CN113038623A - 一种分布式tdma邻近节点感知与入网机制的改进方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种分布式TDMA邻近节点感知与入网机制的改进方法，包括以下步骤：(1)新节点通过监听一帧长获知网络的时隙占用情况，并建立时隙状态表，随机选择一个空闲时隙作为候选时隙；(2)候选时隙到来时，新节点采用随机退避的发送方式发送时隙占用申请，等待邻居节点的确认；(3)各邻居节点根据网络中的时隙占用情况决定是否在新节点候选时隙的剩余部分发送拒绝信号；(4)新节点发送时隙申请后，在本时隙的剩余部分持续监听信道，若没有拒绝信号，新节点入网成功；若信道在某一时刻变得繁忙，时隙申请失败，新节点需要重新申请时隙。本发明意在解决基于分布式TDMA协议的高动态移动自组网中节点入网时间较长的问题。

Description

一种分布式TDMA邻近节点感知与入网机制的改进方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种分布式TDMA邻近节点感知与入网机制的改进方法。
背景技术
移动自组网是一种动态的、无中心的通信网络。移动自组网部署简单，不存在单点失败问题，适合应用于战场、应急通信等场景，近年来受到越来越多的关注。
分布式TDMA协议中，节点通过侦听邻居节点发送消息的顺序来更新时隙占用表从而生成帧信息(Frame Information)，并通过接收其他节点发送的帧信息生成两跳邻居列表，避免新节点入网过程中重复占用时隙的问题。通过接收帧信息，节点可以感知到其邻居节点的相关信息，如邻节点ID，邻节点时隙占用情况等。
新节点启动后需要进行邻节点感知与时隙申请。在邻节点感知阶段，新节点通过接收已入网节点发送的帧信息获知相邻节点的相关信息，并更新时隙状态表。感知阶段结束后，节点获知了网内节点对时隙的占用情况。在时隙申请阶段，节点选择未被其他节点占用的时隙作为候选时隙。在候选时隙到来时，新节点将发送帧信息，相邻节点根据帧信息可以成功更新其时隙状态表，将时隙的候选者ID设为新节点的ID。在下一个候选时隙到来之前，新节点收到的所有相邻节点发送的帧信息都表明候选时隙的所有者为新节点，则新节点完成时隙申请，并成功加入网络。
上述邻近节点感知与入网方案还存在有不足之处。一方面，若有多个节点同时入网，存在着几个节点同时申请占用同一个时隙的可能，即发生接入冲突。而传统方案中新节点在发送时隙占用申请时，主要有直接发送和概率发送两种方式。直接发送发生接入冲突的可能性最大，概率发送虽然以一定的概率发送数据包，在一定程度上减少了冲突，但是也存在某个时隙只有一个节点申请而该节点选择不发送申请，这无疑从另一个角度增加了节点的入网时间。另一方面，在新节点发出时隙申请后，相邻节点需要在各自的时隙内发送帧信息告知新节点是否同意时隙申请。因此，新节点发送时隙申请后，需要经过多个时隙才可以确定是否成功申请到时隙，不利于节点快速入网。
发明内容
本发明提供了一种分布式TDMA邻近节点感知与入网机制的改进方法，意在解决基于分布式TDMA协议的高动态移动自组网中节点入网时间较长的问题。
为解决上述技术问题，本发明公开了一种分布式TDMA邻近节点感知与入网机制的改进方法，包括以下步骤：
(1)新节点通过监听一帧长获知网络的时隙占用情况，并建立时隙状态表，随机选择一个空闲时隙作为候选时隙；
(2)候选时隙到来时，新节点采用随机退避的发送方式发送时隙占用申请，等待邻居节点的确认；
(3)各邻居节点根据网络中的时隙占用情况决定是否在新节点候选时隙的剩余部分发送拒绝信号；
(4)新节点发送时隙申请后，在本时隙的剩余部分持续监听信道，若没有拒绝信号，新节点入网成功；若信道在某一时刻变得繁忙，时隙申请失败，新节点需要重新申请时隙。
上述方案优先的，在步骤(1)中，已入网节点在自己的主时隙到来时，发送一个帧信息，其中携带有自己的时隙状态表，该表记录了自身及邻居节点的时隙占用情况，新节点通过接收邻居节点发送的帧信息，获得邻居节点的时隙状态表，从而获知网络内各节点时隙占用情况，随机选择一个未被其他节点占用的时隙作为候选时隙。
上述方案优先的，在步骤(3)中，如果有邻居节点不同意新节点占用该候选时隙，就会在新节点候选时隙的剩余部分发送一个拒绝信号；如果各邻居节点均同意新节点占用该候选时隙，则不发送拒绝信号。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)在新节点发送时隙占用申请时，采用随机退避的发送方式，当候选时隙到来时，节点随机退避一段时间并进行载波监听，若退避期间信道一致保持空闲则发送占用申请，否则取消发送占用申请，重新选择时隙；因此随机退避的发送方式既可以降低直接发送方式中多个节点同时申请时隙产生冲突的可能，又可以避免概率发送方式中单个节点申请时隙却不发送时隙申请的情况，从而大大减少了节点入网时间。
(2)本发明对各邻居节点获知新节点时隙申请后的应答方式作了改进，新节点在候选时隙发送时隙申请后，邻居节点直接在新节点候选时隙的剩余时间内告知新节点是否同意该时隙申请，无需再等待一帧的时间确认其他节点是否同意时隙申请，大大减少了节点入网时间。
附图说明
图1为本发明改进方案中节点感知与入网流程图；
图2为帧信息结构图；
