专利名称：一种无线自组通信系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种无线自组通信系统。
背景技术：
随着科学技术的飞速发展，信息化时代的不断推进，通信手段也在向多样化发展。但实际上，目前人们普遍采用的通信手段依然存在一些弊端。下面是目前普遍使用的几种通信手段及它们存在的不足和缺点:(I)蜂窝移动通信网络①依赖基础设施:移动终端之间需要通过固定基站才能实现通信，基站通过有线线路与骨干交换网络相连，增加了通信成本；②移动终端不具备路由功能，移动终端只能通过固定基站进行数据收发，使用约束较大；③星状结构，某条链路出现故障，大范围服务将中断，网络抗毁性差；④建设、扩展、维护成本高；⑤移动终端静止时数据传输速率可达2Mbit/s，但是移动终端高速移动时数据传输速率只有144kbit/s。(2)集群通信系统①与蜂窝移动通信网络类似，属于有连接的网络，依赖基础设施；②一般是专用网络，以语音业务为主。(3)无线局域网WLAN①移动节点配备无线网卡，通过AP接入点与固定网连接，依赖于类似基站或接入点的现有网络基础设施；②对网络层来说，是单跳网络，不可转发数据；③有限覆盖范围(几百米)内可实现高速通信(802.lib:1lM或802.lla:54M)，但是覆盖范围较为有限。(4) VSAT卫星通信系统①覆盖范围最广，但成本高、传输带宽有限、传输延时大。(5)动中通①依赖卫星，在雨天或是云层厚重的时候，或者是在特殊环境及存在遮挡的地方就容易失效，出现通信故障；②天线太笨重，使用和携带都很不便，必须安置在汽车、轮船等移动设备上；③存在一段较长时间的寻星过程，无法快速投入应用，很多场合的使用都受到限制。综上所述，目前现有的通信网络大都是基于稳定可靠的通信基础设施之上的，一旦这些通信基 础设施遭到破坏，常规的通信手段都不再可行。而往往就是在这样的时候，保持可靠的通信显得尤为重要。集群通信系统除了依赖基础设施以外，在网络带宽上也有很大限制，多使用窄带技术，带宽30K左右，数据传输速率16Kbps左右，这就使得其数据传输能力大大受限。因此，在一些特殊场合下，现有的通信手段还不能满足通信的需求，最大的问题就是生存能力太差，容易被快速摧毁掉。
实用新型内容本实用新型的目的在于解决现有技术的不足，提供一种不依赖基础通信设施、抗毁性好、通信成本低的基于Mesh网络的无线自组通信系统。本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的:一种无线自组通信系统，它由至少两个通信终端组成，各相邻的通信终端之间通过无线网络连接，通信终端包括手持语音终端、手持数据终端和车载终端之任意一种或多种的组合；手持语音终端包括微控制器、信号接收发送电路、通话录入单元、路由协议控制单元和GPS定位单元，通话录入单元包括语音采集模块和模数转换器，信号接收发送电路、路由协议控制单元及GPS定位单元分别与微控制器连接，语音采集模块的输出与模数转换器的输入连接，模数转换器的输出与微控制器连接；手持语音终端以语音业务为主，具有一定的数据通信能力，本身可以用信息方式传递数据，单跳的数据传输速率可达400KBPS，同时可以根据需要将由GPS定位单元获取的位置信息发回指挥中心或同组成员。手持数据终端包括微控制器、信号接收发送电路、通话录入单元、路由协议控制单元、GPS定位单元、网卡芯片和USB接口，通话录入单元包括语音采集模块和模数转换器，语音采集模块通过模数转换器与微控制器连接，信号接收发送电路、路由协议控制单元、GPS定位单元、网卡芯片和USB接口分别与微控制器连接；手持数据终端在实现语音业务的基础上，有着更强的数据业务实现能力，无需借助PC机，数据终端的本身具有语音模式和数据模式两种工作模式，语音和数据模式之间可以进行一键切换，使用十分方便。