一种ad-hoc自组织网络的切片化架构及其构建方法技术

本发明专利技术公开了一种ad‑hoc自组织网络的切片化架构及其构建方法,包括指挥节点和多个普通节点；所述指挥节点和各个普通节点通过自组网方式进行连接，并采用完全分布式或者分布式多中心结构，确保区域节点的连通，实现网络拓扑，形成自组织网络的覆盖平面；所述指挥节点，用于根据控制指令分发需求和数据回传需求，动态选择部分普通节点构建管控平面；并动态选择部分普通节点构建任务平面；并通过管控平面向任务平面中的各个节点传输控制指令，进行任务分发或者预设任务启动规则设定。本发明专利技术保证了大量的数据处理不影响管控和路由处理，复杂的路由处理不影响管控，高度保证了系统安全稳定性。

A Slicing Architecture of Ad-hoc Self-Organizing Network and Its Construction Method

【技术实现步骤摘要】
一种ad-hoc自组织网络的切片化架构及其构建方法
本专利技术涉及无线通信网络，特别是涉及一种ad-hoc自组织网络的切片化架构及其构建方法。
技术介绍
随着现代信息技术的飞速发展，对无线通信网络提出了一系列新的需求，包括无需依托固定的基础网络设施、抗毁性强，支持语音、数据、图像等多种业务需求，实现战术与战略通信的无缝链接；这就要求通信网络具有极强的动态自组织性和较高的抗毁性能，最大限度地保证能够在任何条件、任何时间、任何地点维持通信链路的连通性。针对上述需求，目前的主流解决方案是搭建无线自组织网络，采用无中心结构，无需事先建设基础设施，可以随时快速布网组网，各节点可随时入网和退网，网络中的各节点既是终端又是路由器，当某些节点发生故障时，网络对通信路径重新规划，不影响其它节点之间的连通，具有无中心、组网快、抗毁性强等优点。但是自组织网络中节点同时要负责业务数据、路由信息以及网络管理信息传输，当网络中业务数据量较大时会严重影响路由信息和网络管理信息的传输时延和传输质量，当路由处理传输量较大时也会影响业务通信的实时连通性。同时，当应用环境出现突发危险或有紧急情况时，节点间即使重新规划路径，也会因未考虑环境因素而不再是人们所需要的最优路径，此时需要指挥控制中心对网络进行控制。但是由于无线自组网的自动组网特性，指挥控制中心无法修改节点间多跳连接路径，因此会导致指令无法及时下达等情况。另一方面，在由大量不同类型单元组成的通信网络中，各单元需要分别执行不同任务，协同完成任务目标。其中，不同任务具有不同的传输速率、传输时延等性能需求，对于节点完全对等的自组织网络，会以提高所有节点能力为目标，不能针对不同任务提供差异化服务，造成资源利用效率低，网络传输性能难以满足多任务性能需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种ad-hoc自组织网络的切片化架构及其构建方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种ad-hoc自组织网络的切片化架构，包括指挥节点和多个普通节点；所述指挥节点和各个普通节点通过自组网方式进行连接，并采用完全分布式或者分布式多中心结构，确保区域节点的连通，实现网络拓扑，形成自组织网络的覆盖平面；所述指挥节点，用于根据控制指令分发需求和数据回传需求，动态选择部分普通节点构建管控平面；并动态选择部分普通节点构建任务平面；并通过管控平面向任务平面中的各个节点传输控制指令，进行任务分发或者预设任务启动规则设定。所述管控平面，以指挥节点为中心，基于覆盖平面共享的网络拓扑信息，向其他普通节点进行指令分发，并接收其他普通节点回传的信息传输给指挥节点；所述任务平面，根据管控平面分发的任务信息或者预设任务启动规则，动态建立和删除任务子网，基于任务需求和任务相关节点可用资源，构建任务子网的网络拓扑和通信链路，满足不同任务差异化的性能要求，实现任务相关节点间的ad-hoc高效数据传输。一种ad-hoc自组织网络的切片化架构的构建方法，包括以下步骤：S1.指挥节点和各个普通节点通过自组网方式进行连接，并采用完全分布式或者分布式多中心结构，确保区域节点的连通，实现网络拓扑，形成自组织网络的覆盖平面；S2.指挥节点根据控制指令分发需求和数据回传需求，动态选择部分普通节点构建管控平面；构建的管控平面以指挥节点为中心，基于覆盖平面共享的网络拓扑信息，向其他普通节点进行指令分发，并接收其他普通节点回传的信息传输给指挥节点；S3.指挥节点动态选择部分普通节点构建任务平面；并通过管控平面向任务平面中的各个节点传输控制指令，进行任务分发或者预设任务启动规则设定；S4.任务平面根据管控平面分发的任务信息或者预设任务启动规则，以切片形式动态建立和删除任务子网，并基于任务需求和任务相关节点可用资源，构建任务子网的网络拓扑和通信链路，满足不同任务差异化的性能要求，实现任务相关节点间的ad-hoc高效数据传输。所述任务平面内，通过将同一节点分配在多个不同的任务子网内，实现不同任务之间的协同合作。所述的一种ad-hoc自组织网络的切片化架构的构建方法，还包括无线资源配置步骤，包括：第一，平面无线资源配置：为任务平面、覆盖平面和管控平面分别配置独立的路由机制、接入方式、传输协议和信号波形，实现各个平面内部的通信；第二，子网无线资源配置：对任务平面中的各个任务子网，分别配置独立的路由机制、接入方式、传输协议和信号波形，实现各个子网内部的通信。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术利用切片化思想，将网络划分为覆盖平面、管控平面和任务平面，实现了三平面分离，相互独立；一方面，可根据传输数据的重要性，从资源分配等角度保证各平面可靠性，另一方面，避免某一平面出现故障或者消耗资源过大时，影响其它平面正常工作；该网络架构保证了大量的数据处理不影响管控和路由处理，复杂的路由处理不影响管控，高度保证了系统安全稳定性。2、本专利技术任务平面内，以切片的形式动态构建或删除任务子网，不同子网可独立可协同，体现了网络的动态重构能力及强扩展能力，使网络能够满足不同应用场景下的突发任务需求；网络在构建任务子网时根据不同任务需求进行无线资源分配，在删除任务子网时及时释放资源，在满足任务性能需求的前提下保证了资源利用效率。3、本专利技术为任务平面、覆盖平面和管控平面分别配置独立的路由机制、接入方式、传输协议和信号波形，实现各个平面内部的通信，同时对任务平面中的各个任务子网，分别配置独立的路由机制、接入方式、传输协议和信号波形，实现各个子网内部的通信；并能够根据平面/子网业务进行动态软件加载，基于软件定义无线电设计，将硬件平台和软件波形解耦，提升网络架构的通用化能力。附图说明图1为本专利技术的切片化架构示意图；图2为本专利技术的架构构建流程图；图3为本专利技术的架构无线资源分配示意图；图4为本专利技术的架构在配置有相控阵天线的情况下的示例网络。具体实施方式下面结合附图进一步详细描述本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述。如图1所示，一种ad-hoc自组织网络的切片化架构，包括指挥节点和多个普通节点；所述指挥节点和各个普通节点通过自组网方式进行连接，并采用完全分布式或者分布式多中心结构，确保区域节点的连通，实现网络拓扑，形成自组织网络的覆盖平面；所述指挥节点，用于根据控制指令分发需求和数据回传需求，动态选择部分普通节点构建管控平面；并动态选择部分普通节点构建任务平面；并通过管控平面向任务平面中的各个节点传输控制指令，进行任务分发或者预设任务启动规则设定。所述管控平面，以指挥节点为中心，基于覆盖平面共享的网络拓扑信息，向其他普通节点进行指令分发，并接收其他普通节点回传的信息传输给指挥节点；所述任务平面，根据管控平面分发的任务信息或者预设任务启动规则，动态建立和删除任务子网，基于任务需求和任务相关节点可用资源，构建任务子网的网络拓扑和通信链路，满足不同任务差异化的性能要求，实现任务相关节点间的ad-hoc高效数据传输。如图2所示，一种ad-hoc自组织网络的切片化架构的构建方法，包括以下步骤：S1.指挥节点和各个普通节点通过自组网方式进行连接，并采用完全分布式或者分布式多中心结构，确保区域节点的连通，实现网络拓扑，形成自组织网络的覆盖平面；S2.指挥节点根据控制指令分发需求和数据回本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种ad‑hoc自组织网络的切片化架构，其特征在于：包括指挥节点和多个普通节点；所述指挥节点和各个普通节点通过自组网方式进行连接，并采用完全分布式或者分布式多中心结构，确保区域节点的连通，实现网络拓扑，形成自组织网络的覆盖平面；所述指挥节点，用于根据控制指令分发需求和数据回传需求，动态选择部分普通节点构建管控平面；并动态选择部分普通节点构建任务平面；并通过管控平面向任务平面中的各个节点传输控制指令，进行任务分发或者预设任务启动规则设定。

