專利名稱：移動(dòng)無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的互同步方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及移動(dòng)無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)，即移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)，具體的說(shuō)是一種移動(dòng)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的互同步方法，適用于野戰(zhàn)通信、緊急搜救、臨時(shí)會(huì)議等所需要的無(wú)線局域通信系統(tǒng)，同時(shí)也適合于總線型和網(wǎng)狀型分布式控制的有線局域網(wǎng)絡(luò)。
背景技術(shù)：
移動(dòng)Ad hoc由一組具有平等特性的自主節(jié)點(diǎn)組成，具有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)自治的特性。與傳統(tǒng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)相比，其顯著特點(diǎn)是不需要建立固定的通信基礎(chǔ)設(shè)施，僅僅由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)便可組成一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)。在該網(wǎng)絡(luò)中，所有節(jié)點(diǎn)都是可以移動(dòng)的，每個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)既是終端，又是路由器，能夠提供業(yè)務(wù)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)功能，所有節(jié)點(diǎn)作為對(duì)等的實(shí)體存在于網(wǎng)絡(luò)之中，由于該網(wǎng)絡(luò)無(wú)需固定的基礎(chǔ)通信設(shè)施的支持，因此，具有很高的可靠性、靈活性和機(jī)動(dòng)性，被廣泛應(yīng)用于敵對(duì)、突發(fā)和不易建設(shè)固定通信設(shè)施的環(huán)境中，如野戰(zhàn)通信、緊急搜救、臨時(shí)會(huì)議等。同時(shí)由于移動(dòng)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有固定通信設(shè)施的支持，且各節(jié)點(diǎn)的作用完全對(duì)等，因此，它采用的是分布式控制的工作方式。這種網(wǎng)絡(luò)一般工作在異步模式，即所有節(jié)點(diǎn)的時(shí)間基準(zhǔn)不要求統(tǒng)一，其MAC層協(xié)議多采用異步接入方式，例如IEEE 802.11，MACA，MACAW，MACA-BI等。這種網(wǎng)絡(luò)的主要不足是支持實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的能力較差，性能不夠理想。
為了解決這個(gè)問(wèn)題就需要在移動(dòng)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中采用一些同步的MAC層接入?yún)f(xié)議，例如DPRMA、FPRP、CATA等。這些接入方式都是基于時(shí)分多址的，它將時(shí)間軸劃分成周期性的時(shí)幀，每個(gè)時(shí)幀再劃分成若干個(gè)時(shí)隙，相鄰連續(xù)的若干個(gè)時(shí)幀中序號(hào)相同的時(shí)隙組成一個(gè)個(gè)業(yè)務(wù)信道，用于傳輸業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)或業(yè)務(wù)分組，如圖1所示。實(shí)現(xiàn)這種接入方式的關(guān)鍵是網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)必須保持同步，即必須知道時(shí)幀的確切起始時(shí)間，只有這樣才能夠區(qū)分出各個(gè)時(shí)隙，相鄰的時(shí)隙才不會(huì)出現(xiàn)混疊。這種同步在有中心的網(wǎng)絡(luò)中是比較容易實(shí)現(xiàn)的，一般采用的方法是由中心站產(chǎn)生時(shí)間基準(zhǔn)，各移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接收該時(shí)間基準(zhǔn)并保持與其同步，便可實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)所有節(jié)點(diǎn)的同步。但在分布式網(wǎng)絡(luò)中，由于不存在中心站，所有節(jié)點(diǎn)的地位是完全相同的，因此網(wǎng)絡(luò)同步技術(shù)的實(shí)現(xiàn)就比較困難。目前移動(dòng)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中可用的同步技術(shù)主要有以下三種方式第一種方式是各節(jié)點(diǎn)分別采用高精度的時(shí)鐘。顯然，這種方式在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)非常困難，而且其成本也非常高，因此在多數(shù)應(yīng)用中是無(wú)法接受的。
第二種方式是利用臨時(shí)群首來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的同步，例如，藍(lán)牙技術(shù)就是采用的這種方式。其基本思想是在一段時(shí)間內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)按照一定的規(guī)則選取某個(gè)節(jié)點(diǎn)作為網(wǎng)絡(luò)的臨時(shí)群首，由該節(jié)點(diǎn)提供網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)條件變化時(shí)，例如拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，要再重新選取其它節(jié)點(diǎn)作為臨時(shí)群首。這種方式雖然同步實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，成本較低，但卻存在兩方面的問(wèn)題，一方面是臨時(shí)群首的選取非常困難，因?yàn)榕R時(shí)群首要為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)提供時(shí)間基準(zhǔn)，因此，考慮到傳播延遲的影響，它最好是處于網(wǎng)絡(luò)的中心位置，這樣才能使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間誤差最小。但在移動(dòng)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中，任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置都是不確定的，因此，臨時(shí)群首的選取算法非常復(fù)雜；另一方面臨時(shí)群首也是影響網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行可靠性和穩(wěn)定性的一個(gè)瓶頸。在移動(dòng)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中，因此網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是不斷變化的，這樣就要求臨時(shí)群首也必須相應(yīng)地進(jìn)行改變。另外，當(dāng)臨時(shí)群首出現(xiàn)故障或被毀時(shí)，為了使得網(wǎng)絡(luò)能夠正常運(yùn)行，也必須重新選擇新的節(jié)點(diǎn)作為臨時(shí)群首。但由于臨時(shí)群首的選取比較復(fù)雜，并且當(dāng)臨時(shí)群首改變時(shí)，需要一定的時(shí)間周期來(lái)重新建立網(wǎng)絡(luò)的同步，因此在臨時(shí)群首切換的過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)通信的短時(shí)中斷。