常态下默认为数据模式，当接收到语音会话时，自动弹出窗口，选择是否切换到语音模式进行接听；当需要发起主叫时，只需按下切换功能键即可从数据模式切换到语音模式进行拨打。车载终端包括微控制器、信号接收发送电路、路由协议控制单元、GPS定位单元、网卡芯片、手咪、触摸屏和供电 模块，信号接收发送电路、路由协议控制单元、GPS定位单元、网卡芯片、手咪和触摸屏分别与微控制器连接，供电模块的输入与点烟器连接，供电模块的输出与微控制器的电源端连接。车载终端能够实现手持数据终端的所有功能，而且采用触摸屏和手咪，操作和使用更为方便。本实用新型包括连接无线自组通信系统与外网的网关，所述的网关包括无线自组通信网协议控制器、中央处理器和外网协议控制器，无线自组通信网接口依次通过无线自组通信网协议控制器、中央处理器和外网协议控制器与外网接口连接。本实用新型包括设于通信终端之间的中继器，通信终端发送机的输出端通过中继器与通信终端接收机的输入端连接；所述的中继器包括处理器、信号接收单元、信号数据复制单元、信号筛选单元、信号调整单元、信号发送单元、防雷击浪涌单元、稳压单元和恒温控制单元，信号接收单元、信号数据复制单元、信号筛选单元、信号调整单元、信号放大单元、信号发送单元、防雷击浪涌单元、稳压单元和恒温控制单元分别与处理器连接，信号调整单元包括滤波电路、信号衰减补偿电路、信号纠错电路和信号放大电路。本实用新型包括设于通信终端之间的中继器，通信终端发送机的输出端通过无线通信网络与第一中继器的输入端连接，第一中继器的输出端依次通过各中间中继器与末端中继器的输入端连接，末端中继器的输出端通过无线通信网络与通信终端接收机的输入端连接。本实用新型所述的车载终端供电模块包括点烟器、电源切换电路、充电芯片和备用电池，点烟器的输出与电源切换电路的输入连接，电源切换电路的一路输出直接与电路负载连接，另一路输出与充电芯片的输入连接，充电芯片的输出与备用电池的输入连接，备用电池的输出与电路负载连接。本实用新型的有益效果是:I)无中心:自组网中所有节点的地位都是平等的，是一个对等式网络，节点可以随时加入和离开网络，任一接力节点断开时，自动寻找最近距离的通信终端或中继器进行弥补，任何节点的故障都不会影响整个网络的正常运行，具有很强的抗毁性。2)自组织:网络的布设或展开无需依赖任何预设的基础通信设施，节点开机后就可以快速、自动地组成一个独立的网络展开通信工作，通信效率高且建设、扩展、维护和使用的成本低。3)多跳路由:当节点要与其覆盖范围之外的节点进行通信时，可以通过中间节点(通信终端或中继器)的多跳转发即可实现。4)动态拓扑:无线自组通信系统允许动态变化自己的拓扑结构，网络的拓扑结构会随着手持终端的变化而不断的发生改变以适应通话需要。5)灵巧终端:通信终端为便携式手持机或车载机，携带和使用方便；为了节约能量，各通信终端会自动选择最佳的工作方式，它只与最近的节点保持联系以降低通信能耗。6)通信质量:自组网具有环境适应能力强，并可与外网通信，获取丰富的数据业务；其数据传输具有速率高、带宽宽、延时小且网络覆盖范围广等特点。
图1为本实用新型无线自组通信系统结构示意框图；图2为本实用新型网关组成结构示意框图；图3为本实用新型中继器组成结构示意框图；图4为本实用新型手持语音终端组成结构示意框图；图5为本实用新型手持数据终端组成结构示意框图；图6为本实用新型车载终端组成结构示意框图；图7为本实用新型车载终端供电模块组成结构示意框图。
