CN115474260A - 一种无线Mesh自组网开机自适应选频方法 - Google Patents

一种无线Mesh自组网开机自适应选频方法 Download PDF

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韩天昊
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Abstract

本发明提供了一种无线Mesh自组网开机自适应选频方法，包括以下步骤：步骤1：节点开机后依次在各频点上收数；步骤2：进行同步运算处理；步骤3：如果某一频点能同步上，终止当前频点收数同步处理流程；如果所有频点都未能同步，节点执行频点切换收发遍历过程；步骤4：步骤3中能同步的所有频点进行二次遍历；步骤5：二次遍历结束后，节点在最终固定的频点启动后续组网过程；本发明先遍历所有的频点集合进行收数，寻找已有的在网节点进行入网，避免直接发送同步信号对在网节点造成干扰；遍历所有的频点进行发收数处理，对所有能同步的频点进行二次遍历，在能同步频点进行入网，保证所选频点在没有强干扰影响下能满足入网的要求。

Description

一种无线Mesh自组网开机自适应选频方法
技术领域
本申请涉及无线Mesh自组网技术领域，具体涉及一种无线Mesh自组网开机自适应选频方法。
背景技术
无线自组网是一种分布式的无线分组自治网络，无固定基础设施，节点地位对等，可自由移动，拓扑动态变化，具有组网灵活、多跳中继、抗毁自愈等特点，在应急部署、公共服务、军事通信等场景应用越来越广泛。
基于OFDM技术的宽带自组网具有频带利用率高、传输速率高和抗干扰等优点，但是系统的频带较宽，很容易受到各类干扰的影响造成性能恶化，现有的带内干扰消除技术虽然能改善性能，但是大部分干扰消除算法的性能相对于无干扰场景还是会有损失，所以在系统支持的频段范围内选择无干扰或干扰相对小的频点进行频点驻留是一种有效的解决方案。
本申请对现有技术进行详细的检索，发现目前已有的无线mesh自组网选频方案集中在开机扫频和入网完成后切频流程的描述，但是对于本申请的发明思路对无线Mesh自组网开机自适应选频方法没有检索到相关的文件。
发明内容
本申请提供了一种无线Mesh自组网开机自适应选频方法，主要包括以下步骤：
步骤1：节点开机后依次在各频点上收数；
步骤2：进行同步运算处理；
步骤3：如果某一频点能同步上，则终止当前频点收数同步处理流程；如果所有频点都未能同步，则节点执行频点切换收发遍历过程；
步骤4：步骤3中能同步的所有频点进行二次遍历；
步骤5：二次遍历结束后，节点在最终固定的频点启动后续组网过程。
作为一种优选方案，所述步骤3中，每个频点的调度周期为T，如果持续N*T时长在所有频点都未能同步，则节点执行频点切换收发遍历过程；其中，N表示支持的频点个数。
作为一种优选方案，所述步骤3中频点切换收发遍历过程为：节点按照指定的频点顺序遍历各频点进行发送同步信号和收数同步处理，每个频点先发送时长为TSL的同步信号，然后执行时长为M*TSL的收数同步处理；其中M表示节点的数量。
作为一种优选方案，在步骤3和步骤4之间包括步骤3.1，节点按照步骤3进行频点遍历发收同步过程中，从能同步的频点时刻开始，持续执行T1＝N*(TSL+M*TSL)时长的发收同步处理过程，保证所有N个频点均能遍历到，在遍历过程中把能同步的频点记录下来，同步频点集合记为FPsync，同步频点个数记为：NUMsync；其中，N表示支持的频点个数。
作为一种优选方案，所述步骤4中二次遍历过程为：按照步骤3.1对所有频点遍历结束后，先等待T1时长，然后对FPsync的所有频点按照步骤2、步骤3.1的处理流程进行二次遍历，遍历总时长为：T2＝NUMsync*(TSL+M*TSL)，如果节点在其中一频点能同步上，则节点固定在该频点持续发数，直到二次遍历结束。
本申请提供了一种无线Mesh自组网系统开机自适应选频方法，主要包括以下步骤：
步骤1：物理层收到Mac层原语消息进入选频模式；
步骤2：配置频点收数进行同步运算处理；每个频点的收数同步时间不能小于系统调度周期；
步骤3：定义第一门限Th1和第二门限Th2的数值；
步骤4：如果物理层上报的频点同步相关值小于第二门限Th2，则MAC层记录该频点的同步相关值，同时切到下一频点进行收数同步计算处理，所有频点遍历完毕，MAC层根据物理层的上报相关值判断是否有大于等于第一门限Th1的频点，如果有，选取最大同步相关值的频点通知物理层进行切频入网操作处理，如果没有，则MAC层通知物理层切到遍历频点收发模式；
