本發(fā)明涉及一種超遠(yuǎn)程戰(zhàn)術(shù)通信方法，尤其涉及一種用于數(shù)傳電臺(tái)自組網(wǎng)超遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?zhàn)術(shù)通信方法。

背景技術(shù)：

數(shù)傳電臺(tái)利用固定頻率進(jìn)行遠(yuǎn)距離戰(zhàn)術(shù)通信。數(shù)傳電臺(tái)具有通信距離遠(yuǎn)，成本低，可自組網(wǎng)等優(yōu)勢(shì)，在有線通信設(shè)施遭到破壞、移動(dòng)IP機(jī)制無法使用的惡劣通信環(huán)境中可快速建立應(yīng)急通信滿足特殊需求任務(wù)，有助于戰(zhàn)場(chǎng)上部隊(duì)快速展開和推進(jìn)，在地震、水災(zāi)、臺(tái)風(fēng)等自然災(zāi)害后的救援以及野外邊遠(yuǎn)地區(qū)作戰(zhàn)指揮中可發(fā)揮重要作用。數(shù)傳電臺(tái)通信方式為半雙工，數(shù)據(jù)的收、發(fā)需要加以控制，否則會(huì)造成數(shù)據(jù)碰撞。多個(gè)數(shù)傳電臺(tái)間的無序數(shù)據(jù)通信會(huì)使得電臺(tái)之間數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤率較高，制約數(shù)傳電臺(tái)組網(wǎng)通信作為一種實(shí)用通信手段的推廣應(yīng)用。另外，若想利用數(shù)傳電臺(tái)自組網(wǎng)、超傳輸距離通信，不僅需要對(duì)電臺(tái)收、發(fā)進(jìn)行控制，以高效完成網(wǎng)內(nèi)通信，還需要對(duì)轉(zhuǎn)信路由進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便達(dá)到超傳輸距離通信的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種數(shù)傳電臺(tái)在組網(wǎng)狀態(tài)下的通信方法，并提供了一種超遠(yuǎn)距離通信的轉(zhuǎn)信方法，實(shí)現(xiàn)了數(shù)傳電臺(tái)的超遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種用于數(shù)傳電臺(tái)自組網(wǎng)超遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?zhàn)術(shù)通信方法，各節(jié)點(diǎn)首先按照自組網(wǎng)協(xié)議進(jìn)行自組網(wǎng)，生成路由表；然后，發(fā)送節(jié)點(diǎn)判斷與網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)的距離是否在最大通信距離內(nèi)，對(duì)于在最大通信距離內(nèi)的節(jié)點(diǎn)，則直接按照收發(fā)協(xié)議與其進(jìn)行通信；對(duì)于在最大通信距離外的節(jié)點(diǎn)，則按照轉(zhuǎn)信協(xié)議與其進(jìn)行通信。

所述節(jié)點(diǎn)包括控制電臺(tái)和傳輸電臺(tái)，分別用于收發(fā)控制信息和數(shù)據(jù)信息。

各節(jié)點(diǎn)間利用幀傳輸控制信息、數(shù)據(jù)信息和路由信息，分別對(duì)應(yīng)狀態(tài)幀、數(shù)據(jù)幀和路由幀。狀態(tài)幀攜帶路由信息及轉(zhuǎn)信內(nèi)容，數(shù)據(jù)幀用于傳輸電臺(tái)之間通信，攜帶信息長(zhǎng)度、信息內(nèi)容等，路由幀用于自組網(wǎng)時(shí)構(gòu)建路由表。

