基于双射频的自组网同步方法及系统

1.本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种基于双射频的自组网同步方法及系统。


背景技术：

2.无线自组网无需地面基础设施支持，具有组网灵活、克服地面限制等优势，在自然灾害、抗震救灾等应急场景中有极其广泛的应用。随着网络规模扩大、网络跳数增加，节点间的竞争急剧增加，尤其是在多跳业务传输过程中，时延逐级增加、带宽逐级下降，严重制约了无线自组网跳数与规模的进一步扩展。
3.双射频技术为每个节点提供两个射频器，实现了时隙资源和频点资源的复用，可以降低复用距离、提升网络容量，是解决上述问题的有效途径。
4.双射频自组网采用时分双工工作模式，节点间精准即时同步是双射频自组网网络建立与业务传输的前提。单射频自组网节点仅连接一个射频器，在组网过程中只需通过粗同步与精同步过程，消除节点间数据链路层时钟误差与物理层时钟误差即可。但基于双射频的自组网节点需要同时控制两个射频器，粗同步与精同步过程仅能实现主射频与在网节点间的同步，未进行从射频同步，导致从射频无法正常工作。即基于双射频的自组网节点在进行入网同步过程时，需要调节所有射频器，与在网节点射频器保持时钟同步。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种实现入网节点主从射频均与在网节点完成同步，进而保证双射频自组网快速稳定组网的基于双射频的自组网同步方法及系统，以解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题。
6.为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：
7.一方面，本发明提供一种基于双射频的自组网同步方法，包括：
8.待入网节点开机以后，设定扫描定时器，主射频发送频点切换原语，调整所有射频器至不同的工作频点中，进行信道扫描；
9.若在规定的扫描时间内，待入网节点所有频点信道中都未接收到在网节点的网络信息，则对于未收到在网节点的网络信息的节点，判定当前网络环境中尚未建立网络，将网络号设置为本节点id号，由该节点自行建立网络，成为建网节点并等待其余节点加入；
10.若在扫描时间内，待入网节点某个射频器接收到在网节点的网络信息，则通过待入网节点的主射频器调节从射频器的工作频点至入网频点，并广播赞助节点id号。
11.优选的，待入网节点判定当前网络环境中已存在网络，收集扫描时间内接收到在网节点的网络信息，并选择一个节点作为当前节点的入网赞助节点，入网频点号即为该赞助节点的工作频点号。
12.优选的，待入网节点等待再次收到赞助节点的网络信息，若设定时间内未收到赞助节点信息，则删除赞助节点信息并通过待入网节点的主射频器调节从射频器的工作频点
至入网频点，并广播赞助节点id号；若收到赞助节点信息，调节本地时钟信息，与赞助节点网络信息中携带的发送帧号、时隙号保持一致至此，完成数据链路层时钟误差消除。
13.优选的，待入网节点的主射频发送入网申请消息，记录入网申请消息发送时间，其余射频器保持静默；等待接收赞助节点的入网回复消息，若在规定等待时间内收到入网回复消息，则计算节点间时钟误差并告知物理层进行调整，消除物理层时钟误差；若未收到入网回复消息，则删除赞助节点信息通过待入网节点的主射频器调节从射频器的工作频点至入网频点，并广播赞助节点id号。
14.优选的，还包括进行从射频精同步，所述从射频精同步包括：待入网节点主射频保持静默，从射频发送入网申请消息，记录入网申请消息发送时间；等待接收赞助节点的入网回复消息，若在规定等待时间内收到入网回复消息，则计算节点间时钟误差并告知物理层进行调整，消除物理层时钟误差；若未收到入网回复消息，则删除赞助节点信息并通过待入网节点的主射频器调节从射频器的工作频点至入网频点，并广播赞助节点id号。
15.优选的，对于未收到在网节点的网络信息的节点，判定当前网络环境中尚未建立网络，将网络号设置为本节点id号，由该节点自行建立网络，成为建网节点并等待其余节点加入；当有节点加入后，在待入网节点完成入网同步过程后，调整建网节点所有从射频器的工作频点与待入网节点的从射频器保持一致，并将待入网节点设置为赞助节点，并进行从射频精同步，即可实现建网节点所有射频器间的同步过程。
16.第二方面，本发明提供一种基于双射频的自组网同步系统，包括：
17.控制器，所述控制器被配置为：
18.待入网节点开机以后，设定扫描定时器，主射频发送频点切换原语，调整所有射频器至不同的工作频点中，进行信道扫描；
19.若在规定的扫描时间内，待入网节点所有频点信道中都未接收到在网节点的网络信息，则对于未收到在网节点的网络信息的节点，判定当前网络环境中尚未建立网络，将网络号设置为本节点id号，由该节点自行建立网络，成为建网节点并等待其余节点加入；
20.若在扫描时间内，待入网节点某个射频器接收到在网节点的网络信息，则通过待入网节点的主射频器调节从射频器的工作频点至入网频点，并广播赞助节点id号。
