基于TDMA的跳频组网方法与流程

基于tdma的跳频组网方法
技术领域
1.本发明涉及基于tdma的组网通信领域，更为具体的，涉及一种基于 tdma的跳频组网方法。


背景技术：

2.组网常用的tdma时分多址技术，是指以时帧为时间划分单位，每一个时帧中再继续划分为若干个时隙。时隙是每个网络节点占用信道资源的最小时间单元，也是网络拓扑管理的最小控制单元。
3.但是，传统组网方式存在如下技术问题：1.网内节点增多时，网络资源再分配能力较差；2.依靠自发自收方式占用时隙，当传输业务量增多时，新入网节点或优先级较高的传输业务节点获取不到网络带宽；3.节点通信的稳定可靠极大地依赖于同步算法，系统同步对网络传输影响极大。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于tdma的跳频组网方法，解决了背景技术中提出的技术问题，实现在满足全网节点需求的同时，提高网络资源利用率等。
5.本发明的目的是通过以下方案实现的：
6.一种基于tdma的跳频组网方法，包括步骤：
7.s1，构建组网通信拓扑结构，并通过竞争产生网络主节点；
8.s2，由所述主节点统一周期分配管理组网通信中的时隙资源。
9.进一步地，步骤s2包括固定时隙分配子步骤：每个用户节点入网后，根据本地id号对固定时隙“对号入座”，有发送业务时，在距自己最近的下一组固定时隙的相应时刻进行报文传输；且在用户节点入网后，利用本地的固定时隙在时帧内周期发送勤务信息。
10.进一步地，步骤s2中包括动态时隙分配子步骤：当中继节点无多余时隙为其中继子节点提供报文转发时，中继节点通过勤务向主节点申请动态时隙用于为其中继子节点报文进行业务转发；或，当某节点有大流量传输业务时，通过勤务向主节点进行申请，申请成功后在下一个时帧内的本地固定时隙和动态时隙中发送大流量传输业务。
11.进一步地，步骤s2包括中继转发时隙分配子步骤：中继节点为其中继子节点提供业务转发时，首先保证自己的报文发送时隙足够，然后用本地剩余的发送时隙为其进行业务转发，若本地无剩余发送时隙或正在进行报文传输，则中继节点向所述主节点申请动态时隙。
12.进一步地，步骤s2包括话音时隙分配子步骤：时帧设计中的多个话音时隙近似平均地间插在时帧的所有时隙中，在网的多个用户节点均能在话音时隙发送话音数据，通过抢占的方式实现话音传输。
13.进一步地，所述主节点在进行动态时隙的分配时，以图片、视频、中继转发的顺序
依次进行考虑，优先满足在网节点的用户大业务传输需求，中继节点和中继子节点没有图片\视频业务申请权限，只能满足两者的报文和话音传输需求。
14.进一步地，步骤s2中，不同用户节点发送时隙间设有保护时隙，用于抵消节点间的传输时延。
15.进一步地，步骤s2包括子步骤：在物理层对用户数据进行组帧和拆帧。
16.进一步地，所述主节点包括机载终端设备，且支持自适应中继。
17.进一步地，包括节点入网竞争步骤：
18.步骤1：对id为n的节点，n≠1，上电后设计为默认自己为孤立节点状态，以本地时钟为基准，在同步时隙发送同步包，广播自己的id、孤立节点状态信息；
19.步骤2：在上电后的建网时间内，节点n侦听其它节点信息；如果侦听到主节点的广播信息或者从节点的勤务帧信息，立即退出主节点竞争流程，开始向主节点同步；若仅能侦听到其它孤立节点的广播信息，则记录自己一跳范围内孤立节点的id；
20.步骤3：建网时间结束，比较自己的id和监听记录的孤立节点id，若自己最小或者没有侦听到其它孤立节点id，则进入主节点工作模式；若发现记录中有小于本地id的孤立节点id，则退出主节点竞争流程，并设置为进入慢扫状态，等待接收主节点的同步信息。
21.进一步地，包括中继节点入网步骤：
22.步骤1：同步入网的中继节点在本地勤务竞争成功的时刻周期，向主节点发送勤务帧；
23.步骤2：未能入网同步的中继子节点在超帧内保持接收状态，监听到1) 中发送的勤务信息；
