CN116095815B - 基于邻节点信息的tdma与路由协议融合方法及融合系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于邻节点信息的TDMA与路由协议融合方法及融合系统；包括：基于时间基准节点进行时间粗同步，根据预设时隙和预设的帧结构，以广播式周期性发送方式，完成全网待入网节点的时间粗同步；根据预设的时隙与帧结构复用机制，发起时间精同步流程，完成TDMA协议的节点时间精同步，成为入网节点；入网节点在没有数据业务请求时，利用控制或时间精同步时隙发送邻节点发现帧，建立基于邻节点的路由路径，有数据业务请求时，利用控制或时间精同步时隙发送路径维护请求帧，完成路由路径的维护。本发明基于邻节点信息的TDMA与路由协议融合设计，采用收集邻节点信息的方式，在MAC层完成路由表的建立维护，路由接入时间更短，路由维护开销更小。
Description
技术领域
本发明涉及TDMA数据传输技术领域，尤其涉及一种基于邻节点信息的TDMA与路由协议融合方法及融合系统。
背景技术
随着通信技术的发展，如何将通信技术应用于战场环境中受到了广泛的关注。战场环境中高机动武器的出现，作战节奏不定，导致信息传输方面存在巨大挑战。在城市、郊区、平原等环境中，由于建筑物林立、植物枝叶茂盛，信号在传播途径中被遮挡，衰减严重，传播环境恶劣，同时当节点频繁移动或者节点突然失效时，网络若重新连接路由，需要消耗较长的时间完成路由查找与收敛，该时间内会导致节点无法通信。例如在申请号为：201910083547.5，名称为TDMA自动协商速率的高速数据传输方法的专利，采用的正是路由器通过HTTP协议与一个或若干个TDMA网关通信，由于战场环境恶劣，节点移动性强，网络扑拓频繁变化，对网络的信息更新与重建要求高，因此，传统的路由协议不适用于战场环境，需要更新的无线网络协议来满足战术通信的需求。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种基于邻节点信息的TDMA与路由协议融合方法及融合系统，基于邻节点信息的TDMA与路由协议融合设计利用TDMA协议原有的时隙与控制帧结构、采用收集邻节点信息的方式，在MAC层完成邻节点路由表的建立、维护，路由接入时间更短、路由维护开销更小、可靠性与稳定性更强，具有更适用于战场环境通信的特点。
为了实现上述目的，本发明的一种基于邻节点信息的TDMA与路由协议融合方法，包括以下步骤：
S1、根据入网先后顺序对网络中存在的节点划分为时间基准节点、待入网节点以及入网节点；
S2、根据预设时隙和预设的帧结构，采用预设的时隙与帧结构复用机制，基于时间基准节点进行时间粗同步，利用时间基准节点以广播式周期性发送方式，完成全网待入网节点的时间粗同步；
S3、完成时间粗同步的待入网节点，根据预设的时隙与帧结构复用机制，发起时间精同步流程，完成TDMA协议的节点时间精同步，成为入网节点；
S4、入网节点根据在没有数据业务请求时，利用控制或时间精同步时隙发送邻节点发现帧，建立基于邻节点的路由路径，当有数据业务请求时，利用控制或时间精同步时隙发送路径维护请求帧，完成路由路径的维护。
进一步优选的，所述预设时隙包括时间粗同步时隙、控制或时间精同步时隙以及数据时隙；
所述时间粗同步时隙用于在初始时，分配给时间基准节点；时间基准节点以广播形式周期性发送时间粗同步帧，时间基准节点一跳范围内的节点收到时间粗同步帧后完成时间粗同步，并在下一个时间粗同步时隙，转发时间粗同步帧，直到全网待入网节点，完成时间粗同步；
所述控制或时间精同步时隙被路由控制帧和时间精同步帧复用，每个入网节点均分配1个时隙，所述控制或时间精同步时隙发送时间精同步帧时，用于对完成时间粗同步的节点进行TDMA协议的节点时间精同步，使所有节点成为入网节点；
所述控制或时间精同步时隙发送路由控制帧时，用于节点的路由路径建立与维护；