第三種方式是利用GPS時(shí)標(biāo)作為時(shí)間基準(zhǔn)，例如參考文獻(xiàn)“A Five-Phase ReservationProtocol(FPRP)for Mobil Ad Hoc Network”，Chenxi Zhou and M.Scott Corson，Institute forSystems Research University of Maryland College Park，Maryland College Park，Maryland20742，Proceedings ofIEEE INFOCOM 1998，Apr.1998。其基本思想是，所有節(jié)點(diǎn)都通過(guò)GPS時(shí)標(biāo)信號(hào)來(lái)獲得時(shí)間基準(zhǔn)，這樣由于所有節(jié)點(diǎn)的參考時(shí)間，即都是采用的GPS時(shí)標(biāo)，因此，便可實(shí)現(xiàn)所有節(jié)點(diǎn)的同步。這種方式雖然可以為各節(jié)點(diǎn)提供足夠精確的時(shí)間基準(zhǔn)，且實(shí)現(xiàn)也相對(duì)比較簡(jiǎn)單，但其缺點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行必須依賴于GPS時(shí)標(biāo)信號(hào)，一旦GPS時(shí)標(biāo)信號(hào)不可用時(shí)，網(wǎng)絡(luò)便無(wú)法運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提出一種移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的互同步方法，以解決Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)在成本低廉條件下易于實(shí)現(xiàn)，并能保證可靠運(yùn)行的問(wèn)題。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)關(guān)鍵是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中相鄰的節(jié)點(diǎn)之間時(shí)間基準(zhǔn)的相互交換和相互控制來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的同步。其技術(shù)過(guò)程是
第一步，將相鄰的若干個(gè)時(shí)幀組成超幀，并在每個(gè)時(shí)幀中增加一個(gè)時(shí)標(biāo)信號(hào)域，每個(gè)節(jié)點(diǎn)在某個(gè)特定時(shí)幀的時(shí)標(biāo)信號(hào)域中發(fā)送時(shí)標(biāo)信號(hào)，以分別標(biāo)明各個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間基準(zhǔn)；第二步，在一個(gè)超幀中，由網(wǎng)絡(luò)中的任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)接收其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送的時(shí)標(biāo)信號(hào)，并從中提取出這些時(shí)標(biāo)信號(hào)的時(shí)間基準(zhǔn)；第三步，根據(jù)所提取的這些時(shí)間基準(zhǔn)，接收節(jié)點(diǎn)對(duì)其本身的時(shí)間基準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整，使得接收節(jié)點(diǎn)與這些發(fā)送節(jié)點(diǎn)具有相同的時(shí)間基準(zhǔn)；第四步，接收節(jié)點(diǎn)在下一個(gè)超幀的特定時(shí)幀中按照調(diào)整后的時(shí)間基準(zhǔn)再發(fā)送時(shí)標(biāo)信號(hào)；第五步，重復(fù)執(zhí)行第二、第三步，使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)所有節(jié)點(diǎn)具有相同的時(shí)間基準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)之間的實(shí)時(shí)同步。
上述網(wǎng)絡(luò)中的接收節(jié)點(diǎn)包括要求入網(wǎng)的新節(jié)點(diǎn)和已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)。其中所述的新節(jié)點(diǎn)對(duì)其本身節(jié)點(diǎn)的時(shí)間基準(zhǔn)按如下規(guī)則進(jìn)行調(diào)整，即Ti＝min(Tij)j＝1，2，…，m (1)式中，Ti為新節(jié)點(diǎn)調(diào)整后的時(shí)間基準(zhǔn)Tij為新節(jié)點(diǎn)接收到的第j個(gè)時(shí)標(biāo)信號(hào)中的時(shí)間基準(zhǔn)m為接收到的時(shí)標(biāo)信號(hào)數(shù)。
如果新節(jié)點(diǎn)沒(méi)有接收到任何時(shí)標(biāo)信號(hào)，則由新節(jié)點(diǎn)按照本身的時(shí)間基準(zhǔn)，用每隔一個(gè)超幀的時(shí)間寬度周期性地發(fā)送時(shí)標(biāo)信號(hào)，以建立一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)，并接納其它新節(jié)點(diǎn)的入網(wǎng)請(qǐng)求。
所述的已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)對(duì)其本身節(jié)點(diǎn)的時(shí)間基準(zhǔn)按如下規(guī)則進(jìn)行的調(diào)整，即Ti′＝min(Ti，Tij)，j＝1，2，…，m (2)式中，Ti為當(dāng)前已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)調(diào)整前的時(shí)間基準(zhǔn)Ti’為當(dāng)前已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)調(diào)整后的時(shí)間基準(zhǔn)Tij為接收節(jié)點(diǎn)接收到的第j個(gè)時(shí)標(biāo)信號(hào)中的時(shí)間基準(zhǔn)m為接收到的時(shí)標(biāo)信號(hào)數(shù)。
