一種用于DZ數據鏈的組網資源分配方法與流程

本發明屬于數據鏈通信，涉及dz數據鏈通信技術無線自組網系統資源調度方法

背景技術：

1、dz數據鏈端機是一種實現彈間、彈地實時通信的電子設備，用于滿足彈彈和彈地等場景的協同探測、協同對抗、數傳等使用需求。

2、現有技術一《無線自組網動態資源分配的設計與實現，丁磊2017.09》示出，無線自組網結合分布式資源分配和動態資源分配，采用分布式動態資源分配進行無線資源分配。分布式動態資源分配能夠有效的解決資源浪費的問題，同時由于有空閑的時隙資源，當有鄰居接入時，可以將空閑的時隙分配給新加入的鄰居，不改變和其他的時隙分配，不會發生沖突，保證了鄰居間業務的穩定性。

3、現有技術二《命名數據無線自組網資源分配與路由優化機制》提出了一種基于區分服務的多優先級仿生競爭機制。首先，根據以內容名稱命名的特點，設計了在內容名稱中標記服務類型字段來區分不同業務的方法，路由節點可以根據內容名稱中的類型字段來對興趣包和數據包進行區分。然后，綜合考慮相同類型數據之間的內部競爭和不同類型數據之間的外部競爭，建立了基于多優先級仿生競爭的區分服務傳輸模型，保證了網絡的穩定性和動態適應性。

4、現有技術三《y?xi，et?al.da-stdma:a?novel?media?access?control?protocolfor?mobile?ad-hocnetworks?based?on?directional?antenna[c].internationalconference?on?advances?in?mobile?computing?andmultimedia.acm，2014:269－274.》提出了一種分布式的基于邊染色的mac協議(da-stdma)。在第一階段用于鄰居節點發現和建立網絡拓撲，每個節點不斷進行拓撲更新，直到獲取穩定的全網拓撲信息；在第二階段用于分布式染色，保證每個鏈路都被分配一個時隙的基礎上額外根據鏈路的負載情況申請新的資源。

5、現有技術一采用分布式資源分配和動態資源分配相結合的方式進行資源調度，可以很好地解決網絡規模較小的環境下資源沖突和業務的穩定性，但是在節點遠距離、規模較大的場景下可能出現節點掉網或者業務信號不穩定的現象，該資源調度方式仍有一定的局限性。

6、現有技術二提出的無線自組網的資源分配和路由優化選擇了帶寬、時延、節點穩定性、緩存命中率等指標作為參照，還需要多綜合考慮其他因素，比如業務質量等。還有對路由的優化缺乏對多業務的考慮。

7、現有技術三提出的資源分配方法在節點發現和拓撲發現仍然使用了全向天線，而在動態分配資源時需要不斷廣播控制幀，導致大量的額外開銷，資源利用率極低。

技術實現思路

1、有鑒于此，本發明提出了一種用于dz數據鏈的組網資源分配方法。本發明所述方法將dz數據鏈系統設計為時間、空間、網絡(三維立體)相耦合的方式，并通過協議軟件對不同單網的時間、空間、頻率資源進行切分，從而解決了強干擾環境中、遠距離場景下不同節點的按需接入，以及遠距離通信的問題。

2、具體技術方案如下：

3、一種用于dz數據鏈的組網資源分配方法，包括，dz數據鏈系統的網絡結構在物理連接上包含多個獨立的單網，dz數據鏈系統采用時間、空間、網絡相耦合的三維資源結構，通過對不同單網的時間、空間、頻率資源進行資源分配；其中，所述三維資源結構的時間指時間資源，空間指網絡成員的波束指向，網絡指不同的跳頻圖案。

4、進一步的，資源分配是對節點通信的時間、空間、頻域資源的分配，對時隙、空間、頻域三維資源結構進行細化切分，滿足不同的任務資源需求，dz數據鏈資源分配過程包括，時隙分配、頻率結構分配、空域結構分配；

5、所述時隙分配指將時間資源以時隙分配給每個網絡成員使用，在該時隙內，只有被分配了該時隙的網絡成員可以在網絡上發送\接收數據，即使該網絡成員沒使用該時隙傳輸數據，該時隙也不能被其他成員占用；

6、頻率結構分配指頻率資源層面，不同單網由跳頻圖案和頻率集區分，多單網在相同時間資源內發送數據時，多路信號流呈現；

7、空域結構分配指在網絡內的一個時隙中采用定向波束劃分多個空域，成員對在一個空域內獨立完成通信，完成接入。

8、進一步的，對不同單網的時間、空間、頻率資源進行切分，形成切片功能，構成資源片，具體的，既可以對某一單網資源進行切片組合，也可對不同單網上的資源進行切片組合；資源片編號分配是根據單網內的網絡成員是否執行同一任務功能，可根據任務應用要求擴展，以滿足不同的作戰任務需求；全網可以以資源片的形式實現各類不同的任務功能。

9、進一步的，資源片類型包括掃描片、網絡管理片、任務資源片；掃描片用于單網內成員之間的鄰居發現，網絡管理片由簇間與簇內網絡管理資源片組合形成，用于全網網絡管理，包括成員入網、退網、網絡靜默網絡管理功能，任務資源片是對不同單網的時間、空間、頻率資源片的組合，以滿足不同的作戰任務需求；其中掃描片資源是靜態資源，需要提前分配完成，其他的資源片則是根據單網內網絡成員的需求以及業務優先級動態分配。

