CN114697887B - 一种分布式无线自组网的控制消息与数据消息合并选举方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分布式无线自组网的控制消息与数据消息合并选举方法，所述分布式无线自组网的分布式发送节点将控制消息与数据消息合并成为一种合并消息，该合并消息通过选举机制进行发送；若网络层无业务下发时，该合并消息进行选举参数、邻居拓扑的维护，若网络层有业务下发，则在该合并消息中嵌入数据包进行发送。本发明通过控制消息与数据消息合并来省去控制消息和数据消息分别进行选举参数维护的时隙消耗，本发明不需要分别维护控制和数据的选举参数，可有效降低时隙资源的浪费，提高时隙利用率。

Description

一种分布式无线自组网的控制消息与数据消息合并选举方法
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，更具体地，涉及一种分布式无线自组网的控制消息与数据消息合并选举方法。
背景技术
分布式无线自组网相比于集中式网络可有效解决规模化场景下带来的运维成本增加、中心节点设置和Backhaul复杂、时延性能恶化、信令消耗急剧增加、路由难以优化等一系列问题，具有组网灵活、无中心、抗毁性强、可扩展性高、运维成本低等优势。同时，分布式无线自组网可以根据环境改变而进行自适应调整，组网与调度仅需局部信息交换，不需要中心节点的统一调控，即使个别节点出现故障离开网络，其余节点仍然可以保持通信，动态性更高，开销更小。在森林防火、消防应急以及5G超密集组网、分布式D2D和工业无线传感器中具有广阔的应用前景。因此，分布式组网模式的研究与发展势在必行。
分布式无线自组网中采用选举和协商加预约的调度方式，即节点在每一次发送控制消息时通过选举确定下一次控制消息的发送时间，通过控制消息的三次握手进行数据发送时隙的预约与协商。控制消息三次握手的时延主要包括：请求时延、授权时延、确认时延三部分。每部分时延都包括上层数据下发时延与选举周期两部分。这种分布式机制在规模化、拓扑快变的场景下，存在节点密度大造成选举周期长，时延大，信令开销大等问题。因此可以采用纯选举的机制去除协商过程带来的时延，适应规模化拓扑快变场景下的业务需求。
在纯选举机制中，控制和数据消息采用选举机制发送，需要分别进行选举参数的维护，即使网络层无业务下发，数据消息也要进行发送来进行选举参数的维护，在无业务的情况下会带来时隙资源的浪费。
发明内容
本发明的目的在于降低控制消息与数据消息分别进行选举参数维护带来的时隙资源的浪费，通过控制消息与数据消息合并，省去控制消息和数据消息分别进行选举参数维护的时隙消耗，从而降低时隙资源的浪费，提高时隙利用率。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：一种分布式无线自组网的控制消息与数据消息合并选举方法，所述分布式无线自组网的分布式发送节点将控制消息与数据消息合并成为一种合并消息，该合并消息通过选举机制进行发送；若网络层无业务下发时，该合并消息进行选举参数、邻居拓扑的维护，若网络层有业务下发，则在该合并消息中嵌入数据包进行发送。通过扩大单个时隙可传输数据量保证节点间传输数据量的大小。通过拉长时隙扩大单个时隙可传输数据量。或者，通过增加使用子载波扩大单个时隙可传输数据量。
所述的分布式无线自组网中，通过调整合并消息中TOPO发送的周期调整发送的数据量。
具体步骤为：
S1：分布式发送节点退避规定的时间；
S2：分布式发送节点确定与自身竞争的节点集合，通过Mesh election选举算法进行选举，若选举失败，执行步骤S3，选举成功，则执行步骤S4；
S3：选举时隙加1，返回步骤S2；
S4：分布式发送节点根据拓扑变化快慢确定TOPO发送周期，根据发送周期判断在消息中是否嵌入TOPO；然后，分布式发送节点判断网络层是否有业务下发，若有业务下发，执行步骤S5，若无业务下发，执行步骤S6；
S5：分布式发送节点将发送消息中控制子头CMH中消息类型标志位置为1，将业务从队列中取出进行消息发送；
S6：分布式发送节点将发送消息中控制子头CMH中消息类型标志位置为0，发送消息进行邻居和拓扑的维护；
S7：分布式接收节点收到消息后，判断控制子头CMH中消息类型标志位是否为1，若标志位为1，执行步骤S8，若标志位为0，执行步骤S9；
S8：分布式接收节点根据消息中携带的邻居选举信息更新并保存自身的选举信息，然后对数据部分进行处理并传递给网络层；
S9：分布式接收节点根据消息中携带的邻居选举信息更新并保存自身的选举信息，准备进行下一次选举。
有益效果：
本发明将控制消息与数据消息合并成一种消息类型，在网络层无业务下发时进行选举参数的维护，有业务下发时在该消息中嵌入数据包发送。相比于控制数据消息分别进行选举发送的机制，通过控制消息与数据消息合并来省去控制消息和数据消息分别进行选举参数维护的时隙消耗，本发明不需要分别维护控制和数据的选举参数，可有效降低时隙资源的浪费，提高时隙利用率。
附图说明
图1为网络层无业务下发消息结构示意图；
图2为网络层有业务下发消息结构示意图；
图3为本发明的实施方式的流程图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
本发明的一种分布式无线自组网的控制消息与数据消息合并选举方法，所述分布式无线自组网的分布式发送节点将控制消息与数据消息合并成为一种合并消息，该合并消息通过选举机制进行发送；若网络层无业务下发时(图1中示出)，该消息用来进行选举参数，邻居和拓扑等的维护，若网络层有业务下发(图2中示出)，则在该消息中嵌入数据包进行发送。
其中关键技术点包括：分布式发送节点将控制和数据合并成一种消息，如何同时保证节点间的信息维护和传输数据量的大小满足要求；在时隙长度保持不变的情况下，如何最大程度的增加发送数据量的大小。
为保证节点间传输数据量的大小，通过扩大单个时隙可传输数据量来实现，扩大单个时隙可传输数据量可以通过拉长时隙，增加使用子载波来实现。
所述的在时隙长度保持不变的情况下，如何最大程度的增加发送数据量的大小实施方案如下：在分布式无线自组网中，节点间的拓扑连接关系是在变化的，该方案根据拓扑变化的快慢来确定消息中TOPO(携带自身和邻居拓扑连接关系)插入消息的周期，在拓扑快变的条件下，TOPO插入消息的周期小，在拓扑慢变的条件下，TOPO插入消息的周期大。通过调整TOPO发送的周期可有效增加发送数据量的大小。
如图3所示，本发明的具体步骤为：
S1：分布式发送节点退避规定的时间；
S2：分布式发送节点确定与自身竞争的节点集合，通过Mesh election选举算法进行选举，若选举失败，执行步骤S3，选举成功，则执行步骤S4；
S3：选举时隙加1，返回步骤S2；
S4：分布式发送节点根据拓扑变化快慢确定TOPO发送周期，根据发送周期判断在消息中是否嵌入TOPO；然后，分布式发送节点判断网络层是否有业务下发，若有业务下发，执行步骤S5，若无业务下发，执行步骤S6；
S5：分布式发送节点将发送消息中控制子头CMH中消息类型标志位置为1，将业务从队列中取出进行消息发送；
S6：分布式发送节点将发送消息中控制子头CMH中消息类型标志位置为0，发送消息进行邻居和拓扑的维护；
S7：分布式接收节点收到消息后，判断控制子头CMH中消息类型标志位是否为1，若标志位为1，执行步骤S8，若标志位为0，执行步骤S9；
S8：分布式接收节点根据消息中携带的邻居选举信息更新并保存自身的选举信息，然后对数据部分进行处理并传递给网络层；
S9：分布式接收节点根据消息中携带的邻居选举信息更新并保存自身的选举信息，准备进行下一次选举。
所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通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，都属于本申请保护的范围。

