一种基于动态预约受控接入协议的数据通信终端

本发明涉及无线通信网络中的数据通信终端，尤其涉及一种基于动态预约受控接入协议的数据通信终端。

网络用户通过数据通信终端进行收发信息，完成多个用户之间的信息交互。数据通信终端包含数据格式化处理模块、收发信号处理模块、通信协议模块等，其中通信协议模块是数据通信终端的核心部件，它影响了数据通信终端的信息传输速率、网络吞吐量、网络拓扑结构等。因此，通信协议模块采用何种网络协议，对数据通信终端的信息传输性能具有重要影响。

预约是一种典型的受控接入网络协议，它相对于以TDMA(时分多址)为代表的固定分配协议来说，具有较好的信道资源分配灵活性。网内用户的数据通信终端可根据自身传输信息的需求，主动申请信道资源进行信息传输，在不发送信息时，则将信道资源的使用权移交出来供网内其它用户使用，信道资源的利用率较高。而TDMA固定分配协议不能实现信道资源的相互协调，信道资源是在网络启动前就预先分配好了，网络启动后，信道资源只能是固定的属于某一个用户，即使该用户没有发送信息需求，也是被该用户占用的。进一步，预约受控接入协议，它相对于以CSMA(载波侦听多址接入)为代表的随机接入协议来说，具有较高的信息发送成功率。CSMA协议是采用竞争的方式实现信道资源分配，这种竞争方式不可避免的引入了冲突，从而使得网内用户无法保证其信息能够成功的发送出去。而在预约协议中，只要网内用户有发送信息需求，就可为其分配信道资源，可保证信息能够成功发送出去。

在现有的预约协议中，网内主站是按照前哨站发送预约时隙信息的时间先后顺序，为网内前哨站分配业务时隙。然而，采用按申请时间的先后顺序分配业务时隙的方式，其前提是网内前哨站全部是等同的成员，不具有任何差异性。但是，这种无差异性的前提在实际的网络应用场景中是不切实际的，不可行的。在实际的应用场景中，网内各成员在平台类型方面是有差异的，例如，指挥控制类平台与非指挥控制类平台的差异性是非常明显的，指挥控制类成员在网络信息交互中是起到主导作用的，是用于指挥非指挥控制类成员的，如果指挥控制类成员的信息不能够及时发送，则势必影响整个网络的协同；另一方面，在实际的应用场景中，网内各成员发送信息的紧迫性要求也是不同的，也是具有差异性，例如信息更新率的差异性，发送高更新率信息的紧迫性要远远大于低更新率信息。因此，通过上述分析可知，现有预约协议中按预约时隙信息的时间先后顺序分配业务时隙的方式，是不符合实际运用场景的，无法体现网络成员的个体差异性，从而难以保证网内各平台发送信息的实时性要求，更无法保证网内各成员的信息交互和协同操作等任务的顺利完成。

本发明的目的是通过合理分配信道资源，提高网内用户数据通信终端发送业务信息的实时性，尤其是高等级用户发送业务信息的实时性。

为了实现本发明的目的，本发明提供了一种基于动态预约受控接入协议的数据通信终端，所述数据通信终端包括：

数据格式化处理模块，用于按照预定的消息格式对待发送的数据信息进行格式编码，并将接收到的数据信息进行格式译码解读；

收发信号处理模块，用于在受控接入协议的控制下对格式化处理后的数据进行数据发射前准备以及对接收到的数据进行信号处理，并通过射频模块进行信号发送和接收；

受控接入协议模块，用于执行动态预约受控接入协议，控制所述收发信号处理模块经射频模块完成数据收发处理；并根据预先设置的终端类型执行相应的操作，即：

若所述终端设置为主站，则控制所述收发信号处理模块经射频模块发送业务信息和接收网内前哨站的预约时隙信息和业务信息，并按照指挥控制类平台优于非指挥控制类平台、待发送业务数据更新率高的优于更新率低的、待发送业务数据长度短的优于待发送业务数据长度长的原则，比较所述前哨站的预约等级，建立当前预约周期的预约申请列表，按照预约申请列表顺序向所述前哨站分配业务时隙，并控制所述收发信号处理模块经射频模块发送前哨站业务时隙分配信息；