上述網(wǎng)絡(luò)中的接收節(jié)點(diǎn)既可接收本子網(wǎng)中其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送的時(shí)標(biāo)信號(hào)，也可接收非本子網(wǎng)中其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送的時(shí)標(biāo)信號(hào)。如果任何一個(gè)接收節(jié)點(diǎn)接收到非本子網(wǎng)中其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送的時(shí)標(biāo)信號(hào)，表明接收節(jié)點(diǎn)所在子網(wǎng)與其所接收到的時(shí)標(biāo)信號(hào)對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)所在的子網(wǎng)發(fā)生重疊，且這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)處于兩個(gè)子網(wǎng)的重疊區(qū)中。此時(shí)要對(duì)該兩個(gè)子網(wǎng)進(jìn)行同步調(diào)整，融合成一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)。在進(jìn)行子網(wǎng)融合時(shí)，規(guī)模較小的子網(wǎng)中處于兩個(gè)子網(wǎng)交疊區(qū)中的節(jié)點(diǎn)，將其時(shí)間基準(zhǔn)與規(guī)模較大的子網(wǎng)中處于兩個(gè)子網(wǎng)交疊區(qū)中的節(jié)點(diǎn)的時(shí)間基準(zhǔn)進(jìn)行比較，計(jì)算出這這兩個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)的差值，即兩個(gè)子網(wǎng)的時(shí)間基準(zhǔn)差值，并通知其所在子網(wǎng)中的所有節(jié)點(diǎn)按照該差值進(jìn)行時(shí)間基準(zhǔn)的調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)子網(wǎng)具有相同的時(shí)間基準(zhǔn)，從而將兩個(gè)子網(wǎng)融合成一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)。
上述網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)標(biāo)信號(hào)主要用于向其它節(jié)點(diǎn)傳遞發(fā)送節(jié)點(diǎn)的時(shí)間基準(zhǔn)，同時(shí)也可以供其它節(jié)點(diǎn)對(duì)該節(jié)點(diǎn)的發(fā)送信號(hào)質(zhì)量進(jìn)行預(yù)測(cè)，并發(fā)現(xiàn)相鄰節(jié)點(diǎn)。
本發(fā)明具有如下顯著效果(1)極大地降低了系統(tǒng)成本由于本發(fā)明所采用的同步方式要求各節(jié)點(diǎn)在每個(gè)超幀中都要進(jìn)行時(shí)間基準(zhǔn)的調(diào)整，因此它可以極大地降低各節(jié)點(diǎn)采用的時(shí)鐘精度，只要在一個(gè)超幀中節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘積累誤差遠(yuǎn)小于系統(tǒng)允許的相鄰節(jié)點(diǎn)之間的最大時(shí)間基準(zhǔn)偏差r/c(r為系統(tǒng)單跳的最大通信距離；c＝3×108m/s，為電波傳播的速率)，則通過(guò)時(shí)間基準(zhǔn)的不斷調(diào)整，這種誤差便可被去除，使系統(tǒng)成本極大地降低。
(2)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行不依賴于GPS系統(tǒng)由于本發(fā)明是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)之間時(shí)間基準(zhǔn)的相互交換和相互控制實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)同步的，它完全不依賴于GPS時(shí)標(biāo)信號(hào)，在無(wú)法獲得GPS時(shí)標(biāo)時(shí)仍然能夠正常工作。
(3)具有良好的環(huán)境適應(yīng)能力和很強(qiáng)的抗毀性能由于本發(fā)明是一種完全的分布式同步控制方式，因此，與有中心的網(wǎng)絡(luò)和需要臨時(shí)群首的網(wǎng)絡(luò)相比，它具有更好的環(huán)境適應(yīng)能力。同時(shí)，在這種網(wǎng)絡(luò)中，任何節(jié)點(diǎn)的故障和被毀，都不會(huì)影響其它節(jié)點(diǎn)的正常工作，因此，具有良好的抗故障和抗毀性能。


圖1是一般時(shí)分多址系統(tǒng)的時(shí)幀結(jié)構(gòu)組成2是本發(fā)明超幀和時(shí)幀結(jié)構(gòu)組成3是本發(fā)明的具有專用的管理控制信道的時(shí)幀組成結(jié)構(gòu)4是本發(fā)明的同步控制過(guò)程圖具體實(shí)施方式
以下參照附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述參照?qǐng)D2，本發(fā)明將移動(dòng)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)信號(hào)發(fā)送的時(shí)序結(jié)構(gòu)劃分成周期性的超幀，每個(gè)超幀再劃分成若干個(gè)時(shí)幀，每個(gè)時(shí)幀又由一個(gè)時(shí)標(biāo)信號(hào)域和若干個(gè)時(shí)隙組成，時(shí)隙的具體劃分方法由具體采用的MAC層協(xié)議確定。
參照?qǐng)D3，本發(fā)明為了強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)的管理功能和簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)管理的復(fù)雜性，在每個(gè)時(shí)幀中又增設(shè)了一個(gè)專用的管理控制信道，該時(shí)幀結(jié)構(gòu)中的管理控制信道主要用于傳輸新節(jié)點(diǎn)的入網(wǎng)請(qǐng)求信令、對(duì)入網(wǎng)請(qǐng)求的應(yīng)答信令，以及傳輸網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息、節(jié)點(diǎn)的設(shè)備信息和管理信息等信令。并且規(guī)定，在每個(gè)時(shí)幀中，在時(shí)標(biāo)信號(hào)域中發(fā)送時(shí)標(biāo)信號(hào)的節(jié)點(diǎn)才能夠占用該時(shí)幀的管理控制信道。
參照?qǐng)D4，本發(fā)明在時(shí)幀結(jié)構(gòu)包含管理控制信道情況下的網(wǎng)絡(luò)同步控制過(guò)程主要包含新節(jié)點(diǎn)的入網(wǎng)同步與網(wǎng)絡(luò)的建立、網(wǎng)絡(luò)的同步控制與調(diào)整、網(wǎng)絡(luò)的融合與分裂這三個(gè)主要方面。為了簡(jiǎn)化敘述，假設(shè)在網(wǎng)絡(luò)工作前首先對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了邏輯編號(hào)，節(jié)點(diǎn)的邏輯編號(hào)和時(shí)幀的序號(hào)相對(duì)應(yīng)，即節(jié)點(diǎn)應(yīng)該在序號(hào)與其邏輯編號(hào)相同的時(shí)幀的時(shí)標(biāo)信號(hào)域中發(fā)送時(shí)標(biāo)信號(hào)。在這種假設(shè)下，各個(gè)同步過(guò)程的具體描述如下1.新節(jié)點(diǎn)的入網(wǎng)同步與網(wǎng)絡(luò)的建立(1)新節(jié)點(diǎn)首先用至少一個(gè)超幀所占的時(shí)間寬度進(jìn)行探測(cè)，接收所有可能接收到的時(shí)標(biāo)信號(hào)；在網(wǎng)絡(luò)的工作過(guò)程中，每個(gè)新節(jié)點(diǎn)必須進(jìn)行入網(wǎng)登記后，才能作為一個(gè)正式的已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)參與網(wǎng)絡(luò)的各種活動(dòng)和進(jìn)行業(yè)務(wù)信息的傳輸。當(dāng)某新節(jié)點(diǎn)開(kāi)始工作后，首先處于接收狀態(tài)，監(jiān)聽(tīng)在其通信范圍之內(nèi)是否已經(jīng)建立了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，即是否有其它已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送時(shí)標(biāo)信號(hào)；監(jiān)聽(tīng)的時(shí)間長(zhǎng)度根據(jù)系統(tǒng)對(duì)入網(wǎng)速度和入網(wǎng)可靠性的要求來(lái)確定，但至少應(yīng)保證不小于一個(gè)超幀所占的時(shí)間長(zhǎng)度。