所述数据时隙用于入网节点进行数据业务的传输。
进一步优选的，所述预设帧结构包括时间粗同步帧，时间精同步帧以及路由控制帧；
所述时间精同步帧包括时间精同步请求帧，时间精同步应答帧；
所述路由控制帧包括邻节点发现帧，路径维护请求帧，路径维护应答帧。进一步优选的，所述控制或时间精同步时隙发送时间精同步帧时，用于对完成时间粗同步的节点进行TDMA协议的节点时间精同步，包括以下步骤：
待入网节点在控制或时间精同步时隙内，向指定的目的节点发送时间精同步请求帧，
指定的目的节点收到时间精同步请求帧后，记录时间精同步请求帧的到达时间，在延时固定/>时间后回复时间精同步应答帧，并在时间精同步应答帧中携带/>信息；
待入网的节点收到时间精同步信息应答帧后，记录时间精同步应答帧的到达时间；
采用如下公式计算待入网节点与指定目的节点的时间偏差：
；
其中，，T为1时隙；
比较时间偏差，待入网节点自行选择时钟精度高的节点进行时间精同步。
进一步优选的，所述控制或时间精同步时隙发送路由控制帧，建立节点的路由路径时，采用以下方法：
入网节点在控制或时间精同步时隙内，发送邻节点发现帧，主动周期性广播邻节点信息；
收到邻节点发现帧的节点，利用帧中携带的邻节点信息建立邻节点路由表。
进一步优选的，在S4中，当有数据业务请求时，利用控制或时间精同步时隙发送路径维护请求帧，完成路由路径的维护，包括如下方法：
所述路径维护请求帧中包括转发节点ID、邻节点信息、传输节点列表信息；
入网节点有数据业务请求时，首先查找自身的路由表信息确认是否存在到达目的节点的路由路径；
存在到达目的节点的路由路径时，从路由表中选择一条最优路径；并根据传输节点列表信息中携带的传播路径中转发节点ID列表，确认每个转发节点是否接收到路径维护请求帧，判断传输节点列表中的路径是否可用；
当不存在目的节点的路由路径时，通过路径维护请求帧按需建立路由路径。
进一步优选的，所述当不存在目的节点的路由路径时，通过路径维护请求帧按需建立路由路径，包括以下步骤：
入网节点收到路径维护请求帧时，利用该消息中的邻节点信息、传输节点列表建立邻节点路由表，判断自身是否转发节点，如果是转发节点，则检查传输列表，如果传输列表中不包含下一跳的转发路径，则在列表中增加转发节点ID，并在控制或时间精同步时隙转发该消息，直到目的节点收到该消息，目的节点在控制或时间精同步时隙的回复路径维护应答帧。
本发明还提供一种基于邻节点信息的TDMA与路由协议融合系统，包括时隙设置模块、帧结构设置模块、时隙与帧结构复用模块、路由路径建立与维护模块；
所述时隙设置模块用于根据基于邻节点信息的TDMA与路由协议将整个系统的时隙结构分为时间粗同步时隙、控制或时间精同步时隙、数据时隙；
所述帧结构设置模块用于设置时间粗同步帧、时间粗同步帧，时间精同步帧以及路由控制帧的帧结构；
所述时隙与帧结构复用模块，用于在控制或时间精同步时隙或数据时隙复用时间精同步帧或路由控制帧，根据预设的时隙与帧结构复用机制，发起时间精同步流程，对待入网节点，完成TDMA协议的节点时间精同步，使待入网节点成为入网节点；入网节点在没有数据业务请求时，利用控制或时间精同步时隙发送邻节点发现帧，建立基于邻节点的路由路径，当有数据业务请求时，利用控制或时间精同步时隙发送路径维护请求帧，完成路由路径的维护。
进一步优选的，时隙设置模块还包括根据入网先后顺序对网络中存在的节点划分为时间基准节点、待入网节点以及入网节点。
进一步优选的，所述时间粗同步时隙用于在初始时，分配给时间基准节点；时间基准节点以广播形式周期性发送时间粗同步帧，时间基准节点一跳范围内的节点收到时间粗同步帧后完成时间粗同步，并在下一个时间粗同步时隙，转发时间粗同步帧，直到全网待入网节点，完成时间粗同步。
本申请公开的一种基于邻节点信息的TDMA与路由协议融合方法及融合系统。