若所述终端设置为前哨站，则控制所述收发信号处理模块经射频模块接收网内其它成员的信息，按照预先设置的预约信道发送预约时隙信息，并按照主站分配的业务时隙控制收发信号处理模块发送业务信息；

参数设置模块，用于设置所述受控接入协议模块的网络参数以及终端类型；

射频模块，与所述收发信号处理模块相连，用于按照规定的工作频段进行数据发射和接收。

进一步，在本发明所公开的技术方案中，主站根据所述前哨站预约等级顺序建立预约申请列表，所述预约等级由高至低的判定方法为：

所述受控接入协议模块控制所述收发信号处理模块经所述射频模块接收所述前哨站发送的预约时隙信息，所述受控接入协议模块对所述预约时隙信息内容进行比较；首先，比较所述前哨站的平台类型，指挥控制类从站的预约等级高于非指挥控制类从站；其次，比较所述前哨站待发送业务数据的更新率，更新率高的前哨站预约等级高于更新率低的前哨站；最后比较所述前哨站待发送业务数据长度，业务数据长度短的前哨站预约等级高于业务数据长度长的前哨站。

进一步，在本发明所公开的技术方案中，所述主站的受控接入协议模块控制所述收发信号处理模块经所述射频模块在当前预约周期内接收前哨站的预约时隙信息时，先将所述前哨站与前一个预约周期内预约申请列表中预约等级最高的前哨站进行预约等级比较；

若当前预约周期前哨站的预约等级高，则将所述前哨站插入到前一个预约周期的预约申请列表中；否则，不插入。

进一步，在本发明所公开的技术方案中，所述主站的受控接入协议模块按照前一预约周期所建立的预约申请列表顺序向所述前哨站分配业务时隙，并控制所述收发信号处理模块经所述射频模块发送前哨站业务时隙分配信息；所述业务时隙分配信息包括待发送业务数据前哨站的地址及其业务时隙参数。

进一步，在本发明所公开的技术方案中，所述终端的类型不同，所述受控接入协议模块执行的操作也不同；若所述终端设置为主站，则所述受控接入协议模块执行以下操作：

步骤一：控制所述收发信号处理模块经所述射频模块发射主站业务信息；

步骤二：控制所述收发信号处理模块经所述射频模块接收网内前哨站的预约时隙信息；

步骤三：根据所接收到的前哨站的预约时隙信息内容，判定所述前哨站的轮询级别，建立当前预约周期的预约申请列表；并与前一个预约周期内预约申请列表中预约等级最高的前哨站进行预约等级比较；若当前预约周期前哨站的预约等级高，则将所述前哨站插入到前一个预约周期的预约申请列表中；否则，不插入；

步骤四：按照前一预约周期所建立的预约申请列表顺序向所述前哨站分配业务时隙，并控制所述收发信号处理模块经所述射频模块发送前哨站业务时隙的分配信息；

步骤五：控制所述收发信号处理模块经所述射频模块接收网内前哨站的业务信息；

步骤六：判断预约周期是否结束；若结束，则返回步骤一，否则，控制所述收发信号处理模块经所述射频模块继续接收其它成员终端的数据信息。

进一步，在本发明所公开的技术方案中，所述终端的类型不同，所述受控接入协议模块执行的操作也不同；若所述端机设置为前哨站，则所述受控接入协议模块执行以下操作：

步骤一：控制所述收发信号处理模块经所述射频模块接收所述主站的业务信息；

步骤二：控制所述收发信号处理模块按照预先设置的预约信道经所述射频模块发送预约时隙信息；

步骤三：控制所述收发信号处理模块经所述射频模块接收所述主站分配的前哨站业务时隙的分配信息；

步骤四：控制所述收发信号处理模块按照所述主站分配的业务时隙经所述射频模块发送业务数据信息；

步骤五：判断预约周期是否结束；若结束，则返回步骤一，否则，控制所述收发信号处理模块经所述射频模块接收其它成员终端的数据信息。

进一步，在本发明所公开的技术方案中，所述射频模块发射前哨站的预约时隙信息与主站的前哨站业务时隙分配信息的频率相同；所述射频模块发射主站的业务信息和前哨站的业务信息的频率相同；所述射频模块发射前哨站的预约时隙信息和主站的前哨站业务时隙分配信息的发射频率与所述主站和前哨站的业务信息的发射频率不同。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