【技术特征摘要】
1.一种ad-hoc自组织网络的切片化架构，其特征在于：包括指挥节点和多个普通节点；所述指挥节点和各个普通节点通过自组网方式进行连接，并采用完全分布式或者分布式多中心结构，确保区域节点的连通，实现网络拓扑，形成自组织网络的覆盖平面；所述指挥节点，用于根据控制指令分发需求和数据回传需求，动态选择部分普通节点构建管控平面；并动态选择部分普通节点构建任务平面；并通过管控平面向任务平面中的各个节点传输控制指令，进行任务分发或者预设任务启动规则设定。2.根据权利要求1所述的一种ad-hoc自组织网络的切片化架构，其特征在于：所述管控平面，以指挥节点为中心，基于覆盖平面共享的网络拓扑信息，向其他普通节点进行指令分发，并接收其他普通节点回传的信息传输给指挥节点。3.根据权利要求1所述的一种ad-hoc自组织网络的切片化架构，其特征在于：所述任务平面，根据管控平面分发的任务信息或者预设任务启动规则，动态建立和删除任务子网，基于任务需求和任务相关节点可用资源，构建任务子网的网络拓扑和通信链路，满足不同任务差异化的性能要求，实现任务相关节点间的ad-hoc高效数据传输。4.根据权利要求1~3中任意一项所述的一种ad-hoc自组织网络的切片化架构的构建方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.指挥节点和各个普通节点通过自组网方式进行连接，并采用完全分布式或者分布式多中心结构，确保区域节点的连通，...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾新德，
申请(专利权)人：鹰视云深圳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44