相比于现有技术，基于邻节点信息的TDMA与路由协议融合设计，利用TDMA协议原有的时隙与控制帧结构、采用收集邻节点信息的方式，在MAC层完成邻节点路由表的建立、维护；无需单独建立路由层，减少了路由协议的开销，路由接入时间更短、路由维护开销更小、可靠性与稳定性更强，具有更适用于战场环境通信的特点。
附图说明
图1为本发明的基于邻节点信息的TDMA与路由协议融合方法流程示意图。
图2为本发明的时隙结构示意图。
图3为本发明的帧结构示意图。
图4为本发明的实施例中路由路径拓扑示意图。
图5为本发明的基于邻节点信息的TDMA与路由协议的邻点发现帧交互立过程示意图。
具体实施方式
以下通过附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明一方面实施例提供的基于邻节点信息的TDMA与路由协议融合方法，包括以下步骤：
S1、根据入网先后顺序对网络中存在的节点划分为时间基准节点、待入网节点以及入网节点；
S2、根据预设时隙和预设的帧结构，采用预设的时隙与帧结构复用机制，基于时间基准节点进行时间粗同步，利用时间基准节点以广播式周期性发送方式，完成全网待入网节点的时间粗同步；
S3、完成时间粗同步的待入网节点，根据预设的时隙与帧结构复用机制，发起时间精同步流程，完成TDMA协议的节点时间精同步，成为入网节点；
S4、入网节点根据在没有数据业务请求时，利用控制或时间精同步时隙发送邻节点发现帧，建立基于邻节点的路由路径，当有数据业务请求时，利用控制或时间精同步时隙发送路径维护请求帧，完成路由路径的维护。
在S2中，预设时隙包括时间粗同步时隙、控制或时间精同步时隙以及数据时隙；
时间粗同步时隙用于在初始时，分配给时间基准节点；时间基准节点以广播形式周期性发送时间粗同步帧，时间基准节点一跳范围内的节点收到时间粗同步帧后完成时间粗同步，并在下一个时间粗同步时隙，转发时间粗同步帧，直到全网待入网节点，完成时间粗同步；
时间粗同步时隙只分配给时间基准节点，分配的时隙数量决定了整个网络的中继能力，时隙分配的数量与邻节点跳数矩阵中的/>的位数对应，比如为i位，则分配的时隙数量为/>。
控制帧或时间精同步时隙每个节点都需要分配1个时隙，其中如图2所示的b~f帧均使用该时隙。
控制或时间精同步时隙被路由控制帧和时间精同步帧复用，每个入网节点均分配1个时隙，所述控制或时间精同步时隙发送时间精同步帧时，用于对完成时间粗同步的节点进行TDMA协议的节点时间精同步，使所有节点成为入网节点；
所述控制或时间精同步时隙发送路由控制帧时，用于节点的路由路径建立与维护；
所述数据时隙用于入网节点进行数据业务的传输。
如图3所示，预设帧结构包括时间粗同步帧，时间精同步帧以及路由控制帧；
所述时间精同步帧包括时间精同步请求帧，时间精同步应答帧；
所述路由控制帧包括邻节点发现帧，路径维护请求帧，路径维护应答帧。
a帧-时间粗同步帧的结构包括协议类型、时间基准节点ID、序列号、基准时间、邻节点信息；
b帧-时间精同步请求帧的结构包括协议类型、源节点ID、目的节点ID、邻节点信息；
c帧-时间精同步应答帧的结构包括协议类型、源节点ID、目的节点ID、时间精同步请求到达时间、邻节点信息；
d帧-邻节点发现帧包括协议类型、节点ID、目的节点ID、邻节点信息；
e帧-路径维护请求帧包括协议类型、源节点ID、目的节点ID、转发节点ID、邻节点信息、传输节点列表；
f帧-路径维护应答帧包括协议类型、源节点ID、目的节点ID、转发节点ID、邻节点信息、传输节点列表；
进一步优选的，所述控制或时间精同步时隙发送时间精同步帧时，用于对完成时间粗同步的节点进行TDMA协议的节点时间精同步，包括以下步骤：
待入网节点在控制或时间精同步时隙内，向指定的目的节点发送时间精同步请求帧；
指定的目的节点收到时间精同步请求帧后，记录时间精同步请求帧的到达时间，在延时固定/>时间后回复时间精同步应答帧，并在时间精同步应答帧中携带/>信息；
待入网的节点收到时间精同步信息应答帧后，记录时间精同步应答帧的到达时间；
采用如下公式计算待入网节点与指定目的节点的时间偏差：