21.第三方面，本发明提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述处理器和所述存储器相互通信，所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令执行如上所述的基于双射频的自组网同步方法。
22.第四方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述处理器和所述存储器相互通信，所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令执行如上所述的基于双射频的自组网同步方法。
23.第五方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的基于双射频的自组网同步方法。
24.本发明有益效果：实现了入网节点主从射频均与在网节点同步，为双射频自组网快速稳定组网提供支撑。
25.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本发明实施例所述的双射频自组网节点架构示意图。
28.图2为本发明实施例所述的基于双射频的自组网同步方法流程示意图。
具体实施方式
29.下面详细叙述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
30.本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。
31.还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
32.本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或它们的组。
33.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
34.为便于理解本发明，下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步解释说明，且具体实施例并不构成对本发明实施例的限定。
35.本领域技术人员应该理解，附图只是实施例的示意图，附图中的部件并不一定是实施本发明所必须的。
36.实施例1
37.本实施例1提供一种基于双射频的自组网同步系统，该系统包括：
38.控制器，所述控制器被配置为：
39.待入网节点开机以后，设定扫描定时器，主射频发送频点切换原语，调整所有射频器至不同的工作频点中，进行信道扫描；
40.若在规定的扫描时间内，待入网节点所有频点信道中都未接收到在网节点的网络信息，则对于未收到在网节点的网络信息的节点，判定当前网络环境中尚未建立网络，将网络号设置为本节点id号，由该节点自行建立网络，成为建网节点并等待其余节点加入；
41.若在扫描时间内，待入网节点某个射频器接收到在网节点的网络信息，则通过待入网节点的主射频器调节从射频器的工作频点至入网频点，并广播赞助节点id号。
42.本实施例1中，利用上述的基于双射频的自组网同步系统，实现了基于双射频的自组网同步方法，包括：
43.待入网节点开机以后，设定扫描定时器，主射频发送频点切换原语，调整所有射频器至不同的工作频点中，进行信道扫描；
44.若在规定的扫描时间内，待入网节点所有频点信道中都未接收到在网节点的网络信息，则对于未收到在网节点的网络信息的节点，判定当前网络环境中尚未建立网络，将网络号设置为本节点id号，由该节点自行建立网络，成为建网节点并等待其余节点加入；
45.若在扫描时间内，待入网节点某个射频器接收到在网节点的网络信息，则通过待入网节点的主射频器调节从射频器的工作频点至入网频点，并广播赞助节点id号。
46.其中，待入网节点判定当前网络环境中已存在网络，收集扫描时间内接收到在网节点的网络信息，并选择一个节点作为当前节点的入网赞助节点，入网频点号即为该赞助节点的工作频点号。
47.待入网节点等待再次收到赞助节点的网络信息，若设定时间内未收到赞助节点信息，则删除赞助节点信息并通过待入网节点的主射频器调节从射频器的工作频点至入网频点，并广播赞助节点id号；若收到赞助节点信息，调节本地时钟信息，与赞助节点网络信息中携带的发送帧号、时隙号保持一致至此，完成数据链路层时钟误差消除。
48.本实施例1中，待入网节点的主射频发送入网申请消息，记录入网申请消息发送时间，其余射频器保持静默；等待接收赞助节点的入网回复消息，若在规定等待时间内收到入网回复消息，则计算节点间时钟误差并告知物理层进行调整，消除物理层时钟误差；若未收到入网回复消息，则删除赞助节点信息通过待入网节点的主射频器调节从射频器的工作频点至入网频点，并广播赞助节点id号。
49.还包括进行从射频精同步，所述从射频精同步包括：待入网节点主射频保持静默，从射频发送入网申请消息，记录入网申请消息发送时间；等待接收赞助节点的入网回复消息，若在规定等待时间内收到入网回复消息，则计算节点间时钟误差并告知物理层进行调整，消除物理层时钟误差；若未收到入网回复消息，则删除赞助节点信息并通过待入网节点的主射频器调节从射频器的工作频点至入网频点，并广播赞助节点id号。
