CN102611517B - 一种超短波通讯网络用时分多址时隙同步方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及超短波通讯领域，公开了一种超短波通讯网络用时分多址时隙同步方法，包括以下步骤：首先，在超短波通讯网络中，对每个节点同步信息增加相应的时间参考点IP信息、时间等级信息和时间质量信息；其次，根据各节点IP值的大小推选时间参考节点，以时间参考节点为中心向外扩散，构成逐级扩散的同步网络，并确定各节点的时间等级和时间参考点IP值，修改对应节点信息中的时间等级信息和时间参考点IP信息；最后，时间参考节点定时广播对时和路由信息，路由信息包含有节点同步信息，各级节点分别与时间等级靠前的节点进行对时，并修改本节点的时间等级信息和时间参考点IP信息，同时开始本节点的对时间隔的计时，即时修改时间质量信息。

Description

一种超短波通讯网络用时分多址时隙同步方法
技术领域
本发明涉及超短波通讯领域，特别涉及一种超短波通讯网络用时分多址时隙同步方法。
背景技术
超短波电台具有通信稳定、干扰小、设备便于携带等优点而广泛应用于战场、救灾等场合。但是，目前的超短波电台主要通过全呼实现短距离话音和数据传输的广播通信，因其无线信道特性的制约，超短波电台传输距离近，不能与远处的电台进行信息交互。各个超短波电台间呼叫和通信都是随即的，即在一个大的范围内，并不是所有电台都可以收到对方的呼叫，这些超短波电台的呼叫会出现两种情况：一是两个以上电台同时呼叫时就会出现相互干扰，二是超出通信距离的电台收不到别的电台广播的信息。
在目前的超短波电台中，其介质接入协议应用最为广泛的为传统的时分多址(TDMA)协议。在该协议体系中，固定一个电台作为参考电台，网中其他电台都和该参考电台对时，实现全网同步，并且给在网的每个电台分配一个固定时隙。电台只有在属于自己的时隙上发送数据，在属于其他电台的时隙上处于扫描状态，等待接收其他节点的数据。
由于传统的TDMA协议分配固定的参考节点(对应参考电台)，全网的节点(电台)都和该参考节点进行对时同步，一旦参考节点退网或者被破坏，则全网节点就没有了对时标准，网络很快会处于失步状态，引起数据的收发的碰撞，从而导致错包、丢包现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种时分多址时隙同步方法，摈弃了参考节点固定的弊端，采用参考节点推选制度，能够提高网络的灵活性和稳定性，减少网络频繁失步和数据收发碰撞的缺陷。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
一种超短波通讯网络用时分多址时隙同步方法，其特征在于，包括以下步骤：
首先，在超短波通讯网络中，对每个节点同步信息增加相应的时间参考点IP信息、时间等级信息和时间质量信息；所述时间参考点IP信息是直接向本节点提供时间对时的节点IP值；所述时间等级信息为本节点在网络中的时间对时等级；所述时间质量信息是以本节点的对时间隔表征其时间的有效参考性的信息，对时间隔越长，有效参考性越差；
其次，根据各节点IP值的大小推选时间参考节点，以时间参考节点为中心向外扩散，构成逐级扩散的同步网络，并确定各节点的时间等级和时间参考点IP值，修改对应节点信息中的时间等级信息和时间参考点IP信息；距离参考节点的路径越远，时间等级越低，时间参考点IP值是向本节点提供对时的前级节点的IP值；
最后，时间参考节点定时广播对时和路由信息，路由信息包含有节点同步信息，各级节点分别与时间等级靠前的节点进行对时，并修改本节点的时间等级信息和时间参考点IP信息，同时开始本节点的对时间隔的计时，即时修改时间质量信息。
本发明的特点和进一步改进在于：
(1)当新节点加入时，重新推选时间参考节点，以时间参考节点为中心向外扩散，重新构成逐级扩散的同步网络，根据时间参考节点定时广播对时和路由信息，新节点和其他节点分别修改自身的时间参考点IP信息、时间等级信息和时间质量信息。
(2)当节点移动时，以时间参考节点为中心向外扩散，重新构成逐级扩散的同步网络，根据时间参考节点定时广播对时和路由信息，移动节点及其相关节点分别修改自身的时间参考点IP信息、时间等级信息和时间质量信息。