步骤5：根据步骤4进行频点遍历过程中节点在发现能同步的频点时间开始，持续遍历时间T_total，在遍历过程中把能同步上的频点记录下来；
步骤6：对所有能同步的频点根据相关值大小进行排序，等待T_total时长后，根据频点排序顺序进行二次同步遍历，如果节点在其中一频点能同步，则固定在该频点持续发数，直到二次遍历周期结束；
步骤7：物理层将步骤6中二次遍历中固定的频点上报给MAC层，MAC在该频点启动入网流程。
本发明提供了一种无线Mesh自组网开机自适应选频方法及一种无线Mesh自组网系统开机自适应选频方法，无线Mesh自组网开机通过频点遍历收数进行同步计算处理和频点遍历，轮流收发同步信号进行同步计算处理确定系统工作频点的方法；相对于现有技术，本发明具有以下显著的效果
1、本发明先遍历所有的频点集合进行收数，寻找已有的在网节点进行入网，避免直接发送同步信号对在网节点造成干扰；
2、本发明通过遍历所有的频点进行发收数处理，然后对所有能同步的频点进行二次遍历，在能同步频点进行入网，保证所选频点在没有强干扰影响下能满足入网的要求。
附图说明
图1是本申请的MAC层和物理层交互进行频点轮流收数同步的处理流程示意图；
图2是本申请的遍历频点收发模式的示意图；
图3是N＝3，M＝3时，2节点间的遍历同步过程示意；
图4是二次遍历的示意图；
具体实施方式
以下结合附图1至图4对本发明的具体实施方式进行详细说明；应当说明的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
实施例一：
本实施例提出了一种无线Mesh自组网的开机自适应选频方法，用于无线自组网多节点同时开机进行组网，解决带宽大固定频点开机易受干扰影响组不上网的问题，本发明采用如下技术方案：
其中：节点数为M，支持的频点个数为N，调度周期(每个频点的收数时长)为T，同步符号的长度为TSL；
本申请提供了一种无线Mesh自组网开机自适应选频方法，主要包括以下步骤：
步骤1：节点开机后依次在各频点上收数；
步骤2：进行同步运算处理；每个频点的收数时长为T，即调度周期为T；
步骤3：如果某一频点能同步上，则终止当前频点收数同步处理流程，节点直接将工作频点固定在该频点，启动后续入网流程；如果持续N*T时长在所有频点都未能同步，则节点执行频点切换收发遍历过程；
步骤4：步骤3中能同步的所有频点进行二次遍历；
步骤5：二次遍历结束后，节点在最终固定的频点启动后续组网过程。
实施例二：
本实施例对步骤3中频点切换收发遍历过程进行具体描述，具体地：
所述步骤3中频点切换收发遍历过程为：节点按照指定的频点顺序遍历各频点进行发送同步信号和收数同步处理，每个频点先发送时长为TSL的同步信号，然后执行时长为M*TSL的收数同步处理；其中M表示节点的数量。
实施例三：
本实施例中，在步骤3和步骤4之间包括步骤3.1，节点按照步骤3进行频点遍历发收同步过程中，从能同步的频点时刻开始，持续执行T1＝N*(TSL+M*TSL)时长的发收同步处理过程，保证所有N个频点均能遍历到，在遍历过程中把能同步的频点记录下来，同步频点集合记为FPsync，同步频点个数记为：NUMsync；其中，N表示支持的频点个数。
实施例四：
本实施例对步骤4的二次遍历过程进行描述，具体地：
所述步骤4中二次遍历过程为：按照步骤3.1对所有频点遍历结束后，先等待T1时长，然后对FPsync的所有频点按照步骤2、步骤3.1的处理流程进行二次遍历，遍历总时长为：T2＝NUMsync*(TSL+M*TSL)，如果节点在其中一频点能同步上，则节点固定在该频点持续发数，直到二次遍历结束。
实施例五：
本实施例是一种无线Mesh自组网系统开机自适应选频方法应用，具体为一种无线Mesh自组网系统开机自适应选频方法，系统采用控制时隙和数据时隙的物理层帧结构，用于和Mac层交互，是满足系统信令承载和数据承载的业务要求，MAC层采用Mesh组网协议，包括组网模块、数据传输模块和网络维护模块，采用基于同步机制的调度方案；系统包括的节点数为M，支持的频点个数为N，系统的调度周期为T，同步符号的长度为TSL；
主要包括以下步骤：
步骤1：物理层收到Mac层原语消息进入选频模式；具体地：节点开机，MAC层启动选频流程，向物理层发送选频原语，物理层收到原语后，进入选频模式；
