CN107437972B - 单信道时分多址自组网的子网融合方法 - Google Patents

单信道时分多址自组网的子网融合方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种单信道时分多址自组网的子网融合方法，克服了现有技术中单信道时分多址自组网的子网之间需要控制信道进行通信以及通过网关节点进行通信的问题。本发明的思路是，首先根据地理位置信息和子网的拓扑信息划分边缘节点组，然后划分融合时隙组，边缘节点在融合时隙组中选择占用融合时隙，并在占用的融合时隙中发送融合帧，边缘节点在接收到其他子网的融合帧之后，判断是否向其他子网融合，选择融合子网，再进行节点同步，选择数据时隙，完成子网融合过程。本发明通过使用不同的空闲时隙占用方法和边缘节点组的划分，可有效地减少系统能耗，减少融合时间，提高融合过程的稳定性。

Description

单信道时分多址自组网的子网融合方法
技术领域
本发明属于通信技术领域，更进一步涉及无线通信技术领域中的一种单信道时分多址自组网的子网融合方法。本发明可广泛用于时分多址自组织网络协议中，根据全网的拓扑结构以及地理位置信息进行节点类型划分以及相应节点的时隙分配方式的选择，使各个分割的子网能够尽快融合为同一个网络。
背景技术
控制节点对无线信道的占用、保证网络整体性能的MAC协议是移动自组网的关键技术，通过把信道划分为时隙来提高信道的空间复用度和节点接入公平性。时分多址TDMA(Time Division Multiple Address)协议的最基本要求是时间同步，而分割的子网之间是不存在时间同步的。在这种情况下，如何加速子网同步过程，并尽可能减少对网络中的现有业务产生影响，对TDMA自组网络分割子网的融合过程具有重要影响。
中国电子科技集团公司第五十四研究所在其申请的专利文献“一种基于跳频TDMA系统的分簇多级自组织网时间同步方法”(申请公布号CN107070498A，申请号2017102475475)中公布了一种使用不同频率在不同子网之间进行通信的方法。该方法将整个网络分为几个子网，每个子网采用不同的跳频频率集，连接两个子网的跨网节点分时工作在不同的跳频频率集上，从而连接两个子网，实现子网之间的时间同步。但是，该方法仍然存在的不足之处是，由于不同的子网采用不同的跳频频率集，所以对系统射频基带模块提出了较高的要求，而且由此带来的能耗增加也会对系统造成影响。
上海复旦通讯股份有限公司在其申请的专利文献“一种TDMA自组网扩展方法及节点网关”(申请公布号：CN107027192A，申请号：2017102236370)中公布了一种基于中心节点的子网之间的通信方法。该方法采用网关节点进行子网之间的数据交换，一个节点同时在两个网络中注册，然后通过该节点，实现两个网络之间的数据交换，在网络中可以同时存在多个网关节点，能够增加网络数据交换的效率。但是，该方法仍然存在的不足之处是，如果网关节点出现故障，那么子网之间的数据交换就会受到很大影响，甚至造成子网之间无法进行数据交换。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种单信道时分多址自组网的子网融合方法。本发明依据网络中各个节点的地理位置信息和网络的拓扑信息，计算出每个节点能够占用的融合时隙，在融合时隙发送融合数据帧，使得不同步的子网在单信道的情况下进行数据交互，完成子网融合。
为实现上述目的，本发明提出的单信道时分多址自组网的子网融合方法实现的具体思路是：首先得到网络中的边缘节点；然后边缘节点选择融合时隙并在融合时隙发送融合数据帧；边缘节点在接收到其他子网的融合帧之后进行判断，是否进行子网融合；融合节点发送数据帧并接收确认帧，选择占用时隙，完成子网融合过程。
本发明实现上述目的的具体步骤如下：