(3)当节点退出时，重新推选时间参考节点，以时间参考节点为中心向外扩散，重新构成逐级扩散的同步网络，根据时间参考节点定时广播对时和路由信息，其他节点分别修改自身的时间参考点IP信息、时间等级信息和时间质量信息。
(4)当一个节点有一个以上提供对时的节点时，优先选择时间等级高的节点，其次选择时间质量好的节点。
本发明的超短波通讯网络用时分多址时隙同步方法，采用时间参考节点推选制度，当参考节点被破坏或退出时，会推选出新的时间参考节点，与传统的TDMA协议相比，其抗毁性明显增强。同时，本发明采用分层的时间等级和时间质量相结合的同步机制，使得在网的每个节点都能和自己周围最靠近时间参考点的节点进行对时同步，提高了同步的精确性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为网络节点的逐级扩散示意图；
图2为图1的时间等级树形图；
图3(a)-图3(d)为A类网络节点移动状态示意图；
图4(a)-图4(b)为B类网络节点移动状态示意图；
图5(a)-图5(b)为C类网络节点移动状态示意图。
具体实施方式
参照图1，是以时间参考节点0为中心向外扩散，构成逐级扩散同步网络。其中，节点的时间等级定义为该节点距离时间参考节点0的最少跳级的级数，例如：节点1、4、5的时间等级为1级，节点2、6、7、10、14的时间等级为2级，……；其时间等级树如图2所示。换言之，如果从节点0开始，每一次同步认为是一级向外扩散，即某节点距离节点0的跳数为其等级。
本发明的超短波通讯网络用时分多址时隙同步方法，其具体步骤如下：
首先，在超短波通讯网络中，对每个节点同步信息增加相应的时间参考点IP信息、时间等级信息和时间质量信息；所述时间参考点IP信息是直接向本节点提供时间对时的节点IP值；所述时间等级信息为本节点在网络中的时间对时等级；所述时间质量信息是以本节点的对时间隔表征其时间的有效参考性的信息，对时间隔越长，有效参考性越差；
其次，根据各节点IP值的大小推选时间参考节点，以时间参考节点为中心向外扩散，构成逐级扩散的同步网络，并确定各节点的时间等级和时间参考点IP值，修改对应节点信息中的时间等级信息和时间参考点IP信息；距离参考节点的路径越远，时间等级越低，时间参考点IP值是向本节点提供对时的前级节点的IP值；
最后，时间参考节点定时广播对时和路由信息，路由信息包含有节点同步信息，各级节点分别与时间等级靠前的节点进行对时，并修改本节点的时间等级信息和时间参考点IP信息，同时开始本节点的对时间隔的计时，即时修改时间质量信息。
上述方法中，根据各节点IP值的大小推选时间参考节点，可以将IP值最大的节点推选时间参考节点，也可以将IP值最小的节点推选时间参考节点，下面的实施例选用后者。
(1)当新节点加入时，重新推选时间参考节点，以时间参考节点为中心向外扩散，重新构成逐级扩散的同步网络，根据时间参考节点定时广播对时和路由信息，新节点和其他节点分别修改自身的时间参考点IP信息、时间等级信息和时间质量信息。
当加入网络的新节点IP值是网络中最小时，以新节点为时间参考节点，以时间参考节点为中心向外扩散，完全重新构成逐级扩散的同步网络。此时，新节点的时间参考点IP信息修改为其自身IP值或无意义，时间等级信息为最高级，时间质量信息为本节点的广播对时间隔的计时信息；其他节点根据时间参考节点定时广播对时和路由信息，分别修改自身的时间参考点IP信息、时间等级信息和时间质量信息。
当加入网络的新节点IP值不是网络中最小时，以时间参考节点为中心向外扩散，部分重新构成逐级扩散的同步网络。根据时间参考节点定时广播对时和路由信息，新节点和其他节点分别修改自身的时间参考点IP信息、时间等级信息和时间质量信息。
(2)当节点移动时，以时间参考节点为中心向外扩散，重新构成逐级扩散的同步网络，根据时间参考节点定时广播对时和路由信息，移动节点及其相关节点分别修改自身的时间参考点IP信息、时间等级信息和时间质量信息。
为了更好地说明节点移动时，移动节点及其相关节点分别如何修改自身的时间参考点IP信息、时间等级信息和时间质量信息，现在分三种情况进行说明。