在監(jiān)聽(tīng)的過(guò)程中，如果該新節(jié)點(diǎn)沒(méi)有監(jiān)聽(tīng)到時(shí)標(biāo)信號(hào)的存在，表明在其有效的通信范圍內(nèi)尚沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)建立。此時(shí)該新節(jié)點(diǎn)按照其時(shí)間基準(zhǔn)主動(dòng)發(fā)送時(shí)標(biāo)信號(hào)，以示建立一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)，并可據(jù)此確定超幀的起始時(shí)刻，即網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間基準(zhǔn)，同時(shí)該新節(jié)點(diǎn)成為已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)。以后每隔一個(gè)超幀的時(shí)間寬度，該已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)均在序號(hào)相同的時(shí)幀的時(shí)標(biāo)信號(hào)域中發(fā)送時(shí)標(biāo)信號(hào)，并對(duì)其它新節(jié)點(diǎn)的入網(wǎng)請(qǐng)求進(jìn)行檢測(cè)。時(shí)標(biāo)信號(hào)主要用于傳遞發(fā)送節(jié)點(diǎn)的時(shí)間基準(zhǔn)，同時(shí)也可以供其它節(jié)點(diǎn)對(duì)發(fā)送節(jié)點(diǎn)的發(fā)送信號(hào)質(zhì)量進(jìn)行預(yù)測(cè)，并發(fā)現(xiàn)相鄰節(jié)點(diǎn)。發(fā)送節(jié)點(diǎn)的時(shí)間基準(zhǔn)是利用超幀的起始時(shí)刻表示，即由時(shí)標(biāo)信號(hào)的發(fā)送時(shí)刻及其在中超幀中的相對(duì)位置通過(guò)公式(3)換算得到。
Ti＝ti-i*T (3)其中，Ti表示時(shí)標(biāo)信號(hào)表示的時(shí)間基準(zhǔn)；i表示時(shí)標(biāo)信號(hào)所在的時(shí)幀的序號(hào)；ti表示時(shí)標(biāo)信號(hào)發(fā)送的時(shí)刻；T表示一個(gè)時(shí)幀所占的時(shí)間寬度。
該新節(jié)點(diǎn)如果監(jiān)聽(tīng)到其它已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的時(shí)標(biāo)信號(hào)，則將一個(gè)超幀中能夠接收到的所有時(shí)標(biāo)信號(hào)全部接收下來(lái)，并將這些時(shí)標(biāo)信號(hào)對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)記錄在其相鄰節(jié)點(diǎn)表中。
(2)新節(jié)點(diǎn)對(duì)接收到的時(shí)標(biāo)信號(hào)進(jìn)行分析，確定超幀的起始時(shí)間，并調(diào)整自己的時(shí)間基準(zhǔn)與已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)保持同步；新節(jié)點(diǎn)時(shí)間基準(zhǔn)調(diào)整的方法是選取所接收到的所有時(shí)標(biāo)信號(hào)中最小的時(shí)間基準(zhǔn)作為自己的時(shí)間基準(zhǔn)，即公式(1)所示Ti＝min(Tij)j＝1，2，…，m (1)其中，Ti為新節(jié)點(diǎn)調(diào)整后的時(shí)間基準(zhǔn)，Tij為新節(jié)點(diǎn)接收到的第j個(gè)時(shí)標(biāo)信號(hào)中的時(shí)間基準(zhǔn)，m為接收到的時(shí)標(biāo)信號(hào)數(shù)。
(3)按照調(diào)整后的時(shí)間基準(zhǔn)Ti，新節(jié)點(diǎn)在系統(tǒng)指派的特定時(shí)幀的時(shí)標(biāo)信號(hào)域中，周期性地發(fā)送時(shí)標(biāo)信號(hào)。
新節(jié)點(diǎn)對(duì)其自身的時(shí)間基準(zhǔn)調(diào)整完畢后，就可以根據(jù)自己的邏輯編號(hào)和時(shí)間基準(zhǔn)，計(jì)算出自己發(fā)送時(shí)標(biāo)信號(hào)的時(shí)刻，并在此時(shí)刻發(fā)送時(shí)標(biāo)信號(hào)，同時(shí)在控制信道中發(fā)送入網(wǎng)請(qǐng)求信令，以示請(qǐng)求入網(wǎng)。已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，當(dāng)接收到新節(jié)點(diǎn)的入網(wǎng)請(qǐng)求時(shí)，對(duì)其合法性進(jìn)行判斷，如果為合法節(jié)點(diǎn)，則在自己對(duì)應(yīng)的時(shí)幀的控制信道中發(fā)送入網(wǎng)許可信令，以示允許新節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)。
新節(jié)點(diǎn)在發(fā)送完入網(wǎng)申請(qǐng)信號(hào)后，接收一個(gè)超幀中所有的控制信道中的信息，分析是否有已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)允許本節(jié)點(diǎn)的入網(wǎng)請(qǐng)求。如果有，則表明自己已經(jīng)正確登錄，完成了入網(wǎng)登記過(guò)程并成為已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)。以后在所有的對(duì)應(yīng)時(shí)幀的時(shí)標(biāo)信號(hào)域中均發(fā)送自己的時(shí)標(biāo)信號(hào)；否則，證明登錄失敗，然后按一定的退避方法等待一段時(shí)間之后重新進(jìn)行入網(wǎng)登記。
2.網(wǎng)絡(luò)的同步控制與調(diào)整上述網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)新節(jié)點(diǎn)完成入網(wǎng)同步，并成功地進(jìn)行了入網(wǎng)登記后，雖然實(shí)現(xiàn)了與網(wǎng)絡(luò)中其它已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的同步，但由于網(wǎng)絡(luò)中各已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘存在著一定的偏差，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的運(yùn)行之后，便會(huì)導(dǎo)致各已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間基準(zhǔn)又會(huì)出現(xiàn)較大的偏差。因此，為了保證網(wǎng)絡(luò)中各已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)相互之間的實(shí)時(shí)同步，各個(gè)已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)還要繼續(xù)接收相鄰節(jié)點(diǎn)的時(shí)標(biāo)信號(hào)，并根據(jù)接收到的時(shí)標(biāo)信號(hào)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整自己的相鄰節(jié)點(diǎn)表和時(shí)間基準(zhǔn)。其同步控制與調(diào)整過(guò)程如下(1)接收其它已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的時(shí)標(biāo)信號(hào)；新節(jié)點(diǎn)在完成入網(wǎng)登記后便成為已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，所有已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)的同時(shí)，在每個(gè)超幀中都要接收其它已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的時(shí)標(biāo)信號(hào)，并發(fā)送自己的時(shí)標(biāo)信號(hào)。
