一种无线多跳协作网络的新节点入网同步方法技术

本发明专利技术公开一种无线多跳协作网络的新节点入网同步方法，包括：S1、在网节点周期性广播MSH‑NCFG消息；S2、新节点进行入网扫描，建立物理邻居列表，并根据选择多个预选赞助节点；S3、新节点从多个预选赞助节点中选择一个进行粗同步；S4、新节点开启定时器，并同时向各邻居节点广播携带各预选赞助节点信息的MSH‑NENT消息；S5、收到MSH‑NENT消息的预选赞助节点计算预选赞助节点与新节点之间的传输时延，并向新节点回复NCFG‑NEO消息；S6、新节点在定时器到时后，从收到的NCFG‑NEO消息对应的预选赞助节点中选择一个赞助节点进行精同步；S7、新节点判断粗同步参考节点与精同步参考节点是否为同一节点，如否，则进行粗同步误差弥补。本发明专利技术实现了新节点与网络的精确同步。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信
更具体地，涉及一种无线多跳协作网络的新节点入网同步方法。
技术介绍
IEEE 802.16无线Mesh网络是一种基于TDD的自组织自同步多跳协作网络，而同步机制是保障TDD系统正常通信的前提。每个节点必须与网络获得同步，才能正确接收网络的信号，并与网络中的其他节点进行通信，因此在基于TDD系统无线多跳协作网络中，时钟同步机制的好坏对系统的性能有很大的影响。节点入网过程中同步机制的设计主要包括粗同步和精同步。节点内部之间的时钟同步包含在这两个过程中。实现过程主要利用IEEE 802.16d规定的Mesh模式下的MSH-NCFG消息和自定义的层间原语。(1)粗同步新节点在上电接入网络或掉网节点重新接入网络时都需要扫描信道信息，寻找赞助节点(Sponsor Node)，并通过接收到的MSH-NCFG消息与网络进行粗同步。节点通过MSH-NCFG消息中的Timestamp参数获取在网节点的时钟，根据此信息设置本节点MAC层的时钟，同时向射频端(RF)发送同步时钟原语，以实现节点内部的同步。(2)精同步入网时的精同步主要是通过入网时的消息交互来测量无线空间的传播时延，从而实现两节点间时钟对准的精同步。新节点在找到赞助节点并获得粗同步后，在第0号帧的0号时隙向赞助节点发送MSH-NENT:REQ消息，预选赞助节点在接收到该消息后根据自己的接收时间和发送节点的发送时间估计传输时延，并将该信息嵌入到MSH-NCFG:Net Entry Open(NCFG-NEO)消息中回复给新节点，新节点根据接收到的传输时延信息调整时钟使之与赞助节点达到精同步。以上机制为单赞助节点入网的同步机制。而对于多赞助节点入网机制，选择的进行粗同步的节点不一定是最终精同步的节点，若粗同步与精同步的参考节点不同，可能会出现同步误差。因此，需要提供一种用于多赞助节点入网机制的无线多跳协作网络的新节点入网同步方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种无线多跳协作网络的新节点入网方法，以解决现有的无线多跳协作网络的入网同步机制，新节点的粗同步与精同步的参考节点不同时可能会出现同步误差的问题。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种无线多跳协作网络的新节点入网同步方法，该方法包括如下步骤：S1、在网节点周期性广播MSH-NCFG消息，MSH-NCFG消息中包括记录广播MSH-NCFG消息时在网节点的本地时间的时间戳参数；S2、新节点进行入网扫描，通过收到的MSH-NCFG消息建立物理邻居列表，物理邻居列表中记录了MSH-NCFG消息中的时间戳参数和接收MSH-NENT消息时新节点的本地时间，并根据收到的MSH-NCFG消息在物理邻居列表中的各邻居节点中选择多个预选赞助节点；S3、新节点从多个预选赞助节点中选择一个预选赞助节点作为粗同步参考节点进行粗同步；S4、新节点开启限定接收NCFG-NEO消息时限的定时器，并同时向物理邻居列表中的各邻居节点广播携带各预选赞助节点信息的MSH-NENT消息，MSH-NENT消息中包括记录广播MSH-NENT消