所述的自組網(wǎng)協(xié)議過程為：

(1)各節(jié)點(diǎn)開始工作時(shí)或空閑超過規(guī)定時(shí)間時(shí)廣播當(dāng)前路由表；

(2)各節(jié)點(diǎn)將收到的路由幀的設(shè)備號(hào)與自身設(shè)備號(hào)形成連接關(guān)系

寫入路由表中，同時(shí)對(duì)比自身路由表與收到的路由表，已存在的

路由不再寫入。

所述的收發(fā)協(xié)議過程為：

(1)發(fā)送節(jié)點(diǎn)控制電臺(tái)發(fā)送傳輸請(qǐng)求；

(2)接收節(jié)點(diǎn)控制電臺(tái)響應(yīng)傳輸請(qǐng)求，檢測(cè)該節(jié)點(diǎn)傳輸電臺(tái)的空閑狀態(tài)；若不空閑，接收節(jié)點(diǎn)控制電臺(tái)向發(fā)送節(jié)點(diǎn)反饋其傳輸電臺(tái)的狀態(tài)，發(fā)送節(jié)點(diǎn)等待一定時(shí)間后再發(fā)送傳輸請(qǐng)求；若空閑，發(fā)送節(jié)點(diǎn)傳輸電臺(tái)修改其頻率，使之與接收節(jié)點(diǎn)傳輸電臺(tái)頻率一致，接收節(jié)點(diǎn)向發(fā)送節(jié)點(diǎn)反饋其傳輸電臺(tái)的狀態(tài)；

(3)發(fā)送節(jié)點(diǎn)傳輸電臺(tái)創(chuàng)建數(shù)據(jù)幀，并利用AES加密算法對(duì)數(shù)據(jù)幀內(nèi)容字段進(jìn)行加密，發(fā)送節(jié)點(diǎn)傳輸電臺(tái)發(fā)送數(shù)據(jù)幀；

(4)接收節(jié)點(diǎn)傳輸電臺(tái)接收并校驗(yàn)數(shù)據(jù)幀，若有錯(cuò)幀，接收節(jié)點(diǎn)控制電臺(tái)將錯(cuò)幀索引號(hào)發(fā)回發(fā)送節(jié)點(diǎn)；

(5)發(fā)送節(jié)點(diǎn)傳輸電臺(tái)重新發(fā)送出錯(cuò)的數(shù)據(jù)幀，并重復(fù)步驟(4)過程，直至無錯(cuò)幀；

(6)接收節(jié)點(diǎn)傳輸電臺(tái)利用AES加密算法對(duì)數(shù)據(jù)幀內(nèi)容字段進(jìn)行解密，獲得完整信息。

所述的轉(zhuǎn)信協(xié)議過程為：

(1)發(fā)送節(jié)點(diǎn)檢索其路由表中與接收節(jié)點(diǎn)相關(guān)的路由，將檢索到的各條路由初始化權(quán)值為1；

(2)分別按照相關(guān)路由回溯上一級(jí)路由，各條路由權(quán)值加1；

(3)在各條路由中查找是否存在發(fā)送節(jié)點(diǎn)，若存在，則記錄此路由為轉(zhuǎn)信路由之一；若不存在，則重復(fù)步驟(2)過程；

(4)在各轉(zhuǎn)信路由中查找權(quán)值最小的作為轉(zhuǎn)信路由，封裝入狀態(tài)幀中；

(5)發(fā)送節(jié)點(diǎn)按照轉(zhuǎn)信路由發(fā)送狀態(tài)幀，并逐節(jié)點(diǎn)按照所述收發(fā)協(xié)議過程(1)-(5)進(jìn)行通信，直至轉(zhuǎn)信路由結(jié)束；

(6)接收節(jié)點(diǎn)傳輸電臺(tái)利用AES加密算法對(duì)數(shù)據(jù)幀內(nèi)容字段進(jìn)行解密，獲得完整信息。

進(jìn)一步，所述控制電臺(tái)和傳輸電臺(tái)均為數(shù)傳電臺(tái)。工作時(shí)所有節(jié)點(diǎn)控制電臺(tái)使用統(tǒng)一的廣播頻率，而每部傳輸電臺(tái)工作在指定收發(fā)頻率上。