10、進一步的，所述單網可以是簇內網，也可以是簇間網，其內的所有網絡成員通過統一的技術體制參與網絡管理，并通過統一的資源調度與分配規劃出不同功能適配的資源片，實現具備單網自由定制、管理維護統一、資源動態組合、功能靈活的dz數據鏈網絡，實現不同作戰任務之間的靈活切換；

11、單網中所有網絡成員使用相同的網絡運行參數，共享系統容量，所述網絡運行參數包括時頻結構、波形、加密信息；單網適應不同的協同需求進行構建，包括信息交互、拓撲結構、時間同步和抗干擾能力，采用不同的參數，所述參數包括時隙分配方案、空口波形參數以及頻率；單網分為簇內網和簇間網；簇間網的資源分配過程由簇間簇首發起；簇內網的資源分配過程由簇內簇首發起，分別采用不同的跳頻圖案；簇間網的資源分配過程與簇內網資源分配過程一致。

12、有益效果

13、1、相較傳統dz數據鏈通信體制,本發明將空域資源與時頻資源結合使用，形成資源片進行資源的分配調度，并根據不同的任務需求劃分不同類型的時隙，自適應滿足不同速率、時延、抗干擾等不同的邏輯網絡。

14、2、相較傳統dz數據鏈通信體制,本發明可以進行時隙長度的切換，即可以滿足多種時隙類型，這也就意味著時隙的長度根據不同速率的要求可自適應改變。

15、3、本方案在dz數據鏈系統中使用了空域資源和時頻資源相結合的資源分配方法，相比于第三條中的現有技術一，在無線資源緊缺的情況上，空域資源的充分利用，一定程度上緩解了dz數據鏈對于無線資源的使用，提高資源的利用率和業務的穩定性和速率。

16、4、相比于第三條中的現有技術三，本發明在dz數據鏈系統中采用了時頻資源動態分配和波束對準相結合的資源分配技術，采用按需申請資源和資源搶占方法，降低了額外的開銷，提高了資源的利用率。

技術特征：

1.一種用于dz數據鏈的組網資源分配方法，其特征在于：dz數據鏈系統的網絡結構在物理連接上包含多個獨立的單網，dz數據鏈系統采用時間、空間、網絡相耦合的三維資源結構，通過對不同單網的時間、空間、頻率資源進行資源分配；其中，所述三維資源結構的時間指時間資源，空間指網絡成員的波束指向，網絡指不同的跳頻圖案。

2.根據權利要求1所述的一種用于dz數據鏈的組網資源分配方法，其特征在于：資源分配是對節點通信的時間、空間、頻域資源的分配，對時隙、空間、頻域三維資源結構進行細化切分，滿足不同的任務資源需求，dz數據鏈資源分配過程包括，時隙分配、頻率結構分配、空域結構分配；

3.根據權利要求2所述的一種用于dz數據鏈的組網資源分配方法，其特征在于：對不同單網的時間、空間、頻率資源進行切分，形成切片功能，構成資源片，具體的，既可以對某一單網資源進行切片組合，也可對不同單網上的資源進行切片組合；資源片編號分配是根據單網內的網絡成員是否執行同一任務功能，可根據任務應用要求擴展，以滿足不同的作戰任務需求；全網可以以資源片的形式實現各類不同的任務功能。

4.根據權利要求3所述的一種用于dz數據鏈的組網資源分配方法，其特征在于：資源片類型包括掃描片、網絡管理片、任務資源片；掃描片用于單網內成員之間的鄰居發現，網絡管理片由簇間與簇內網絡管理資源片組合形成，用于全網網絡管理，包括成員入網、退網、網絡靜默網絡管理功能，任務資源片是對不同單網的時間、空間、頻率資源片的組合，以滿足不同的作戰任務需求；其中掃描片資源是靜態資源，需要提前分配完成，其他的資源片則是根據單網內網絡成員的需求以及業務優先級動態分配。

5.根據權利要求1-4所述的任意一種用于dz數據鏈的組網資源分配方法，其特征在于：所述單網可以是簇內網，也可以是簇間網，其內的所有網絡成員通過統一的技術體制參與網絡管理，并通過統一的資源調度與分配規劃出不同功能適配的資源片，實現具備單網自由定制、管理維護統一、資源動態組合、功能靈活的dz數據鏈網絡，實現不同作戰任務之間的靈活切換；

技術總結
本發明提出了一種用于DZ數據鏈的組網資源分配方法，具體包括DZ數據鏈系統的網絡結構在物理連接上包含多個獨立的單網，DZ數據鏈系統采用時間、空間、網絡相耦合的三維資源結構，通過對不同單網的時間、空間、頻率資源進行資源分配；其中，所述三維資源結構的時間指時間資源，空間指網絡成員的波束指向，網絡指不同的跳頻圖案。本發明解決了強干擾環境中、遠距離場景下不同節點的按需接入，以及遠距離通信的問題。

技術研發人員：趙楠,丁峰,邵瑜,郝強,馬君剛,陳昱良
受保護的技術使用者：北京航天科工世紀衛星科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/9/9