(1)划分边缘节点组：
(1a)在单信道时分多址自组网的子网中任意选择一个节点；
(1b)利用全球定位系统GPS，获取所选节点与子网中其他每个节点的两两节点之间的距离；
(1c)判断子网中所有节点是否都被选择过，若是，则执行步骤(1d)；否则，执行步骤(1a)；
(1d)将覆盖范围内存在未被子网中其他节点覆盖的区域的节点，作为边缘节点；
(1e)将满足交叉条件的两个边缘节点，作为暴露交叉节点对；
(1f)将单信道时分多址自组网子网拓扑范围在一跳以内的边缘节点连同与它们组成暴露交叉节点对的边缘节点，组成一个边缘节点组；
(2)划分融合时隙组：
(2a)将所有发送融合数据帧的时隙作为融合时隙；
(2b)对边缘节点中时隙随机数为奇数的每个节点，利用连续占用的方法占用空闲时隙；对边缘节点中时隙随机数为偶数的每个节点，利用间隔占用的方法占用空闲时隙；
(2c)将边缘节点占用的每一个空闲时隙均分成k个融合时隙，将k个融合时隙作为一个融合时隙组，其中，t1表示空闲时隙的长度，t2表示融合时隙的长度；
(3)选择融合时隙：
(3a)将被包含于多个边缘节点组中的所有节点作为共有节点；
(3b)将每个边缘节点组中除共有节点之外的其他节点作为该节点组的独有节点；
(3c)使用融合时隙占用方法，将只含独有节点的边缘节点组中所有边缘节点选择占用其所有融合时隙组中的融合时隙；
(3d)从所有包含同一共有节点的边缘节点组中，选择出边缘节点数量最多的边缘节点组，作为第一节点组；
(3e)对第一节点组中的每个节点，使用融合时隙占用方法，选择占用融合时隙组中的融合时隙；
(3f)将一个融合时隙组中共有节点占用的融合时隙，作为共有融合时隙；
(3g)从所有包含同一共有节点的边缘节点组中，选择除第一节点组外的其他边缘节点组，使用融合时隙占用方法，选择占用融合时隙组中除共有融合时隙之外的其他融合时隙；
(4)发送融合帧：
每个边缘节点在其选择占用的融合时隙中，发送含有该节点所在单信道时分多址自组织网络子网的直径、该节点一跳邻节点数量和该节点节点号的融合帧；
(5)判断侦听时间内是否收到一个以上来自其他单信道时分多址自组织网络子网中节点发送的融合帧，若是，则两个子网相互发现，执行步骤(7)；否则，执行步骤(6)；
(6)根据基带冲突判断准则，判断在侦听时间内基带是否发生冲突，若是，则重新随机产生时隙随机数后执行步骤(2)；否则，执行步骤(7)；
(7)节点类型划分：
将收到其他单信道时分多址自组织网络子网融合帧的节点，作为执行节点；
(8)选择融合子网：
(8a)将边缘节点收到的其他单信道时分多址自组织网络子网融合帧，作为异网融合帧；
(8b)判断异网融合帧中的单信道时分多址自组织网络子网直径信息是否大于等于执行节点中记录的单信道时分多址自组织网络子网直径信息，若大于，则将执行节点作为融合节点，执行步骤(8f)；若等于时，则执行步骤(8c)，若小于，执行步骤(8e)；
(8c)判断异网融合帧中的一跳邻节点数量信息是否大于等于执行节点中记录的一跳邻节点数量，若大于，则将执行节点作为融合节点，执行步骤(8f)，若等于，则执行步骤(8d)，若小于，执行步骤(8e)；
(8d)判断异网融合帧中的节点号是否大于执行节点的节点号，若是，则将执行节点作为融合节点后执行步骤(8f)；否则，执行步骤(8e)；
(8e)将执行节点状态置为等待融合状态后执行步骤(8f)；
(8f)对融合节点，将收到的融合帧的发送节点所在单信道时分多址自组织网络子网作为融合子网，对等待融合状态节点，不选择融合子网；
(9)进行节点同步：
(9a)等待融合状态节点接收到融合节点的融合请求帧之后，给融合节点发送含有等待融合状态节点节点号和应答融合标志的融合确认帧，融合节点收到该帧后，得到完成同步过程的融合节点；