(2)根據(jù)所接收到的其它已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的時(shí)標(biāo)信號(hào)，對(duì)本身節(jié)點(diǎn)的時(shí)間基準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整；假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中有兩個(gè)相鄰的已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)i和j，它們之間的距離為d，節(jié)點(diǎn)i的時(shí)間基準(zhǔn)為Ti，節(jié)點(diǎn)j依據(jù)節(jié)點(diǎn)i調(diào)整其時(shí)間基準(zhǔn)。由于電波傳播延遲的影響，節(jié)點(diǎn)j實(shí)際從節(jié)點(diǎn)i獲得的時(shí)間基準(zhǔn)為Tj＝Tji＝Ti+d/c (4)其中Tji為節(jié)點(diǎn)j接收到的節(jié)點(diǎn)i的時(shí)間基準(zhǔn)，c＝3×108m/s，為電波傳播的速率。
同樣，當(dāng)節(jié)點(diǎn)j發(fā)送其時(shí)標(biāo)后，節(jié)點(diǎn)i接收到的節(jié)點(diǎn)j的時(shí)間基準(zhǔn)為Tij＝Tj+d/c＝Ti+2d/c (5)假設(shè)系統(tǒng)單跳的最大通信距離為r，則相鄰已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)為同步節(jié)點(diǎn)的判斷準(zhǔn)則為|Ti-Tij|＜2r/c(6)其中Ti為當(dāng)前已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間基準(zhǔn)；Tij為當(dāng)前已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)接收到的相鄰已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間基準(zhǔn)。
為了使得網(wǎng)絡(luò)中的所有已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)能夠始終保持同步，在網(wǎng)絡(luò)的整個(gè)工作過(guò)程中，所有已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)都必須按照其所接收到的相鄰已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的時(shí)標(biāo)信號(hào)，對(duì)其時(shí)間基準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整，每隔一個(gè)超幀所占的的時(shí)間寬度調(diào)整一次。
假設(shè)在某個(gè)超幀中已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)i接收到m個(gè)相鄰的同步節(jié)點(diǎn)的時(shí)標(biāo)信號(hào)，它們對(duì)應(yīng)的時(shí)間基準(zhǔn)分別為Ti1，Ti2，…，Tim，則按照如下公式調(diào)整其時(shí)間基準(zhǔn)即Ti′＝min(Ti，Tij)，j＝1，2，…，m(2)其中，Ti為當(dāng)前已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)調(diào)整前的時(shí)間基準(zhǔn)，Ti’為當(dāng)前已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)調(diào)整后的時(shí)間基準(zhǔn)，Tij為當(dāng)前已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)接收到的第j個(gè)時(shí)標(biāo)信號(hào)中的時(shí)間基準(zhǔn)，m為接收到的時(shí)標(biāo)信號(hào)數(shù)。
(3)已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)在完成對(duì)本身時(shí)間基準(zhǔn)調(diào)整后，在下一個(gè)超幀中，按照新的時(shí)間基準(zhǔn)在相應(yīng)的時(shí)幀的時(shí)標(biāo)信號(hào)域中發(fā)送時(shí)標(biāo)信號(hào)。
雖然，根據(jù)以上規(guī)則可以看出，各個(gè)已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)通過(guò)相互交換時(shí)間基準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)了連通網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各個(gè)已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)之間的同步。但由于電波傳播延遲和各節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘精度的影響，網(wǎng)絡(luò)在實(shí)現(xiàn)同步后，各已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間基準(zhǔn)仍然存在一定的誤差。
首先，由式(2)可以看出，各已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)在實(shí)現(xiàn)了同步后，網(wǎng)絡(luò)的參考時(shí)間基準(zhǔn)為網(wǎng)絡(luò)中具有最小時(shí)間基準(zhǔn)的已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間基準(zhǔn)，可由下式表示。即網(wǎng)絡(luò)參考時(shí)間基準(zhǔn)＝min(Ti)，j＝1，2，…N (7)因此，網(wǎng)絡(luò)的參考時(shí)間基準(zhǔn)的精度取決于該節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘精度。
