一种树状多跳网络的组网方法及其系统技术方案

本申请公开了一种树状多跳网络的组网方法及其系统，其中，树状多跳网络的组网方法包括：将基站节点、与基站节点相关联的一个或多个中继节点以及终端节点组成一个蜂窝；将相邻的C个不同蜂窝分入同一组同频率广播组；设置同一组同频率广播组中的C个不同蜂窝在C个不同的时隙上发送同频率广播信号。本申请具有避免相邻蜂窝相互干扰，实现有限频谱资源的充分利用以及降低整个网络电池能耗的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
一种树状多跳网络的组网方法及其系统
本申请涉及通讯
，尤其涉及一种树状多跳网络的组网方法及其系统。
技术介绍
传统的网状网(MeshNetworks)结构在实际应用中具有诸多局限性。随着节点的增多、网络规模的扩大，报文传输的可靠性显著降低，时延显著提高，一个报文的成功传输要求传输路径上的每“一跳”或每一个报文转发节点都不出问题，即每增加“一跳”，网状网的平均端到端报文传输丢包率或时延都会相应提高。其次，随着网络节点的增多，网络拓扑变得复杂，每一条链路的中断，都会引起整个网络的拓扑进行重组，而对于物联网来说，每一次重组都会消耗大量的能量与相邻节点进行拓扑信息的交换，包括发送或接收网络维护报文。再有，在正常情况下，一个多跳网状网络的节点需要定期与每一个相邻节点交换链路维护报文，即随着网络节点的增多，网络节点的密度增大，节点之间的常规维护报文流量可能会超过实际的数据流量本身报文数量。若没有一个机制，让不同节点在发送、广播或者链路维护报文的时刻叉开，来自不同节点的链路维护广播信号不可避免的会互相冲突，从而导致更多的维护流量开销，在实际应用中可能导致一个物联网节点或物联网感应器终端的电量消耗迅速提升，最终导致部分节点的电量快速耗尽，从而使得整个网络的变得很不稳定。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种树状多跳网络的组网方法及其系统，具有避免相邻蜂窝相互干扰，实现有限频谱资源的充分利用以及降低整个网络电池能耗的技术效果。为达到上述目的，本申请提供一种树状多跳网络的组网方法，包括：将基站节点、与基站节点相关联的一个或多个中继节点以及终端节点组成一个蜂窝；将相邻的C个不同蜂窝分入同一组同频率广播组；设置同一组同频率广播组中的C个不同蜂窝在C个不同的时隙上发送同频率广播信号。如上的，其中，在一个时间帧中，一个蜂窝中的基站节点和所有中继节点采用同一个频率、且选择不同的固定时隙发送广播信号，基站节点和中继节点发送广播信号的固定时隙的时间周期β满足：其中，β为时间周期；ε为中继/终端节点的晶振时钟漂移参数；g为时隙保护间隔。如上的，其中，一个同频率广播组使用一个广播频点，且不同的同频率广播组所使用的广播频点相同。如上的，其中，非同一组频率广播组中的蜂窝在同一个时隙使用相同的广播频点进行广播。如上的，其中，一个同频率广播组使用一个广播频点，且不同的同频率广播组所使用的广播频点不相同。如上的，其中，多个中继节点组成中继子树，每个中继子树的级数限制为n级，其中n≥0；当n＝0时网络拓扑为不含中继子树的星型结构；当n＞0时，网络拓扑中含有中继子树，且中继子树的第i级的中继节点所能接入的下一级中继节点的限制个数为m(i)个，其中i＝0,1,……,n；当n≥1时，同一个蜂窝内分配给基站节点和中继子树中各级中继节点的同频广播的时隙的个数满足：其中，C表示一个同频率广播组中的不同蜂窝的个数；β为时间周期；m(i)为中继子树的第i级的中继节点所能接入的下一级中继节点的限制个数；t为固定的时隙长度，并且满足t-g后剩余的时间按照当前链路速率发送一个完整的数据帧；g为时隙保护间隔；l为一个蜂窝中的最大中继层级数。如上的，其中，当n＞1时，中继子树中的一级中继节点中的中继节点与基站节点直接连接，二级中继节点与一级中继节点连接，以此类推，n级中继节点与n-1级中继节点连接，n级中继节点中的中继节点与终端节点连接。本申请还提供一种树状多跳网络的组网系统，包括：三种逻辑节点和无线通讯装置；三种逻辑节点包括：基站节点、中继节点和终端节点；无线通讯装置用于实现上述的树状多跳网络的组网方法，并用于承担与基站节点、中继节点以及终端节点的通信；其中，终端节点和基站节点通过建立直接连接或者间接连接进行通信；间接连接包括在终端节点和基站节点之间连接有一个中继节点，或者连接有由多个中继节点组成的中继子树。如上的，其中，无线通讯装置包括K个独立的通讯模块，其中K≥1；当K＞1时，多个独立的通讯模块之间相互连接；每个独立的通讯模块均同时承担与基站节点、中继节点以及终端节点的通信，包括发送数据和接收数据。如上的，其中，基站节点、中继节点和终端节点总共使用fn个工作频点，工作频点由可配置的基础频点计算得出，计算公式如下：Fx＝FB+(Fh+Fz*Ft)*G；其中，Fx为工作频点，x＝1,2,3,4,5,……,fn；FB为基础频点；Fh为频点号；Fz为跳频组号；Ft为每组跳频数；G为信道间隔。本申请实现的有益效果如下：(1)本申请的树状多跳网络的组网方法及其系统中，一个蜂窝选择一个固定时间周期的时间帧的不同固定时隙发送广播信号，避免了基站节点与其关联的中继节点发送的广播信号冲突。(2)本申请的树状多跳网络的组网方法及其系统通过设置同一组同频率广播组中的C个不同蜂窝在C个不同的时隙上发送同频率广播信号，使由多个蜂窝组构成的蜂窝网络通过频率分配和复用在使用单一频点进行广播的同时避免相互干扰，降低了终端节点入网时的广播信号搜素功耗，并实现了有限频谱资源的充分利用。(3)本申请的树状多跳网络的组网方法保证了网络能很好的支持自组网和自恢复，并支持基站节点和终端节点之间的双向通信。(4)本申请的树状多跳网络的组网系统中的收发单元根据树状多跳网络组网方法控制自身及收发单元的唤醒或休眠时间，从而降低了整个网络的电池能耗。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为通讯模块一种实施例的结构示意图；图2为树状多跳网络的组网方法一种实施例的流程图。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本申请提供一种树状多跳网络的组网方法及其系统，具有避免相邻蜂窝相互干扰，实现有限频谱资源的充分利用以及降低整个网络电池能耗的技术效果。本申请提供一种树状多跳网络的组网系统，包括：三种逻辑节点和无线通讯装置；三种逻辑节点包括：基站节点、中继节点和终端节点；无线通讯装置用于实现下述的树状多跳网络的组网方法，并用于承担与基站节点、中继节点以及终端节点的通信；其中，终端节点和基站节点通过建立直接连接或者间接连接进行通信；间接连接包括在终端节点和基站节点之间连接有一个中继节点，或者连接有由多个中继节点组成的中继子树。进一步的，中继节点或终端节点优先选择基站节点建立连接。当没有合适的基站节点时，中继节点选择合适的上一级中继节点建立连接，终端节点选择合适的中继节点建立连接。具体的，由中继节点组成的中继子树和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种树状多跳网络的组网方法，其特征在于，包括：/n将基站节点、与所述基站节点相关联的一个或多个中继节点以及终端节点组成一个蜂窝；/n将相邻的C个不同蜂窝分入同一组同频率广播组；/n设置同一组同频率广播组中的C个不同蜂窝在C个不同的时隙上发送同频率广播信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种树状多跳网络的组网方法，其特征在于，包括：
将基站节点、与所述基站节点相关联的一个或多个中继节点以及终端节点组成一个蜂窝；
将相邻的C个不同蜂窝分入同一组同频率广播组；
设置同一组同频率广播组中的C个不同蜂窝在C个不同的时隙上发送同频率广播信号。