(9b)融合节点将接收到异网融合帧的时刻与接收时隙的时刻起点相减，得到发送该同步帧的节点与本节点的时间轴起点差值；
(9c)融合节点向该节点的一跳邻节点发送含有时间轴起点差值和同步节点时隙随机数的预同步帧；
(9d)融合节点将该节点的时间轴起点与时间轴起点差值相加，得到新的时间轴起点，完成同步过程，向同步节点一跳邻节点发送含有同步完成标志的同步完成帧；
(9e)融合节点的一跳邻节点在接收到同步完成帧之后，将一跳邻节点的时间轴起点与时间轴起点差值相加得到新的时间轴起点，完成融合节点一跳邻节点的同步过程；
(10)进行子网融合：
(10a)在融合子网中，完成同步过程的融合节点任意选择占用一个空闲时隙作为数据传输时隙；
(10b)将选择了数据传输时隙的节点作为完成节点；
(10c)在融合子网中，完成节点的一跳邻节点任意选择占用一个空闲时隙作为数据传输时隙；
(10d)判断是否所有节点都选择占用了数据传输时隙，若是，则执行步骤(11)；否则，执行步骤(10b)；
(11)完成单信道时分多址自组网的子网融合。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
第一，由于本发明对空闲时隙采用间隔占用或连续占用的方法，将占用的空闲时隙划分为融合时隙，并在融合时隙发送融合帧，完成子网融合过程，克服了现有技术中不同子网需要控制信道进行通信，以及由此带来的能耗增加的问题，使得本发明可有效减少单信道情况下同步帧发生碰撞的概率，增加不同子网之间相互发现的概率，减少发现过程所需要的时间，减少系统能耗。
第二，由于本发明将边缘节点划分为不同的边缘节点组，组内节点占用的同步时隙不能冲突，组间节点可以对同一个同步时隙进行复用，所有边缘节点都可以作为同步过程的起始点，克服了现有技术中需要使用网关节点的进行通信，网关节点故障会极大影响网络性能，使得本发明可有效的增加网络发送同步帧的数量，增加不同子网之间的发现概率，增加同步过程的稳定性。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是本发明实施例中节点拓扑结构图；
图3是本发明中连续占用时隙的示意图；
图4是本发明中间隔占用时隙的示意图；
图5是本发明实施例中基带发生冲突的两个节点的时隙占用情况示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
参照附图1，对本发明的具体实现步骤作进一步的描述。
步骤1，划分边缘节点组。
第1步，在单信道时分多址自组网的子网中任意选择一个节点。
第2步，利用全球定位系统GPS，获取所选节点与子网中其他每个节点的两两节点之间的距离。
第3步，判断子网中所有节点是否都被选择过，若是，则执行本步骤的第4步；否则，执行本步骤的第1步。
第4步，将覆盖范围内存在未被子网中其他节点覆盖的区域的节点，作为边缘节点。
假设任意两个节点之间的距离为l，节点的覆盖范围为r，判断任意两个节点是否满足以下两个条件：
条件1，r≤l≤2r，即两个节点的覆盖范围有交叉；
条件2，两个节点覆盖范围的交叉部分不在其他节点的覆盖范围之内；
将满足上述两个条件的两个节点作为暴露交叉节点对。互为暴露交叉节点对的两个节点不能使用同一融合时隙。
由于同一子网中的节点不会处理本网内其他节点发送的融合帧，即融合帧只是被其他子网的边缘节点处理。如果同一网络内拓扑距离为两跳及两跳以上的多个边缘节点占用同一个融合时隙的话，不会对异网边缘节点接收融合帧造成影响；而拓扑距离在一跳以内的边缘节点如果占用同一时隙，则有可能对异网边缘节点的融合帧接收过程造成影响，所以，在同一单信道时分多址自组网的子网内并且拓扑距离在一跳以内的节点不能够占用同一融合时隙，而拓扑距离在两跳及两跳以上的节点能够对同一融合时隙进行复用。
