一种基于TDMA的移动自组网方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及基于TDMA的组网通信技术领域，具体公开了一种基于TDMA的移动自组网方法及系统，该系统包括网络管理模块、资源分配模块、路由管理模块、可靠传输模块；网络管理模块用于实现普通节点多跳直连入网、多跳中继入网以及退网；资源分配模块用于支持静态时隙分配以及动态时隙分配(JBPNI

【技术实现步骤摘要】
一种基于TDMA的移动自组网方法及系统


[0001]本专利技术涉及基于TDMA的组网通信
，尤其涉及一种基于TDMA的移动自组网方法及系统。

技术介绍

[0002]移动自组网由若干节点组成。各个节点可以自由移动，网络中的任意节点都可以动态地、频繁地加入和退出网络，与常规网络相比，移动自组网无需预先架构任何网络基础设施，可以随时随地快速地构建出一个网络，网络的抗毁性强。各个节点都既可以作为源节点也可以作为目的节点。节点的传输范围有限，只有当两个节点互相在彼此的传输范围之内时，两者才能直接通信。反之，需要其他节点作为负责转发的中继节点。
[0003]在移动自组网中最常用的MAC层协议是以CSMA/CA为代表的竞争型协议和以TDMA为代表的分配型协议。基于TDMA的分配型协议使得节点间易产生业务碰撞问题，影响网络通信质量。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种基于TDMA的移动自组网方法及系统，解决的技术问题在于：如何实现节点多级入网与退网，解决节点间的业务碰撞问题，降低系统丢包率，从而提高网络通信质量。
[0005]为解决以上技术问题，本专利技术提供一种基于TDMA的移动自组网方法，包括设计超帧与普通节点多跳直连入网；
[0006]所述设计超帧具体为：设计空中接口，划分超帧，该超帧的长度为N秒，包含n个时隙，并根据网络中节点的工作特点进一步将所述超帧细分为同步子帧、接入子帧、勤务子帧、控制子帧、数据子帧，所述同步子帧主要用于节点间时间同步，所述接入子帧用于节点入网退网信息传输，所述勤务子帧用于隐藏节点的时间同步，所述控制子帧用于节点更新和广播自身所维护的网络拓扑结构，所述数据子帧用于节点接收和转发网络中的数据分组；
[0007]所述普通节点多跳直连入网具体包括步骤：
[0008]S1、为网络指定一个中心节点，并通过上位机完成参数下发，获取该中心节点的MAC地址号，该编号在网络中有且唯一；
[0009]S2、建网初期，所述中心节点上电，初始化网络中静态时隙资源，并在每个所述超帧的起始处广播入网许可帧；
[0010]S3、所有普通节点上电，并通过上位机完成参数下发，获取所有普通节点的MAC地址号；
[0011]S41、处于监听状态的普通节点在收到所述中心节点广播的入网许可帧后，对齐时隙，并选取所述接入子帧中最近的时隙发送入网申请帧至所述中心节点；
[0012]S42、所述中心节点在收到处于监听状态的普通节点的入网申请帧后，从所述静态
时隙资源池中选出一组时隙资源，且保证选出的时隙资源有仅有一组，并封装到入网成功帧中，随后选取所述接入子帧中最近的时隙发送至该处于监听状态的普通节点；
[0013]S43、处于监听状态的普通节点在收到入网成功帧后，将自身状态从监听状态转化为在网状态，并记录由所述中心节点所分配的静态时隙资源，该处于监听状态的普通节点直连入网成功。
[0014]进一步地，基于TDMA的移动自组网方法还包括普通节点多跳中继入网；
[0015]所述普通节点多跳中继入网具体包括步骤：
[0016]S61、在所述步骤S3后，若处于监听状态的普通节点在3N秒内还没收到所述中心节点广播的入网许可帧，此时该节点的状态将从监听状态转变为隐藏节点监听状态，允许监听中继节点转发的入网许可帧；
[0017]S62、处于隐藏节点监听状态的普通节点简称隐藏节点在收到中继节点转发的入网许可帧时，如果收到多个中继节点的入网许可帧，则选取时间最近收到的中继节点的入网许可帧，并记录该中继节点的网络地址，对齐时隙，然后选取所述接入子帧中最近的时隙发送入网申请帧至该中继节点；