24.步骤3：中继子节点根据勤务帧内包含的网络时间同步信息完成本地时间与网络的粗同步，记录该勤务帧中包含的源id和网内主节点id；
25.步骤4：中继子节点在中继子节点勤务竞争时刻发送中继入网请求，该勤务帧目的地址为监听到的节点的id，组网身份为中继子节点；
26.步骤5：中继节点接收到该中继入网请求帧后，若本地有中继能力，则将目的地址改为主节点id，在中继转发勤务时刻向主节点转发该中继入网请求帧，并在将中继子节点id记录在本地中继子节点列表中；
27.步骤6：主节点在主机勤务中应答该入网申请，中继节点监听到之后，在中继勤务应答时刻转发该帧；
28.步骤7：中继子节点接收到入网回复帧后入网成功，获得固定用户时隙，且记录中继节点为本地的中继节点；
29.步骤8：节点上电后，有孤立节点、主节点、子节点、中继节点、中继子节点五种状态，每种状态受网络拓扑、通信条件变化能够发生状态转移。
30.进一步地，包括基于二级中继的路由步骤：
31.步骤1：设置在业务传输时只有主节点和中继节点提供业务转发功能，中继节点只为自己的中继子节点提供转发功能；
32.步骤2：在主节点中保存在网节点一跳可达邻居节点网表，每个超帧根据从节点勤务信息更新该表；主节点在接收到目的id不为自己的业务传输包时，甄别自己是否需要转发；
33.步骤3：中继节点接收到业务帧后，甄别该帧的目的地址是否为自己中继子节点id，若是，则根据本地业务传输情况为该帧提供转发，若不是，则丢弃该帧。
34.进一步地，在步骤8中，所述发生状态转移的条件包括如下任一种或多种：
35.条件a：节点id＝1；
36.条件b：上位机强制设置为主节点状态；
37.条件c：通过主节点竞争获得附近节点响应，则转为主节点状态；
38.条件d：能够监听到主节点同步帧，完成本地时间的粗同步、精同步，并通过勤务竞争成功入网；
39.条件e：收不到主节点同步头，但能够监听到附近入网子节点勤务，并且向其申请中继入网成功；
40.条件f：能够监听到主节点和附近入网子节点信息，但在超帧内勤务竞争不成功，向附近入网子节点申请中继入网并成功；
41.条件g：在超帧内侦听不到中继节点勤务，且也监听不到其它入网子节点信息，处于失步状态；
42.条件h：附近的入网节点拒绝提供中继转发，连续申请多次中继入网失败；
43.条件i：接收到主节点同步头，且通过勤务竞争入网成功；
44.条件j：超过一个失步周期没有监听到主节点同步信息，且在该超帧内也收不到其它从节点勤务；
45.条件k：中继子节点停止向本地申请中继入网请求和业务转发请求；
46.条件l：监听到未入网节点的中继入网申请，向主节点转发得到入网应答，且本地发送时隙未占满；
47.条件m：超过一个失步周期没有监听到主节点同步信息，但在该超帧内监听到其它从节点勤务，申请中继入网成功。
48.进一步地，源节点在本地记录能够监听到节点id，在发送时隙帧中包含有当前路径的先验信息，通过监听提前判断该帧业务传输路径是否超过1 跳；节点本地在每个超帧内根据邻居节点列表刷新先验信息。
49.进一步地，包括时间同步步骤：
50.步骤1：节点上电后，根据自己的主从模式、id号配置信息来选择以本地时间基准同步或是等待匹配同步；其中，主节点用上位机设置的时间为基准；非主节点设备上电后监听网络信息，根据主节点同步、勤务帧或网内从节点勤务帧中包含的主节点发送时刻完成本地时钟的粗同步，进行入网申请；
51.步骤3：同步保持，节点成功入网后，在勤务竞争成功时刻在超帧内周期发送本地勤务，并和主节点交换发送时刻进行精同步，实现同步误差的调整。
52.本发明的有益效果是：
53.本发明至少解决了网内节点增多时，网络资源再分配能力较差的问题，以及解决了当传输业务量增多时，新入网节点或优先级较高的传输业务节点获取不到网络带宽，勤务时隙碰撞增多的问题，以及解决了组网通信时钟同步稳定可靠性较差的问题，实现在满足全网节点需求的同时，提高网络资源利用率。