2.根据权利要求书1所述的树状多跳网络的组网方法，其特征在于，在一个时间帧中，一个蜂窝中的基站节点和所有中继节点采用同一个频率、且选择不同的固定时隙发送广播信号，基站节点和中继节点发送广播信号的固定时隙的时间周期β满足：



其中，β为时间周期；ε为中继/终端节点的晶振时钟漂移参数；g为时隙保护间隔。


3.根据权利要求2所述的树状多跳网络的组网方法，其特征在于，一个同频率广播组使用一个广播频点，且不同的同频率广播组所使用的广播频点相同。


4.根据权利要求3所述的树状多跳网络的组网方法，其特征在于，非同一组频率广播组中的蜂窝在同一个时隙上使用相同的广播频点进行广播。


5.根据权利要求2所述的树状多跳网络的组网方法，其特征在于，一个同频率广播组使用一个广播频点，且不同的同频率广播组所使用的广播频点不相同。


6.根据权利要求1或4所述的树状多跳网络的组网方法，其特征在于，多个中继节点组成中继子树，每个中继子树的级数限制为n级，其中n≥0；当n＝0时网络拓扑为不含中继子树的星型结构；当n＞0时，网络拓扑中含有中继子树，且中继子树的第i级的中继节点所能接入的下一级中继节点的限制个数为m(i)个，其中i＝0,1,······,n；当n≥1时，同一个蜂窝内分配给基站节点和中继子树中各级中继节点的同频广播的时隙的个数满足：



其中，C表示一个同频率广播组中的不同蜂窝的个数；β...

【专利技术属性】
技术研发人员：李卓群，
申请(专利权)人：厦门纵行信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35