；
其中，，T为1时隙；
比较时间偏差，待入网节点自行选择时钟精度高的节点进行时间精同步。
述控制或时间精同步时隙发送路由控制帧，建立节点的路由路径时，采用以下方法：
入网节点在控制或时间精同步时隙内，发送邻节点发现帧，主动周期性广播邻节点信息；
收到邻节点发现帧的节点，利用帧中携带的邻节点信息建立邻节点路由表。但并不转发邻节点发现帧，以此避免泛洪。
邻节点发现帧有如下两个功能：
（1）、入网节点主动周期性的广播自身周围的邻节点信息，入网节点根据收到邻节点信息后，可以建立邻节点路由表。通过入网节点主动周期性广播邻节点信息的方式，各个入网节点均可以建立路由路径的邻节点路由表，实现入网节点间的多跳路由。
邻节点发现帧中携带的邻节点信息中包括邻节点的序号信息与跳数距离信息，用邻节点跳数矩阵的方式表示，具体如下：
；
其中1,2…n为网络中节点的序号，表示跳数距离，/>可以用多个比特位表示，比如用i个比特表示跳数距离则最多可以表示/>跳以外的邻节点信息，0用于表示无法到达的节点或自身节点。
（2）、入网节点已经完成了与时间基准节点的时间精同步，此时入网节点也可以作为时间同步节点与距离时间基准节点1跳以外的待入网节点进行时间精同步。
待入网节点收到邻居节点发送的邻节点发现帧后，即可向该邻居节点发起TDMA协议的时间精同步流程，完成节点的时间精同步。如果待入网节点收到多个邻居节点发送的邻节点发现帧，可以根据邻居节点距离时间基础节点的跳数信息，选择时钟精度高的邻居节点进行时间精同步。
当有数据业务请求时，利用控制或时间精同步时隙发送路径维护请求帧，完成路由路径的维护，包括如下方法：
所述路径维护请求帧中包括转发节点ID、邻节点信息、传输节点列表信息；
入网节点有数据业务请求时，首先查找自身的路由表信息确认是否存在到达目的节点的路由路径；
存在到达目的节点的路由路径时，从路由表中选择一条最优路径；并根据传输节点列表信息中携带的传播路径中转发节点ID列表，确认每个转发节点是否接收到路径维护请求帧，判断传输节点列表中的路径是否可用；
当不存在目的节点的路由路径时，通过路径维护请求帧按需建立路由路径。
包括以下步骤：
入网节点收到路径维护请求帧时，利用该消息中的邻节点信息、传输节点列表建立邻节点路由表，判断自身是否转发节点，如果是转发节点，则检查传输列表，如果传输列表中不包含下一跳的转发路径，则在列表中增加转发节点ID，并在控制或时间精同步时隙转发该消息，直到目的节点收到该消息，目的节点在控制或时间精同步时隙的回复路径维护应答帧。
本发明还提供一种基于邻节点信息的TDMA与路由协议融合系统，包括时隙设置模块、帧结构设置模块、时隙与帧结构复用模块、路由路径建立与维护模块；
所述时隙设置模块用于根据基于邻节点信息的TDMA与路由协议将整个系统的时隙结构分为时间粗同步时隙、控制或时间精同步时隙、数据时隙；
所述帧结构设置模块用于设置时间粗同步帧、时间粗同步帧，时间精同步帧以及路由控制帧的帧结构；
所述时隙与帧结构复用模块，用于在控制或时间精同步时隙或数据时隙复用时间精同步帧或路由控制帧，根据预设的时隙与帧结构复用机制，发起时间精同步流程，对待入网节点，完成TDMA协议的节点时间精同步，使待入网节点成为入网节点；入网节点在没有数据业务请求时，利用控制或时间精同步时隙发送邻节点发现帧，建立基于邻节点的路由路径，当有数据业务请求时，利用控制或时间精同步时隙发送路径维护请求帧，完成路由路径的维护。
时隙设置模块还包括根据入网先后顺序对网络中存在的节点划分为时间基准节点、待入网节点以及入网节点。
所述时间粗同步时隙用于在初始时，分配给时间基准节点；时间基准节点以广播形式周期性发送时间粗同步帧，时间基准节点一跳范围内的节点收到时间粗同步帧后完成时间粗同步，并在下一个时间粗同步时隙，转发时间粗同步帧，直到全网待入网节点，完成时间粗同步。
下面结合图4和图5详细介绍邻节点路由表的建立过程。