54.本发明实施例中包括基于tdma集合控制节点间信息交互的时隙资源分配、时间同
步和数据转发、网络管理、路由协议几部分，实现在网内节点状态变化时，拓扑结构可快速收敛，最大支持8节点 5s内迟入网，时隙结构预留扩展入网节点数目功能。整个系统具有一定的抗干扰能力，为在网节点提供语音、视频、图像等多种类型业务传输能力，并根据业务优先级自动调配信道资源。
55.本发明实施例中节点组网优先机载终端设备作为主节点，支持两级自适应中继，通过转发将通信视距提高至200km以上。时隙资源由主节点统一分配管理，便于系统的管理和信道交换，避免收发通道内通信碰撞，增加系统稳定性。网络节点时钟向主节点同步，降低维护成本。系统有自适应能力，可以根据节点上电自同步迅速将同步精度维持在100ns之内、并获得时隙分配、终端状态信息和配置信息；在网节点状态变化(静默、退网)时能够在超帧内迅速对新的网络拓扑结构进行收敛，全网节点既独立于网络拓扑，支持节点静默和退网操作。整个系统支持语音、视频/图片、数字报文等业务并发实时无线传输，除语音信号是信道抢占模式外，其它业务传输都按照节点业务优先级对带宽资源进行分配。
附图说明
56.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
57.附图1为节点上电后选择入网时间基准流程图；
58.附图2为主从节点间同步保持过程(一次rtt校时过程)示意图；
59.附图3a为本发明中时帧中时隙划分设计第一示意图；
60.附图3b为本发明中时帧中时隙划分设计第二示意图；
61.附图4为本发明中同步头组成(同步帧 勤务帧)结构示意图；
62.附图5为中继入网流程图；
63.附图6为主节点路由转发流程图；
64.附图7为中继节点路由转发流程图；
65.附图8为节点状态转移图。
具体实施方式
66.本说明书中所有实施例公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合和/或扩展、替换。
67.本发明中的实施例之一基于tdma的跳频组网系统，其核心包括物理层波形、同步方式、资源分配和路由协议四个部分，设计信道传输速率可为5mbps。需要说明的是，在本发明的技术构思范围内，可设计其他传输速率，这里以设计信道传输速率为5mbps为例进行说明。
68.一、关于时隙资源分配的技术方案
69.针对技术问题1，本发明的设计中，一个时帧的长度为1s，其中包含 1000个1ms的时隙。每个时帧包含同步帧和业务帧两部分。网内带宽资源由主节点根据业务时隙分配协议管理，根据节点入网情况分配用户最小发射时隙(固定时隙)，根据业务需求和节点、业务
优先级进行动态时隙分配，链路带宽分配向视频\图片倾斜，在满足全网节点需求的同时提高网络资源利用率，其具体时隙划分见附图3a、附图3b，可以同时满足8个节点的网间报文传输需求，同时可以提供一路32k速率编码的话音传输和一路视频\ 图像传输。当有超过8个的节点接入需求时，可牺牲视频传输码率，将部分动态时隙分配给新接入节点。其时隙分配方案按照以下规则进行分配：
70.1)根据物理层的π/4dqpsk调制方式和turbo编解码方式，为满足 5mbps的传输速率和每个时隙要预留10％裕量的设计需求，每个时隙发送的用户数据最大可到627byte，即物理层会对用户数据进行组帧和拆帧；
71.2)每个用户节点组网前，都应该通过参数预置或者参数下发的方式获得设备id号，即节点号，该编号在当前组网需求中有且唯一；
72.3)2个50ms周期时隙设计：保证用户1、2享有不大于50ms间隔的发送时隙(详见附图3a、附图3b中用户1的发送时隙：第21ms、71ms、 121ms、
…
721ms、771ms)，可以满足网络拓扑中有周期业务需要进行发送的节点需求；
73.4)话音时隙设计：对于5m的通信系统来说，话音传输速率不高，且传输量相对平均，因此时帧设计中的10个话音时隙近似平均地间插在时帧的990个时隙中，保证每个话音时隙传输的有效数据尽可能多，提高传输效率，在网的多个用户均可以在话音时隙发送话音数据，通过抢占的方式实现话音传输；
