《無線移動(dòng)自組織無人機(jī)飛聯(lián)網(wǎng) 傳輸協(xié)議》征求意見稿

T/TMACXXX—202X無線移動(dòng)自組織無人機(jī)飛聯(lián)網(wǎng)傳輸協(xié)議要求本文件規(guī)定了無線移動(dòng)自組織無人機(jī)飛聯(lián)網(wǎng)的核心傳輸協(xié)議的技術(shù)要求。本文件適用于無人機(jī)飛聯(lián)網(wǎng)，其他自組織網(wǎng)絡(luò)可參照本要求。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T25068.1—2020信息技術(shù)安全技術(shù)網(wǎng)絡(luò)安全GB/T40211—2021工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)安全術(shù)語、概念和模型GJB5433—2005無人機(jī)系統(tǒng)通用要求3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1飛聯(lián)網(wǎng)FlightAdHocNetwork一種基于無人機(jī)與環(huán)境協(xié)同的可控、可管、可運(yùn)營、可信的開放融合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。通過裝載在無人機(jī)上的傳感器、終端及電子標(biāo)簽提供無人機(jī)信息，采用自組織網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)無人機(jī)之間的信息傳遞，并在信息網(wǎng)絡(luò)平臺上對信息進(jìn)行提取、共享等有效利用，對無人機(jī)進(jìn)行有效的管控和提供綜合服務(wù)。3.2對象協(xié)同模型ObjectCooperative-workingModel對象或?qū)ο笕后w之間的協(xié)同關(guān)系，以及相互分離和組合形成的不同模型特征，分為群體模型和個(gè)體模型。3.3群體模型TeamModel群體模型是宏觀模型，以無人機(jī)集群的群體為視角，解決無人機(jī)集群之間如何實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一通信的問題。3.4個(gè)體模型SingleModel個(gè)體模型是微觀模型，以單一的無人機(jī)節(jié)點(diǎn)為視角，解決在無人機(jī)集群內(nèi)的無人機(jī)與無人機(jī)之間的通信問題。3.52T/TMACXXX—202X核心傳輸協(xié)議CoreTransportProtocol核心傳輸協(xié)議涉及的關(guān)鍵技術(shù)，包含頻道的劃分、信息優(yōu)先級的判斷與頻道的分配、預(yù)計(jì)時(shí)延與傳輸時(shí)隙的確定、信息傳輸超時(shí)的處理等。3.6搶占優(yōu)先級PreemptivePriority緊急且重要的信息被分配的優(yōu)先級，高于其他優(yōu)先級。3.7響應(yīng)優(yōu)先級ResponsePriority不緊急且一般重要的信息被分配的優(yōu)先級，低于搶占優(yōu)先級。3.8信號傳播時(shí)延DelayofSignalPropagation信號在介質(zhì)傳播過程中所消耗的時(shí)間。3.9傳感器時(shí)延DelayofSensor由傳感器自身硬件導(dǎo)致的信號發(fā)送時(shí)延。3.10外界干擾時(shí)延DelayofExternalInterference由網(wǎng)絡(luò)堵塞等外界干擾產(chǎn)生的傳輸時(shí)延。3.11無人機(jī)母機(jī)CentralUAV無人機(jī)飛聯(lián)網(wǎng)中處于各個(gè)集群中心的無人機(jī)。4縮略語下列縮略語適用于本文件。TDMA：時(shí)分多址（Timedivisionmultipleaccess）CS：載波偵聽（CarrierSense）PP：搶占優(yōu)先級（PreemptivePriority）RP：響應(yīng)優(yōu)先級（ResponsePriority）5核心傳輸協(xié)議的技術(shù)要求5.1傳輸協(xié)議的整體流程傳輸協(xié)議的整體流程應(yīng)分為以下三個(gè)步驟：3T/TMACXXX—202Xa）無人機(jī)節(jié)點(diǎn)應(yīng)計(jì)算各個(gè)頻道的平均傳輸速率，并根據(jù)平均傳輸速率從高到低對頻道進(jìn)行排序。b）無人機(jī)節(jié)點(diǎn)應(yīng)將接收到的信息劃分為PP級別或RP級別，并且在兩個(gè)不用的級別中根據(jù)重要性劃分優(yōu)先級，越高優(yōu)先級的信息應(yīng)占用排序越高的頻道。c）在傳輸信息時(shí)，無人機(jī)節(jié)點(diǎn)應(yīng)預(yù)測頻道傳輸?shù)目倳r(shí)延，并根據(jù)總時(shí)延設(shè)定頻道的傳輸時(shí)隙，當(dāng)信息數(shù)據(jù)傳輸超過設(shè)定的頻道的傳輸時(shí)隙時(shí)，應(yīng)進(jìn)行超時(shí)數(shù)據(jù)處理。5.2頻道的排序無人機(jī)集群工作時(shí)，無人機(jī)母機(jī)應(yīng)每隔30秒進(jìn)行一次頻道速率檢測測試，向其所有的子機(jī)發(fā)送信號來測定不同頻道的傳輸速率。母機(jī)應(yīng)將每個(gè)頻道對應(yīng)的所有傳輸速率取平均值作為該頻道對應(yīng)的傳輸速率，并給越高傳輸速率的頻道設(shè)定越高的排序，傳輸速率的計(jì)算如公式（1）。