划分边缘节点组的目的就是将不能使用同一融合时隙的边缘节点划分在一起，使得组间边缘节点能够对同一融合时隙进行复用，提高融合时隙的利用率。所以根据上述说明，将拓扑距离为一跳以内的边缘节点连同与它们组成暴露交叉节点对的边缘节点划分在同一个边缘节点组内，记为Gi(n1,n2,...),i＝1,2,...，其中，其中n1、n2为组内边缘节点的节点号，i为边缘节点组的组号。一个节点可以被划分在多个的边缘时隙组中，但是在多个组中占用的融合时隙标号必须相同。
参照图2，对划分边缘节点组方法做进一步的描述。图2中有节点1、节点2、节点3共三个边缘节点，围绕每个边缘节点的虚线圈表示该节点的覆盖范围。由图2可以看出，三个节点的覆盖范围两两均有交叉，节点1在节点2和节点3的覆盖范围内，节点2不在节点3的覆盖范围内，节点3不在节点2的覆盖范围内。节点1和节点2的拓扑距离为一跳，且两节点覆盖范围的交叉部分没有完全被节点3覆盖，所以节点1和节点2可以划分为一个边缘节点组G1(1,2)，节点3和节点1的拓扑距离为一跳，且两节点覆盖范围的交叉部分没有完全被节点2覆盖，所以节点1和节点3可以划分为一个边缘节点组G2(1,3)，节点1同时在边缘节点组G1(1,2)和边缘节点组G2(1,3)中。
步骤2，划分融合时隙组。
将所有发送融合数据帧的时隙作为融合时隙。
时隙随机数是子网中第一个节点在建立子网的时候随机产生的一个正整数，该随机数作为单信道时分多址自组织子网所有节点时隙随机数的初始值，在融合过程中，若边缘节点的基带发生冲突，则边缘节点会重新随机产生一个正整数作为该节点的时隙随机数。
对网络边缘节点中时隙随机数为奇数的节点，选择连续占用的方法占用空闲时隙；对网络边缘节点中时隙随机数为偶数的节点，选择间隔占用的方法占用空闲时隙。
参照图3，对边缘节点连续占用空闲时隙做进一步说明。图3中阴影部分表示边缘节点选择占用的空闲时隙，空白部分表示边缘节点未占用的空闲时隙。边缘节点只能在选择占用的空闲时隙中发送融合帧。
参照图4，对边缘节点间隔占用空闲时隙的方法做进一步说明。图4中阴影部分表示边缘节点选择占用的空闲时隙，空白部分表示边缘节点未占用的空闲时隙。由图4可以看出，边缘节点选择占用的两个空闲时隙之间有一个未被占用的空闲时隙。边缘节点占用边缘节点只能在选择占用的空闲时隙中发送融合帧。
将边缘节点占用的每一个空闲时隙均分成k个融合时隙，将k个融合时隙作为一个融合时隙组，其中，t1表示空闲时隙的长度，t2表示融合时隙的长度
步骤3，选择融合时隙。
将被包含于多个边缘节点组中的所有节点作为共有节点。
将每个边缘节点组中除共有节点之外的其他节点作为该节点组的独有节点。
对于只含独有节点的边缘节点组，假设组中共有中m个边缘节点，记该组为Gf(p1,p2,...,pm)；每个融合时隙组中有k个融合时隙，记为s1,s2,..,sk。那么第a个节点将会占用标号为sa,sa+m,...,sa+jm的融合时隙，其中，j是满足a+jm≤k的任意正整数。
对于所有包含同一共有节点的边缘节点组，从中选择规模最大的边缘节点组，作为第一节点组。先对第一节点组中的边缘节点进行融合时隙的分配，假设第一节点组中共有L个边缘节点，那么第b个节点占用标号为ub,ub+L,...,ub+vL的融合时隙，其中，v是满足b+vL≤k的任意正整数。将共有节点占用的融合时隙作为共有融合时隙。
从所有包含同一共有节点的边缘节点组中，选择除第一节点组外的其他边缘节点组，将组中除共有融合时隙之外的融合时隙进行重新编号，组中第x个独有节点使用新标号为rx,rx+z,...,rx+yz的融合时隙，其中，x+yz≤k，z为组中独有节点的数量，y为满足条件的任意正整数。
