專利名稱：基于無線紫外光環(huán)網(wǎng)通信的隱秘語音調(diào)度系統(tǒng)及調(diào)度方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線紫外光組網(wǎng)通信和語音傳輸技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于無線紫外光環(huán)網(wǎng)通信的隱秘語音調(diào)度系統(tǒng)，還涉及這種調(diào)度系統(tǒng)的調(diào)度方法。
背景技術(shù)：
隨著通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，無線通信技術(shù)在軍事活動以及人們的生產(chǎn)、生活當中扮演著越來越重要的角色。無線紫外光通信是利用紫外光在大氣中的散射特性來進行信息傳輸?shù)囊环N新型近距離通信方式，可作為通信網(wǎng)絡(luò)的寬帶接入方式和特殊場合的通信應(yīng)用，例如加油站、加氣站、礦井下等特殊場合。上述場合中使用無線電磁波通信，容易產(chǎn)生電火花引發(fā)安全事故，而無線紫外光通信則不存在上述問題，既滿足了通信需求，又保障了生產(chǎn)安全。此外，紫外光通信還可廣泛應(yīng)用于小區(qū)樓宇寬帶通信、通信網(wǎng)絡(luò)的輔助和備用通道、移動通信的基站互連、數(shù)據(jù)通信專線、電視電話會議專線、災(zāi)害應(yīng)急、臨時擴容、光纖線路維修、企事業(yè)單位的內(nèi)部網(wǎng)、需特殊保密安全部門等場合。無線紫外光通信具有抗干擾能力強、保密性好、非視距通信以及全方位通信等優(yōu)點，可作為一種新型的軍事通信系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于海陸空三軍專用局域軍事保密通信，或在特定條件下作為其它通信手段的一種補充，對未來戰(zhàn)爭、現(xiàn)代化國防具有特殊的使用價值和實際意義?，F(xiàn)有的無線紫外光通信都是端到端的單向鏈路信息傳輸，雖然其具有抗干擾能力強、保密性好等優(yōu)點，但因其衰減較大，傳輸距離有限，導(dǎo)致了通信的覆蓋范圍較小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于無線紫外光環(huán)網(wǎng)通信的隱秘語音調(diào)度系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的傳輸距離短、覆蓋范圍小和單向鏈路的缺點。本發(fā)明的另一個目的在于提`供上述調(diào)度系統(tǒng)的調(diào)度方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，基于無線紫外光環(huán)網(wǎng)通信的隱秘語音調(diào)度系統(tǒng)，是由4個通信節(jié)點構(gòu)成環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，每一個通信節(jié)點包括發(fā)射端、接收端和語音處理模塊三大部分其中發(fā)射端采用紫外光LED作為發(fā)射光源，利用LED的閃爍發(fā)送信息；接收端采用光電倍增管，對發(fā)射端發(fā)射的信號進行探測放大并接收；語音處理模塊包括核心處理器和語音設(shè)備。本發(fā)明另一個目的是這樣實現(xiàn)的，上述基于無線紫外光環(huán)網(wǎng)通信的隱秘語音調(diào)度系統(tǒng)的調(diào)度方法，包括以下步驟步驟1:建立環(huán)網(wǎng)通信鏈路。分別對環(huán)上物理節(jié)點進行編號，通過對建環(huán)令牌的相應(yīng)置位來統(tǒng)計環(huán)上節(jié)點的個數(shù)，并判定建環(huán)是否成功，成功轉(zhuǎn)步驟2 ;建環(huán)失敗則轉(zhuǎn)步驟E。步驟2 :發(fā)空令牌。令牌持有節(jié)點發(fā)空令牌，若無節(jié)點要發(fā)送數(shù)據(jù)，則空令牌一直在環(huán)中流動，直到某個節(jié)點要發(fā)送數(shù)據(jù)時，將空令牌捕獲，轉(zhuǎn)步驟3。步驟3 :發(fā)送數(shù)據(jù)。發(fā)送節(jié)點捕獲空令牌后，將令牌置位，裝載數(shù)據(jù)，將封裝好的數(shù)據(jù)幀發(fā)送出去，轉(zhuǎn)步驟4。