步骤1：如图4所示节点N1在时隙1发送邻节点发现帧，节点N2、N3接收到后，可以建立如图5中N2邻节点路由表和N3邻节点路由表中第二行第一列的邻节点路由，即节点N1为节点N2、N3的1跳邻节点。
步骤2：节点N2在时隙2发送邻节点发现帧，此时该邻节点信息中包含1跳节点N1；节点N1、N3会收到该帧，会在N1邻节点路由表和N3邻节点路由表中第三行第一列添加N2为1跳邻节点。
步骤3：节点N3在时隙3发送邻节点发现帧，此时该邻节点信息中包含N3的1跳节点N1和N2；节点N1、N2、N4会收到该帧。其中节点N1、N2会在N1邻节点路由表、N2邻节点路由表的第四行第一列添加N3为1跳邻节点；节点N4会在N4邻节点路由表的第四行第一列添加N3为1跳邻节点，同时会在N4邻节点路由表的第四行第二列添加N1和N2为2跳邻节点。
步骤4：节点N4在时隙4发送邻节点发现帧，此时该邻节点信息中包含N4的1跳节点N3和2跳节点N1和N2；节点N3、N5会收到该帧。其中节点N3会在N3邻节点路由表的第五行第一列添加N4为1跳邻节点；节点N5会在N5邻节点路由表的第五行第一列添加N4为1跳邻节点，同时会在N5邻节点路由表的第五行第二列添加N3为2跳邻节点，在第五行第三列添加N1、N2为3跳邻节点。
步骤5：节点N5在时隙5发送邻节点发现帧，此时该邻节点信息中包含N5的1跳节点N4、2跳节点N3、3跳节点N1和N2；节点N4接收到后，会在 N4邻节点路由表第六行第一列添加节点N5为1跳节点；由于原来的邻节点路由表中存在节点N1、N2、N3的路由,并且路由路径质量更好，在路径有效期内部会更新到达节点N1、N2、N3的路由。
经过上述5个时隙后，此时最远端的节点N5已经可以获得到达节点N1和N2的多跳路由路径即5-4-3-1和5-4-3-2。
步骤6：再完成一次上述的邻节点发现交互流程后，节点N1、N2也会建立到达节点N5的多跳路由路径1-3-4-5和2-3-4-5。
最终形成如表1-表5所示的 N1邻节点路由表、 N2邻节点路由表、 N3邻节点路由表、 N4邻节点路由表和 N5邻节点路由表。
理论上所有入网的节点只需要经过两次完整的上述邻节点发现流程，就可以通过建立邻节点路由表的方式，实现与所有其他节点之间的多跳中继的路由路径。网络中支持的中继的跳数与邻节点跳数矩阵()中的/>的位数对应，比如/>为i位，则整网可实现跳/>-1中继。
表1 N1邻节点路由表
| 跳数1 | 跳数2 | 跳数3 |
| 2 | ||
| 3 | ||
表2 N2邻节点路由表
| 跳数1 | 跳数2 | 跳数3 |
| 1 | ||
| 3 | ||
表3 N3邻节点路由表
| 跳数1 | 跳数2 | 跳数3 |
| 1 | ||
| 2 | ||
| 4 | ||
表4 N4邻节点路由表
| 跳数1 | 跳数2 | 跳数3 |
| 3 | 1,2 | |
| 5 |
表5 N5邻节点路由表
| 跳数1 | 跳数2 | 跳数3 |
| 4 | 3 | 1,2 |
显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (7)
1.一种基于邻节点信息的TDMA与路由协议融合方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据入网先后顺序对网络中存在的节点划分为时间基准节点、待入网节点以及入网节点；
S2、根据预设时隙和预设的帧结构，采用预设的时隙与帧结构复用机制，基于时间基准节点进行时间粗同步，利用时间基准节点以广播式周期性发送方式，完成全网待入网节点的时间粗同步；所述预设时隙包括时间粗同步时隙、控制或时间精同步时隙以及数据时隙；所述预设帧结构包括时间粗同步帧，时间精同步帧以及路由控制帧；
S3、完成时间粗同步的待入网节点，根据预设的时隙与帧结构复用机制，发起时间精同步流程，完成TDMA协议的节点时间精同步，成为入网节点；