本发明的实施例中，如果节点q同时处于组Gb(n1,...,nd)和Gc(n1,...,ne)中，其中d，e分别为边缘节点组Gb和Gc中的节点个数，若d≤e，则节点q先在Gc中选择占用融合时隙，假设节点q在组Gc占用了标号为c,c+w,...,c+lw的融合时隙，这些融合时隙即为共有融合时隙，其中，c+lv≤k，k为每个融合时隙组中的融合时隙的数量，l为满足条件的任意正整数。这时，节点q在组Gb中也占用标号为c,c+w,...,c+lw的融合时隙，然后组Gb中除共有融合时隙之外的其他时隙重新进行编号，组Gb的g个独有节点中第h个节点占用新编号中标号为h,h+g,...,h+fg的融合时隙，其中，h≤g。
步骤4，发送融合帧。
所有边缘节点在其选择占用的融合时隙发送含有该节点所在网络的网络号、网络的直径Φ、平均一跳邻节点数量n_和该节点节点号的融合帧。
步骤5，判断侦听时间内是否收到一个以上来自其他网络中节点发送的融合帧，若是，则两个子网相互发现，执行步骤7；否则，执行步骤6。
步骤6，假设边缘节点A采用连续占用的方法占用空闲时隙，如果边缘节点A在基带接收信号强度超过节点发送信号的最大强度，则认为边缘节点A的基带发生了冲突，说明边缘节点A和一个异网节点的空闲时隙占用方式同为连续占用，而且两个节点时间轴起点的差值小于一个空闲时隙长度，这时，边缘节点A将再次产生一个随机数，然后执行步骤2；若没有在基带发生冲突，则执行步骤7。
假设边缘节点B采用间隔占用的方法占用空闲时隙，如果边缘节点B在基带接收信号强度超过节点发送信号的最大强度，则认为边缘节点B的基带发生了冲突，说明边缘节点B和一个异网节点的空闲时隙占用方式同为间隔占用，而且每个融合时隙都会冲突，这时边缘节点B将再次产生随机数，然后执行步骤2；若没有在基带没有发生冲突，则执行步骤7。
参照图5，对判断边缘节点基带发生冲突以及发生冲突之后的冲突分解做进一步的描述。图5(a)是采用连续占用方式占用空闲时隙的边缘节点，在基带发生冲突时边缘节点与异网节点的时隙占用示意图。图5(b)是采用间隔占用方式占用空闲时隙的边缘节点，在基带发生冲突时边缘节点与异网节点的时隙占用示意图。图5(a)和图5(b)中的阴影部分表示节点选择占用的空闲时隙，空白部分表示节点未占用的空闲时隙。
从图5(a)中可以看出，边缘节点和异网节点均采用连续占用方式对空闲时隙进行占用，且两个节点的时间轴起点的差值小于一个空闲时隙的长度，若边缘节点向外发送数据的时候收到了来自异网节点的数据帧，在基带就会检测到信号强度过大，说明两个节点占用的空闲时隙冲突了，会对数据帧的传输造成影响，这时边缘节点会重新产生一个随机数，然后执行步骤2。
从图5(b)中可以看出，边缘节点和异网节点均采用间隔占用方式对空闲时隙进行占用，且两个节点的时间轴起点的差值小于一个空闲时隙的长度，若边缘节点向外发送数据的时候收到了来自异网节点的数据帧，在基带就会检测到信号强度过大，说明两个节点占用的空闲时隙冲突了，会对数据帧的传输造成影响，这时边缘节点会重新产生一个随机数，然后执行步骤2。
步骤7，节点类型划分。
将收到其他单信道时分多址自组织网络子网融合帧的节点，作为执行节点。
步骤8，选择融合子网。
第1步，将收到的其他子网融合帧作为异网融合帧。
第2步，由于本方法的融合过程是以泛洪的方法进行的，即任意节点只向一跳邻节点发送预融合信息，所以在这个算法中，对整个融合过程消耗的时间影响最大的是网络直径Φ，这个数值决定了整个系统要经过多少次泛洪才能使整个网络中的所有节点都至少一次收到网络融合的信息，进行融合过程。所以将网络直径作为最高优先级的判断条件，然后再根据其他的一些条件进行辅助判断。
第3步，将边缘节点收到的其他单信道时分多址自组织网络子网融合帧，作为异网融合帧。
第4步，判断异网融合帧中的单信道时分多址自组织网络子网直径信息是否大于等于执行节点中记录的单信道时分多址自组织网络子网直径信息，若大于，则将执行节点作为融合节点，执行本步骤的第8步；若等于时，则执行本步骤的第5步，若小于，执行本步骤的第7步。