Claims (6)

1.一种分布式无线自组网的控制消息与数据消息合并选举方法，其特征在于，所述分布式无线自组网的分布式发送节点将控制消息与数据消息合并成为一种合并消息，该合并消息通过选举机制进行发送；若网络层无业务下发时，该合并消息进行选举参数、邻居拓扑的维护，若网络层有业务下发，则在该合并消息中嵌入数据包进行发送。
2.根据权利要求1所述的一种分布式无线自组网的控制消息与数据消息合并选举方法，其特征在于，通过扩大单个时隙可传输数据量保证节点间传输数据量的大小。
3.根据权利要求2所述的一种分布式无线自组网的控制消息与数据消息合并选举方法，其特征在于，通过拉长时隙扩大单个时隙可传输数据量。
4.根据权利要求2所述的一种分布式无线自组网的控制消息与数据消息合并选举方法，其特征在于，通过增加使用子载波扩大单个时隙可传输数据量。
5.根据权利要求1所述的一种分布式无线自组网的控制消息与数据消息合并选举方法，其特征在于，所述的分布式无线自组网中，通过调整合并消息中TOPO发送的周期调整发送的数据量。
6.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的一种分布式无线自组网的控制消息与数据消息合并选举方法，其特征在于，具体步骤为：
S1：分布式发送节点退避规定的时间；
S2：分布式发送节点确定与自身竞争的节点集合，通过Mesh election选举算法进行选举，若选举失败，执行步骤S3，选举成功，则执行步骤S4；
S3：选举时隙加1，返回步骤S2；
S4：分布式发送节点根据拓扑变化快慢确定TOPO发送周期，根据发送周期判断在消息中是否嵌入TOPO；然后，分布式发送节点判断网络层是否有业务下发，若有业务下发，执行步骤S5，若无业务下发，执行步骤S6；
S5：分布式发送节点将发送消息中控制子头CMH中消息类型标志位置为1，将业务从队列中取出进行消息发送；
S6：分布式发送节点将发送消息中控制子头CMH中消息类型标志位置为0，发送消息进行邻居和拓扑的维护；
S7：分布式接收节点收到消息后，判断控制子头CMH中消息类型标志位是否为1，若标志位为1，执行步骤S8，若标志位为0，执行步骤S9；
S8：分布式接收节点根据消息中携带的邻居选举信息更新并保存自身的选举信息，然后对数据部分进行处理并传递给网络层；
S9：分布式接收节点根据消息中携带的邻居选举信息更新并保存自身的选举信息，准备进行下一次选举。
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