由式(2)和式(4)可以看出，由于電波傳播延遲的影響，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)同步時(shí)，各已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)間基準(zhǔn)仍然存在著一定的偏差。相鄰已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)之間可能的最大同步誤差取決于單跳的最大傳輸距離r，其值為r/c。任意兩個(gè)已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)之間可能的最大同步誤差與網(wǎng)絡(luò)的最大覆蓋半徑D以及與提供網(wǎng)絡(luò)參考時(shí)間基準(zhǔn)的節(jié)點(diǎn)所處的位置有關(guān)。當(dāng)該節(jié)點(diǎn)處于網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域的中心時(shí)，已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)之間時(shí)間基準(zhǔn)的最大偏差為D/c；當(dāng)該節(jié)點(diǎn)處于網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域的邊緣時(shí)，已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)之間時(shí)間基準(zhǔn)的最大偏差為2D/c?？梢钥闯?，互同步的實(shí)現(xiàn)方法導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)之間存在時(shí)間基準(zhǔn)的偏差，這種偏差對(duì)網(wǎng)絡(luò)工作的影響可以通過(guò)在時(shí)幀的各個(gè)組成部分中設(shè)置保護(hù)段來(lái)消除。該保護(hù)段大小的設(shè)置只與相鄰已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)之間的最大時(shí)間基準(zhǔn)偏差有關(guān)，而與網(wǎng)絡(luò)內(nèi)已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)之間的最大時(shí)間偏差無(wú)關(guān)。
當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中各已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的相互位置不發(fā)生變化時(shí)，超幀的寬度是相對(duì)固定的。但由于各已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)間信號(hào)傳播時(shí)延的變化，因此，各已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)要適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行時(shí)間基準(zhǔn)的調(diào)整。
已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)除了接收、發(fā)送時(shí)標(biāo)信號(hào)外，還可以利用控制信道周期性地傳遞網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息和網(wǎng)絡(luò)管理和控制信息。
(3)網(wǎng)絡(luò)的融合由于網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的地理分布和開(kāi)機(jī)順序等原因，可能會(huì)形成多個(gè)子網(wǎng)。對(duì)于任意一個(gè)接收節(jié)點(diǎn)而言，它所接收到的時(shí)標(biāo)信號(hào)可能是本子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的時(shí)標(biāo)信號(hào)，也可能不是本子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的時(shí)標(biāo)信號(hào)。當(dāng)接收節(jié)點(diǎn)接收到非本子網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)發(fā)送的時(shí)標(biāo)信號(hào)時(shí)，表明該接收節(jié)點(diǎn)所在的子網(wǎng)與其所接收到的時(shí)標(biāo)信號(hào)對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)所處的子網(wǎng)發(fā)生重疊，且這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)處于兩個(gè)子網(wǎng)的重疊區(qū)中。此時(shí)必須將這些重疊的子網(wǎng)進(jìn)行融合，形成一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)。
對(duì)于每個(gè)子網(wǎng)來(lái)講，其內(nèi)部的所有已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)通過(guò)時(shí)標(biāo)的相互約束，保持了相互之間的同步。但不同子網(wǎng)的已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)由于時(shí)間基準(zhǔn)調(diào)整的參考點(diǎn)不同，它們之間可能是同步的，也可能是非同步的。
兩個(gè)子網(wǎng)是否同步的判斷可以通過(guò)處于兩個(gè)子網(wǎng)交疊區(qū)域的節(jié)點(diǎn)是否為同步節(jié)點(diǎn)的判斷實(shí)現(xiàn)，即如果某個(gè)節(jié)點(diǎn)收到另外一個(gè)子網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)的時(shí)標(biāo)信號(hào)，該時(shí)標(biāo)信號(hào)對(duì)應(yīng)的時(shí)間基準(zhǔn)與本節(jié)點(diǎn)的時(shí)間基準(zhǔn)之差大于2r/c，表明這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)為非同步節(jié)點(diǎn)，它們所屬的子網(wǎng)也為非同步子網(wǎng)。反之，則是兩個(gè)同步的子網(wǎng)。
兩個(gè)同步的子網(wǎng)的融合，可以看作是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化。此時(shí)只需要通過(guò)在控制信道中對(duì)兩個(gè)子網(wǎng)中已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的合法性進(jìn)行驗(yàn)證，并相互交換子網(wǎng)的當(dāng)前規(guī)模和進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的更新，便可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)子網(wǎng)的融合。
兩個(gè)非同步子網(wǎng)在進(jìn)行融合時(shí)，首先要將它們調(diào)整成同步的子網(wǎng)。當(dāng)某已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)收到一個(gè)非同步的已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的時(shí)標(biāo)信號(hào)時(shí)，表明它進(jìn)入到了另外一個(gè)子網(wǎng)的覆蓋范圍之內(nèi)，即出現(xiàn)了子網(wǎng)的交疊，而該已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)則處于兩個(gè)子網(wǎng)的交疊區(qū)中。
為了減小子網(wǎng)同步調(diào)整的開(kāi)銷，規(guī)模較小的子網(wǎng)進(jìn)行同步調(diào)整。具體過(guò)程是，規(guī)模較小的子網(wǎng)中處于兩個(gè)子網(wǎng)交疊區(qū)中的已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)對(duì)兩個(gè)子網(wǎng)的時(shí)間基準(zhǔn)差進(jìn)行測(cè)量，然后通過(guò)控制信道將該時(shí)間基準(zhǔn)差通知其目前所在子網(wǎng)中的所有已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，并要求這些節(jié)點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間基準(zhǔn)調(diào)整。然后該子網(wǎng)中的所有已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)均按照該時(shí)間基準(zhǔn)差對(duì)其時(shí)間基準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整，這樣，這兩個(gè)子網(wǎng)便成為同步的子網(wǎng)。當(dāng)兩個(gè)子網(wǎng)同步后，便可以按照同步子網(wǎng)的融合方法進(jìn)行融合。