50.对于未收到在网节点的网络信息的节点，判定当前网络环境中尚未建立网络，将网络号设置为本节点id号，由该节点自行建立网络，成为建网节点并等待其余节点加入；当有节点加入后，在待入网节点完成入网同步过程后，调整建网节点所有从射频器的工作频点与待入网节点的从射频器保持一致，并将待入网节点设置为赞助节点，并进行从射频精同步，即可实现建网节点所有射频器间的同步过程。
51.实施例2
52.本实施例2中，提供一种基于双射频的自组网同步方法，该方法适用于双射频自组网，系统内节点具备两个射频器。该方法包括如下步骤：
53.步骤一、待入网节点开机以后，设定扫描定时器，主射频发送频点切换原语，调整所有射频器至不同的工作频点中，进行信道扫描。
54.若在规定的扫描时间内，待入网节点所有频点信道中都未接收到在网节点的网络
信息，则执行步骤七；若在扫描时间内，待入网节点某个射频器接收到在网节点的网络信息，则执行步骤二。
55.步骤二、待入网节点判定当前网络环境中已存在网络，收集扫描时间内接收到在网节点的网络信息，并选择一个节点作为当前节点的入网赞助节点，入网频点号即为该赞助节点的工作频点号。待入网节点的主射频器，通过横向通信块，调节从射频器的工作频点至入网频点，并广播赞助节点id号。
56.步骤三、进行粗同步：待入网节点等待再次收到赞助节点的网络信息，若设定时间内未收到赞助节点信息，则删除赞助节点信息并执行步骤二；若收到赞助节点信息，调节本地时钟信息，与赞助节点网络信息中携带的发送帧号、时隙号保持一致至此，完成数据链路层时钟误差消除。
57.步骤四、完成粗同步后，待入网节点的主射频发送入网申请消息，记录入网申请消息发送时间t
1-s
，其余射频器保持静默。等待接收赞助节点的入网回复消息，若在规定等待时间内收到入网回复消息，则执行步骤五；若未收到入网回复消息，则删除赞助节点信息并执行步骤二。
58.步骤五、进行精同步：记录入网回复信息接收时刻t
2-r
；解析入网回复信息，记录入网回复信息中入网申请消息接收时刻t
1-r
、入网回复信息发送时刻t
2-s
，计算节点间时钟误差并告知物理层进行调整，消除物理层时钟误差。
59.步骤六、进行从射频精同步：待入网节点主射频保持静默，从射频发送入网申请消息，记录入网申请消息发送时间t
1-s
。等待接收赞助节点的入网回复消息，若在规定等待时间内收到入网回复消息，则执行步骤五；若未收到入网回复消息，则删除赞助节点信息并执行步骤二。至此，完成双射频自组网节点同步。
60.步骤七、对于未收到在网节点的网络信息的节点，判定当前网络环境中尚未建立网络，将网络号设置为本节点id号，由该节点自行建立网络，成为建网节点并等待其余节点加入，当有节点加入后执行步骤八。
61.步骤八、在待入网节点完成入网同步过程后，调整建网节点所有从射频器的工作频点与待入网节点的从射频器保持一致，并将待入网节点设置为赞助节点，执行步骤六，即可实现建网节点所有射频器间的同步过程。
62.本实施例2中，所述步骤五中时钟误差计算方式如下：
[0063][0064]
实施例3
[0065]
如图1、图2所示，本实施例3提供一种基于双射频的自组网同步方法，该方法适用于双射频自组网，系统内节点具备两个射频器，具体过程为：
[0066]
步骤s1：待入网节点开机以后，设定扫描定时器，主射频发送频点切换原语，调整所有射频器至不同的工作频点中，进行信道扫描。
[0067]
若在规定的扫描时间内，待入网节点所有频点信道中都未接收到在网节点的网络信息，则执行步骤s7；若在扫描时间内，待入网节点某个射频器接收到在网节点的网络信息，则执行步骤s2。
[0068]
步骤s2：待入网节点判定当前网络环境中已存在网络，收集扫描时间内接收到在
网节点的网络信息，并选择一个节点作为当前节点的入网赞助节点，入网频点号即为该赞助节点的工作频点号。待入网节点的主射频器，通过横向通信块，调节从射频器的工作频点至入网频点，并广播赞助节点id号。
[0069]
其中，待入网节点的赞助节点选取原则综合考虑接收信噪比、距建网节点距离(跳数)、网络id号等因素，选择接收信噪比高于门限阈值、距离建网节点距离更小、网络id号更小的在网节点作为赞助节点。
[0070]
步骤s3：进行粗同步：待入网节点等待再次收到赞助节点的网络信息，若设定时间内未收到赞助节点信息，则删除赞助节点信息并执行步骤s2；若收到赞助节点信息，调节本地时钟信息，与赞助节点网络信息中携带的发送帧号、时隙号保持一致。至此，完成数据链路层时钟误差消除。
[0071]
由于在步骤s2中，待入网节点所有射频器的工作频点都调整至当前频点，因而所有射频器都能够接收到控制信令，完成粗同步。此时，待入网节点的所有射频器间都实现了同步，但与在网节点仍存在物理层时钟误差。
[0072]
步骤s4：完成粗同步后，待入网节点的主射频发送入网申请消息，记录入网申请消息发送时间t
1-s
，其余射频器保持静默。等待接收赞助节点的入网回复消息，若在规定等待时间内收到入网回复消息，则执行步骤s5；若未收到入网回复消息，则删除赞助节点信息并执行步骤s2。
