一种基于北斗导航系统的区域性 Ad-Hoc 通信网络组网方 法 【技术领域】
本发明涉及一种基于北斗导航系统的区域性 Ad-Hoc 通信网络组网方法。背景技术 区域性 Ad-Hoc 通信网络解决的是在一定区域范围之内移动终端之间网络通信， 如移动车辆、 人员、 便携式设备等。该网络的主要特点是终端的持续移动性、 网络拓扑结构 较快的变化性和通信数据的突发性。
区域性 Ad-Hoc 通信网络可以支持在网络区域内的移动终端自动加入网络并和区 域内其它终端的通信， 因此该网络通信在很多领域具有广泛的应有前景和需求， 如汽车交 通、 空间组网、 军事等多个方面。目前， 欧洲汽车工业联盟已经开发出一种用于汽车交通区 域性 Ad-Hoc 通信网络原型 Car2Car， 美国国防部也通过商业公司开发了战场区域 Ad-Hoc 通 信网络系统 Tactical VANET。 但正由于区域性 Ad-Hoc 通信网络终端具有持续的移动性， 造 成了网络拓扑结构复杂、 不稳定， 组网协议和数据路由复杂， 通信可靠性低等问题。
针对区域性 Ad-Hoc 通信网络组网和路由利用移动终端的地理位置信息是目前国 际上采用的最新的方法， 在此基础上开发出的组网方法和协议也是最有效的。上述介绍的 两种区域性 Ad-Hoc 通信网络也均是运用了根据移动终端的地理位置信息进行组网和路由 的方法， 此外两者都是使用了美国开发的 GPS 卫星系统进行导航定位的。
发明内容
本发明的技术解决问题是 ： 本发明提供了一种基于北斗导航系统的区域性 Ad-Hoc 通信网络组网方法。实现了利用北斗导航系统进行区域性 Ad-Hoc 组网的设计。
本发明的技术解决方案是 ：
一种基于北斗导航系统的区域性 Ad-Hoc 通信网络组网方法， 用于建立固定区域 或移动区域内终端的 Ad-Hoc 通信网络。
所述固定区域 Ad-Hoc 通信网络的建立步骤包括 ：
(A1) 定位中心站或终端请求设置固定区域范围， 并根据确定的区域范围确定固定 区域地理信息， 所述固定区域地理信息用于描述固定区域范围的顶点地理坐标 ； 若是由终 端确定的固定区域范围， 则终端将确定的固定区域地理信息发送给定位中心站 ；
(A2) 定位中心站根据获得的固定区域地理信息查找固定区域范围内的终端， 并确 定所查找到的终端的位置 ；
(A3) 建立通信时， 需要建立通信的终端通过北斗导航报文向定位中心站发起通信 需求以及自身的位置信息 ；
(A4) 定位中心站根据接收到的终端的位置信息， 确定终端是否处于固定区域中 ； 若终端处于固定区域中， 则定位中心站将固定区域中的所有终端位置信息通过北斗导航报 文发送给需要建立通信的终端 ；(A5) 需 要 建 立 通 信 的 终 端 根 据 接 收 到 的 固 定 区 域 中 的 终 端 位 置 信 息， 采用 Ad-Hoc 协议选择作为中转节点的终端进行路由控制。
所述移动区域 Ad-Hoc 通信网络的建立步骤包括 ：
(B1) 需要建立通信的终端根据要建立的通信请求， 确定最大路由中转节点数量， 并根据最大路由中转节点的数量计算最大覆盖范围 ；
(B2) 需要建立通信的终端根据确定的最大覆盖范围， 确定以自身为中心的移动区 域范围 ；
(B3) 需要建立通信的终端将通信请求和移动区域范围通过北斗导航报文发送到 定位中心站 ；
(B4) 定位中心站根据移动区域范围确定移动区域范围内的终端和终端的位置信 息；
(B5) 定位中心站将移动区域范围内的终端位置信息通过北斗导航报文发送到需 要建立通信的终端该终端 ；
(B6) 需要建立通信的终端该终端根据通信请求， 根据接收到的终端位置信息， 采 用 Ad-Hoc 协议选择作为中转节点的终端进行路由控制
本发明与现有技术相比具有如下优点 ：
(1) 采用本发明终端与定位中心站之间应用北斗导航定位系统所特有的报文业务 传输区域内终端的位置信息， 减少了终端利用 Ad-Hoc 进行路由时对网络拓扑信息相关数 据需求， 减小了网络协议的复杂度并提高了网络信道容量的效率 ；
(2) 本发明的终端通过获得的所有终端的位置信息进行路由， 从而减小了网络节 点通信路由算法的复杂性并提高了数据路由效率， 降低了对终端设备的要求。 附图说明
图 1 为基于导航定位系统的区域性 Ad-Hoc 通信网络示意图 ； 图 2 为固定区域 Ad-Hoc 通信网络组网工作流程 ； 图 3 为移动区域 Ad-Hoc 通信网络组网工作流程 ； 图 4 为固定区域 Ad-Hoc 通信网络组网方法原理图 ； 图 5 为移动区域 Ad-Hoc 通信网络组网方法原理图。具体实施方式
本发明所述方法就是利用卫星导航定位系统确定终端的地理位置， 根据终端的地 理信息和区域范围建立网络拓扑和路由， 同时由于采用了北斗导航定位系统的报文业务功 能， 使该发明方法更为简单有效。
在本发明中包括两种基本组网方式 ： 区域性 Ad-Hoc 通信网络固定区域组网方式 和区域性 Ad-Hoc 通信网络移动区域组网方式。
在利用基于北斗导航系统进行区域性 Ad-Hoc 网络通信的前提是利用北斗卫星导 航系统确定每个终端的地理位置， 以此作为网络组网和路由的依据， 终端的地理位置相当 于 Internet 网络里计算机的 IP 地址。