上文所述狀態(tài)幀包括：

幀開始字段，用于存儲(chǔ)幀開始命令字；

幀操作字段，用于存儲(chǔ)幀操作命令字，使幀實(shí)現(xiàn)不同功能；

幀設(shè)備號(hào)字段，用于存儲(chǔ)發(fā)送設(shè)備識(shí)別ID；

幀轉(zhuǎn)信路由表字段，用于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)信路由信息；

幀內(nèi)容字段，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息；

幀校驗(yàn)字段，用于存儲(chǔ)校驗(yàn)碼，以便判斷該幀傳輸過程是否出錯(cuò)；

幀結(jié)束字段，用于存儲(chǔ)幀結(jié)束命令字。

上文所述數(shù)據(jù)幀包括：

幀開始字段，用于存儲(chǔ)幀開始命令字；

幀操作字段，用于存儲(chǔ)幀操作命令字，使幀實(shí)現(xiàn)不同功能；

幀設(shè)備號(hào)字段，用于存儲(chǔ)發(fā)送設(shè)備識(shí)別ID；

幀總包長(zhǎng)度字段，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)拆分為數(shù)據(jù)包后總包長(zhǎng)度；

幀索引號(hào)長(zhǎng)度字段，用于存儲(chǔ)索引號(hào)長(zhǎng)度；

幀索引號(hào)字段，用于存儲(chǔ)索引號(hào)；

幀內(nèi)容字段，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)包；

幀校驗(yàn)字段，用于存儲(chǔ)校驗(yàn)碼，以便判斷該幀傳輸過程是否出錯(cuò)；

幀結(jié)束字段，用于存儲(chǔ)幀結(jié)束命令字。

上文所述路由幀包括：

幀開始字段，用于存儲(chǔ)幀開始命令字；

幀操作字段，用于存儲(chǔ)幀操作命令字，使幀實(shí)現(xiàn)不同功能；

幀設(shè)備號(hào)字段，用于存儲(chǔ)發(fā)送設(shè)備識(shí)別ID；

幀路由表字段，用于存儲(chǔ)發(fā)送設(shè)備路由表信息；

幀校驗(yàn)字段，用于存儲(chǔ)校驗(yàn)碼，以便判斷該幀傳輸過程是否出錯(cuò)；幀結(jié)束字段，用于存儲(chǔ)幀結(jié)束命令字。

本發(fā)明通過設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)信路由實(shí)現(xiàn)了自組網(wǎng)數(shù)傳電臺(tái)間的超遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)通信，并且對(duì)電臺(tái)的收發(fā)過程進(jìn)行有效控制，降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)腻e(cuò)誤率。本發(fā)明方法成本低、易實(shí)現(xiàn)，通信效率高，且占用頻率資源少。

附圖說明

圖1是本發(fā)明方法的整體流程圖；

圖2是狀態(tài)幀結(jié)構(gòu)圖；

圖3是數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)圖；

圖4是路由幀結(jié)構(gòu)圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例組網(wǎng)通信連接示意圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例組網(wǎng)拓?fù)鋱D；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例的轉(zhuǎn)信協(xié)議過程流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的整體實(shí)施過程進(jìn)行詳細(xì)描述，并結(jié)合一實(shí)施例加以說明。以下描述和實(shí)施例僅為了使本發(fā)明的技術(shù)方案更清楚明確，便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，但不能作為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。

一種用于數(shù)傳電臺(tái)自組網(wǎng)超遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?zhàn)術(shù)通信方法，該方法所涉及系統(tǒng)包含多個(gè)通信節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)由兩部數(shù)傳電臺(tái)組成，一臺(tái)作為控制電臺(tái)，用于收發(fā)控制信息，工作時(shí)所有節(jié)點(diǎn)控制電臺(tái)使用統(tǒng)一的廣播頻率；另一臺(tái)作為傳輸電臺(tái)，用于收發(fā)數(shù)據(jù)信息，每部傳輸電臺(tái)工作在指定收發(fā)頻率上。各節(jié)點(diǎn)間利用幀傳輸控制信息、數(shù)據(jù)信息和路由信息，具體包括狀態(tài)幀、數(shù)據(jù)幀和路由幀，各類幀用特定格式封裝。狀態(tài)幀攜帶路由信息及轉(zhuǎn)信內(nèi)容，數(shù)據(jù)幀用于傳輸電臺(tái)之間通信，攜帶信息長(zhǎng)度、信息內(nèi)容等，路由幀用于自組網(wǎng)時(shí)構(gòu)建路由表。