第5步，判断异网融合帧中的一跳邻节点数量信息是否大于等于执行节点中记录的一跳邻节点数量，若大于，则将执行节点作为融合节点，执行本步骤的第8步，若等于，则执行本步骤的第6步，若小于，执行本步骤的第7步。
第6步，判断异网融合帧中的节点号是否大于执行节点的节点号，若是，则将执行节点作为融合节点后执行本步骤的第8步；否则，执行本步骤的第7步。
第7步，将执行节点状态置为等待融合状态后执行本步骤的第8步。
第8步，对融合节点，将收到的融合帧的发送节点所在单信道时分多址自组织网络子网作为融合子网，对等待融合状态节点，不选择融合子网。
步骤9，进行节点同步。
等待融合状态节点接收到融合节点的融合请求帧之后，给融合节点发送含有等待融合状态节点节点号和应答融合标志的融合确认帧，融合节点收到该帧后，得到完成同步过程的融合节点。
融合节点将接收到异网融合帧的时刻与接收时隙的时刻起点相减，得到发送该同步帧的节点与本节点的时间轴起点差值。
融合节点向该节点的一跳邻节点发送含有时间轴起点差值和同步节点时隙随机数的预同步帧。
融合节点将该节点的时间轴起点与时间轴起点差值相加，得到新的时间轴起点，完成同步过程，向同步节点一跳邻节点发送含有同步完成标志的同步完成帧。
融合节点的一跳邻节点在接收到同步完成帧之后，将一跳邻节点的时间轴起点与时间轴起点差值相加得到新的时间轴起点，完成融合节点一跳邻节点的同步过程。
本发明步骤9对节点进行同步操作的实施例如下，网络N1中的同步节点C选择向网络N2中的等待融合状态节点D进行同步，由于网络N2中的节点D发送融合帧都是在融合时隙的开始时刻进行的，所以同步节点C在接收到异网融合帧之后，能够计算出两个网络时间轴起点的差值Δt。在此之后，同步节点C会向它在网络N1中的一跳邻节点C1,C2,...发送预同步帧，这个帧会告诉一跳邻节点C1,C2,...节点C已经准备开始进行融合了，并将计算出的差值Δt传递给这些节点。
节点C将自己的时钟根据时间差值Δt进行调整，完成与选择的网络N2中节点D的时间同步。如果节点C在同步的时候失败了，那么节点C可以根据保存的两个网络的时间差值Δt来调整时间轴起点，重新回到网络N1中去，等待下一次融合。若节点C成功同步之后，节点C会将本节点的时隙随机数与节点D的时隙随机数置为相同的数，并根据新的时隙随机数选择占用空闲时隙和融合时隙，继续外发融合帧。
节点C的一跳邻节点C1,C2,...在收到预同步帧时候，会暂时保留C的时隙信息，并将节点状态置为等待同步的状态，这时，C1,C2,...将不会再选择其他网络进行同步。若在20秒之内没有收到节点C的同步完成帧，那么这些节点将会重新取消自己的等待入网状态，回到网络N1中；如果收到节点C的同步完成帧，则认为节点C的同步过程已经完成，C1,C2,...将时间轴起点与时间轴起点差值相加得到新的时间轴起点，完成同步过程。
步骤10，进行子网融合。
第1步，在融合子网中，完成同步过程的融合节点任意选择占用一个空闲时隙作为数据传输时隙。
第2步，将选择了数据传输时隙的节点作为完成节点。
第3步，在融合子网中，完成节点的一跳邻节点任意选择占用一个空闲时隙作为数据传输时隙。
第4步，判断是否所有节点都选择占用了数据传输时隙，若是，则执行步骤(11)；否则，执行本步骤的第2步。
步骤11，完成单信道时分多址自组织的子网融合。

Claims (5)

1.一种单信道时分多址自组网的子网融合方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)划分边缘节点组：
(1a)在单信道时分多址自组网的子网中任意选择一个节点；
(1b)利用全球定位系统GPS，获取所选节点与子网中其他每个节点的两两节点之间的距离；
(1c)判断子网中所有节点是否都被选择过，若是，则执行步骤(1d)；否则，执行步骤(1a)；