[0018]S63、中继节点在收到所述隐藏节点的入网申请帧后，再次封装入网许可帧并选取接入时帧中最近的时隙发送入网申请帧至所述中心节点；
[0019]S64、所述中心节点在收到由所述中继节点发送的入网申请帧后，从静态时隙资源池中选出一组时隙资源，并封装到入网成功帧中，并选取接入子帧中最近的时隙发送至该中继节点；
[0020]S65、所述中继节点在收到所述中心节点发送的入网成功帧后，会再次封装入网许可帧并选取接入子帧中最近的时隙发送入网成功帧至所述隐藏节点；
[0021]S66、所述隐藏节点收到由所述中继节点发送的入网成功帧后，自身状态从隐藏监听状态转化为在网状态，并记录由所述中心节点所分配的静态时隙资源，所述隐藏节点中继入网成功。
[0022]进一步地，基于TDMA的移动自组网方法还包括动态时隙分配；所述动态时隙分配具体为：
[0023]在时隙预约阶段，在网节点将每一个由节点地址、时隙号、业务号、业务优先级、所构成的四元组时隙预约帧广播，收到该时隙预约帧的节点逐一取出所有四元组，标记时隙表使用情况以及对应的业务优先级，若存在多个时隙预约帧预约同一个时隙号，则保留业务优先级最高的预约消息；
[0024]在时隙确认阶段，在网节点将每一个由节点地址、时隙号、业务号、业务优先级所构成的四元组时隙确认帧广播，收到该时隙确认帧的节点逐一取出所有四元组，与自身所预约时隙进行对比，若信息一致则说明该时隙预约成功，若信息不一致说明该时隙由其他高优先级业务节点占用，该时隙预约失败。
[0025]该动态时隙分配根据节点业务数据流量和业务优先级进行动态申请和分配，相较于FPRP算法，能够有效降低系统丢包率，并有效保证高优先级业务优先传输，优先级越高的业务投递成功率越高。
[0026]进一步地，所有在网节点均会拥有由所述中心节点分配的静态时隙资源，一组所述静态时隙资源具体包括转发路由信息的时隙，转发动态预约的时隙，转发动态确认的时
隙三种类型；
[0027]所述转发路由信息的时隙主要用于在网节点建立全网拓扑结构图，在该时隙中，所述中心节点将每一个由源地址、目的地址、下一跳地址、跳数、不活跃度所构成的五元组路由表项广播；其余在网节点在该时隙只能接收所述五元组路由表项，并逐一取出所述五元组路由表项中每一项，对自身所维护的路由表进行增删改查；
[0028]所述转发动态预约的时隙主要用于在网节点根据自身业务量获取所需的数传时隙，在网节点会根据自身业务队列的大小确定所需的数传时隙数量及位置，并确定预约该时隙的业务优先级，封装为时隙预约帧；在网节点收到时隙预约帧后，对已预约的数传时隙进行标记，已被标记的数传时隙将不能再被预约；
[0029]所述转发动态确认的时隙主要用于在网节点对预约的数传时隙完成确认，在确认时隙的过程中若出现时隙碰撞则比较业务优先级，优先级高的业务将获得时隙的使用权。
[0030]进一步地，时隙预约帧不仅将自身所预约的时隙广播，同时借助路由信息将该节点一跳范围内的节点所预约的时隙一同封装，并在动态预约的时隙中广播时隙预约帧。
[0031]进一步地，在每个所述超帧结束以后，所有在网节点已分配好的数传时隙资源会被释放，在下一个超帧所有数传时隙允许重新预约与确认。
[0032]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于TDMA的移动自组网方法，其特征在于，包括设计超帧与普通节点多跳直连入网；所述设计超帧具体为：设计空中接口，划分超帧，该超帧的长度为N秒，包含n个时隙，并根据网络中节点的工作特点进一步将所述超帧细分为同步子帧、接入子帧、勤务子帧、控制子帧、数据子帧，所述同步子帧主要用于节点间时间同步，所述接入子帧用于节点入网退网信息传输，所述勤务子帧用于隐藏节点的时间同步，所述控制子帧用于节点更新和广播自身所维护的网络拓扑结构，所述数据子帧用于节点接收和转发网络