所述预设的时隙与帧结构复用机制包括所述控制或时间精同步时隙被路由控制帧和时间精同步帧复用，每个入网节点均分配1个时隙，所述控制或时间精同步时隙发送时间精同步帧时，用于对完成时间粗同步的节点进行TDMA协议的节点时间精同步，使所有节点成为入网节点；所述精同步过程包括：
待入网节点在控制或时间精同步时隙内，向指定的目的节点发送时间精同步请求帧，
指定的目的节点收到时间精同步请求帧后，记录时间精同步请求帧的到达时间，在延时固定/>时间后回复时间精同步应答帧，并在时间精同步应答帧中携带/>信息；
待入网的节点收到时间精同步信息应答帧后，记录时间精同步应答帧的到达时间；
采用如下公式计算待入网节点与指定目的节点的时间偏差：
；
其中，，T为1时隙；
比较时间偏差，待入网节点自行选择时钟精度高的节点进行时间精同步；
S4、入网节点在没有数据业务请求时，利用控制或时间精同步时隙发送邻节点发现帧，建立基于邻节点的路由路径，所述控制或时间精同步时隙发送路由控制帧时，用于节点的路由路径建立与维护；所述建立节点的路由路径时，采用以下方法：
入网节点在控制或时间精同步时隙内，发送邻节点发现帧，主动周期性广播邻节点信息；
收到邻节点发现帧的节点，利用帧中携带的邻节点信息建立邻节点路由表；
当有数据业务请求时，利用控制或时间精同步时隙发送路径维护请求帧，完成路由路径的维护；所述路径维护请求帧中包括转发节点ID、邻节点信息、传输节点列表信息；
入网节点有数据业务请求时，首先查找自身的路由表信息确认是否存在到达目的节点的路由路径；
存在到达目的节点的路由路径时，从路由表中选择一条最优路径；并根据传输节点列表信息中携带的传播路径中转发节点ID列表，确认每个转发节点是否接收到路径维护请求帧，判断传输节点列表中的路径是否可用；
当不存在目的节点的路由路径时，通过路径维护请求帧按需建立路由路径。
2.根据权利要求1所述的基于邻节点信息的TDMA与路由协议融合方法，其特征在于，
所述时间粗同步时隙用于在初始时，分配给时间基准节点；时间基准节点以广播形式周期性发送时间粗同步帧，时间基准节点一跳范围内的节点收到时间粗同步帧后完成时间粗同步，并在下一个时间粗同步时隙，转发时间粗同步帧，直到全网待入网节点，完成时间粗同步；
所述数据时隙用于入网节点进行数据业务的传输。
3.根据权利要求2所述的基于邻节点信息的TDMA与路由协议融合方法，其特征在于，所述时间精同步帧包括时间精同步请求帧，时间精同步应答帧，
所述路由控制帧包括邻节点发现帧，路径维护请求帧，路径维护应答帧。
4.根据权利要求3所述的基于邻节点信息的TDMA与路由协议融合方法，其特征在于，所述当不存在目的节点的路由路径时，通过路径维护请求帧按需建立路由路径，包括以下步骤：
入网节点收到路径维护请求帧时，利用该消息中的邻节点信息、传输节点列表建立邻节点路由表，判断自身是否转发节点，如果是转发节点，则检查传输列表，如果传输列表中不包含下一跳的转发路径，则在列表中增加转发节点ID，并在控制或时间精同步时隙转发该消息，直到目的节点收到该消息，目的节点在控制或时间精同步时隙的回复路径维护应答帧。
5.一种基于邻节点信息的TDMA与路由协议融合系统，其特征在于，用于实施上述权利要求1-4中任意一项所述的基于邻节点信息的TDMA与路由协议融合方法，包括时隙设置模块、帧结构设置模块、时隙与帧结构复用模块、路由路径建立与维护模块；
所述时隙设置模块用于根据基于邻节点信息的TDMA与路由协议将整个系统的时隙结构分为时间粗同步时隙、控制或时间精同步时隙、数据时隙；
所述帧结构设置模块用于设置时间粗同步帧、时间粗同步帧，时间精同步帧以及路由控制帧的帧结构；
所述时隙与帧结构复用模块，用于在控制或时间精同步时隙或数据时隙复用时间精同步帧或路由控制帧，根据预设的时隙与帧结构复用机制，发起时间精同步流程，对待入网节点，完成TDMA协议的节点时间精同步，使待入网节点成为入网节点；入网节点在没有数据业务请求时，利用控制或时间精同步时隙发送邻节点发现帧，建立基于邻节点的路由路径，当有数据业务请求时，利用控制或时间精同步时隙发送路径维护请求帧，完成路由路径的维护。
