无线自组织网络物理层同步方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信领域，更具体地，涉及无线自组织网络中多节点物理层自动完成系统定时同步的方法。
【背景技术】
[0002]无线自组织网络即MANET (Mobile Ad Hoc Network),是一种不同于传统无线通信网络的技术。
[0003]传统的无线蜂窝通信网络，需要固定的网络设备，如基站的支持，进行数据的转发和用户服务控制。而无线自组织网络不需要固定设备支持，各节点即用户终端自行组网。通信时，由其他用户节点进行数据的转发。这种网络形式突破了传统无线蜂窝网络的地理局限性，能够更加快速、便捷、高效地部署，适合于一些紧急场合的通信需要，如战场的单兵通信系统等。但无线自组织网络也存在网络带宽受限、对实时性业务支持较差、安全性不高的弊端。目前，国内外有大量研究人员进行此项目研究。
[0004]无线自组织网络是一个由几十到上百个节点组成的、采用无线通信方式的，动态组网的多跳的移动性对等网络。其目的是通过动态路由和移动管理技术传输具有服务质量要求的多媒体信息流。
[0005]无线自组织网络是基于IP协议的无线宽带接入技术，支持多点对多点的网状结构，具有自组网、自修复、多跳级联、节点自我管理等智能优势以及移动宽带、无线定位等特点，是一种大容量、高速率、覆盖范围广的网络，成为宽带接入的一种有效手段。从某种意义上讲，无线自组织网络更主要的是一种网络架构思想，主要功能体现在无中心、自组网、多级跳接和路由判断选择等。
[0006]无线自组织网络是一种与传统无线网络完全不同的新型无线网络技术。在传统的无线局域网(WLAN)中，每个客户端均通过一条与接入点(AP)相连的无线链路访问网络，用户若要进行相互通信，必须首先访问一个固定的AP，这种网络结构称为单跳网络。而在无线自组织网络中，任何无线设备节点都可同时作为路由器，网络中的每个节点都能发送和接收信号，每个节点都能与一个或多个对等节点进行直接通信。
[0007]这种结构的最大好处在于:如果最近的AP由于流量过大而导致拥塞的话，数据可以自动重新路由到一个通信流量较小的邻近节点进行传输。依此类推，数据包还可以根据网络的情况，继续路由到与之最近的下一个节点进行传输，直到到达最终目的地为止。这样的访问方式就是多跳访问。
[0008]其实我们熟知的互联网(Internet)就是一个无线自组织网络的典型例子。当我们发送一份电子邮件时，邮件并不是直接到达收件人的信箱中，而是通过路由器从一个服务器转发到另外一个服务器，经过多次路由转发才到达用户的信箱。在转发过程中，路由器一般会选择效率最高的传输路径，以便使电子邮件能尽快到达用户的信箱。因此，无线自组织网络可看作“互联网的无线版”。
【发明内容】
[0009]本发明涉及的无线自组织网络物理层同步方法，可以在不依赖于外部系统定时源的场景下，实现系统内所有节点物理层同步。
[0010]根据本发明的一方面，一种无线自组织网络物理层同步方法依次含有以下步骤:
[0011]约定系统内所有节点定时一致，
[0012]步骤⑴周期性发送同步和广播信号
[0013]所述无线自组织网络内所有节点在其约定时隙内周期性发送同步和广播信号；
[0014]步骤(2)周期性接收其它节点同步和广播信号
[0015]所述无线自组织网络内所有节点在约定时隙内周期性接收其周围所有邻节点的同步和广播信号；
[0016]步骤(3)广播定时偏移量信息
[0017]所述无线自组织网络内所有节点通过其广播信道广播其依据自身定时计算出的与其所有周围邻节点的定时偏移量信息；
[0018]步骤⑷定时调整
[0019]所述无线自组织网络内所有节点根据所有邻节点广播的与其自身相关的定时偏移量信息，以及自身计算的与周围所有邻节点的定时偏移量信息，通过一定算法计算出定时调整值，调整系统定时偏差。
[0020]根据本发明的另一方面，所述无线自组织网络在约定所有节点定时一致的情况下，利用其周围所有邻节点计算的定时偏移量信息，以及自身计算的与周围所有邻节点的定时偏移量信息，通过一定算法计算系统定时调整值。