①提高了网内用户发送信息的实时性。

在现有的预约协议中，是按照前哨站发送预约时隙信息的时间先后顺序分配业务时隙。然而，采用按申请时间的先后顺序分配业务时隙的方式，其前提是网内前哨站全部是功能等同的成员，不具有任何差异性。但是，这种无差异性的前提在实际的网络应用场景中是不切实际的，不可行的，是与网内成员待发送信息是无关的。从而使得发送信息紧迫性高的成员其分配的业务时隙设置在发送信息紧迫性低的成员的后面，从而增加了其发送业务信息的等待时间，影响其发送信息的实时性。在本发明所公开的技术方案中，综合考虑申请业务时隙成员数据通信终端的平台类型、发送信息更新率等因素，区分网内成员发送信息的轻重缓急，并按照发送信息的轻重缓急分配业务时隙，从而保证了网内成员发送信息的实时性。

②保障了网内高等级用户数据通信终端发送信息的优先性。

在现有技术中，基于预约的无线通信网络是采用预约时间的先后顺序，为网内用户数据通信终端分配业务时隙，发送业务作息。但是这种基于时间顺序分配业务时隙的方式，抹杀了网内用户的差异性，而是把网内用户看作是完全等同的个体，这是与实际的应用场景是不相符的，更是难以保证高等级用户发送业务数据的优先性。在本发明所公开的技术方案中，受控接入协议模块按照指挥控制类平台优于非指挥控制类平台、待发送业务数据更新率高的优于更新率低的、待发送业务数据长度短的优于待发送业务数据长度长的原则，比较所述前哨站的预约等级，区分网内成员发送信息的轻重缓急，并按预约等级顺序分配业务时隙，从而保障了网内高等级用户数据通信终端发送信息的优先性。

③提高了网内用户数据通信终端信息传输的有效性。

在基于预约的无线通信网络中，通常是采用单信道方式实现网内用户数据通信终端的信息传输，通过时分复用方式实现信道资源共享。然而，用户数据通信终端用于预约业务时隙的时隙不可避免了增加了用户发送业务信息的等待时间，从而降低了数据通信终端发送信息的有效性。而在本发明所公开的技术方案中，所述用户数据通信终端预约业务信道和发送业务信息采用双信道设置，可同时并发进行，从而显著提高了网内用户发送信息的有效性。

本发明的其它优点和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

图1基于动态预约受控接入协议的数据通信终端组成示意图。

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

在现有的基于预约的无线通信网络中，是按照前哨站发送预约时隙信息的时间先后顺序分配业务时隙。然而，采用按申请时间的先后顺序分配业务时隙的方式，其将网内用户的数据通信终端视为完全等同的个体，无法体现网络成员的个体差异性，与用户的平台类型、发送信息的更新率等因素无关，更是与实际的应用场景不相符，从而难以保证用户数据通信终端发送信息的实时性，也无法保证高等级用户数据通信终端发送信息的优先性。

在实际的应用场景中，网内各成员在平台类型方面是有差异的，例如，指挥控制类平台与非指挥控制类平台的差异性是非常明显的，指挥控制类成员在网络信息交互中是起到主导作用的，是用于指挥非指挥控制类成员的，如果指挥控制类成员的信息不能够及时发送，则势必影响整个网络的协同；另一方面，在实际的应用场景中，网内各成员发送信息的紧迫性要求也是不同的，也是具有差异性，例如信息更新率的差异性，发送高更新率信息的紧迫性要远远大于低更新率信息。