74.5)固定时隙分配设计：5组固定时隙设计用于为8用户节点提供网内的报文传输业务时隙，每个用户入网后根据本地id号对时隙“对号入座”，有发送业务时，在距自己最近的下一组固定时隙的相应时刻进行报文传输；且在节点入网后，可以利用本地的固定时隙在时帧内周期发送勤务信息，降低勤务时隙的竞争冲突几率；
75.6)中继转发设计：中继节点为其中继子节点提供业务转发时，首先保证自己的报文发送时隙足够，然后用本地剩余的发送时隙为其进行业务转发，若本地无剩余发送时隙或正在进行报文传输，则中继节点要向主节点申请动态时隙；
76.7)动态时隙设计：4组动态时隙设计用以支撑中继节点的转发需求和节点间视频\图像类型的较大流量业务传输需求。当中继节点无多余时隙为其中继子节点提供报文转发时，中继节点通过勤务向主节点申请1组动态时隙用于为其中继子节点报文进行业务转发；或，当某节点有视频\图片等流量较大的传输业务时，要通过勤务向主节点进行申请，申请成功后可在下1秒内的本地固定时隙和4组动态时隙中发送视频\图像业务，动态且自适应地根据用户需求拓展节点发送带宽；
77.8)主节点在进行动态时隙的分配时，以图片、视频、中继转发的顺序依次进行考虑，优先满足在网节点的用户大业务传输需求，中继节点和中继子节点没有图片\视频业务申请权限，只能满足两者的报文和话音传输需求；
78.9)为了进行信道隔离，不同用户发送时隙间设计有保护时隙，用于抵消节点间的传输时延。
79.为了迅速准确地建立正常通信，在通信时由主节点周期发送携带初始同步信息的同步头，从节点完成本地时间不定区的搜索和同步。同步头部分包含有同步信息和勤务信息两部分，详细设计见附图4。在组网通信中，主节点周期在每秒的第一跳(即时帧0时刻)发送同步信息，共发四时隙。勤务帧包含有15个时隙。主节点的入网应答、从节点、中继子节点
的入网请求，以及中继节点的入网应答转发都在这个阶段进行竞争。节点入网后，依靠同步帧中的勤务交互实现网络时钟同步保持，节点时隙申请，拓扑结构调整和路由信息更新。
80.二、涉及路由协议的技术方案
81.针对技术问题2，基于上述，时隙资源分配的技术方案将本发明中的路由协议分为节点入网竞争、中继节点发现(见附图5)、基于二级中继的路由(见附图6、7)三个部分。节点状态转移见附图8。
82.节点入网竞争协议适用于节点上电后网络初始化过程，具体包括：
83.1)id为n(n≠1)的节点，上电后默认自己孤立节点状态，以本地时钟为基准，在第1秒同步时隙发送hello同步包，广播自己的id、孤立节点状态等信息；
84.2)在上电后的5秒建网周期内，节点n侦听其它节点信息。如果侦听到主节点的广播信息(主节点的同步帧)或者从节点(已同步节点)的勤务帧信息，立即退出主节点竞争流程，开始向主节点同步；若仅能侦听到其它孤立节点的广播信息，则记录自己一跳范围内孤立节点的id；
85.3)建网时间结束，比较自己的id和监听记录的孤立节点id，若自己最小或者没有侦听到其它孤立节点id，则进入主节点(主节点)工作模式；若发现记录中有小于本地id的孤立节点id，则立即退出主节点竞争流程，进入慢扫状态，等待接收主节点的同步信息。
86.在组网完成后主节点脱网或者退网情形下，主节点在同步广播中推举网内最小id的节点为新的主节点，节省竞争时间。若主节点在15秒钟收不到任何节点的勤务信息，则该节点退出主节点状态。
87.节点上电后，若因为与主节点视距超出一跳范围，无法监听到主节点同步信息，但在一个超帧内，能够监听到其它节点发送的勤务帧，则可根据中继节点发现协议进行中继入网操作。在tdma网络中，每个节点的发送时刻由主节点进行分配和管理，因此中继节点发现协议的主要工作在于约束孤立节点监听邻近一跳入网节点的勤务信息，完成与中继节点、主节点进行握手，最终获得网内时隙分配的行为：