另外，隨著時(shí)間的變化和節(jié)點(diǎn)地理位置的變化，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)可能會(huì)被分割成若干個(gè)互相無(wú)法連通的子網(wǎng)。這種現(xiàn)象的處理可以通過(guò)在控制信道中傳輸網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的鄰接關(guān)系和修改網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，各個(gè)子網(wǎng)中的已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)仍然維持其各自的同步關(guān)系，并分別進(jìn)行時(shí)間基準(zhǔn)的實(shí)時(shí)調(diào)整。
以上的實(shí)施方式的敘述是假設(shè)各個(gè)節(jié)點(diǎn)在哪個(gè)時(shí)幀的時(shí)標(biāo)信號(hào)域中發(fā)送時(shí)標(biāo)信號(hào)是在組網(wǎng)前事先確定的。這種事先的確定具有一定的合理性，它使得網(wǎng)絡(luò)的建立和網(wǎng)絡(luò)的融合變得比較簡(jiǎn)單。但其缺點(diǎn)是對(duì)入網(wǎng)設(shè)備有一定的限制。例如，在網(wǎng)絡(luò)工作過(guò)程中，如果要更換某個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備，必須對(duì)該設(shè)備的邏輯編號(hào)進(jìn)行設(shè)置，然后才能入網(wǎng)運(yùn)行。當(dāng)然，也可以采用不事先確定節(jié)點(diǎn)在哪個(gè)時(shí)幀的時(shí)標(biāo)信號(hào)域中發(fā)送時(shí)標(biāo)信號(hào)的方法，即新節(jié)點(diǎn)在入網(wǎng)時(shí)，根據(jù)接收到的時(shí)標(biāo)信號(hào)對(duì)相鄰的已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)對(duì)時(shí)幀的時(shí)標(biāo)信號(hào)域的占用情況進(jìn)行分析，然后隨機(jī)占用一個(gè)相鄰已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)沒(méi)有占用的時(shí)幀，在該時(shí)幀的時(shí)標(biāo)信號(hào)域中發(fā)送時(shí)標(biāo)信號(hào)并進(jìn)行入網(wǎng)申請(qǐng)；當(dāng)其相鄰已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)接收到該新節(jié)點(diǎn)的入網(wǎng)申請(qǐng)并判斷其為合法節(jié)點(diǎn)后，根據(jù)當(dāng)前已所有入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的時(shí)標(biāo)信號(hào)在各時(shí)幀中的分布情況，為其分配一個(gè)尚未占用的時(shí)幀，并在發(fā)送入網(wǎng)許可信令的同時(shí)通知新節(jié)點(diǎn)應(yīng)該占用該時(shí)幀；之后新節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換為已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)并在該時(shí)幀的時(shí)標(biāo)信號(hào)域中發(fā)送其時(shí)標(biāo)信號(hào)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是增加了節(jié)點(diǎn)設(shè)備使用的靈活性，缺點(diǎn)是子網(wǎng)融合時(shí)需要對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)占用時(shí)幀的情況進(jìn)行重新調(diào)整，增加了子網(wǎng)融合的復(fù)雜性。
對(duì)于本領(lǐng)域的專業(yè)人員來(lái)說(shuō)，在了解了本發(fā)明內(nèi)容和原理后，都可能在不背離本發(fā)明方法、原理的情況下，進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種修正和改變，但是這些基于本發(fā)明思想的修正和改變?nèi)栽诒景l(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種移動(dòng)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的互同步方法，是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中相鄰節(jié)點(diǎn)之間時(shí)間基準(zhǔn)的相互交換和相互控制來(lái)進(jìn)行，其步驟如下第一步，將相鄰的若干個(gè)時(shí)幀組成超幀，并在每個(gè)時(shí)幀中增加一個(gè)時(shí)標(biāo)信號(hào)域，每個(gè)節(jié)點(diǎn)在某個(gè)特定的時(shí)幀的時(shí)標(biāo)信號(hào)域發(fā)送時(shí)標(biāo)信號(hào)，以分別標(biāo)明各個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間基準(zhǔn)；第二步，在一個(gè)超幀中，由網(wǎng)絡(luò)中的任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)接收本子網(wǎng)中的其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送的時(shí)標(biāo)信號(hào)，并從中提取出這些時(shí)標(biāo)信號(hào)的時(shí)間基準(zhǔn)；第三步，根據(jù)所提取的這些時(shí)間基準(zhǔn)，接收節(jié)點(diǎn)對(duì)其本身的時(shí)間基準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整，使得接收節(jié)點(diǎn)與這些發(fā)送節(jié)點(diǎn)具有相同的時(shí)間基準(zhǔn)；第四步，接收節(jié)點(diǎn)在下一個(gè)超幀的特定時(shí)幀的時(shí)標(biāo)信號(hào)域中按照調(diào)整后的時(shí)間基準(zhǔn)再發(fā)送時(shí)標(biāo)信號(hào)；第五步，重復(fù)執(zhí)行第二、第三步，使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)所有節(jié)點(diǎn)具有相同的時(shí)間基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)之間的實(shí)時(shí)同步。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的互同步方法，其特征在于接收節(jié)點(diǎn)包括新節(jié)點(diǎn)和已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的互同步方法，其特征在于第二步驟中進(jìn)一步包括網(wǎng)絡(luò)中的任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)還可能接收到非本子網(wǎng)中其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送的時(shí)標(biāo)信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的互同步方法，其特征在于新節(jié)點(diǎn)對(duì)其本身節(jié)點(diǎn)的時(shí)間基準(zhǔn)按如下規(guī)則進(jìn)行調(diào)整，即Ti＝min(Tij)j＝1，2，...