(1d)将覆盖范围内存在未被子网中其他节点覆盖的区域的节点，作为边缘节点；
(1e)将满足交叉条件的两个边缘节点，作为暴露交叉节点对；
(1f)将单信道时分多址自组网子网拓扑范围在一跳以内的边缘节点连同与它们组成暴露交叉节点对的边缘节点，组成一个边缘节点组；
(2)划分融合时隙组：
(2a)将所有发送融合数据帧的时隙作为融合时隙；
(2b)对边缘节点中时隙随机数为奇数的每个节点，利用连续占用的方法占用空闲时隙；对边缘节点中时隙随机数为偶数的每个节点，利用间隔占用的方法占用空闲时隙；
(2c)将边缘节点占用的每一个空闲时隙均分成k个融合时隙，将k个融合时隙作为一个融合时隙组，其中，t1表示空闲时隙的长度，t2表示融合时隙的长度；
(3)选择融合时隙：
(3a)将被包含于多个边缘节点组中的所有节点作为共有节点；
(3b)将每个边缘节点组中除共有节点之外的其他节点作为该节点组的独有节点；
(3c)使用融合时隙占用方法，将只含独有节点的边缘节点组中所有边缘节点选择占用其所有融合时隙组中的融合时隙；
(3d)从所有包含同一共有节点的边缘节点组中，选择出边缘节点数量最多的边缘节点组，作为第一节点组；
(3e)对第一节点组中的每个节点，使用融合时隙占用方法，选择占用融合时隙组中的融合时隙；
(3f)将一个融合时隙组中共有节点占用的融合时隙，作为共有融合时隙；
(3g)从所有包含同一共有节点的边缘节点组中，选择除第一节点组外的其他边缘节点组，使用融合时隙占用方法，选择占用融合时隙组中除共有融合时隙之外的其他融合时隙；
(4)发送融合帧：
每个边缘节点在其选择占用的融合时隙中，发送含有该节点所在单信道时分多址自组织网络子网的直径、该节点一跳邻节点数量和该节点节点号的融合帧；
(5)判断侦听时间内是否收到一个以上来自其他单信道时分多址自组织网络子网中节点发送的同步帧，若是，则两个子网相互发现，执行步骤(7)；否则，执行步骤(6)；
(6)根据基带冲突判断准则，判断在侦听时间内基带是否发生冲突，若是，则重新随机产生时隙随机数后执行步骤(2)；否则，执行步骤(7)；
(7)节点类型划分：
将收到其他单信道时分多址自组织网络子网融合帧的节点，作为执行节点；
(8)选择融合子网：
(8a)将边缘节点收到的其他单信道时分多址自组织网络子网融合帧，作为异网同步帧；
(8b)判断异网融合帧中的单信道时分多址自组织网络子网直径信息是否大于等于执行节点中记录的单信道时分多址自组织网络子网直径信息，若大于，则将执行节点作为融合节点，执行步骤(8f)；若等于时，则执行步骤(8c)，若小于，执行步骤(8e)；
(8c)判断异网同步帧中的一跳邻节点数量信息是否大于等于执行节点中记录的一跳邻节点数量，若大于，则将执行节点作为融合节点，执行步骤(8f)，若等于，则执行步骤(8d)，若小于，执行步骤(8e)；
(8d)判断异网融合帧中的节点号是否大于执行节点的节点号，若是，则将执行节点作为融合节点后执行步骤(8f)；否则，执行步骤(8e)；
(8e)将执行节点状态置为等待融合状态后执行步骤(8f)；
(8f)对融合节点，将收到的融合帧的发送节点所在单信道时分多址自组织网络子网作为融合子网，对等待融合状态节点，不选择融合子网；
(9)进行节点同步：
(9a)等待融合状态节点接收到融合节点的融合请求帧之后，给融合节点发送含有等待融合状态节点节点号和应答融合标志的融合确认帧，融合节点收到融合确认帧后，得到完成同步过程的融合节点；
(9b)融合节点将接收到异网融合帧的时刻与接收时隙的时刻起点相减，得到发送该同步帧的节点与本节点的时间轴起点差值；
(9c)融合节点向该节点的一跳邻节点发送含有时间轴起点差值和同步节点时隙随机数的预同步帧；
(9d)融合节点将该节点的时间轴起点与时间轴起点差值相加，得到新的时间轴起点，完成同步过程，向融合节点一跳邻节点发送含有同步完成标志的同步完成帧；