88.1)同步入网的中继节点在本地勤务竞争成功的时刻周期向主节点发送勤务帧；
89.2)未能入网同步的中继子节点在超帧内保持接收状态，监听到1)中发送的勤务信息；
90.3)中继子节点根据该勤务帧内包含的网络时间同步信息完成本地时间与网络的粗同步，记录该勤务帧中包含的源id(中继节点id)和网内主节点id；
91.4)中继子节点在中继子节点勤务竞争时刻发送中继入网请求，该勤务帧目的地址为监听到的节点b的id，组网身份为中继子节点；
92.5)中继节点接收到该中继入网请求帧后，若本地有中继能力，则将目的地址改为主节点id，在中继转发勤务时刻向主节点转发该中继入网请求帧,并在将中继子节点id记录在本地中继子节点列表中；
93.6)主节点在主机勤务中应答该入网申请，中继节点监听到之后，在中继勤务应答时刻转发该帧；
94.7)中继子节点接收到入网回复帧后入网成功，获得固定用户时隙，且记录中继节点为本地的中继节点。
95.8)节点上电后，有孤立节点、主节点、子节点、中继节点、中继子节点五种状态，每
种状态受网络拓扑、通信条件等变化发生状态转移，如附图8所示，其转移的规则条件具体约定如下：
96.a.节点id＝1；
97.b.上位机强制设置为主节点状态；
98.c.通过主节点竞争获得附近节点响应；
99.d.能够监听到主节点同步帧，完成本地时间的粗同步、精同步，并通过勤务竞争成功入网；
100.e.收不到主节点同步头，但能够监听到附近入网子节点勤务，并且向其申请中继入网成功；
101.f.可以监听到主节点和附近入网子节点信息，但在超帧内勤务竞争不成功，向附近入网子节点申请中继入网并成功；
102.g.在超帧内侦听不到中继节点勤务，且也监听不到其它入网子节点信息，处于失步状态；
103.h.附近的入网节点拒绝提供中继转发，连续申请3次中继入网失败；
104.i.接收到主节点同步头，且通过勤务竞争入网成功；
105.j.超过一个失步周期没有监听到主节点同步信息，且在该超帧内也收不到其它从节点勤务；
106.k.中继子节点停止向本地申请中继入网请求和业务转发请求；
107.l.监听到未入网节点的中继入网申请，向主节点转发得到入网应答，且本地发送时隙未占满；
108.m.超过一个失步周期没有监听到主节点同步信息，但在该超帧内监听到其它从节点勤务，申请中继入网成功。
109.基于二级中继的路由协议用于解决网络信息交互时，信息传输路径决策和链路收敛问题。本协议规定，在业务传输时只有主节点和中继节点提供业务转发功能，中继节点只为自己的中继子节点提供转发，简化算法，避免产生环形路由。
110.主节点中保存在网节点一跳可达邻居节点网表，每个超帧根据从节点勤务信息更新该表；主节点在接收到目的id不为自己的业务传输包时，需要甄别自己是否需要转发，流程如附图6。中继节点接收到业务帧后，帧别该帧的目的地址是否为自己中继子节点id，若是，则根据本地业务传输情况为该帧提供转发(优先发送本地业务)，若不是，丢弃该帧，具体流程如附图7。
111.除以上规则外，基于二级中继的路由协议的主要支撑还有源节点在本地记录可监听到节点id，在发送时隙帧中要包含有当前路径的先验信息，即通过监听提前判断该帧业务传输路径是否超过1跳。节点本地应在每个超帧内根据邻居节点列表刷新先验信息，减小对当前路径负载均衡产生的影响。
112.三、关于时间同步设计的技术方案
113.针对技术问题3，基于上述时隙资源分配的技术方案，本发明中采用的 tdma的时间同步协议，实现了一种主动式同步方法。在外时钟(上位机软件授时)的辅助下，通过主从节点之间同步帧、勤务帧交互信息，实现所有电台的时钟快速向同一时钟源(主节点)靠近，解决同频干扰，保证网络节点发射设计错开，确保整个网络通信系统正常运行。
