一种实现重选切换、自组织、自修复的自组网系统及方法与流程

本发明涉及移动通信，特别涉及一种实现重选切换、自组织、自修复的自组网系统及方法，通过将移动通信蜂窝技术引入自组网中，充分发挥两者的优势，形成一套可以自由切换和重选、具有自组织、自修复功能的全新网络构架。

背景技术：

自组网络是由链路连接的移动节点的自配置网络。网络中的节点可以在任意方向上独立地自由移动，并且可以频繁地改变到其它节点的链路。当第一节点尝试与第二节点建立链路时，第一节点可以向第二节点发送第一消息。作为对第一消息的响应，第二节点可以向第一节点发送第二消息以确认接收到第一消息。在第一节点接收到第二消息之后可以建立链路。

现有的自组网络需要增加专用的网络设备，成本较高，功率较大，覆盖范围小，信息容易被破解和截取，网络系统容量，不能满足大容量和高带宽的业务接入。

技术实现要素：

本发明目的是：提供一种实现重选切换、自组织、自修复的自组网系统及方法，通过将移动通信蜂窝技术引入自组网中，充分发挥两者的优势，形成一套可以自由切换和重选、具有自组织、自修复功能的全新网络构架。

本发明的技术方案是：

一种实现重选切换、自组织、自修复的自组网系统，包括控制指挥中心服务器、若干自组网节点和若干用户业务终端，所述用户业务终端通过自组网节点路由到控制指挥中心服务器，每个自组网节点分别包括一蜂窝基站系统和一节点终端模块，其中：

蜂窝基站系统用于用户业务终端和节点终端模块接入，实现无线用户的通信功能：接收和发送用户业务终端信号，把收集到的信号简单处理之后再传送到移动交换中心，通过交换机等设备的处理，再传送给终端用户；

节点终端模块作为自组网系统的连接和路由，增加相应的路由判断功能。

优选的，所述节点终端模块使用通用的手机modem为基础，使用usim卡作为下一个自组网节点接入鉴权和加密识别。

优选的，所述usim卡号事先在除本自组网节点之外的所有其他节点进行注册，以便于节点终端模块能够授权接入这些节点进行注册和建立网络连接。

优选的，所述节点终端模块使用的usim卡不能接入本节点的蜂窝基站系统，当以前接入的自组网节点失去连接之后，本节点与控制指挥中心服务器的核心网失去连接，会自动搜寻本节点周围的其他任何节点的信号，选择信号最优节点进行尝试接入。

优选的，当本节点接入周围的其他节点之后，节点终端模块首先判断本节点是否可以路由到核心网，如果能够路由到核心网即表明注册到本节点的所有终端可以进行所有业务；如果节点终端模块发现本节点无法连接到核心网，则节点终端模块会在搜寻信号质量次优的另外的自组织网络节点尝试接入，周而复始，直到找到合适的下一个节点为止；同时，本节点终端模块预先会将本节点的移动通信基站设置为禁止接入的节点，避免形成闭环。

优选的，所述蜂窝基站系统还用于负载动态均衡的调节，根据业务不同，当本节点的用户容量和带宽不够时，蜂窝基站系统会将部分用户业务终端和部分节点终端模块拒绝到相邻的自组网节点；同时也可以接受用户业务终端和节点终端模块重选或者切换到本节点。

优选的，所述控制指挥中心服务器包括核心网和面向用户的业务平台，支持集群调度、语音服务、视频服务、数据服务，其中核心网用于呼叫的接续、计费，移动性管理，补充业务实现，业务平台在指挥中心服务器中对所有的用户业务终端进行注册，以便于合法业务终端进行集群、对讲、视频、数据业务。

优选的，所述用户业务终端使用通用的手机modem，用于承载用户的实际业务，用户业务终端使用usim卡作为自组网的节点接入鉴权和加密识别；用户业务终端的usim卡事先会在所有自组网节点和控制指挥中心服务器进行注册，以便于这些用户业务终端可以自动选择接入任何一个自组网节点提供所需的业务。