6.根据权利要求5所述的基于邻节点信息的TDMA与路由协议融合系统，其特征在于，时隙设置模块还包括根据入网先后顺序对网络中存在的节点划分为时间基准节点、待入网节点以及入网节点。
7.根据权利要求5所述的基于邻节点信息的TDMA与路由协议融合系统，其特征在于，所述时间粗同步时隙用于在初始时，分配给时间基准节点；时间基准节点以广播形式周期性发送时间粗同步帧，时间基准节点一跳范围内的节点收到时间粗同步帧后完成时间粗同步，并在下一个时间粗同步时隙，转发时间粗同步帧，直到全网待入网节点，完成时间粗同步。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101616479A (zh) * | 2008-06-25 | 2009-12-30 | 汤姆森许可贸易公司 | 在tdma多跳无线网络中进行时间同步的方法和设备 |
| CN106231646A (zh) * | 2016-07-13 | 2016-12-14 | 中国矿业大学 | 一种时隙复用的无线链式多跳跨层方法 |
| CN107872872A (zh) * | 2017-10-13 | 2018-04-03 | 西安电子科技大学 | 一种无线mesh网络的入网同步方法 |
| CN113572691A (zh) * | 2021-09-22 | 2021-10-29 | 天津七一二通信广播股份有限公司 | 一种基于时间脉冲源的混合路由协议的实现方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8976728B2 (en) * | 2008-11-14 | 2015-03-10 | Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. | Distributed medium access control (DMAC) for mobile ad hoc networks |
| US10849048B2 (en) * | 2019-01-08 | 2020-11-24 | Sony Corporation | Quick blockage discovery and recovery in multi-hop routing |
-
2023
- 2023-04-11 CN CN202310375699.9A patent/CN116095815B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101616479A (zh) * | 2008-06-25 | 2009-12-30 | 汤姆森许可贸易公司 | 在tdma多跳无线网络中进行时间同步的方法和设备 |
| CN106231646A (zh) * | 2016-07-13 | 2016-12-14 | 中国矿业大学 | 一种时隙复用的无线链式多跳跨层方法 |
| CN107872872A (zh) * | 2017-10-13 | 2018-04-03 | 西安电子科技大学 | 一种无线mesh网络的入网同步方法 |
| CN113572691A (zh) * | 2021-09-22 | 2021-10-29 | 天津七一二通信广播股份有限公司 | 一种基于时间脉冲源的混合路由协议的实现方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 一种基于数据帧的无线自组网同步算法;杨勇;张富琴;张凡;;西安理工大学学报(第01期);全文 * |
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