具体实施方式
以下结合附图进一步描述本实用新型的技术方案:如图1所示，一种无线自组通信系统，它由至少两个通信终端组成，各相邻的通信终端之间通过无线网络连接，通信终端包括手持语音终端、手持数据终端和车载终端之任意一种或多种的组合。当需要与已有的移动通信网络相联通时，便需要安置网关设备，网关在两个不同的通讯系统之间起到桥梁的作用 ，使它们能够建立通畅的联络通道。[0049]如图2所示，无线自组通信系统通过网关与外网连接，所述的网关包括无线自组通信网协议控制器、中央处理器和外网协议控制器，无线自组通信网接口依次通过无线自组通信网协议控制器、中央处理器和外网协议控制器与外网接口连接。网关在工作时，首先由外网协议控制器对外网接口接收到的数据进行解码，并将来自外网接口的串行数据转换为并行输出后传输至中央处理器，在解码过程中，外网协议控制器还对外网接口传来的数据进行循环冗余码校验，以确保数据的准确性。中央处理器接收到外网协议控制器传来的外网数据后，将其转换为符合无线自组网协议的数据，发送至无线自组通信网协议控制器，由无线自组通信网协议控制器将数据进行编码，并将编码后的数据发送至无线自组通信网接口 ；在解码过程中，无线自组通信网协议控制器还对中央处理器传来的数据进行循环冗余码校验，以确保数据的准确性。为了提高网关的可靠性，同时便于技术人员进行维修和调试，协议控制器可采用现场可编程门阵列电路来实现。在工作过程中，每当网关上电，中央处理器就进行初始化操作:将技术人员预先存储的通信参数发送给协议控制器，通信参数主要包括端口地址、设备地址、刷新时间和通信频率等；技术人员也可通过与中央处理器连接的设备对通信参数进行重新设置。当终端多、分散广，需要通讯的区域较大时，通信系统中就需要加装中继器，中继器是一个大功 率的接力传输装置，能够显著地扩大自组网的通讯距离。如图3所示，无线自组通信系统还包括设于通信终端之间的中继器，通信终端发送机的输出端通过中继器与通信终端接收机的输入端连接；所述的中继器包括处理器、信号接收单元、信号数据复制单元、信号筛选单元、信号调整单元、信号发送单元、防雷击浪涌单元、稳压单元和恒温控制单元，信号接收单元、信号数据复制单元、信号筛选单元、信号调整单元、信号放大单元、信号发送单元、防雷击浪涌单元、稳压单元和恒温控制单元分别与处理器连接，信号调整单元包括滤波电路、信号衰减补偿电路、信号纠错电路和信号放大电路。其中，处理器是中继器的核心部分，完成数据主要的处理功能；信号接收单元用于接收信号数据，并对其进行AD转换后转发至处理器；信号数据复制单元完成对所接收到的数据的复制，复制后的数据存储于存储器中；中继器根据需要通过信号筛选单元对带编号的信号数据进行筛选，选择性地对终端需要的数据进行转发；由于中继器经常需要长期曝露在室外使用，在雷雨天气经常受到雷击而造成中继器内部电路的过压短路等情况，中继器很容易受损，防雷击浪涌单元可以有效保护中继器在雷雨天气下的使用安全，稳压单元和恒温控制单元从内部电路的过压欠压保护及温度控制的角度保护了中继器的内部电路，延长了中继器的使用寿命；信号调整单元中的滤波电路、信号衰减补偿电路、信号纠错电路和信号放大电路分别完成了信号杂波滤波、衰减补偿、传输中的错误纠正及信号放大增益等功能，确保了信号通过中继器传输的质量，改善了通信品质。通信终端之间通过多个中继器进行过渡转发时，无线自组通信系统包括设于通信终端之间的中继器，通信终端发送机的输出端通过无线通信网络与第一中继器的输入端连接，第一中继器的输出端依次通过各中间中继器与末端中继器的输入端连接，末端中继器的输出端通过无线通信网络与通信终端接收机的输入端连接。