式中：Fj——母機(jī)的第j個(gè)頻道的平均傳輸速率；m——母機(jī)擁有的頻道數(shù)量；n——第j個(gè)頻道中擁有的子機(jī)數(shù)量；fi——第j個(gè)頻道中第i個(gè)子機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸速率。5.3信息優(yōu)先級的劃分與頻道的分配5.3.1信息優(yōu)先級的劃分當(dāng)無人機(jī)接受多個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)，應(yīng)采用“兩個(gè)優(yōu)先級”的規(guī)則來劃分?jǐn)?shù)據(jù)應(yīng)屬的優(yōu)先級別——緊急且重要的數(shù)據(jù)應(yīng)劃分為PP級別，一般重要程度的數(shù)據(jù)應(yīng)劃分為RP級別。5.3.2PP級別中的頻道分配無人機(jī)節(jié)點(diǎn)應(yīng)將n個(gè)PP級別的信息劃分為a1、a2…an多個(gè)檔位，對應(yīng)占用n個(gè)不同的傳輸速率的頻道，其中an檔位的優(yōu)先級別最高。無人機(jī)節(jié)點(diǎn)應(yīng)給優(yōu)先級越高的信息分配排序越高的頻道。在PP級別中，當(dāng)有更高優(yōu)先級的信息需要傳輸時(shí)，無人機(jī)節(jié)點(diǎn)應(yīng)讓該信息搶占比它的優(yōu)先級低一檔位的信息所使用的頻道，而被搶占的信息的數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)依次往后順延，被分配到排序再低一檔的頻道。5.3.3RP級別中的頻道分配無人機(jī)節(jié)點(diǎn)應(yīng)將m個(gè)RP級別的信息劃分為b1、b2…bm多個(gè)檔位，對應(yīng)m個(gè)不同的傳輸速率的頻道，bm檔位的級別最高。無人機(jī)節(jié)點(diǎn)應(yīng)給優(yōu)先級越高的信息分配除PP級別占用的頻道以外的排序越高的頻道。在RP級別中，當(dāng)有更高優(yōu)先級的信息需要傳輸時(shí)，無人機(jī)節(jié)點(diǎn)應(yīng)讓其等待分配，直至當(dāng)前頻道中的信息完成傳輸。5.4預(yù)計(jì)總時(shí)延4T/TMACXXX—202X5.4.1總時(shí)延的組成節(jié)點(diǎn)應(yīng)根據(jù)頻道的條件來預(yù)估信息傳輸?shù)目倳r(shí)延，其由通信鏈路時(shí)延，數(shù)據(jù)處理時(shí)延以及網(wǎng)絡(luò)擁塞和干擾時(shí)延組成。5.4.2通信鏈路時(shí)延節(jié)點(diǎn)應(yīng)根據(jù)物理定律，由電磁波在介質(zhì)中的傳播速度與無人機(jī)間的距鏈路時(shí)延，如公式（2）。.......................................................................T1——通信鏈路的時(shí)延；cair——電磁波在空氣中的傳播速度。5.4.3數(shù)據(jù)處理時(shí)延節(jié)點(diǎn)應(yīng)在起飛前T秒內(nèi)測量N次（N越大越好）傳感器靈敏度數(shù)據(jù)，并剔除掉數(shù)據(jù)中的不良數(shù)據(jù)，得到平均數(shù)據(jù)處理時(shí)延T2，如公式（3）。...............................................................T2——數(shù)據(jù)處理時(shí)延；T——起飛前的測量時(shí)間間距；t0——起飛前的某個(gè)時(shí)刻；f(t)——數(shù)據(jù)處理時(shí)延函數(shù)。其中，數(shù)據(jù)處理時(shí)延函數(shù)f(t)由斜率k和截距m組成，如公式（4）。5T/TMACXXX—202Xt0——起飛前的某個(gè)時(shí)刻；T——測量的時(shí)間間距；N——在時(shí)間T內(nèi)的測量次數(shù)；τN——測量得出的近似時(shí)延。5.4.4網(wǎng)絡(luò)擁塞和干擾時(shí)延預(yù)測，測量網(wǎng)絡(luò)擁塞和干擾時(shí)延T3的函數(shù)b(t)，如公式（5）。=u...............................................................α——函數(shù)b(t)的權(quán)重；u——待定常數(shù)值；dif——每一次測量的時(shí)間間隔。其中，函數(shù)b(t)由測量值的累加序列bi構(gòu)成，如公式（6）。ti——數(shù)據(jù)的測量時(shí)間；τi——數(shù)據(jù)的測量值；bN——測量值的累加序列。的表達(dá)式，然后在b(t)中代入下一時(shí)刻對網(wǎng)絡(luò)擁塞和干擾時(shí)延T3進(jìn)行預(yù)測。5.4.5頻道的預(yù)計(jì)總時(shí)延節(jié)點(diǎn)應(yīng)將上述三類時(shí)延進(jìn)行求和，獲得頻道的預(yù)計(jì)總時(shí)延，TTT1——通信鏈路時(shí)延；T2——數(shù)據(jù)處理時(shí)延；T3——網(wǎng)絡(luò)擁塞和干擾時(shí)延。5.5頻道傳輸時(shí)間間隙與超時(shí)傳輸處理6T/TMACXXX—202X在頻道設(shè)定的時(shí)間間隙內(nèi)。當(dāng)有數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)間超時(shí)定的頻道時(shí)隙時(shí)，節(jié)點(diǎn)應(yīng)暫停傳輸當(dāng)前數(shù)據(jù)7T/TMACXXX—202X參考文