息时新节点的本地时间的时间戳参数；S5、收到MSH-NENT消息的预选赞助节点根据MSH-NENT消息中的时间戳参数和接收MSH-NENT消息时预选赞助节点的本地时间计算预选赞助节点与新节点之间的传输时延，并向新节点回复NCFG-NEO消息，NCFG-NEO消息中包括预选赞助节点与新节点之间的传输时延；S6、新节点在定时器到时后，从收到的NCFG-NEO消息对应的预选赞助节点中选择一个赞助节点，并将赞助节点作为精同步参考节点进行精同步；S7、新节点判断粗同步参考节点与精同步参考节点是否为同一节点，如否，则根据物理邻居列表中记录的粗同步参考节点广播的MSH-NCFG消息和精同步参考节点广播的MSH-NCFG消息中的时间戳参数进行粗同步误差弥补。优选地，所述物理邻居列表中还记录了邻居节点ID、邻居节点所在网络的网络号、邻居节点距基站跳数、邻居节点的子节点数、新节点与邻居节点之间链路的信噪比和收到邻居节点的MSH-NCFG消息个数。优选地，步骤S2中根据收到的MSH-NCFG消息在物理邻居列表中的各邻居节点中选择多个预选赞助节点的方法为：新节点根据不同优先级的多个选择因素在物理邻居列表中的各邻居节点中选择多个预选赞助节点，并将多个预选赞助节点按不同优先级的多个选择因素进行排序，其中，各选择因素按优先级由高到低依次为：邻居节点所在网络的网络号、收到邻居节点的MSH-NCFG消息个数、新节点与邻居节点之间链路的信噪比、邻居节点距基站跳数和邻居节点的子节点数。优选地，步骤S3的具体过程为：新节点从多个预选赞助节点中选择排序最靠前的一个预选赞助节点作为粗同步参考节点，根据物理邻居列表中记录的粗同步参考节点发送的MSH-NCFG消息中的时间戳参数及新节点接收MSH-NCFG消息时新节点的本地时间计算出新节点与粗同步参考节点的时间差，根据新节点与粗同步参考节点的时间差调整新节点的本地时间，完成粗同步。优选地，步骤S6的具体过程为：新节点在物理邻居列表中记录收到的NCFG-NEO消息中的传输时延，在定时器到时后，从收到的NCFG-NEO消息对应的预选赞助节点中选择排序最靠前的一个预选赞助节点作为赞助节点，并将赞助节点作为精同步参考节点，根据精同步参考节点回复的NCFG-NEO消息中的传输时延调整新节点的本地时间，完成精同步。优选地，步骤S7的具体过程为：新节点判断粗同步参考节点与精同步参考节点是否为同一节点，如否，则根据物理邻居列表中记录的精同步参考节点发送的MSH-NCFG消息中的时间戳参数及新节点接收MSH-NCFG消息时新节点的本地时间计算出新节点与精同步参考节点在新节点进行粗同步前的时间差，再计算新节点与精同步参考节点在新节点进行粗同步前的时间差和新节点与粗同步参考节点在新节点进行粗同步前的时间差的差值，根据该差值调整新节点的本地时间，完成粗同步误差弥补。优选地，所述调整新节点的本地时间的具体方法为：设置新节点的MAC层时钟并通过层间时钟原语调整新节点的物理层时钟。本专利技术的有益效果如下：本专利技术所述技术方案中针对无线多跳协作网络多预选赞助节点入网机制提出适用的同步机制。新节点在扫描信道接收MSH-NCFG消息时记录并不断更新粗同步信息，在选出预选赞助节点后根据最新的信息实现与网络的粗略同步，同样接收NCFG-NEO消息时需记录精同步信息，在选出赞助节点后才与该节点进行精确同步，并进行粗同步误差弥补，实现新节点与网络的精确同步。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明；图1示出无线多跳协作网络的新节点入网同步方法的流程图。图2示出无线多跳协作网络的新节点入网同步方法中粗同步的流程示意图。图3示出无线多跳协作网络的新节点入网同步方法中精同步的流程示意图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。