114.时间同步协议包括：上电发送hello同步包、静默监听，粗同步(同步帧匹配)和同步保持(rtt校时)三个过程。节点上电后，根据自己的主从模式、id号等配置信息来选择以本地时间基准同步或是等待匹配同步，其过程如附图1。主节点用上位机设置的时间为基准。非主节点设备上电后监听网络信息，根据主节点同步、勤务帧或网内从节点勤务帧中包含的主节点发送时刻完成本地时钟的粗同步，进行入网申请。节点成功入网后，在勤务竞争成功时刻在5秒超帧内周期发送本地勤务，和主节点交换发送时刻进行精同步，实现同步误差的调整，该同步保持过程如附图2。
115.四、关于物理层波形
116.本发明实施例中物理层波形，可以采用π/4dqpsk调制方式和turbo 编解码技术实现，提高信道接收灵敏度和抗干扰性能。
117.实施例1：一种基于tdma的跳频组网方法，包括步骤：
118.s1，构建组网通信拓扑结构，并通过竞争产生网络主节点；
119.s2，由主节点统一周期分配管理组网通信中的时隙资源。
120.实施例2：在实施例1的基础上，步骤s2包括固定时隙分配子步骤：每个用户节点入网后，根据本地id号对固定时隙“对号入座”，有发送业务时，在距自己最近的下一组固定时隙的相应时刻进行报文传输；且在用户节点入网后，利用本地的固定时隙在时帧内周期发送勤务信息。
121.实施例3：在实施例1的基础上，步骤s2中包括动态时隙分配子步骤：当中继节点无多余时隙为其中继子节点提供报文转发时，中继节点通过勤务向主节点申请动态时隙用于为其中继子节点报文进行业务转发；或，当某节点有大流量传输业务时，通过勤务向主节点进行申请，申请成功后在下一个时帧内的本地固定时隙和动态时隙中发送大流量传输业务。
122.实施例4：在实施例1的基础上，步骤s2包括中继转发时隙分配子步骤：中继节点为其中继子节点提供业务转发时，首先保证自己的报文发送时隙足够，然后用本地剩余的发送时隙为其进行业务转发，若本地无剩余发送时隙或正在进行报文传输，则中继节点向主节点申请动态时隙。
123.实施例5：在实施例1的基础上，步骤s2包括话音时隙分配子步骤：时帧设计中的多个话音时隙近似平均地间插在时帧的所有时隙中，在网的多个用户节点均能在话音时隙发送话音数据，通过抢占的方式实现话音传输。
124.实施例6：在实施例3基础上，主节点在进行动态时隙的分配时，以图片、视频、中继转发的顺序依次进行考虑，优先满足在网节点的用户大业务传输需求，中继节点和中继子节点没有图片\视频业务申请权限，只能满足两者的报文和话音传输需求。
125.实施例7：在实施例1的基础上，步骤s2中，不同用户节点发送时隙间设有保护时隙，用于抵消节点间的传输时延。
126.实施例8：在实施例1的基础上，步骤s2包括子步骤：在物理层对用户数据进行组帧和拆帧。
127.实施例9：在实施例1的基础上，主节点包括机载终端设备，且支持自适应中继。
128.实施例10：在实施例1～9中任一个的基础上，包括节点入网竞争步骤：
129.步骤1：对id为n的节点，n≠1，上电后设计为默认自己为孤立节点状态，以本地时
钟为基准，在同步时隙发送同步包，广播自己的id、孤立节点状态信息；
130.步骤2：在上电后的建网时间内，节点n侦听其它节点信息；如果侦听到主节点的广播信息或者从节点的勤务帧信息，立即退出主节点竞争流程，开始向主节点同步；若仅能侦听到其它孤立节点的广播信息，则记录自己一跳范围内孤立节点的id；
131.步骤3：建网时间结束，比较自己的id和监听记录的孤立节点id，若自己最小或者没有侦听到其它孤立节点id，则进入主节点工作模式；若发现记录中有小于本地id的孤立节点id，则退出主节点竞争流程，并设置为进入慢扫状态，等待接收主节点的同步信息。
132.实施例11：在实施例1～9中任一个的基础上，包括中继节点入网步骤：
133.步骤1：同步入网的中继节点在本地勤务竞争成功的时刻周期，向主节点发送勤务帧；
134.步骤2：未能入网同步的中继子节点在超帧内保持接收状态，监听到1) 中发送的勤务信息；
135.步骤3：中继子节点根据勤务帧内包含的网络时间同步信息完成本地时间与网络的粗同步，记录该勤务帧中包含的源id和网内主节点id；