在实际组网应用中，不是所有设备都会用到，根据网络规模大小以及实际应用需求，设备的选择和网络结构具有很大的灵活性。如图4所示，所述的手持语音终端包括微控制器、信号接收发送电路、通话录入单元、路由协议控制单元和GPS定位单元，通话录入单元包括语音采集模块和模数转换器，信号接收发送电路、路由协议控制单元及GPS定位单元分别与微控制器连接，语音采集模块的输出与模数转换器的输入连接，模数转换器的输出与微控制器连接。手持语音终端以语音业务为主，具有一定的数据通信能力。手持语音终端本身可以用信息方式传递数据，单跳的数据传输速率在400Kbps，同时也可以根据要求，将自己的GPS定位位置信息发回指挥中心或者同组的成员。如图5所示，所述的手持数据终端包括微控制器、信号接收发送电路、通话录入单元、路由协议控制单元、GPS定位单元、网卡芯片和USB接口，通话录入单元包括语音采集模块和模数转换器，语音采集模块通过模数转换器与微控制器连接，信号接收发送电路、路由协议控制单元、GPS定位单元、网卡芯片和USB接口分别与微控制器连接。手持数据终端在实现语音业务的基础上，对数据业务的实现功能更为强大，无需借助PC机，终端本身工作在两种模式，可以在语音模式与数据模式之间进行一键切换。常态默认为数据模式，如有语音来话，会自动弹出窗口，选择是否切换到语音模式接听。如果要发起主叫，也只需按一个功能键，即可从数据模式切换到语音模式进行拨打。手持终端都有特别的能源管理软件，能够最大限度的节约电能，增长电池的使用寿命。如图6所示，所述的车载终端包括微控制器、信号接收发送电路、路由协议控制单元、GPS定位单元、网卡芯片、手咪、触摸屏和供电模块，信号接收发送电路、路由协议控制单元、GPS定位单元、网卡芯片、手咪和触摸屏分别与微控制器连接，供电模块的输入与点烟器连接，供电模块的输出与微控制器的电源端连接。
如图7所示，车载终端供电模块包括点烟器、电源切换电路、充电芯片和备用电池，点烟器的输出与电源切换电路的输入连接，电源切换电路的一路输出直接与电路负载连接，另一路输出与充电芯片的输入连接，充电芯片的输出与备用电池的输入连接，备用电池的输出与电路负载连接。当车辆启动时，终端自动开机；当车辆熄火时，终端提示“外部供电中断，目前处于内部电池供电状态，是否关机”，由操作人员选择是否关机，如一段时间无人操作，系统会自动关机。另外，根据目前机场站坪存在不同类型的摆渡车，因此车载终端配置有24V转5V和12V转5V两种类型的电源适配器。本自组网是由一组带有无线收发装置的移动节点组成的一个多跳的临时性的自治系统。在任一时刻，节点间通过无线信道连接形成一个任意网状拓扑结构，节点可以任意移动，会导致拓扑结构也随之变化。自组网可以在独立的环境下运行，也可以通过网关连接到现有的网络基础设施上。在自组网中，通信终端兼具主机和路由器两种角色:一方面，通信终端作为主机运行相关的应用程序；另一方面，通信终端作为路由器需要运行相关的路由协议，进而路由发现、路由维护等常见的路由操作。对接收到的信息宿主，将不属于自己分组的消息进行分组转发。因为自组网是一个多跳的无线移动网络，两个要交换信息的主机可能不在通信区域内所以就不能够直接进行通信，但是它们可以通过其它在通信区域内的主机，采用接力传送(多跳技术)的方式也能够顺利的完成通信任务。