为了解决现有技术中存在的问题，本发明实施例公开了一种基于动态预约受控接入协议的数据通信终端，所述数据通信终端的组成示意图如图1所示。所述数据通信终端包括：

数据格式化处理模块，用于按照预定的消息格式对待发送的数据信息进行格式编码，并将接收到的数据信息进行格式译码解读；

收发信号处理模块，用于在受控接入协议的控制下对格式化处理后的数据进行数据发射前准备以及对接收到的数据进行信号处理，并通过射频模块进行信号发送和接收；

受控接入协议模块，用于执行动态预约受控接入协议，控制所述收发信号处理模块经射频模块完成数据收发处理；并根据预先设置的终端类型执行相应的操作，即：

若所述终端设置为主站，则控制所述收发信号处理模块经射频模块发送业务信息和接收网内前哨站的预约时隙信息和业务信息，并按照指挥控制类平台优于非指挥控制类平台、待发送业务数据更新率高的优于更新率低的、待发送业务数据长度短的优于待发送业务数据长度长的原则，比较所述前哨站的预约等级，建立当前预约周期的预约申请列表，按照预约申请列表顺序向所述前哨站分配业务时隙，并控制所述收发信号处理模块经射频模块发送前哨站业务时隙分配信息；

若所述终端设置为前哨站，则控制所述收发信号处理模块经射频模块接收网内其它成员的信息，按照预先设置的预约信道发送预约时隙信息，并按照主站分配的业务时隙控制收发信号处理模块发送业务信息。

参数设置模块，用于设置所述受控接入协议模块的网络参数以及终端类型；

射频模块，与所述收发信号处理模块相连，用于按照规定的工作频段进行数据发射和接收。

通常，在网络启动前，主站会根据网内前哨站的顺序预先分配预约信道，网络启动后，网内前哨站数据通信终端根据自身发送信息的需求发送预约时隙信息。主站预先分配预约信道的顺序可以是前哨站的地址顺序，也可以是按前哨站的重要性排列的顺序。网络启动后，前哨站等待预先分配的预约信道的到来，当所述预约信道到来时，如果有发送业务信息需求，则发送预约时隙信息，否则，不发送；主站按照预约等级顺序为网内前哨站数据通信终端分配业务时隙，前哨站按照分配的业务时隙发送业务信息。从主站发送业务信息开始，到前哨站按照分配的业务时隙发送业务信息为止，遍历一次，称为预约周期。

在本发明实施例所公开的技术方案中，抛弃了原有按预约申请时间顺序分配业务时隙的方式，而是充分考虑与用户数据通信终端发送信息的实时性要求紧密相关的因素，包括平台类型、待发送业务信息的更新率、待发送业务数据长度，并基于上述相关因素进行预约等级比较，并按照预约等级由高至低的顺序，向申请业务时隙的前哨站数据通信终端分配业务时隙资源，从而充分体现了用户的个体差异性，区分发送信息的轻重缓急。因此，相对于现有技术来说，本发明所公开的技术方案，有效提高了网内用户发送信息的实时性。

进一步，在本发明实施例所公开的技术方案中，主站根据所述前哨站预约等级顺序建立预约申请列表，所述预约等级由高至低的判定方法为：

所述受控接入协议模块控制所述收发信号处理模块经所述射频模块接收所述前哨站发送的预约时隙信息，所述受控接入协议模块对所述预约时隙信息内容进行比较；首先，比较所述前哨站的平台类型，指挥控制类从站的预约等级高于非指挥控制类从站；其次，比较所述前哨站待发送业务数据的更新率，更新率高的前哨站预约等级高于更新率低的前哨站；最后比较所述前哨站待发送业务数据长度，业务数据长度短的前哨站预约等级高于业务数据长度长的前哨站。

在无线网络通信的实际应用场景中，用户数据通信终端发送信息通常具有一定的突发性，如果是高预约等级用户产生的突发性信息，则其对信息传输的更新率、响应时间等要求非常高，如果仍按照当前预约周期申请列表顺序为其分配业务信道，则该用户数据通信终端等待分配业务时隙的时间会较长，从而导致其无法满足信息传输要求，难以将高预约等级平台的突发信息及时发送出去，导致网内用户之间的协同操作任务无法完成。因此，必须采取技术措施，进一步保障网内高预约等级用户数据通信终端发送信息的优先性。

