移动自组网的子网融合和子网分裂方法及系统与流程

1.本发明涉及一种子网融合和分裂方法及系统，尤其是移动自组网的子网融合和子网分裂方法及系统。


背景技术：

2.在自组网通信过程中，同一子网的各个节点在不同的通信范围中建立起多个小子网，随着节点的整体移动，在同一通信范围的各个小子网融合为一个整体的子网相互通信成为一项研究热点。现有技术中根据全网拓扑结构和地理位置等信息作为融合的前提条件进行子网融合，该方法首先以地理位置划分边缘节点，其次在边缘节点上划分融合时隙组，最后发送融合帧进行子网融合，但是该方法有一个明显的缺陷，需要依赖gps定位系统进行距离测量，而且划分时隙组会影响本子网原有的业务传输。此外，现有技术中还包括电力线通信中不同准蛛子网的子网融合方法，但是该方法在进行子网融合时需要解散另一个子网然后重新入网到整个新的大子网，不仅效率较慢且需要停掉另一个子网的业务。


技术实现要素：

3.发明目的：本发明的第一目的是提供一种不影响业务往来、避免时隙冲突的移动自组网的子网融合和子网分裂方法；本发明的第一目的是提供一种移动自组网的子网融合和子网分裂系统。
4.技术方案：本发明所述的移动自组网的子网融合和子网分裂方法，所述子网融合包括如下步骤：
5.(1)选举本子网节点号最小的节点作为控制节点；
6.(2)在没有同步的状态下，各子网的节点搜索邻子网的同步信号，任一节点收到同步信号后，读取发送同步信号的子网的bcch；
7.(3)本子网的控制节点收到第一个bcch后，直到与对方子网融合完成前不再接收bcch；
8.(4)本子网控制节点根据对方子网的节点数及时间偏移构建融合控制指令，完成与本子网与对方子网的融合；
9.(5)重新选举控制节点。
10.进一步地，步骤(1)中所述控制节点选举完成之后，定时向全网广播控制信令心跳，若子网中的任一节点连续3次没有收到控制信令心跳，则判定控制节点掉线，重新选举控制节点。
11.进一步地，步骤(4)中，根据所述时间偏移确定融合时间，在融合时间后加入若干个超帧开始调整时差进行子网融合。
12.进一步地，步骤(4)中所述融合控制指令包括根据融合策略确定融合子网和被融合子网，所述融合策略为：子网节点数少的子网为融合子网，子网节点数多的子网为被融合子网；若本子网和对方子网节点数相同，则帧号小的子网为融合子网，帧号大的子网为融合
子网。
13.进一步地，所述融合子网根据时间偏移调整时间为与所述被融合子网的时间一致。
14.进一步地，步骤(3)中，所述控制节点收到第一个bcch，包括控制节点收到对方子网的bcch，以及本子网中的非控制节点收到对方子网的bcch后，本子网的控制节点收到非控制节点转发的bcch。
15.进一步地，步骤(2)中，在没有同步的状态下，各子网的节点搜索邻节点的同步信号的优先级低于节点的业务的优先级。
16.进一步地，所述子网分裂包括：本子网由于若干节点移动到不同的通信范围而分裂成若干子网，每个重新选举控制节点，子网分裂完成。
17.本发明所述的移动自组网的子网融合和子网分裂系统，包括：
18.控制节点选举模块，用于选举本子网节点号最小的节点作为控制节点；
19.盲搜模块，用于在没有同步的状态下，各子网的节点搜索邻节点的同步信号，任一节点收到同步信号后，读取发送同步信号的子网的bcch；本子网的控制节点收到第一个bcch后，直到与对方子网融合完成前不再接收bcch；
20.子网融合模块，用于本子网控制节点根据对方子网的节点数及时间偏移构建融合控制指令，完成与本子网与对方子网的融合；
21.子网分裂模块，用于在本子网的若干节点移动到不同的通信范围时，分裂成若干子网。
22.本发明所述的计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的移动自组网的子网融合和子网分裂方法。