步驟4 :接收數(shù)據(jù)。環(huán)網(wǎng)上節(jié)點依次接收發(fā)送結(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)幀，接收到數(shù)據(jù)幀后依次判斷，若為源結(jié)點，將此幀拋棄；若為目的結(jié)點，儲存并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)；若不是目的結(jié)點，直接轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。步驟5 拆除環(huán)網(wǎng)通信鏈路。本發(fā)明的特點還在于步驟4中，具體判斷方法如下(I)SSx = 0，首先判Px，若Px = O可以搶發(fā)，將相應(yīng)位置為1，否則，Px= I不能搶發(fā)；接著判Dx，若Dx = O轉(zhuǎn)步驟A，否則Dx = I轉(zhuǎn)步驟B ；(2)gSx= 1，首先判Px， 若Px = O且在T2時間內(nèi)，轉(zhuǎn)步驟C ^Px= I且在T2時間內(nèi)轉(zhuǎn)步驟D ;否則，超出T2時間轉(zhuǎn)步驟F ;步驟A :轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)；持有數(shù)據(jù)幀的環(huán)上節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀，轉(zhuǎn)步驟4繼續(xù)接收；步驟B :存儲并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)；持有數(shù)據(jù)幀的環(huán)上節(jié)點存儲并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀，轉(zhuǎn)步驟4繼續(xù)接收數(shù)據(jù)；步驟C :數(shù)據(jù)幀返回源結(jié)點且無節(jié)點搶發(fā)，源結(jié)點將此幀丟棄；若在令牌持有時間T3內(nèi)轉(zhuǎn)步驟3 ;否則持有令牌時間超時，令牌持有節(jié)點編號在S中對應(yīng)的位置1，D = 0x00,P = 0x00，轉(zhuǎn)步驟2 ；步驟D :數(shù)據(jù)幀返回源結(jié)點且有節(jié)點搶發(fā)，源結(jié)點將此幀丟棄并產(chǎn)生空令牌，S =0x01，D = 0x00，并令要搶發(fā)節(jié)點的相應(yīng)位Px = I，再轉(zhuǎn)步驟2 ;步驟E :判斷重復(fù)建環(huán)次數(shù)是否達到3次，達到3次，則失敗退出；否則轉(zhuǎn)步驟I ;步驟F :判斷重復(fù)發(fā)送同一數(shù)據(jù)幀是否達到3次，達到3次，轉(zhuǎn)步驟5，否則轉(zhuǎn)步驟3。本發(fā)明的有益效果是(I)本發(fā)明以紫外光為信息傳輸?shù)妮d體，并利用環(huán)網(wǎng)實現(xiàn)了一種自配置、自管理的隱秘語音通信，解決了艦面上指揮調(diào)度的近距離隱秘信息傳輸?shù)膯栴}，還可應(yīng)用于艦面飛行器輔助著陸系統(tǒng)。(2)本發(fā)明通過使用無線紫外光作為信息傳輸?shù)妮d體，可以達到抗干擾能力強、保密性好、非視距通信和全方位通信的效果，利用智能處理方法實現(xiàn)自配置、自管理的8路隱秘語音調(diào)度系統(tǒng)，解決了艦面上指揮調(diào)度的近距離隱秘信息傳輸?shù)膯栴}，還可廣泛應(yīng)用于海陸空三軍專用局域軍事保密通信或電磁波通信受限的場合，也可在特定條件下作為一種通信手段的補充。(3)本發(fā)明環(huán)網(wǎng)具有組網(wǎng)簡單、無需預(yù)設(shè)設(shè)施、良好的自愈能力等特點，使用環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)信息的有效可靠傳輸。通過設(shè)置環(huán)網(wǎng)通信參數(shù)，可以達到支持組呼、群呼、拆環(huán)、優(yōu)先級等效果，具有寬廣的應(yīng)用前景。(4)本發(fā)明將無線紫外光通信與環(huán)網(wǎng)通信相結(jié)合，不僅可以發(fā)揮兩者各自的優(yōu)勢，更多的是通過環(huán)網(wǎng)可以實現(xiàn)相對較遠距離的信息雙向傳輸，克服了紫外光覆蓋范圍小和傳統(tǒng)組網(wǎng)中單向鏈路的缺點。


圖1為本發(fā)明基于無線紫外光環(huán)網(wǎng)通信的隱秘語音調(diào)度系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2為本發(fā)明基于無線紫外光環(huán)網(wǎng)通信的隱秘語音調(diào)度系統(tǒng)的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明基于無線紫外光環(huán)網(wǎng)通信的隱秘語音調(diào)度系統(tǒng)的調(diào)度方法的令牌結(jié)構(gòu)圖；圖4為本發(fā)明基于無線紫外光環(huán)網(wǎng)通信的隱秘語音調(diào)度系統(tǒng)的調(diào)度方法的數(shù)據(jù)幀格式圖；圖5為本發(fā)明基于無線紫外光環(huán)網(wǎng)通信的隱秘語音調(diào)度系統(tǒng)的通信節(jié)點的結(jié)構(gòu)框圖；圖6為本發(fā)明實施例中各個節(jié)點的時序圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細說明?