为了解决现有技术中存在的问题，进一步，在本发明实施例所公开的技术方案中，所述主站的受控接入协议模块控制所述收发信号处理模块经所述射频模块在当前预约周期内接收前哨站的预约时隙信息时，先将所述前哨站与前一个预约周期内预约申请列表中预约等级最高的前哨站进行预约等级比较；

若当前预约周期前哨站的预约等级高，则将所述前哨站插入到前一个预约周期的预约申请列表中；否则，不插入。

进一步，在本发明实施例所公开的技术方案中，所述主站的受控接入协议模块按照前一预约周期所建立的预约申请列表顺序向所述前哨站分配业务时隙，并控制所述收发信号处理模块经所述射频模块发送前哨站业务时隙分配信息；所述业务时隙分配信息包括待发送业务数据前哨站的地址及其业务时隙参数。

所述主站按照前一预约周期所建立的预约申请列表顺序向所述前哨站数据通信终端分配业务信道。典型情况下，所述预约周期的时间长度为12秒。

进一步，在本发明实施例所公开的技术方案中，所述终端的类型不同，所述受控接入协议模块执行的操作也不同；若所述终端设置为主站，则所述受控接入协议模块执行以下操作：

步骤一：控制所述收发信号处理模块经所述射频模块发射主站业务信息；

步骤二：控制所述收发信号处理模块经所述射频模块接收网内前哨站的预约时隙信息；

步骤三：根据所接收到的前哨站的预约时隙信息内容，判定所述前哨站的轮询级别，建立当前预约周期的预约申请列表；并与前一个预约周期内预约申请列表中预约等级最高的前哨站进行预约等级比较；若当前预约周期前哨站的预约等级高，则将所述前哨站插入到前一个预约周期的预约申请列表中；否则，不插入；

步骤四：按照前一预约周期所建立的预约申请列表顺序向所述前哨站分配业务时隙，并控制所述收发信号处理模块经所述射频模块发送前哨站业务时隙的分配信息；

步骤五：控制所述收发信号处理模块经所述射频模块接收网内前哨站的业务信息；

步骤六：判断预约周期是否结束；若结束，则返回步骤一，否则，控制所述收发信号处理模块经所述射频模块继续接收其它成员终端的数据信息。

进一步，在本发明实施例所公开的技术方案中，所述终端的类型不同，所述受控接入协议模块执行的操作也不同；若所述端机设置为前哨站，则所述受控接入协议模块执行以下操作：

步骤一：控制所述收发信号处理模块经所述射频模块接收所述主站的业务信息；

步骤二：控制所述收发信号处理模块按照预先设置的预约信道经所述射频模块发送预约时隙信息；

步骤三：控制所述收发信号处理模块经所述射频模块接收所述主站分配的前哨站业务时隙的分配信息；

步骤四：控制所述收发信号处理模块按照所述主站分配的业务时隙经所述射频模块发送业务数据信息；

步骤五：判断预约周期是否结束；若结束，则返回步骤一，否则，控制所述收发信号处理模块经所述射频模块接收其它成员终端的数据信息。

在现有基于预约的无线通信网络中，通常是采用单信道方式实现网内用户数据通信终端的信息传输，通过时分复用方式实现信道资源共享。然而，用户数据通信终端用于预约业务时隙的时隙不可避免了增加了用户发送业务信息的等待时间，从而降低了数据通信终端发送信息的有效性。

为了提高网内用户数据通信终端发送信息的有效性，在本发明实施例所公开的技术方案中，采用预约信道与业务信道双信道设置的方式，以使发送业务信道预约信息和发送业务数据信息同时进行。

进一步，在本发明实施例所公开的技术方案中，所述射频模块发射前哨站的预约时隙信息与主站的前哨站业务时隙分配信息的频率相同；所述射频模块发射主站的业务信息和前哨站的业务信息的频率相同；所述射频模块发射前哨站的预约时隙信息和主站的前哨站业务时隙分配信息的发射频率与所述主站和前哨站的业务信息的发射频率不同。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列的运用方式。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。