[0073]
步骤s5：进行精同步：记录入网回复信息接收时刻t
2-r
；解析入网回复信息，记录入网回复信息中入网申请消息接收时刻t
1-r
、入网回复信息发送时刻t
2-s
，计算节点间时钟误差并告知物理层进行调整，消除物理层时钟误差。。
[0074]
由如下公式计算时钟误差：
[0075]
步骤s6：进行从射频精同步：待入网节点主射频保持静默，从射频发送入网申请消息，记录入网申请消息发送时间t
1-s
。等待接收赞助节点的入网回复消息，若在规定等待时间内收到入网回复消息，则执行步骤s5；若未收到入网回复消息，则删除赞助节点信息并执行步骤s2。至此，完成双射频自组网节点同步。
[0076]
步骤s7：判定当前网络环境中尚未建立网络，将网络号设置为本节点id号，由该节点自行建立网络，成为建网节点并等待其余节点加入，当有节点加入后执行步骤s8。
[0077]
步骤s8：建网节点的射频间同步需首个入网节点协助完成。在待入网节点完成入网同步过程后，调整建网节点所有从射频器的工作频点与待入网节点的从射频器保持一致，并将待入网节点设置为赞助节点，执行步骤s6，即可实现建网节点所有射频器间的同步过程。
[0078]
实施例4
[0079]
本发明实施例4提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述处理器和所述存储器相互通信，所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令执行基于双射频的自组网同步方法，该方法包括如下流程步骤：
[0080]
待入网节点开机以后，设定扫描定时器，主射频发送频点切换原语，调整所有射频器至不同的工作频点中，进行信道扫描；
[0081]
若在规定的扫描时间内，待入网节点所有频点信道中都未接收到在网节点的网络
信息，则对于未收到在网节点的网络信息的节点，判定当前网络环境中尚未建立网络，将网络号设置为本节点id号，由该节点自行建立网络，成为建网节点并等待其余节点加入；
[0082]
若在扫描时间内，待入网节点某个射频器接收到在网节点的网络信息，则通过待入网节点的主射频器调节从射频器的工作频点至入网频点，并广播赞助节点id号。
[0083]
实施例5
[0084]
本发明实施例5提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现基于双射频的自组网同步方法，该方法包括如下流程步骤：
[0085]
待入网节点开机以后，设定扫描定时器，主射频发送频点切换原语，调整所有射频器至不同的工作频点中，进行信道扫描；
[0086]
若在规定的扫描时间内，待入网节点所有频点信道中都未接收到在网节点的网络信息，则对于未收到在网节点的网络信息的节点，判定当前网络环境中尚未建立网络，将网络号设置为本节点id号，由该节点自行建立网络，成为建网节点并等待其余节点加入；
[0087]
若在扫描时间内，待入网节点某个射频器接收到在网节点的网络信息，则通过待入网节点的主射频器调节从射频器的工作频点至入网频点，并广播赞助节点id号。
[0088]
实施例6
[0089]
本发明实施例6提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述处理器和所述存储器相互通信，所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令执行基于双射频的自组网同步方法，该方法包括如下步骤：
[0090]
待入网节点开机以后，设定扫描定时器，主射频发送频点切换原语，调整所有射频器至不同的工作频点中，进行信道扫描；
[0091]
若在规定的扫描时间内，待入网节点所有频点信道中都未接收到在网节点的网络信息，则对于未收到在网节点的网络信息的节点，判定当前网络环境中尚未建立网络，将网络号设置为本节点id号，由该节点自行建立网络，成为建网节点并等待其余节点加入；
[0092]
若在扫描时间内，待入网节点某个射频器接收到在网节点的网络信息，则通过待入网节点的主射频器调节从射频器的工作频点至入网频点，并广播赞助节点id号。
[0093]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0094]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0095]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或
多个方框中指定的功能。
[0096]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0097]
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域技术人员在不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形，都应涵盖在本发明的保护范围之内。