步骤2：配置频点收数进行同步运算处理；每个频点的收数同步时间不能小于系统调度周期；具体地：MAC层按照频点顺序依次配置物理层进行收数同步，每个频点的收数同步时间T不能小于系统调度周期，保证有在网节点时至少能收到一次发送同步信号，物理层在每个频点的收数同步处理时长T结束后，向MAC层上报同步相关结果信息，同步的相关结果大小能反映信道质量信息；
步骤3：定义第一门限Th1和第二门限Th2的数值；
步骤4：如果同步的相关结果大于等于第二门限Th2，则提前结束选频流程，物理层切到正常的入网状态，并通知MAC层于当前频点启动入网流程；如果物理层上报的频点同步相关值小于第二门限Th2，则MAC层记录该频点的同步相关值，同时切到下一频点进行收数同步计算处理，所有频点遍历完毕，MAC层根据物理层的上报相关值判断是否有大于等于第一门限Th1的频点，如果有，选取最大同步相关值的频点通知物理层进行切频入网操作处理，如果没有，则MAC层通知物理层切到遍历频点收发模式，收发模式如图2所示，按照f1、f2、f3、…、fN的固定频点轮流顺序，节点先在f1频点上发送同步信号，发送时长为TSL，然后在f1频点进行收数进行同步计算找相关峰，时长默认配置为M*TSL，然后在频点f1上发送时长为TSL的同步信号，切到f2频点进行时长为M*TSL的收数处理，再切到频点f1发送同步信号，切到f3频点进行同步收数处理，重复在f1频点发送N次短前导直到所有频点f1～fN收数同步处理都遍历结束，再切到频点f2交替执行N次TSL时长f2频点的发数和f1～fN频点M*TSL时长的收数同步处理，按照该规律重复进行频点切换的发数和收数同步处理，所有频点发收全遍历一遍的时长为T_total＝N*N*(1+M)*TSL。
步骤5：根据步骤4进行频点遍历过程中节点在发现能同步的频点时间开始，持续遍历时间T_total，在遍历过程中把能同步上的频点记录下来；具体地:按照图2重复进行频点遍历过程中节点在发现能同步(同步相关结果大于等于第一门限Th1)的频点时间开始，持续遍历时间T_total，在遍历过程中把能同步上的频点记录下来，因为节点的开机时间的随机性，所以不同节点的在同一时刻在相同频点进行发数和收数的同步时刻也具有随机性，以N＝3，M＝3为例，2节点间的遍历同步过程见图3所示，其中标A的时刻点是收发频点一致，有机会同步的时间区间；
步骤6：对所有能同步的频点根据相关值大小进行排序，等待T_total时长后，根据频点排序顺序进行二次同步遍历，如果节点在其中一频点能同步，则固定在该频点持续发数，直到二次遍历周期结束；具体地，等待T_total时长后，根据频点排序顺序按照图4的收发时序图进行二次同步遍历，如果节点在其中一频点能同步，则固定在该频点持续发数，直到二次遍历周期结束，预期对端节点在二次遍历结束前能在相同的频点同步；例如：N＝3，节点1一次遍历同步频点按照相关峰比值排序顺序是f1\f2，节点2同步频点排序是f2\f3，二次遍历过程结束前，两节点在标注B的时间段均能在频点f2取得同步，参见图4；
步骤7：物理层将步骤6中二次遍历中固定的频点上报给MAC层，MAC在该频点启动入网流程。
综上所述，由于采用了上述方案，本发明提供了一种无线Mesh自组网开机自适应选频方法及一种无线Mesh自组网系统开机自适应选频方法，无线Mesh自组网开机通过频点遍历收数进行同步计算处理和频点遍历，轮流收发同步信号进行同步计算处理确定系统工作频点的方法；相对于现有技术，本发明具有以下显著的效果
1、本发明先遍历所有的频点集合进行收数，寻找已有的在网节点进行入网，避免直接发送同步信号对在网节点造成干扰；
2、本发明通过遍历所有的频点进行发收数处理，然后对所有能同步的频点进行二次遍历，在能同步频点进行入网，保证所选频点在没有强干扰影响下能满足入网的要求。
以上结合附图详细描述了本申请的优选方式，但是，本申请并不限于上述实施方式中的具体细节，在本申请的技术构思范围内，可以对本申请的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本申请的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本申请各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本申请的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本申请的思想，申请其同样应当视为本申请所公开的内容。