【附图说明】
[0021]图1表示本发明所述的无线自组织网络节点定时一致时传输时延计算示意图。
[0022]图2表示本发明所述的无线自组织网络节点定时不一致时传输时延计算示意图。
[0023]图3表示本发明所述的无线自组织网络帧结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]为了达到本发明的目的，采用以下技术方案:
[0025](I)所述无线自组织网络内约定所有节点定时一致。
[0026](2)所述无线自组织网络内所有节点在其约定时隙内依据自己的定时，周期性发送同步和广播信号，如图3所示。每个节点都有其单独的发送位置，互不冲突。
[0027](3)所述无线自组织网络内所有节点在其它节点的约定时隙内接收其它所有邻节点的同步和广播信号，并依据自己的定时计算其时间偏移量。以下分两种情况进行示意:
[0028](a)在所有节点定时一致的情况下，如图1所示。节点I和节点2在其约定时隙内按照准确定时发送同步和广播信号，并在其它节点的发送时隙进行同步和广播信号接收。此时，节点2计算的路径时延I和节点I计算的路径时延2完全相等，且与两个节点之间的距离成正比。
[0029](b)在出现定时偏差的情况下，节点定时出现不一致，如图2所示。节点I在其时隙内按照提前的定时发送同步和广播信号，并在节点2的发送时隙接收节点2发送的同步和广播信号，此时，由于节点I的定时提前，节点2计算的路径时延I变小，而节点I计算的路径时延2变大，路径时延与两个节点的距离和定时偏差都有关系。
[0030](4)所述无线自组织网络内节点根据所有邻节点广播的与其自身相关的路径时延信息，以及自身计算的与周围所有邻节点的路径时延信息，通过一定算法计算出定时调整值，调整自己的系统定时偏差。
[0031]以上为一个无线自组织网络中物理层定时同步计算方法实例，任何利用附图1-3中所述方发都在本专利保护范围。
【主权项】
1.一种无线自组织网络物理层同步方法，所述方法依次含有以下步骤: 约定系统内所有节点定时一致， 步骤(I)周期性发送同步和广播信号 所述无线自组织网络内所有节点在其约定时隙内周期性发送同步和广播信号； 步骤(2)周期性接收其它节点同步和广播信号 所述无线自组织网络内所有节点在约定时隙内周期性接收其周围所有邻节点的同步和广播信号； 步骤(3)广播定时偏移量信息 所述无线自组织网络内所有节点通过其广播信道广播其依据自身定时计算出的与其所有周围邻节点的定时偏移量信息； 步骤(4)定时调整 所述无线自组织网络内所有节点根据所有邻节点广播的与其自身相关的定时偏移量信息，以及自身计算的与周围所有邻节点的定时偏移量信息，通过一定算法计算出定时调整值，调整系统定时偏差。2.根据权利要求1所述的一种无线自组织网络物理层同步方法，其特征在于:所述无线自组织网络在约定所有节点定时一致的情况下，利用其周围所有邻节点计算的定时偏移量信息，以及自身计算的与周围所有邻节点的定时偏移量信息，通过一定算法计算系统定时调整值。
【专利摘要】一种无线自组织网络物理层同步方法涉及一种在无线自组织网络系统中，系统内节点通过计算其与周围所有邻节点的定时偏移量，调整自身的系统定时，保持与全网其它节点同步。其特征在于：系统内所有节点约定定时一致，节点在其约定时隙内周期性发送同步和广播信号，并在其它节点约定发送时隙内接收其它节点同步和广播信号。计算本节点与周围其它邻节点的定时偏移量，并通过定时广播信道告知其它邻节点。节点根据自身和其它邻节点计算的定时偏移量，依据一定算法调整其系统定时，保持与全网其它节点同步。所述方法可以在无线自组织网络中，所有节点同步保持不依赖于其它外部信号源，系统依靠自身即可完成全系统所有节点的同步。
【IPC分类】H04W4/06, H04W84/18, H04W56/00
【公开号】CN105101098
【申请号】CN201410196914
【发明人】魏峥
【申请人】魏峥
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年5月12日