圖2所示為狀態(tài)幀的結(jié)構(gòu)。開頭1個(gè)字節(jié)存放幀開始命令字；1個(gè)字節(jié)存放操作命令字；1個(gè)字節(jié)存放設(shè)備號(hào)；n個(gè)字節(jié)存放轉(zhuǎn)信路由；32個(gè)字節(jié)存放信息；1個(gè)字節(jié)存放校驗(yàn)碼；1個(gè)字節(jié)存放幀結(jié)束命令字。幀總長(zhǎng)度不大于50字節(jié)。以下表1為操作字節(jié)各命令字的定義方法。

表1

圖3所示為數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)。開頭1個(gè)字節(jié)存放幀開始命令字；1個(gè)字節(jié)存放操作命令字；1個(gè)字節(jié)存放設(shè)備號(hào)；2個(gè)字節(jié)存放信息拆包后總長(zhǎng)度；2個(gè)字節(jié)存放索引號(hào)長(zhǎng)度；根據(jù)拆包總長(zhǎng)度生成相應(yīng)的n個(gè)字節(jié)的索引號(hào)；32個(gè)字節(jié)存放信息包；1個(gè)字節(jié)存放校驗(yàn)碼；1個(gè)字節(jié)存放幀結(jié)束命令字。幀總長(zhǎng)度不大于50字節(jié)。

圖4所示為路由幀的結(jié)構(gòu)，開頭開頭1個(gè)字節(jié)存放幀開始命令字；1個(gè)字節(jié)存放操作命令字；1個(gè)字節(jié)存放設(shè)備號(hào)；使用n個(gè)字節(jié)存放路由表；1個(gè)字節(jié)存放校驗(yàn)碼；1個(gè)字節(jié)存放幀結(jié)束命令字。幀總長(zhǎng)度不大于50字節(jié)。

參照?qǐng)D1，該方法包括以下過程：

首先，各節(jié)點(diǎn)電臺(tái)開始工作時(shí)(或空閑超過規(guī)定時(shí)間時(shí)，用戶可自行設(shè)定時(shí)間)按照自組網(wǎng)協(xié)議進(jìn)行自組網(wǎng)，生成路由表：

1.1各節(jié)點(diǎn)控制電臺(tái)廣播路由幀，路由幀攜帶本節(jié)點(diǎn)路由表，在網(wǎng)內(nèi)廣播；

1.2各節(jié)點(diǎn)控制電臺(tái)收到路由幀后，識(shí)別設(shè)備號(hào)，與本節(jié)點(diǎn)設(shè)備號(hào)形成路由，與當(dāng)前路由表對(duì)比，將未記錄的路由寫入路由表；同時(shí)，識(shí)別收到的路由表內(nèi)容，將其與當(dāng)前路由表進(jìn)行對(duì)比，將未記錄的路由寫入路由表。

然后，發(fā)送節(jié)點(diǎn)判斷與網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)的距離是否在最大通信距離內(nèi)，對(duì)于在最大通信距離內(nèi)的節(jié)點(diǎn)，其狀態(tài)標(biāo)為“在線”，對(duì)于在最大通信距離外的節(jié)點(diǎn)，其狀態(tài)標(biāo)為“離線”。

之后，發(fā)送節(jié)點(diǎn)選擇狀態(tài)為“在線”的節(jié)點(diǎn)作為接收節(jié)點(diǎn)，按照下述收發(fā)協(xié)議過程進(jìn)行通信，選擇狀態(tài)為“離線”的節(jié)點(diǎn)作為接收節(jié)點(diǎn)，按照下述轉(zhuǎn)信協(xié)議過程進(jìn)行通信。