中的数据分组；所述普通节点多跳直连入网具体包括步骤：S1、为网络指定一个中心节点，并通过上位机完成参数下发，获取该中心节点的MAC地址号，该编号在网络中有且唯一；S2、建网初期，所述中心节点上电，初始化网络中静态时隙资源，并在每个所述超帧的起始处广播入网许可帧；S3、所有普通节点上电，并通过上位机完成参数下发，获取所有普通节点的MAC地址号；S41、处于监听状态的普通节点在收到所述中心节点广播的入网许可帧后，对齐时隙，并选取所述接入子帧中最近的时隙发送入网申请帧至所述中心节点；S42、所述中心节点在收到处于监听状态的普通节点的入网申请帧后，从所述静态时隙资源池中选出一组时隙资源，且保证选出的时隙资源有仅有一组，并封装到入网成功帧中，随后选取所述接入子帧中最近的时隙发送至该处于监听状态的普通节点；S43、处于监听状态的普通节点在收到入网成功帧后，将自身状态从监听状态转化为在网状态，并记录由所述中心节点所分配的静态时隙资源，该处于监听状态的普通节点直连入网成功。2.根据权利要求1所述的一种基于TDMA的移动自组网方法，其特征在于，还包括普通节点多跳中继入网；所述普通节点多跳中继入网具体包括步骤：S61、在所述步骤S3后，若处于监听状态的普通节点在3N秒内还没收到所述中心节点广播的入网许可帧，此时该节点的状态将从监听状态转变为隐藏节点监听状态，允许监听中继节点转发的入网许可帧；S62、处于隐藏节点监听状态的普通节点简称隐藏节点在收到中继节点转发的入网许可帧时，如果收到多个中继节点的入网许可帧，则选取时间最近收到的中继节点的入网许可帧，并记录该中继节点的网络地址，对齐时隙，然后选取所述接入子帧中最近的时隙发送入网申请帧至该中继节点；S63、中继节点在收到所述隐藏节点的入网申请帧后，再次封装入网许可帧并选取接入时帧中最近的时隙发送入网申请帧至所述中心节点；S64、所述中心节点在收到由所述中继节点发送的入网申请帧后，从静态时隙资源池中选出一组时隙资源，并封装到入网成功帧中，并选取接入子帧中最近的时隙发送至该中继节点；S65、所述中继节点在收到所述中心节点发送的入网成功帧后，会再次封装入网许可帧并选取接入子帧中最近的时隙发送入网成功帧至所述隐藏节点；S66、所述隐藏节点收到由所述中继节点发送的入网成功帧后，自身状态从隐藏监听状
态转化为在网状态，并记录由所述中心节点所分配的静态时隙资源，所述隐藏节点中继入网成功。3.根据权利要求2所述的一种基于TDMA的移动自组网方法，其特征在于：所有在网节点均会拥有由所述中心节点分配的静态时隙资源，一组所述静态时隙资源具体包括转发路由信息的时隙，转发动态预约的时隙，转发动态确认的时隙三种类型；所述转发路由信息的时隙主要用于在网节点建立全网拓扑结构图，在该时隙中，所述中心节点将每一个由源地址、目的地址、下一跳地址、跳数、不活跃度所构成的五元组路由表项广播；其余在网节点在该时隙只能接收所述五元组路由表项，并逐一取出所述五元组路由表项中每一项，对自身所维护的路由表进行增删改查；所述转发动态预约的时隙主要用于在网节点根据自身业务量获取所需的数传时隙，在网节点会根据自身业务队列的大小确定所需的数传时隙数量及位置，并确定预约该时隙的业务优先级，封装为时隙预约帧；在网节点收到时隙预约帧后，对已预约的数传时隙进行标记，已被标记的数传时隙将不能再被预约；所述转发动态确认的时隙主要用于在网节点对预约的数传时隙完成确认，在确认时隙的过程中若出现时隙碰撞则会比较业务优先级，高优先级的业务将会获得时隙。4.根据权利要求3所述的一种基于TDMA的移动自组网方法，其特征在于，还包括动态时隙分配；所述动态时隙分配具体为：在时隙预约阶段，在网节点将每一个由节点地址、时隙号、业务...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋阳，夏焱，冯祉睿，李迅，黄天聪，吴玉成，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：