；跓o線紫外光環(huán)網(wǎng)通信的隱秘語音調(diào)度系統(tǒng)，由是由4個通信節(jié)點構(gòu)成環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，每一個通信節(jié)點包括發(fā)射端、接收端和語音處理模塊三大部分其中發(fā)射端采用紫外光LED作為發(fā)射光源，利用LED的閃爍發(fā)送信息；接收端采用光電倍增管，對發(fā)射端發(fā)射的信號進行探測放大并接收；語音處理模塊包括核心處理器和語音設(shè)備。圖1是本發(fā)明的調(diào)度系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，由四個節(jié)點組成，分別編號為0，1，2，3，節(jié)點連接關(guān)系(逆時針)如圖中箭頭所示。每個節(jié)點分別表示一個紫外光通信系統(tǒng)，包括發(fā)射端，接接收端和語音系統(tǒng)三大部分。其中發(fā)射端采用紫外光LED作為發(fā)射光源，接接接收端主要采用光電倍增管，語音處理模塊主要包括核心處理器和語音設(shè)備。圖2是一個四節(jié)點 構(gòu)成的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，節(jié)點編號為0，1，2，3，環(huán)中信息的傳輸方向(逆時針)如圖中箭頭所示。圖3中，0xFF、0xD8表示巾貞頭，S表示源結(jié)點，D表示目的結(jié)點，P表示優(yōu)先級，C表示校驗位。以字節(jié)為單位表示，每個字節(jié)8位,從最低位至最高位每位依次表示O、1、2、3···節(jié)點的相應(yīng)狀態(tài)。例如當D = 0x01時,表示O結(jié)點為目的結(jié)點；當D = 0x02時,表示I結(jié)點為目的結(jié)點；當D = 0x04時,表示2結(jié)點為目的結(jié)點；當D = 0x08時,表示3結(jié)點為目的結(jié)點；源結(jié)點S以及優(yōu)先級P結(jié)構(gòu)類似。以下是規(guī)定的建環(huán)、拆環(huán)及空令牌結(jié)構(gòu) 建環(huán)S = 0x01, D = 0x01, P = 0x00 ； 拆環(huán)S = OxFF, D = OxFE, P = 0x00 ； 空令牌令牌持有節(jié)點編號在S中的對應(yīng)位置1，D = 0x00, P = 0x00 ；圖4中為負載96字節(jié)數(shù)據(jù)的幀格式。圖5為通信節(jié)點的原理框圖。主要包括核心處理器、發(fā)送端、接收端和語音處理模塊。其中發(fā)射端采用紫外光LED作為發(fā)射光源，利用LED的閃爍發(fā)送信息；接收端采用光電倍增管，對發(fā)射端發(fā)射的信號進行探測放大并接收；語音處理模塊包括核心處理器和語音設(shè)備。圖6為本發(fā)明實施例中各個節(jié)點的時序圖。其中I節(jié)點為源結(jié)點(優(yōu)先級為0)，3節(jié)點為目的結(jié)點。在I節(jié)點的令牌持有時間內(nèi)2節(jié)點要進行搶發(fā)數(shù)據(jù)，環(huán)網(wǎng)上每個節(jié)點的時序圖如圖6所示。
下面給出幾個參數(shù)的定義通信速率為512kbps，令牌為6字節(jié)，負載數(shù)據(jù)為96字節(jié)，節(jié)點個數(shù)為4，節(jié)點編號分別為0、1、2、3。定時器T1 :判斷是否在Ims時間內(nèi)建環(huán)(拆環(huán))成功，T1 = Ims ；定時器T2 :數(shù)據(jù)包成功發(fā)送時間6. 5ms, T2 = 6. 5ms ；定時器T3 :令牌持有時間20ms，T3 = 20ms。關(guān)于3個定時器取值范圍分析如下，N為節(jié)點個數(shù)，N = 4 :環(huán)網(wǎng)時延最小值Tmin =傳播時延+傳輸時延+處理時延(處理時延忽略)
權(quán)利要求
1.基于無線紫外光環(huán)網(wǎng)通信的隱秘語音調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于，由是由4個通信節(jié)點構(gòu)成環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，每一個通信節(jié)點包括發(fā)射端、接收端和語音處理模塊三大部分其中發(fā)射端采用紫外光LED作為發(fā)射光源，利用LED的閃爍發(fā)送信息；接收端采用光電倍增管，對發(fā)射端發(fā)射的信號進行探測放大并接收；語音處理模塊包括核心處理器和語音設(shè)備。
2.如權(quán)利要求1所述的基于無線紫外光環(huán)網(wǎng)通信的隱秘語音調(diào)度系統(tǒng)的調(diào)度方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟1:建立環(huán)網(wǎng)通信鏈路，分別對環(huán)上物理節(jié)點進行編號，通過對建環(huán)令牌的相應(yīng)置位來統(tǒng)計環(huán)上節(jié)點的個數(shù)，并判定建環(huán)是否成功，成功轉(zhuǎn)步驟2 ;建環(huán)失敗則轉(zhuǎn)步驟E ; 步驟2 :發(fā)空令牌；令牌持有節(jié)點發(fā)空令牌，若無節(jié)點要發(fā)送數(shù)據(jù)，則空令牌一直在環(huán)中流動，直到某個節(jié)點要發(fā)送數(shù)據(jù)時，將空令牌捕獲，轉(zhuǎn)步驟3 ; 步驟3 :發(fā)送數(shù)據(jù)；發(fā)送節(jié)點捕獲空令牌后，將令牌置位，裝載數(shù)據(jù)，將封裝好的數(shù)據(jù)幀發(fā)送出去，轉(zhuǎn)步驟4; 步驟4 :接收數(shù)據(jù)；環(huán)網(wǎng)上節(jié)點依次接收發(fā)送結(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)幀，接收到數(shù)據(jù)幀后依次判斷，若為源結(jié)點，將此幀拋棄；若為目的結(jié)點，儲存并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)；若不是目的結(jié)點，直接轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)； 步驟5 :拆除環(huán)網(wǎng)通信鏈路。
3.如權(quán)利要求2所述的基于無線紫外光環(huán)網(wǎng)通信的隱秘語音調(diào)度系統(tǒng)的調(diào)度方法，其特征在于，步驟4中，具體判斷方法如下 (1)Ssx= O，首先判Px，若Px = O可以搶發(fā)，將相應(yīng)位置為1，否則，Px = I不能搶發(fā)；接著判Dx，若Dx = O轉(zhuǎn)步驟A，否則Dx = I轉(zhuǎn)步驟B ； (2)若Sx= I，首先判Px，若Px = O且在T2時間內(nèi)，轉(zhuǎn)步驟C ;若Px = I且在T2時間內(nèi)轉(zhuǎn)步驟D ;否則，超出T2時間轉(zhuǎn)步驟F ; 步驟A :轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)；持有數(shù)據(jù)幀的環(huán)上節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀，轉(zhuǎn)步驟4繼續(xù)接收； 步驟B :存儲并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)；持有數(shù)據(jù)幀的環(huán)上節(jié)點存儲并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀，轉(zhuǎn)步驟4繼續(xù)接收數(shù)據(jù)； 步驟C :數(shù)據(jù)幀返回源結(jié)點且無節(jié)點搶發(fā)，源結(jié)點將此幀丟棄；若在令牌持有時間T3內(nèi)轉(zhuǎn)步驟3 ;否則持有令牌時間超時，令牌持有節(jié)點編號在S中對應(yīng)的位置1，D = 0x00, P =0x00，轉(zhuǎn)步驟2 ； 步驟D :數(shù)據(jù)幀返回源結(jié)點且有節(jié)點搶發(fā)，源結(jié)點將此幀丟棄并產(chǎn)生空令牌，S = 0x01,D = 0x00，并令要搶發(fā)節(jié)點的相應(yīng)位Px = I，再轉(zhuǎn)步驟2 ； 步驟E :判斷重復(fù)建環(huán)次數(shù)是否達到3次，達到3次，則失敗退出；否則轉(zhuǎn)步驟I ; 步驟F :判斷重復(fù)發(fā)送同一數(shù)據(jù)幀是否達到3次，達到3次，轉(zhuǎn)步驟5，否則轉(zhuǎn)步驟3。
全文摘要
基于無線紫外光環(huán)網(wǎng)通信的隱秘語音調(diào)度系統(tǒng)及調(diào)度方法，由4個通信節(jié)點構(gòu)成環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，每一個通信節(jié)點包括發(fā)射端、接收端和語音處理模塊三大部分其中發(fā)射端采用紫外光LED作為發(fā)射光源，利用LED的閃爍發(fā)送信息；接收端采用光電倍增管，對發(fā)射端發(fā)射的信號進行探測放大并接收；語音處理模塊包括核心處理器和語音設(shè)備。其實施步驟包括建立環(huán)網(wǎng)通信鏈路、發(fā)空令牌、發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)和拆除環(huán)網(wǎng)通信鏈路。本發(fā)明以紫外光為信息傳輸?shù)妮d體，并利用環(huán)網(wǎng)實現(xiàn)了一種自配置、自管理的隱秘語音通信，解決了艦面上指揮調(diào)度的近距離隱秘信息傳輸?shù)膯栴}。本發(fā)明環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)簡單、無需預(yù)設(shè)設(shè)施，具有良好的自愈能力，可以實現(xiàn)信息的有效可靠傳輸，達到支持組呼、群呼、拆環(huán)、優(yōu)先級等效果，具有寬廣的應(yīng)用前景。
文檔編號H04L12/433GK103067082SQ20121054048
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者趙太飛, 李瓊, 官亞洲, 張愛利, 張冬冬 申請人:西安理工大學(xué)