一种自组网系统实现重选切换、自组织、自修复的方法，其特征在于，包括步骤：

s1．指挥指挥中心服务器开机等待用户业务终端和自组网节点接入；

s2．自组网节点陆续开机，节点终端模块自动搜索周围所有自组网节点的信号，自动测量所有自组网节点的信号强度，并且根据信号质量从好到差的优先级，选择除自己节点之外的其他进行接入；当有终端模块接入本节点时，会首先判断是否为本节点终端模块；如果是本节点终端模块，将被拒绝；

s3．用户业务终端陆续在相邻且信号质量较好的自组网节点完成接入并注册；

s4．当节点终端模块接入某一个节点之后，节点终端模块尝试路由到控制指挥中心服务器，如果路由不成功，节点终端模块自动退出本节点，同时接入另外一个次优的节点，依次类推；

s5、当节点终端模块接入某一个节点之后，节点终端模块尝试路由到核心网，如果路由成功，则容许用户业务终端进行业务操作；

s6、当第一自组网节点位置发生移动或者关机，第二自组网节点就失去了与第一自组网节点的连接，从而无法与控制指挥中心建立路由联系；此时，自组网节点中的节点终端模块就会自动启动网络搜索，寻找周围其他的自组网节点，会搜索到第三自组网节点和第五自组网节点；第三自组网节点的信号质量要好于第五自组网节点，节点终端模块首先尝试接入第三自组网节点，与控制指挥中心服务器成功建立路由，原来第二自组网节点下面的用户业务终端重新连接到控制指挥中心服务器进行业务操作；原来在第一自组网节点上面的用户业务终端也会自动接入到附近信号质量较好的第五自组网节点，至此系统实现了自修复功能；

s7、如果一个业务终端，从某一个自组网节点离开，测量到邻区自组网节点基站时，会自动完成切换或者重选到邻近的自组网节点。

本发明的优点是：

1．本发明将蜂窝技术与自组网技术完美结合，实现了具有切换和重选的自修复自组网的网络功能；

2．本发明通过自组网方式，使用较小的节点功率可以大大增强覆盖范围；

3．本发明蜂窝技术强大的鉴权和加密功能，防止信息被破解和截取；

4．本发明使用常规的蜂窝通信终端，大大降低用户业务终端的成本，大大扩展网络系统容量，满足大容量和高带宽的业务接入。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明所述的实现重选切换、自组织、自修复的自组网系统的结构示意图；

图2为本发明所述的自组网节点内部结构示意图；

图3为本发明所述的自组网系统的重选切换、自组网、自修复方法示意图。

具体实施方式

如图1所示，整个系统中包括如下主要三个网元：自组网节点、控制指挥中心服务器、用户业务终端，所述用户业务终端通过自组网节点路由到控制指挥中心服务器，其中对三个网元都没有数量限制。

如图2所示，每个自组网节点分别包括一蜂窝基站系统和一节点终端模块，其中：

蜂窝基站系统：蜂窝基站系统主要负责手机信号的接收和发送，把收集到的信号简单处理之后再传送到移动交换中心，通过交换机等设备的处理，再传送给终端用户，也就实现了无线用户的通信功能，蜂窝基站系统主要用于终端的接入，包括用户终端模块和节点终端模块。

蜂窝基站系统除了负责手机信号处理之外，还肩负负载动态均衡的调节，根据业务不同，当本节点的用户容量和带宽不够时，蜂窝基站系统会将部分用户业务终端和部分节点终端模块拒绝到相邻的自组网节点，同时也可以接受用户业务终端和节点终端模块重选或者切换到本节点。