Claims (6)

1.一种无线Mesh自组网开机自适应选频方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：节点开机后依次在各频点上收数；
步骤2：进行同步运算处理；
步骤3：如果某一频点能同步上，则终止当前频点收数同步处理流程；如果所有频点都未能同步，则节点执行频点切换收发遍历过程；
步骤4：步骤3中能同步的所有频点进行二次遍历；
步骤5：二次遍历结束后，节点在最终固定的频点启动后续组网过程。
2.根据权利要求1所述的一种无线Mesh自组网开机自适应选频方法，其特征在于，步骤3中，每个频点的调度周期为T，如果持续N*T时长在所有频点都未能同步，则节点执行频点切换收发遍历过程；其中，N表示支持的频点个数。
3.根据权利要求1所述的一种无线Mesh自组网开机自适应选频方法，其特征在于，所述步骤3中频点切换收发遍历过程为：节点按照指定的频点顺序遍历各频点进行发送同步信号和收数同步处理，每个频点先发送时长为TSL的同步信号，然后执行时长为M*TSL的收数同步处理；其中M表示节点的数量。
4.根据权利要求3所述的一种无线Mesh自组网开机自适应选频方法，其特征在于，在步骤3和步骤4之间包括步骤3.1：节点按照步骤3进行频点遍历发收同步过程中，从能同步的频点时刻开始，持续执行T1＝N*(TSL+M*TSL)时长的发收同步处理过程，保证所有N个频点均能遍历到，在遍历过程中把能同步的频点记录下来，同步频点集合记为FPsync，同步频点个数记为：NUMsync；其中，N表示支持的频点个数。
5.根据权利要求4所述的一种无线Mesh自组网开机自适应选频方法，其特征在于，所述步骤4中二次遍历过程为：按照步骤3.1对所有频点遍历结束后，先等待T1时长，然后对FPsync的所有频点按照步骤2、步骤3.1的处理流程进行二次遍历，遍历总时长为：T2＝NUMsync*(TSL+M*TSL)，如果节点在其中一频点能同步上，则节点固定在该频点持续发数，直到二次遍历结束。
6.一种无线Mesh自组网系统开机自适应选频方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：物理层收到Mac层原语消息进入选频模式；
步骤2：配置频点收数进行同步运算处理；每个频点的收数同步时间不能小于系统调度周期；
步骤3：定义第一门限Th1和第二门限Th2的数值；
步骤4：如果同步的相关结果大于等于第二门限Th2，则提前结束选频流程，物理层切到正常的入网状态，并通知MAC层于当前频点启动入网流程；如果物理层上报的频点同步相关值小于第二门限Th2，则MAC层记录该频点的同步相关值，同时切到下一频点进行收数同步计算处理，所有频点遍历完毕，MAC层根据物理层的上报相关值判断是否有大于等于第一门限Th1的频点，如果有，选取最大同步相关值的频点通知物理层进行切频入网操作处理，如果没有，则MAC层通知物理层切到遍历频点收发模式；
步骤5：根据步骤4进行频点遍历过程中节点在发现能同步的频点时间开始，持续遍历时间T_total，在遍历过程中把能同步上的频点记录下来；
步骤6：对所有能同步的频点根据相关值大小进行排序，等待T_total时长后，根据频点排序顺序进行二次同步遍历，如果节点在其中一频点能同步，则固定在该频点持续发数，直到二次遍历周期结束；
步骤7：物理层将步骤6中二次遍历中固定的频点上报给MAC层，MAC在该频点启动入网流程。
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