权利要求1.一种无线自组通信系统，其特征在于:它由至少两个通信终端组成，各相邻的通信终端之间通过无线网络连接，通信终端包括手持语音终端、手持数据终端和车载终端之任意一种或多种的组合； 所述的手持语音终端包括微控制器、信号接收发送电路、通话录入单元、路由协议控制单元和GPS定位单元，通话录入单元包括语音采集模块和模数转换器，信号接收发送电路、路由协议控制单元及GPS定位单元分别与微控制器连接，语音采集模块的输出与模数转换器的输入连接，模数转换器的输出与微控制器连接； 所述的手持数据终端包括微控制器、信号接收发送电路、通话录入单元、路由协议控制单元、GPS定位单元、网卡芯片和USB接口，通话录入单元包括语音采集模块和模数转换器，语音采集模块通过模数转换器与微控制器连接，信号接收发送电路、路由协议控制单元、GPS定位单元、网卡芯片和USB接口分别与微控制器连接； 所述的车载终端包括微控制器、信号接收发送电路、路由协议控制单元、GPS定位单元、网卡芯片、手咪、触摸屏和供电模块，信号接收发送电路、路由协议控制单元、GPS定位单元、网卡芯片、手咪和触摸屏分别与微控制器连接，供电模块的输入与点烟器连接，供电模块的输出与微控制器的电源端连接。
2.根据权利要求1所述的一种无线自组通信系统，其特征在于:它包括连接无线自组通信系统与外网的网关，所述的网关包括无线自组通信网协议控制器、中央处理器和外网协议控制器，无线自组通信网接口依次通过无线自组通信网协议控制器、中央处理器和外网协议控制器与外网接口连接。
3.根据权利要求1所述的一种无线自组通信系统，其特征在于:它包括设于通信终端之间的中继器，通信终端发送机的输出端通过中继器与通信终端接收机的输入端连接；所述的中继器包括处理器、信号接收单元、信号数据复制单元、信号筛选单元、信号调整单元、信号发送单元、防雷击浪涌单元、稳压单元和恒温控制单元，信号接收单元、信号数据复制单元、信号筛选单元、信号调整单元、信号放大单元、信号发送单元、防雷击浪涌单元、稳压单元和恒温控制单元分别与 处理器连接，信号调整单元包括滤波电路、信号衰减补偿电路、信号纠错电路和信号放大电路。
4.根据权利要求1或3所述的一种无线自组通信系统，其特征在于:它包括设于通信终端之间的中继器，通信终端发送机的输出端通过无线通信网络与第一中继器的输入端连接，第一中继器的输出端依次通过各中间中继器与末端中继器的输入端连接，末端中继器的输出端通过无线通信网络与通信终端接收机的输入端连接。
5.根据权利要求1所述的一种无线自组通信系统，其特征在于:所述的车载终端供电模块包括点烟器、电源切换电路、充电芯片和备用电池，点烟器的输出与电源切换电路的输入连接，电源切换电路的一路输出直接与电路负载连接，另一路输出与充电芯片的输入连接，充电芯片的输出与备用电池的输入连接，备用电池的输出与电路负载连接。
专利摘要本实用新型公开了一种无线自组通信系统，它由至少两个通信终端组成，各相邻的通信终端之间通过无线网络连接，通信终端包括手持语音终端、手持数据终端和车载终端之任意一种或多种的组合，通信终端兼具主机和路由器两种角色，通信终端对接收到的信息宿主，将不属于自己分组的消息进行分组转发。本实用新型具有很强的抗毁性，建设、扩展、维护和使用的成本低，此外，具有环境适应能力强，可接入中继器拓宽网络覆盖范围，可与外网通信获取丰富的数据业务；其数据传输具有速率高、带宽宽、延时小且网络覆盖范围广等特点。
文档编号H04W84/18GK203104798SQ20122073799
公开日2013年7月31日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者袁贤刚, 李美丽, 潘世军 申请人:成都泰格微波技术股份有限公司