在组网时， 使用北斗卫星系统提供的报文业务功能， 通过终端和定位中心站之间的报文通信获取区域内终端的位置信息， 以实现网络组网和通信路由控制。
下面结合附图对在两种基本组网方式下组网工作流程的设计做进一步说明。
1、 基于导航定位系统的区域性 Ad-Hoc 通信网络原理分析
区域性 Ad-Hoc 通信网络解决的是在一定区域范围之内移动终端之间的网络通 信， 如移动车辆、 人员、 便携式设备等。该网络的主要特点是终端的持续移动性和通信数据 的突发性。因此， 就要求网络协议要简单有效。本发明的方法就是利用卫星导航定位系统 确定终端的地理位置， 根据终端的地理信息和区域范围建立网络拓扑和路由。
如图 1 所示， 显示的就是在一个限定的范围内， 移动终端根据卫星定位确定的各 自地理位置选择与周围终端进行直接通信， 或通过周围的终端和较远的终端进行路由通 信。图 1 中以每个终端设备为圆心的圆形区域为该终端无线通信覆盖范围， 图 2 和图 3 中 终端设备简化为天线， 之后不再做特别说明。
2、 固定区域 Ad-Hoc 通信网络组网工作流程设计
如图 2 所示， 对固定区域 Ad-Hoc 通信网络组网方法进行流程设计。
(1) 定位中心站或终端请求设置固定区域范围 ；
(2) 定位中心站完成固定区域设置， 对区域内终端进行查找 ； (3) 终端向定位中心站发起通信需求并发送位置信息 ；
(4) 定位中心站确认该终端在固定区域内并向其发送区域内终端位置信息 ；
(5) 该终端收到信息后进行网络拓扑建立和路由控制 ；
(6) 完成组网通信。
3、 移动区域 Ad-Hoc 通信网络组网工作流程设计
如图 3 所示， 对移动区域 Ad-Hoc 通信网络组网方法进行流程设计。
(1) 终端发起通信需求 ；
(2) 发起通信需求的终端确定路由中转节点数量并计算最大覆盖范围 ；
(3) 该终端根据自身位置信息， 确定以自身位置为中心和最大覆盖范围为面积的 确定移动区域范围 ；
(4) 终端将通信请求和移动区域范围通过北斗导航报文发送到定位中心站 ；
(5) 定位中心站根据移动区域范围确定移动区域范围内的终端和终端的位置信 息；
(6) 定位中心站将移动区域范围内的终端位置信息通过北斗导航报文发送到需要 建立通信的终端该终端 ；
(7) 需要建立通信的终端该终端根据通信请求， 根据接收到的终端位置信息， 采用 Ad-Hoc 协议选择作为中转节点的终端进行路由控制。
4、 固定区域 Ad-Hoc 通信网络组网方法
(1) 这种组网模式针对固定区域内的移动终端进行 Ad-Hoc 网络组网， 首先由定 位中心站或某一移动终端根据需求确定一个固定的区域范围， 一般情况下是一个 10 公 里 ×10 公里的矩形范围， 并将该区域范围地理信息 ( 矩形四个顶点的地理坐标 ) 发送给定 位中心站 ( 移动终端使用北斗导航系统报文业务将固定区域范围的地理坐标和组网通信 请求信息通过报文内容发送给中心站 ) ；
(2) 根据确定的固定区域， 定位中心站查找区域范围内的终端 ( 北斗导航定位系
统的定位中心站存储有终端的地理位置 ) ；
(3) 将固定区域内的终端地理位置信息通过下行报文发送给该区域内需要进行网 络通信的终端， 由终端自身根据信息进行数据路由控制。
如图 4 所示， 方框为定位中心站或某一终端确定的固定区域， 其中有终端 A ～ G。 若终端 A 需要和终端 E 进行通信， 首先 A 通过上行报文发送请求给定位中心站， 定位中心站 确认后将区域内终端的地理位置信息发送给 A， 终端 A 收到后进行选择确定由终端 B、 C、 D 路由和终端 E 进行通信， 完成组网通信。
5、 移动区域 Ad-Hoc 通信网络组网方法
(1) 这种组网模式针对移动区域内的移动终端进行 Ad-Hoc 网络组网， 首先由某一 移动终端根据需求确定一个区域范围 ( 通常根据路由中转数量确定最大范围， 一般情况下 设定为 5 次中转覆盖的直径为 5 公里的圆形范围 )， 并将该区域范围地理信息发送给定位中 心站 ( 移动终端使用北斗导航系统报文业务将移动区域范围和组网通信请求信息通过报 文内容发送给中心站 ) ；
(2) 定位中心站根据需要发起通信的终端确定的区域范围， 查找区域范围内的终 端 ( 北斗导航定位系统的定位中心站存储有终端的地理位置 ) ；
(3) 将该区域内的终端地理位置信息通过下行报文发送给提出请求的终端， 由终 端自身根据信息进行数据路由控制。
如图 5 所示， 终端 A 需要和 5 个路由中转范围内的其它终端进行通信， 图中的圆形 区域即为以 A 为中心的 5 个路由中转覆盖的最大范围区域， 终端 A 通过上行报文将区域范 围和通信请求发送给定位中心站， 中心站确认后将该区域内终端的地理位置信息发送给 A， 终端 A 收到后进行选择确定和终端 B、 C、 D、 E 进行直接或路由通信， 完成组网通信。
本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。