(9e)融合节点的一跳邻节点在接收到同步完成帧之后，将一跳邻节点的时间轴起点与时间轴起点差值相加得到新的时间轴起点，完成融合节点一跳邻节点的同步过程；
(10)进行子网融合：
(10a)在融合子网中，完成同步过程的融合节点任意选择占用一个空闲时隙作为数据传输时隙；
(10b)将选择了数据传输时隙的节点作为完成节点；
(10c)在融合子网中，完成节点的一跳邻节点任意选择占用一个空闲时隙作为数据传输时隙；
(10d)判断是否所有节点都选择占用了数据传输时隙，若是，则执行步骤(11)；否则，执行步骤(10b)；
(11)完成单信道时分多址自组网的子网融合。
2.根据权利要求1所述的单信道时分多址自组网的子网融合方法，其特征在于，步骤(1e)所述的交叉条件是指同时满足以下两个条件的情形：
条件1，r≤l≤2r，其中，l表示两个节点之间的距离，r表示每个节点的覆盖范围；
条件2，两个节点覆盖范围的交叉部分不在其他节点的覆盖范围之内。
3.根据权利要求书1所述的单信道时分多址自组网的子网融合方法，其特征在于，步骤(2b)中所述的时隙随机数是，在节点选择空闲时隙的占用方法的时候使用的一个随机数，该随机数是子网中第一个节点在建立子网的时候随机产生的一个正整数，该随机数作为单信道时分多址自组织子网所有节点时隙随机数的初始值，在融合过程中，若边缘节点的基带发生冲突，则边缘节点会重新随机产生一个正整数作为该节点的时隙随机数。
4.根据权利要求1所述的单信道时分多址自组网的子网融合方法，其特征在于，步骤(3c)、步骤(3e)中所述的融合时隙占用方法是：第a个边缘节点在融合时隙组中占用标号是a,a+i,...,a+qi的融合时隙，其中，q是满足a+qi≤L的任意正整数，i表示参与分配的节点总数，L表示融合时隙组中空闲融合时隙的总数。
5.根据权利要求1所述的单信道时分多址自组网的子网融合方法，其特征在于，步骤(6)所述的基带冲突判断准则是：若基带收到的信号幅值超过本节点发送信号的最大幅值，则认为基带发生冲突。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108174427B (zh) * 2017-12-25 2020-12-25 上海金卓科技有限公司 同频移动自组网的融合方法、装置、终端设备及存储介质
CN109548156B (zh) * 2018-12-24 2022-12-27 西安空间无线电技术研究所 一种单信道时分多址星簇自组网时隙资源分配方法
CN111614424B (zh) * 2019-02-22 2022-01-25 大唐移动通信设备有限公司 一种子网融合方法、装置、节点及存储介质
CN113747584B (zh) * 2021-08-24 2024-05-28 麦芯(太仓)科技有限公司 链式网络拓扑下节点融合方法、端节点、系统及介质

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8059578B2 (en) * 2006-07-24 2011-11-15 Harris Corporation System and method for synchronizing TDMA mesh networks
CN102104522B (zh) * 2011-01-14 2014-05-28 江苏瑞奇自动化有限公司 面向信息--物理融合系统的实时通信优化方法及设备
CN103874226B (zh) * 2014-03-27 2017-09-05 西安电子科技大学 自组织网络中基于tdma的多址接入方法

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