，m (1)其中，Ti為新節(jié)點(diǎn)調(diào)整后的時(shí)間基準(zhǔn)，Tij′為新節(jié)點(diǎn)接收到第j個(gè)時(shí)標(biāo)信號(hào)中的時(shí)間基準(zhǔn)，m為接收到的時(shí)標(biāo)信號(hào)數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的互同步方法，其特征在于已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)對(duì)其本身節(jié)點(diǎn)的時(shí)間基準(zhǔn)按如下規(guī)則進(jìn)行調(diào)整，即Ti′＝min(Ti，Tij)，j＝1，2，...，m (2)其中，Ti為當(dāng)前已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)調(diào)整前的時(shí)間基準(zhǔn)，Ti′為當(dāng)前已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)調(diào)整后的時(shí)間基準(zhǔn)，Tij為接收節(jié)點(diǎn)接收到第j個(gè)時(shí)標(biāo)信號(hào)中的時(shí)間基準(zhǔn)，m為接收到的時(shí)標(biāo)信號(hào)數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的互同步方法，其特征在于新節(jié)點(diǎn)如果未能接收到任何時(shí)標(biāo)信號(hào)，則由新節(jié)點(diǎn)按照本身的時(shí)間基準(zhǔn)，用每隔一個(gè)超幀的時(shí)間寬度周期性地發(fā)送時(shí)標(biāo)信號(hào)，以建立一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)，并接納其它新節(jié)點(diǎn)的入網(wǎng)請(qǐng)求。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的互同步方法，其特征在于任何一個(gè)已入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)如果接收到非本子網(wǎng)中其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送的時(shí)標(biāo)信號(hào)，表明接收節(jié)點(diǎn)所在子網(wǎng)與其所接收時(shí)標(biāo)信號(hào)對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)所在的子網(wǎng)發(fā)生重疊，且這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)處于重疊區(qū)域，此時(shí)要對(duì)該兩個(gè)子網(wǎng)進(jìn)行同步調(diào)整，融合成一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)。在進(jìn)行子網(wǎng)融合時(shí)，規(guī)模較小的子網(wǎng)中處于兩個(gè)子網(wǎng)交疊區(qū)中的節(jié)點(diǎn)，將其時(shí)間基準(zhǔn)與規(guī)模較大的子網(wǎng)中處于兩個(gè)子網(wǎng)重疊區(qū)域的節(jié)點(diǎn)的時(shí)間基準(zhǔn)進(jìn)行比較，計(jì)算出這兩個(gè)子網(wǎng)的時(shí)間基準(zhǔn)差值，并通知其所在子網(wǎng)中的所有節(jié)點(diǎn)按照該差值進(jìn)行時(shí)間基準(zhǔn)調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)子網(wǎng)具有相同的時(shí)間基準(zhǔn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的互同步方法，其特征在于時(shí)標(biāo)信號(hào)主要用于傳遞發(fā)送節(jié)點(diǎn)的時(shí)間基準(zhǔn)，同時(shí)也可以供其它節(jié)點(diǎn)對(duì)發(fā)送節(jié)點(diǎn)的發(fā)送信號(hào)質(zhì)量進(jìn)行預(yù)測(cè)，并發(fā)現(xiàn)相鄰節(jié)點(diǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的互同步方法，其特征在于發(fā)送節(jié)點(diǎn)的時(shí)間基準(zhǔn)是利用超幀的起始時(shí)刻表示，也可由時(shí)標(biāo)信號(hào)的發(fā)送時(shí)刻及其在中超幀中的相對(duì)位置通過(guò)公式3換算得到。Ti＝ti-i*T (3)其中，Ti表示時(shí)標(biāo)信號(hào)表示的時(shí)間基準(zhǔn)；i表示時(shí)標(biāo)信號(hào)所在的時(shí)幀的序號(hào)；ti表示時(shí)標(biāo)信號(hào)發(fā)送的時(shí)刻；T表示一個(gè)時(shí)幀所占的時(shí)間寬度。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種移動(dòng)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的互同步方法。該方法通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中相鄰節(jié)點(diǎn)之間時(shí)間基準(zhǔn)的相互交換和相互控制進(jìn)行。在時(shí)序安排上，將相鄰的若干個(gè)時(shí)幀組成超幀，并在每個(gè)時(shí)幀中增加一個(gè)時(shí)標(biāo)信號(hào)域；網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)在每個(gè)超幀的某個(gè)特定時(shí)幀的時(shí)標(biāo)信號(hào)域中周期性地發(fā)送時(shí)標(biāo)信號(hào)標(biāo)明其時(shí)間基準(zhǔn)。同時(shí)在一個(gè)超幀中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)還要接收其它節(jié)點(diǎn)的時(shí)標(biāo)信號(hào)，從中提取出時(shí)間基準(zhǔn)，并根據(jù)這些時(shí)間基準(zhǔn)調(diào)整本節(jié)點(diǎn)的時(shí)間基準(zhǔn)。之后節(jié)點(diǎn)再按照調(diào)整后的時(shí)間基準(zhǔn)發(fā)送時(shí)標(biāo)信號(hào)。本發(fā)明的同步實(shí)現(xiàn)方法不依賴于其它外部的時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，工作可靠，可廣泛應(yīng)用于采用同步接入技術(shù)的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)，也可用于總線型或網(wǎng)狀型采用分布式控制的有線局域網(wǎng)絡(luò)。
文檔編號(hào)H04W56/00GK1645766SQ200410073329
公開(kāi)日2005年7月27日 申請(qǐng)日期2004年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月30日
發(fā)明者孫獻(xiàn)璞, 張海林 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)