所述收發(fā)協(xié)議過程如下：

3.1發(fā)送節(jié)點(diǎn)控制電臺(tái)發(fā)送狀態(tài)幀；

3.2詢問接收節(jié)點(diǎn)傳輸電臺(tái)是否空閑；若不空閑，則向發(fā)送節(jié)點(diǎn)反饋其傳輸電臺(tái)的狀態(tài)，發(fā)送節(jié)點(diǎn)等待一定時(shí)間后再發(fā)送狀態(tài)幀；若空閑，若空閑，發(fā)送節(jié)點(diǎn)傳輸電臺(tái)修改其頻率，使之與接收節(jié)點(diǎn)傳輸電臺(tái)頻率一致，接收節(jié)點(diǎn)并向發(fā)送節(jié)點(diǎn)反饋其傳輸電臺(tái)的狀態(tài)；

3.3發(fā)送節(jié)點(diǎn)傳輸電臺(tái)創(chuàng)建數(shù)據(jù)幀，并利用AES加密算法對(duì)數(shù)據(jù)幀內(nèi)容字段進(jìn)行加密，發(fā)送節(jié)點(diǎn)傳輸電臺(tái)發(fā)送數(shù)據(jù)幀；

3.4接收節(jié)點(diǎn)傳輸電臺(tái)接收并校驗(yàn)數(shù)據(jù)幀，若有錯(cuò)幀，接收節(jié)點(diǎn)控制電臺(tái)將錯(cuò)幀索引號(hào)發(fā)回發(fā)送節(jié)點(diǎn)；

3.5發(fā)送節(jié)點(diǎn)傳輸電臺(tái)重新發(fā)送出錯(cuò)的數(shù)據(jù)幀，并重復(fù)步驟3.4過程，直至無錯(cuò)幀，收發(fā)結(jié)束；

3.6接收節(jié)點(diǎn)傳輸電臺(tái)利用AES加密算法對(duì)數(shù)據(jù)幀內(nèi)容字段進(jìn)行解密，獲得完整信息。

所述轉(zhuǎn)信協(xié)議過程如下：

4.1發(fā)送節(jié)點(diǎn)檢索其路由表中與接收節(jié)點(diǎn)相關(guān)的路由，將檢索到的各條路由初始化權(quán)值為1；

4.2分別按照相關(guān)路由回溯上一級(jí)路由，各條路由權(quán)值加1；

4.3在各條路由中查找是否存在發(fā)送節(jié)點(diǎn)，若存在，則記錄此路由為轉(zhuǎn)信路由之一；若不存在，則重復(fù)步驟4.2過程；

4.4在各轉(zhuǎn)信路由中查找權(quán)值最小的作為轉(zhuǎn)信路由，封裝入狀態(tài)幀中；

4.5發(fā)送節(jié)點(diǎn)控制電臺(tái)按照轉(zhuǎn)信路由發(fā)送狀態(tài)幀，詢問第一接收節(jié)點(diǎn)傳輸電臺(tái)是否空閑；若不空閑，則向發(fā)送節(jié)點(diǎn)反饋其傳輸電臺(tái)的狀態(tài)，發(fā)送節(jié)點(diǎn)等待一定時(shí)間后再發(fā)送狀態(tài)幀；若空閑，發(fā)送節(jié)點(diǎn)傳輸電臺(tái)修改其頻率，使之與第一接收節(jié)點(diǎn)傳輸電臺(tái)頻率一致，第一接收節(jié)點(diǎn)向發(fā)送節(jié)點(diǎn)反饋其傳輸電臺(tái)的狀態(tài)；

4.6發(fā)送節(jié)點(diǎn)傳輸電臺(tái)創(chuàng)建數(shù)據(jù)幀，并利用AES加密算法對(duì)數(shù)據(jù)幀內(nèi)容字段進(jìn)行加密，發(fā)送節(jié)點(diǎn)傳輸電臺(tái)發(fā)送數(shù)據(jù)幀；

