看；如通話鏈路表中所有記錄的通話優先級低于本機通話優先級，啟動話音強插，在管理時隙發送話音強插命令，如需強插的是一跳范圍內的節點，等話音時隙空閑，即可發送話音；如需強插的是兩跳距離的節點，等待一個數據時隙周期后進行話音發送，話音發送過程中，每時幀在話音時隙夾帶發送一次話音優先級以及話音發送方地址信息；(3)接收方電臺在話音時隙接收到話音及話音優先級信息后，在通話鏈路表中添加記錄，記錄類型為一跳內話音，在分配給本節點的數據時隙發送話音時隙狀態公告，如果每個話音時隙均收到話音數據，不斷更新通話鏈路表中對應記錄的更新時間；(4)如電臺在數據時隙接收到話音時隙狀態公告中話音發送方地址為本機地址，丟棄該公告；如果公告中話音時隙狀態為閑，則刪除相應記錄；如果公告中話音時隙狀態為忙，且通話鏈路表中無相應記錄，則添加相應記錄，記錄類型為兩跳內話音，如通話鏈路表中有相應記錄，則更新該記錄的更新時間；(5)各電臺節點每時幀開始時依次檢查通話鏈路表各記錄，刪除更新時間在兩個時幀以前的通話記錄；如果通話鏈路表有兩個時幀以內的通話記錄，且記錄類型為一跳內話音，則在分配給本節點的數據時隙發送話音時隙狀態公告，公告中包含當前話音時隙狀態，通話優先級以及話音發送方地址信息，其中話音時隙狀態標記為忙；(6)當發送方電臺結束通話時，接收方電臺檢測到話音時隙由忙變閑，刪除通話鏈路表中的相應記錄；(7)電臺收到管理時隙的話音強插命令后，如果正在發送話音，則停止發送；如果正在接收話音，則在數據時隙發送話音強插公告，同時更新通話鏈路表；(8)電臺收到數據時隙的話音強插公告后，如當前正在發送話音，則停止發送；(9)電臺在發話音狀態下接收到話音時隙狀態公告，獲知在兩跳范圍內有節點在進行話音發送，本地電臺將話音時隙狀態公告中的優先級和本機話音優先級進行比較，如本機話音優先級高，則繼續發送話音；如本機話音優先級低，則停止發送話音，更新通話鏈路表；如果兩電臺優先級一致，則地址大的一方停止發送話音。
2、根據權利要求1所述在Ad Hoc電臺網絡中實現多優先級話音業務的 方法，其特征在于上述步驟(2)中如需強插的是兩跳距離的節點，等待一個 數據時隙周期結束之前就收到關于該節點的話音時隙狀態公告，其中話音時 隙狀態標記為閑，則可提前開始發送話音。
3 、根據權利要求1所述在Ad Hoc電臺網絡中實現多優先級話音業務的 方法，其特征在于上述步驟(5)中的話音時隙狀態公告以及上述步驟(7) 中的話音強插公告為優先數據。
4、根據權利要求l所述在Ad Hoc電臺網絡中實現多優先級話音業務的方 法，其特征在于上述步驟(6)中同時發送話音時隙狀態公告，其中公告中包 含當前話音時隙狀態，通話優先級以及話音發送方地址信息，且話音時隙狀 態標記為閑。
全文摘要
本發明公開了一種在Ad Hoc電臺網絡中實現多優先級話音業務的方法，其主要特點是將信道按時間進行分割，每一個時幀劃分為管理時隙、話音時隙和數據時隙，話音業務僅在話音時隙發送。話音時隙不進行預先分配，由所有節點競爭使用，并結合在管理時隙發送的話音強插命令、在數據時隙發送的話音強插公告和話音時隙狀態公告，實現多優先級話音業務。能夠有效地區分電臺網內多種優先級的話音業務，同時解決了發送話音時可能出現的隱終端問題和網絡拓撲快速變化導致的接入狀態更新問題，有效地避免了多個用戶在話音時隙發生碰撞，提高了話音接入的成功率和穩定性。
文檔編號H04W28/24GK101635965SQ20091004152
公開日2010年1月27日 申請日期2009年7月30日 優先權日2009年7月30日
發明者勇 劉, 銳 陳 申請人:廣州海格通信集團股份有限公司