如图1所示，本实施例提供的无线多跳协作网络的新节点入网同步方法，包括如下步骤：S1、在网节点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线多跳协作网络的新节点入网同步方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：S1、在网节点周期性广播MSH‑NCFG消息，MSH‑NCFG消息中包括记录广播MSH‑NCFG消息时在网节点的本地时间的时间戳参数；S2、新节点进行入网扫描，通过收到的MSH‑NCFG消息建立物理邻居列表，物理邻居列表中记录了MSH‑NCFG消息中的时间戳参数和接收MSH‑NENT消息时新节点的本地时间，并根据收到的MSH‑NCFG消息在物理邻居列表中的各邻居节点中选择多个预选赞助节点；S3、新节点从多个预选赞助节点中选择一个预选赞助节点作为粗同步参考节点进行粗同步；S4、新节点开启限定接收NCFG‑NEO消息时限的定时器，并同时向物理邻居列表中的各邻居节点广播携带各预选赞助节点信息的MSH‑NENT消息，MSH‑NENT消息中包括记录广播MSH‑NENT消息时新节点的本地时间的时间戳参数；S5、收到MSH‑NENT消息的预选赞助节点根据MSH‑NENT消息中的时间戳参数和接收MSH‑NENT消息时预选赞助节点的本地时间计算预选赞助节点与新节点之间的传输时延，并向新节点回复NCFG‑NEO消息，NCFG‑NEO消息中包括预选赞助节点与新节点之间的传输时延；S6、新节点在定时器到时后，从收到的NCFG‑NEO消息对应的预选赞助节点中选择一个赞助节点，并将赞助节点作为精同步参考节点进行精同步；S7、新节点判断粗同步参考节点与精同步参考节点是否为同一节点，如否，则根据物理邻居列表中记录的粗同步参考节点广播的MSH‑NCFG消息和精同步参考节点广播的MSH‑NCFG消息中的时间戳参数进行粗同步误差弥补。...

【技术特征摘要】
1.一种无线多跳协作网络的新节点入网同步方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：S1、在网节点周期性广播MSH-NCFG消息，MSH-NCFG消息中包括记录广播MSH-NCFG消息时在网节点的本地时间的时间戳参数；S2、新节点进行入网扫描，通过收到的MSH-NCFG消息建立物理邻居列表，物理邻居列表中记录了MSH-NCFG消息中的时间戳参数和接收MSH-NENT消息时新节点的本地时间，并根据收到的MSH-NCFG消息在物理邻居列表中的各邻居节点中选择多个预选赞助节点；S3、新节点从多个预选赞助节点中选择一个预选赞助节点作为粗同步参考节点进行粗同步；S4、新节点开启限定接收NCFG-NEO消息时限的定时器，并同时向物理邻居列表中的各邻居节点广播携带各预选赞助节点信息的MSH-NENT消息，MSH-NENT消息中包括记录广播MSH-NENT消息时新节点的本地时间的时间戳参数；S5、收到MSH-NENT消息的预选赞助节点根据MSH-NENT消息中的时间戳参数和接收MSH-NENT消息时预选赞助节点的本地时间计算预选赞助节点与新节点之间的传输时延，并向新节点回复NCFG-NEO消息，NCFG-NEO消息中包括预选赞助节点与新节点之间的传输时延；S6、新节点在定时器到时后，从收到的NCFG-NEO消息对应的预选赞助节点中选择一个赞助节点，并将赞助节点作为精同步参考节点进行精同步；S7、新节点判断粗同步参考节点与精同步参考节点是否为同一节点，如否，则根据物理邻居列表中记录的粗同步参考节点广播的MSH-NCFG消息和精同步参考节点广播的MSH-NCFG消息中的时间戳参数进行粗同步误差弥补。2.根据权利要求1所述的无线多跳协作网络的新节点入网同步方法，其特征在于，所述物理邻居列表中还记录了邻居节点ID、邻居节点所在网络的网络号、邻居节点距基站跳数、邻居节点的子节点数、新节点与邻居节点之间链路的信噪比和收到邻居节点的MSH-NCFG消息个数。3.根据权利要求2所述的无线多跳协作网络的新节点入网同步方法，其特征在于，步骤S2中根据收到的MSH-NCFG消息在物理邻居列表中的各邻居节点中选择多个预选赞助节点的方法为：...

【专利技术属性】
技术研发人员：李旭，仇颂清，朱斯燕，张文庆，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11