4.7第一接收節(jié)點(diǎn)傳輸電臺(tái)接收并校驗(yàn)數(shù)據(jù)幀，若有錯(cuò)幀，第一接收節(jié)點(diǎn)控制電臺(tái)將錯(cuò)幀索引號(hào)發(fā)回發(fā)送節(jié)點(diǎn)；

4.8發(fā)送節(jié)點(diǎn)傳輸電臺(tái)重新發(fā)送出錯(cuò)的數(shù)據(jù)幀，并重復(fù)步驟4.7過程，直至無錯(cuò)幀；

4.9檢查轉(zhuǎn)信路由是否結(jié)束；若未結(jié)束，則返回步驟4.5，按照轉(zhuǎn)信路由與下一接收節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，直至轉(zhuǎn)信路由結(jié)束；

4.10最后的接收節(jié)點(diǎn)傳輸電臺(tái)利用AES加密算法對(duì)數(shù)據(jù)幀內(nèi)容

字段進(jìn)行解密，獲得完整信息。

下面以四個(gè)節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)為例來說明本發(fā)明的具體實(shí)施過程。

圖5所示為四節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)通信的連接示意圖，四個(gè)節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為節(jié)點(diǎn)A、節(jié)點(diǎn)B、節(jié)點(diǎn)C、節(jié)點(diǎn)D，每個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠在10公里以內(nèi)進(jìn)行無線通信。節(jié)點(diǎn)A與節(jié)點(diǎn)D、節(jié)點(diǎn)B與節(jié)點(diǎn)C之間進(jìn)行超傳輸距離通信時(shí)，可分別利用節(jié)點(diǎn)B/C、節(jié)點(diǎn)A/D進(jìn)行轉(zhuǎn)信。即節(jié)點(diǎn)A將信息發(fā)送給節(jié)點(diǎn)B/C，節(jié)點(diǎn)B/C將信息發(fā)送給節(jié)點(diǎn)D；節(jié)點(diǎn)B同理。

圖6所示為四節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)的范例，表2為圖6所示組網(wǎng)范例下各節(jié)點(diǎn)路由表的生成過程。其中節(jié)點(diǎn)A的路由表包含A-B、A-C、B-C、C-D。

表2

圖7展示了在圖6所示組網(wǎng)方式下，實(shí)現(xiàn)A與D通信的轉(zhuǎn)信協(xié)議工作過程。發(fā)送節(jié)點(diǎn)檢索路由表，找到節(jié)點(diǎn)D相關(guān)路由：C-D，同時(shí)權(quán)值初始化為1；判斷該路由上有無節(jié)點(diǎn)A；沒有，回溯C-D上一路由：A-C、B-C，同時(shí)兩條路由權(quán)值分別加1；判斷路由上有無節(jié)點(diǎn)A；有，確定轉(zhuǎn)信路由之一為A-C、C-D，權(quán)值為2；沒有，回溯B-C上一路由：A-B，同時(shí)權(quán)值加1；判斷路由上有無節(jié)點(diǎn)A；有，確定轉(zhuǎn)信路由之二為：A-B、B-C、C-D，權(quán)值為3；比較權(quán)值大小，選擇權(quán)值最小的路由為轉(zhuǎn)信路由，封裝入狀態(tài)幀，利用AES加密算法對(duì)狀態(tài)幀內(nèi)容字段進(jìn)行加密；節(jié)點(diǎn)A發(fā)送狀態(tài)幀，狀態(tài)幀按照路由表將信息轉(zhuǎn)信至節(jié)點(diǎn)D；節(jié)點(diǎn)D利用AES加密算法對(duì)狀態(tài)幀內(nèi)容字段進(jìn)行解密，完成轉(zhuǎn)信通信。其他組網(wǎng)方式下的轉(zhuǎn)信過程類比上述過程。