图3为传统方案和改进方案(本发明方案)的节点平均入网时间对比。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更清楚明了，下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
本发明公开了一种分布式TDMA邻近节点感知与入网机制的改进方法，主要应用在基于分布式TDMA高动态场景下的移动自组织网络。如图1所示，首先，新节点通过监听一帧长获知网络的时隙占用情况，并建立时隙状态表，随机选择一个空闲时隙作为候选时隙。所述空闲时隙由已入网节点在自己的主时隙到来时，发送一个帧信息，其中携带有自己的时隙状态表，该表记录了自身及邻居节点的时隙占用情况。新节点通过接收邻居节点发送的帧信息，获得邻居节点的时隙状态表，从而获知网络内各节点时隙占用情况，随机选择一个未被其他节点占用的时隙作为候选时隙。
其次，当候选时隙到来时，新节点通过随机退避发送的方式发送控制消息向邻居节点申请占用该时隙，随机退避的发送方式可有效地减少多个节点同时进行时隙申请产生的接入冲突，可有效降低多个节点同时进行时隙申请产生冲突的可能；并等待邻居节点的确认。
再次，各邻居节点根据网络中的时隙占用情况决定是否在新节点候选时隙的剩余部分发送拒绝信号。如果有邻居节点不同意新节点占用该候选时隙，就会在新节点候选时隙的剩余部分发送一个拒绝信号；如果各邻居节点均同意新节点占用该候选时隙，不发送拒绝信号。
最后，新节点在发送帧信息进行时隙占用申请后，在本时隙剩余部分持续监听信道。若信道一直保持空闲，表明没有节点发送拒绝信号，所有节点都同意时隙申请，新节点入网成功；若信道在某一时刻变得繁忙，表明有一个或多个节点不同意时隙申请，时隙申请失败，节点需要重新申请时隙。
图2是帧信息结构图，里面的时隙状态表包含了自身节点以及所有邻居节点的时隙占用情况，新节点通过接收已入网邻居节点的帧信息，就可知道两跳范围内各节点对时隙的占用情况，然后随机选择一个没有被其他节点占用的时隙作为候选时隙。
图3为传统方案和本发明方案的节点平均入网时间对比图，从图中可以看出，本发明方案的入网速度相对于原始方案明显加快，相差时间接近于一帧长。这是因为在传统方案中，入网节点需经过完整的一帧时间来接收各个节点的帧信息，以判断其他节点是否同意时隙申请。在本发明方案中，入网节点只需在发送时隙申请后，在候选时隙的剩余时间内监听信道，以拒绝信号的有无来判断入网是否成功。本发明方案与传统方案相比，无需再等待一帧以确认其他节点是否同意时隙申请，入网时间大约减少1帧的时间，仿真结果也验证了这一点。
本发明与传统的入网方案相比，一方面对新节点发送时隙占用申请的方式作了改进，由于高动态移动自组网中可能有一个节点入网，也可能有多个节点同时入网，因此不再采用传统方案中的直接发送或概率发送，而是采用随机退避发送的方式，可有效加快节点入网速度；另一方面，本发明还对各邻居节点获知新节点时隙申请后的应答方式作了改进，由于帧信息的长度相对于整个时隙的长度较小，新节点在发送帧信息后，时隙仍剩余较多的时间，相邻节点可在新节点发送时隙申请后的剩余时间内直接告知新节点是否同意该时隙申请，无需等待各自时隙到来后才通过帧信息告知新节点，那么新节点就可以在一个时隙的时间内确定是否成功申请到时隙，一定程度上可加快入网速度。
上述实施例，仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本发明并非限定于此。凡在本发明的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种分布式TDMA邻近节点感知与入网机制的改进方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)新节点通过监听一帧长获知网络的时隙占用情况，并建立时隙状态表，随机选择一个空闲时隙作为候选时隙；
(2)候选时隙到来时，新节点采用随机退避的发送方式发送时隙占用申请，等待邻居节点的确认；
(3)各邻居节点根据网络中的时隙占用情况决定是否在新节点候选时隙的剩余部分发送拒绝信号；
(4)新节点发送时隙申请后，在本时隙的剩余部分持续监听信道，若没有拒绝信号，新节点入网成功；若信道在某一时刻变得繁忙，时隙申请失败，新节点需要重新申请时隙。
2.根据权利要求1所述的一种分布式TDMA邻近节点感知与入网机制的改进方法，其特征在于：在步骤(1)中，已入网节点在自己的主时隙到来时，发送一个帧信息，其中携带有自己的时隙状态表，该表记录了自身及邻居节点的时隙占用情况，新节点通过接收邻居节点发送的帧信息，获得邻居节点的时隙状态表，从而获知网络内各节点时隙占用情况，随机选择一个未被其他节点占用的时隙作为候选时隙。
3.根据权利要求1或2所述的一种分布式TDMA邻近节点感知与入网机制的改进方法，其特征在于：在步骤(3)中，如果有邻居节点不同意新节点占用该候选时隙，就会在新节点候选时隙的剩余部分发送一个拒绝信号；如果各邻居节点均同意新节点占用该候选时隙，则不发送拒绝信号。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114448550A (zh) * 2022-01-28 2022-05-06 华力智芯(成都)集成电路有限公司 一种基于邻节点信息的动态tdma自组网资源冲突解决方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104427620A (zh) * 2013-09-10 2015-03-18 富士通株式会社 时隙分配方法和装置