136.步骤4：中继子节点在中继子节点勤务竞争时刻发送中继入网请求，该勤务帧目的地址为监听到的节点的id，组网身份为中继子节点；
137.步骤5：中继节点接收到该中继入网请求帧后，若本地有中继能力，则将目的地址改为主节点id，在中继转发勤务时刻向主节点转发该中继入网请求帧，并在将中继子节点id记录在本地中继子节点列表中；
138.步骤6：主节点在主机勤务中应答该入网申请，中继节点监听到之后，在中继勤务应答时刻转发该帧；
139.步骤7：中继子节点接收到入网回复帧后入网成功，获得固定用户时隙，且记录中继节点为本地的中继节点；
140.步骤8：节点上电后，有孤立节点、主节点、子节点、中继节点、中继子节点五种状态，每种状态受网络拓扑、通信条件变化能够发生状态转移。
141.实施例12：在实施例1～9中任一个的基础上，包括基于二级中继的路由步骤：
142.步骤1：设置在业务传输时只有主节点和中继节点提供业务转发功能，中继节点只为自己的中继子节点提供转发功能；
143.步骤2：在主节点中保存在网节点一跳可达邻居节点网表，每个超帧根据从节点勤务信息更新该表；主节点在接收到目的id不为自己的业务传输包时，甄别自己是否需要转发；
144.步骤3：中继节点接收到业务帧后，甄别该帧的目的地址是否为自己中继子节点id，若是，则根据本地业务传输情况为该帧提供转发，若不是，则丢弃该帧。
145.实施例13：在实施例11的基础上，在步骤8中，发生状态转移的条件包括如下任一种或多种：
146.条件a：节点id＝1；
147.条件b：上位机强制设置为主节点状态；
148.条件c：通过主节点竞争获得附近节点响应，则转为主节点状态；
149.条件d：能够监听到主节点同步帧，完成本地时间的粗同步、精同步，并通过勤务竞
争成功入网；
150.条件e：收不到主节点同步头，但能够监听到附近入网子节点勤务，并且向其申请中继入网成功；
151.条件f：能够监听到主节点和附近入网子节点信息，但在超帧内勤务竞争不成功，向附近入网子节点申请中继入网并成功；
152.条件g：在超帧内侦听不到中继节点勤务，且也监听不到其它入网子节点信息，处于失步状态；
153.条件h：附近的入网节点拒绝提供中继转发，连续申请多次中继入网失败；
154.条件i：接收到主节点同步头，且通过勤务竞争入网成功；
155.条件j：超过一个失步周期没有监听到主节点同步信息，且在该超帧内也收不到其它从节点勤务；
156.条件k：中继子节点停止向本地申请中继入网请求和业务转发请求；
157.条件l：监听到未入网节点的中继入网申请，向主节点转发得到入网应答，且本地发送时隙未占满；
158.条件m：超过一个失步周期没有监听到主节点同步信息，但在该超帧内监听到其它从节点勤务，申请中继入网成功。
159.实施例14：在实施例12的基础上，源节点在本地记录能够监听到节点 id，在发送时隙帧中包含有当前路径的先验信息，通过监听提前判断该帧业务传输路径是否超过1跳；节点本地在每个超帧内根据邻居节点列表刷新先验信息。
160.实施例15：在实施例1～9中任一个的基础上，包括时间同步步骤：
161.步骤1：节点上电后，根据自己的主从模式、id号配置信息来选择以本地时间基准同步或是等待匹配同步；其中，主节点用上位机设置的时间为基准；非主节点设备上电后监听网络信息，根据主节点同步、勤务帧或网内从节点勤务帧中包含的主节点发送时刻完成本地时钟的粗同步，进行入网申请；
162.步骤3：同步保持，节点成功入网后，在勤务竞争成功时刻在超帧内周期发送本地勤务，并和主节点交换发送时刻进行精同步，实现同步误差的调整。
163.除以上实例以外，本领域技术人员根据上述公开内容获得启示或利用相关领域的知识或技术进行改动获得其他实施例，各个实施例的特征可以互换或替换，本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。