23.有益效果：与现有技术相比，本发明的优点在于：(1)本发明设置盲搜的优先级低于业务优先级，在子网融合时不会影响子网的业务往来；(2)本发明的控制节点在收到第一个bcch时将子网融合的状态调整为待融合状态，避免了子网融合中的时隙冲突；(3)本发明无须解散子网，在同一时间点对融合子网进行时间调整且调整为和被融合子网相同的时间，提升了子网融合的效率；(4)本发明普遍适用于基于时分复用且每个节点在一个超帧里发送一次bcch(bcch中有sync信息，且每个节点在固定的时隙上发送该消息)的移动自组网。
附图说明
24.图1为本发明的子网融合流程图。
25.图2为本发明实施例中的子网融合过程图。
26.图3为本发明实施例中的控制节点向全网广播数据的流程图。
27.图4为本发明实施例中的盲搜时隙示意图。
28.图5为本发明实施例中的子网分裂过程图。
具体实施方式
29.下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
30.如图1所示，所述子网融合和子网分裂包括以下内容：
31.(1)在每个小子网中选举控制节点：
32.(1a)控制节点的选举是一个收敛的过程，根据各个小子网的入网情况将控制节点收敛为本子网macid(节点的节点号)最小的节点，如果有没有入网的节点，则选择自己作为控制节点；
33.(1b)控制节点选举完成之后，会定时向全网广播控制信令心跳，如果子网中的任一节点连续3次没有收到控制信令心跳，则视为控制节点掉线，则重新发起控制节点选举。
34.(2)网间盲搜：
35.盲搜是指在没有同步的状态下，各子网的节点搜索邻节点的sync(同步信号，每个节点在一个超帧内都会发送一次该信号便于实现子网内的时间偏移的调整)信号获取二者之间的同步时偏的过程。由于是在无同步的状态下进行盲搜，所以搜索的时间越长，获取到邻节点的sync信号的可能就越大。
36.子网之间需要维持盲搜来发现对方节点，但是为了不影响子网中节点自身业务，盲搜的优先级比自身的业务优先级低，即在完成自身业务的前提下进行盲搜。由于子网中所有节点都有盲搜机制，所以理论上只要处于同一通信范围的两个子网必然有节点能发现对方子网的sync信号。
37.子网中如果有节点收到邻子网的sync信号，则根据sync信号计算时间偏移。根据时间偏移得到发送sync信号节点发送bcch(广播控制信道)的时隙位置，然后在该位置读取bcch。
38.(3)子网融合冲突避免：
39.在子网融合的过程中需要解决两个子网同时向对方子网融合的冲突问题，同时要保证在子网单向发现对方子网时也能完成融合；
40.在步骤(2)盲搜的时候如果读取到对方子网邻节点的bcch后，判断本节点是否是控制节点，如果是控制节点则解析bcch信息，得到时间偏移量和对方子网的节点数，根据对方子网的节点数和时间偏移量决定是否发起子网融合，以及子网融合的时间点；如果不是控制节点，则将该消息转发至控制节点。
41.当控制节点收到第一个bcch时，将子网融合的状态调整为待融合状态，不再接收其他节点发送过来的对方子网邻节点的bcch。待融合完成之后将状态切回可融合的状态，恢复对邻子网邻节点bcch的接收。
42.(4)子网融合：
43.在步骤(3)中，子网的控制节点根据bcch获取到了对方子网的节点数以及对方子网的时间偏移，根据这两个参数，控制节点开始构建融合控制指令；
44.(4a)构建融合指令，首先子网节点数少的向子网节点数多的融合，如果节点数相同，则时间慢的向时间快的融合，即帧号小的向帧号大的融合；
45.(4b)步骤(4a)确定了融合的策略，然后将策略结果以及计算的时间偏移量加入到融合指令中。最后确定子网的融合时间，考虑到多跳节点在接收控制节点融合指令的时延，本方法根据本子网的业务情况在确定融合时间点后再加6个超帧(一个超帧大约3秒左右)开始调整时差进行子网融合；
46.(4c)在构建完成融合指令后，控制节点在本子网全网广播该信息；
47.(4d)本子网全网收到控制节点的融合指令时，本实施例中假设得到的策略是本子