US20150327262A1 (en) * 2012-06-19 2015-11-12 Electronics And Telecommunications Research Institute Device and method for controlling slot-based channel access in wireless lan system, and slot-based channel access terminal in wireless lan
CN107172661A (zh) * 2017-04-24 2017-09-15 西安电子科技大学 基于优先时隙的分布式动态时隙预约方法
CN108093469A (zh) * 2016-11-22 2018-05-29 上海交通大学 基于tdma的弹性长距离无线传输系统的分布式接入方法
CN109673045A (zh) * 2018-12-25 2019-04-23 北京农业信息技术研究中心 无线传感器网络时隙分配多跳同步传输系统及方法
CN110225593A (zh) * 2019-07-15 2019-09-10 桂林电子科技大学 一种分布式tdma协议中的随机数闲置时隙竞争方法
CN110248416A (zh) * 2019-07-01 2019-09-17 西安交通大学 一种远距离tdma移动自组织网络中的分布式动态时隙分配方法
WO2020020006A1 (zh) * 2018-07-25 2020-01-30 中兴通讯股份有限公司 下行检测、发送方法、装置及通信系统、终端、基站

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150327262A1 (en) * 2012-06-19 2015-11-12 Electronics And Telecommunications Research Institute Device and method for controlling slot-based channel access in wireless lan system, and slot-based channel access terminal in wireless lan
CN104427620A (zh) * 2013-09-10 2015-03-18 富士通株式会社 时隙分配方法和装置
CN108093469A (zh) * 2016-11-22 2018-05-29 上海交通大学 基于tdma的弹性长距离无线传输系统的分布式接入方法
CN107172661A (zh) * 2017-04-24 2017-09-15 西安电子科技大学 基于优先时隙的分布式动态时隙预约方法
WO2020020006A1 (zh) * 2018-07-25 2020-01-30 中兴通讯股份有限公司 下行检测、发送方法、装置及通信系统、终端、基站
CN110769501A (zh) * 2018-07-25 2020-02-07 中兴通讯股份有限公司 下行检测、发送方法、装置及通信系统、终端、基站
CN109673045A (zh) * 2018-12-25 2019-04-23 北京农业信息技术研究中心 无线传感器网络时隙分配多跳同步传输系统及方法
CN110248416A (zh) * 2019-07-01 2019-09-17 西安交通大学 一种远距离tdma移动自组织网络中的分布式动态时隙分配方法
CN110225593A (zh) * 2019-07-15 2019-09-10 桂林电子科技大学 一种分布式tdma协议中的随机数闲置时隙竞争方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHONGXIAO CAI: "An Active Idle Timeslot Transfer TDMA for Flying Ad-Hoc Networks", 《 2020 IEEE 20TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMMUNICATION TECHNOLOGY (ICCT)》 *
LENOVO: "Enhancements for TB processing over multi-slot PUSCH", 《3GPP TSG RAN WG1 #104-E R1-2101002》 *
陆毅: "无人机集群自组网MAC协议研究", 《万方学位论文库》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114448550A (zh) * 2022-01-28 2022-05-06 华力智芯(成都)集成电路有限公司 一种基于邻节点信息的动态tdma自组网资源冲突解决方法
CN114448550B (zh) * 2022-01-28 2023-11-28 华力智芯(成都)集成电路有限公司 一种基于邻节点信息的动态tdma自组网资源冲突解决方法

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