(A)时间等级低的节点通过移动成为时间等级高的节点，此时能够接收到比时间等级更高的节点的时间信息。参照图3(a)为拓扑图最初状态，图3(b)为拓扑图中节点第一次移动状态，节点8移动后时间等级由最初的4级变为3级，能够同时接收3级节点3和2级节点2(时间等级为2级的节点2)的时间信息，此时，采用时间等级优先的原则，节点8按照节点2的时间信息进行对时。图3(c)为拓扑图中节点第二次移动状态，节点3移动后时间等级由最初的3级变为2级，节点8能够同时接收2级节点3和节点2的时间信息，此时，节点8采用时间质量优先的原则，选取时间质量好的节点进行对时；一般情况下，两个节点的质量信息不会完全相同，如果出现的话，采用两个节点任选其一。图3(d)为拓扑图中节点第三次移动状态，节点3移动后时间等级由最初的2级变为1级，此时，采用时间等级优先的原则，节点8按照节点3的时间信息进行对时。
(B)节点同级移动。参照图4(a)为拓扑图最初状态，节点2和节点3为同级节点；图4(b)为节点4移动后的拓扑图，节点4由节点2移动到节点3的附近，接收节点3的时间信息，节点4只修改自身的时间参考点IP信息和时间质量信息。
(C)时间等级高的节点通过移动成为时间等级低的节点，此时能够接收到比时间等级更低的节点的时间信息。参照图5(a)为拓扑图最初状态，图5(b)为节点3移动后的拓扑图，节点3移动后时间等级由最初的2级变为4级，接收节点4的时间信息进行对时，节点3只修改自身的时间参考点IP信息和时间质量信息。
(3)当节点退出时，重新推选时间参考节点，以时间参考节点为中心向外扩散，重新构成逐级扩散的同步网络，根据时间参考节点定时广播对时和路由信息，其他节点分别修改自身的时间参考点IP信息、时间等级信息和时间质量信息。
当退出节点为时间参考节点，需要重新推选时间参考节点，以时间参考节点为中心向外扩散，完全重新构成逐级扩散的同步网络，根据时间参考节点定时广播对时和路由信息，其他节点分别修改自身的时间参考点IP信息、时间等级信息和时间质量信息。
当退出节点不是时间参考节点，以时间参考节点为中心向外扩散，部分改变网络拓扑结构，重新构成逐级扩散的同步网络，根据时间参考节点定时广播对时和路由信息，与退出节点相关的其他节点分别修改自身的时间参考点IP信息、时间等级信息和时间质量信息。
以上是对本发明的示意性描述，但是本发明的保护范围并不局限于此，本领域的普通人员对本发明的任何简单修改或者其他等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种超短波通讯网络用时分多址时隙同步方法，其特征在于，包括以下步骤：
首先，在超短波通讯网络中，对每个节点同步信息增加相应的时间参考点IP信息、时间等级信息和时间质量信息；所述时间参考点IP信息是直接向本节点提供时间对时的节点IP值；所述时间等级信息为本节点在网络中的时间对时等级；所述时间质量信息是以本节点的对时间隔表征其时间的有效参考性的信息，对时间隔越长，有效参考性越差；
其次，根据各节点IP值的大小推选时间参考节点，以时间参考节点为中心向外扩散，构成逐级扩散的同步网络，并确定各节点的时间等级和时间参考点IP值，修改对应节点信息中的时间等级信息和时间参考点IP信息；距离参考节点的路径越远，时间等级越低，时间参考点IP值是向本节点提供对时的前级节点的IP值；
最后，时间参考节点定时广播对时和路由信息，路由信息包含有节点同步信息，各级节点分别与时间等级靠前的节点进行对时，并修改本节点的时间等级信息和时间参考点IP信息，同时开始本节点的对时间隔的计时，即时修改时间质量信息；
当新节点加入时，重新推选时间参考节点，以时间参考节点为中心向外扩散，重新构成逐级扩散的同步网络，根据时间参考节点定时广播对时和路由信息，新节点和其他节点分别修改自身的时间参考点IP信息、时间等级信息和时间质量信息；
当节点退出时，重新推选时间参考节点，以时间参考节点为中心向外扩散，重新构成逐级扩散的同步网络，根据时间参考节点定时广播对时和路由信息，其他节点分别修改自身的时间参考点IP信息、时间等级信息和时间质量信息。
2.根据权利要求1所述的超短波通讯网络用时分多址时隙同步方法，其特征在于，当节点移动时，以时间参考节点为中心向外扩散，重新构成逐级扩散的同步网络，根据时间参考节点定时广播对时和路由信息，移动节点及其相关节点分别修改自身的时间参考点IP信息、时间等级信息和时间质量信息。
3.根据权利要求1所述的超短波通讯网络用时分多址时隙同步方法，其特征在于，当一个节点有一个以上提供对时的节点时，优先选择时间等级高的节点，其次选择时间质量好的节点。
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