网向邻子网融合，则本子网的所有节点根据融合指令带过来的时间差和开始融合的时间点，添加子网融合任务；
48.(4e)当融合时间点到来时，本子网的所有节点根据时间差调整本节点的时间，时间调整完成后本子网和对方子网的时间一致。
49.(5)路由信息更新：
50.(5a)步骤(4)完成了时间同步，在时间同步的状态下，两个小子网的业务信息都能被对方收到；根据对方子网的路由业务信息，可以得到全网的路由信息；
51.(5b)步骤(5a)后，根据路由提供的全网macid，重新选举控制节点，控制节点选举完成，则子网融合完成。
52.(6)子网分裂：
53.(6a)子网分裂是在原来在同一个子网中的节点，由于一些节点移动到不同的通信范围中，导致节点分裂成几个不同的小子网。
54.(6b)当子网分裂成几个子网后，原来控制节点的心跳信令无法接受，触发控制节点选举流程，具体流程在步骤(1)中。
55.(6c)当控制节点选举完成，则子网分裂完成。
56.下面通过实例验证本发明的方法。
57.步骤1，选举控制节点。
58.第1步，选择子网中节点号最小的节点，如图2中两个子网，a1是子网1中最小的节点，a4是子网2中最小的节点。故选择a1、a4分别为子网1、子网2中的控制节点。
59.第2步，选择的控制节点向本子网广播控制节点信息，且定时发送控制信令心跳。如图3所示，在子网中，控制节点a1按照
①
～
③
的箭头顺序向本子网的非控制节点广播控制节点信息和发送控制信令心跳，如果本子网在产生控制节点后，连续3次没有收到控制信令则视为控制节点掉线，则重新选举新的控制节点。
60.步骤2，网间盲搜。
61.第1步，根据节点的空闲时隙，选择没有业务的时隙进行盲搜，如图4所示，第1列是每个节点固定的信令时隙，其余时隙是业务时隙，空闲(idle)的业务时隙都可以用来做盲搜。
62.第2步，判断是否能盲搜到邻子网的sync，图2所示，a2和a4是在一个通信范围之内，理论上通过盲搜a2和a4能相互发现对方。
63.步骤3，融合。
64.图2中的a2、a4发现了对方子网，如图2中的
①
～
③
箭头所示；假设根据对方的时间偏移和子网规模，决定子网1向子网2开始融合。
65.首先a2收到的bcch发送到控制节点a1中，a1决定融合的时间后，向子网1内广播，如图2中的
④
和
⑤
箭头所示；广播完成后，子网内所有节点将在统一的时间点进行时间调整。
66.时间调整完成后，子网1和子网2的时间同步，两个子网中的所有节点在特定时隙发送自己的信令时，每个节点都能收到。子网中的所有节点在收到信令时，则可以根据信令通告的业务，进行业务的接收。
67.步骤4，路由更新，重新选择控制节点。
68.两个子网时间同步后，广播的路由消息全网所有节点都能收到，路由更新后。根据控制节点选择流程，重新触发控制节点选举。控制节点选择完成后，本次子网融合结束。
69.步骤5，子网分裂。
70.如图5所示，两个子网不在同一通信范围内，分成两个子网，然后分别选择各自的控制节点，则子网分裂完成。图5中的两个子网的控制节点分别是a1、a4。
71.基于同样的发明构思，本发明所述的移动自组网的子网融合和子网分裂系统，包括：
72.控制节点选举模块，用于选举本子网节点号最小的节点作为控制节点；
73.盲搜模块，用于在没有同步的状态下，各子网的节点搜索邻节点的同步信号，任一节点收到同步信号后，读取发送同步信号的子网的bcch；本子网的控制节点收到第一个bcch后，直到与对方子网融合完成前不再接收bcch；
74.子网融合模块，用于本子网控制节点根据对方子网的节点数及时间偏移构建融合控制指令，完成与本子网与对方子网的融合；
75.子网分裂模块，用于在本子网的若干节点移动到不同的通信范围时，分裂成若干子网。
76.基于同样的发明构思，本发明所述的计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的移动自组网的子网融合和子网分裂方法。