节点终端模块：节点终端模块使用通用的手机modem为基础，主要作为自组织网络的连接和路由，增加相应的路由判断功能。节点终端模块的usim卡号事先会在除本自组网节点之外的所有其他节点进行注册，以便于节点终端模块能够授权接入这些节点进行注册和建立网络连接。节点终端模块使用usim卡作为下一个自组网节点接入鉴权和加密识别。节点终端模块的usim卡不能接入本节点的蜂窝基站系统。由于以前接入的自组网节点失去连接之后，当本节点与核心网就会失去连接，会自动搜寻本节点周围的其他任何节点的信号，选择信号最优节点进行尝试接入。当接入节点之后，节点终端模块首先判断本节点是否可以路由到核心网，如果能够路由到核心网即表明注册到本节点的所有终端可以进行所有业务。如果接入节点后，节点终端模块发现本节点无法连接到核心网，则节点终端模块会在搜寻信号质量次优的另外的自组织网络节点尝试接入，周而复始，知道找到合适的下一个节点为止。同时，本节点终端模块预先会将本节点的移动通信基站设置为禁止接入的节点，避免形成闭环。

控制指挥中心服务器：控制指挥中心服务器主要是包括核心网和面向用户的业务平台，支持集群调度、语音服务、视频服务、数据服务等。其中核心网主要是涉及呼叫的接续、计费，移动性管理，补充业务实现等。业务平台在指挥中心服务器中对所有的业务终端进行注册，以便于合法业务终端进行集群、对讲、视频、数据等业务。

用户业务终端：用户业务终端使用通用的手机modem，主要用于承载用户的实际业务。用户业务终端使用usim卡作为自组网的节点接入鉴权和加密识别。用户业务终端的usim卡事先会在所有自组网节点和控制指挥中心服务器进行注册，以便于这些用户业务终端可以自动选择接入任何一个自组网节点提供所需的业务。

本发明公开了一种将移动通信基站技术与自组网技术相集合实现重选切换、自组织、自修复网络的一种方法。通过将移动通信基站技术引入自组网中，充分发挥两者的优势，形成一套可以实现重选、切换的自组织自修复的网络构架。系统工作的步骤：

s1．指挥中心服务器开机，核心网和业务平台等待用户业务终端和自组网节点终端模块的接入。

s2．自组网节点陆续开机，节点终端模块自动搜索周围所有自组网节点的信号，自动测量所有自组网节点的信号强度，并且根据信号质量从好到差的优先级，选择除自己节点之外的其他进行接入。由于本节点的节点终端模块usim卡在核心网都已经注册过，所以本节点终端模块可以接入到除自己之外的所有其他自组网节点和核心网。如果本节点的终端模块接入本节点会导致网络封闭，不能接入到核心网，所以本节点终端模块所对应的usim卡被禁止接入本节点，当有终端模块接入本节点时，会首先判断是否为本节点终端模块。如果是本节点终端模块，将被拒绝。

s3．用户业务终端陆续在相邻且信号质量较好的自组网节点完成接入并注册。

s4．当节点终端模块接入某一个节点之后，节点终端模块会尝试路由到核心网，如果路由不成功，节点终端模块自动退出本节点，同时接入另外一个次优的节点，依次类推。

s5．当节点终端模块接入某一个节点之后，节点终端模块会尝试路由到核心网，如果路由成功，则容许用户业务终端进行业务操作。

s6．当某一个节点，如图3自组网和自修复示意图中，第一自组网节点1位置发生移动或者关机，第二自组网节点2就失去了与第一自组网节点1的连接，从而无法与控制指挥中心建立路由联系。此时，自组网节点中的节点终端模块就会自动启动网络搜索，寻找周围其他的自组网节点，会搜索到第三自组网节点3和第五自组网节点5。第三自组网节点3的信号质量要好于第五自组网节点5，节点终端模块首先尝试接入第三自组网节点3，与控制指挥中心服务器成功建立路由，原来第二自组网节点2下面的用户业务终端重新连接到控制指挥中心服务器进行业务操作。原来在第一自组网节点1上面的用户业务终端也会自动接入到附近信号质量较好的第五自组网节点5，至此系统实现了自修复功能。

s7．如果一个业务终端，从某一个自组网节点离开，测量到邻区自组网节点基站时，会自动完成切换或者重选到邻近的自组网节点。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。