[发明专利]基于动态优先级的网络拓扑自愈方法

说明书

本发明属于宽带自组网技术领域，涉及一种基于动态优先级的网络拓扑自愈方法，包括步骤：A1、节点开机，构建以主节点为中心的TDMA星型网络，主节点启动自愈优先级评估生成机制，子节点初始化自愈优先级；A2、主节点在每个超帧内向所有子节点广播自愈优先级参数；A3、子节点加载广播超时计时器值；A4、子节点进行广播超时倒计时，同时侦听广播信号，如果计时器超时，子节点均未收到主节点的广播信号，子节点启动自愈模式；A5、子节点接收广播信号并解析广播信号，提取并更新自愈优先级信息，转到A3步骤。本发明实现了候选主节点的有效性和可靠性，降低了在网络主节点失效时网络失控的可能性，可在宽带Mesh网中广泛使用。

技术领域

本发明涉及移动通信的宽带自组网技术领域，尤其涉及一种基于动态优先级的网络拓扑自愈方法。

背景技术

随着无人机、无人车等设备日益成熟，大量使用无人设备代替传统人工成为复杂环境下首选。与之相对应的，无人设备之间信息交互呈指数级增长，人在回路的控制模式对信息传输的高速、实时特性提出了更高的挑战，大规模网络、复杂环境的通信日益成为影响无人系统发挥效率的关键。

传统基于3G/4G公网的传输模式存在20至60ms的延时，且基于基站的模式存在其难以克服的瓶颈，所有的数据均需要由基站进行转发，对基站的处理能力要求较高。面向Mesh结构的自组网可以有效克服基于公网的传输模式的不足，然而复杂控制逻辑通常带来更大的传输时延。基于TD的多跳Mesh网络可以实现在控制和延迟上的有效折中，但依然必须依赖逻辑上的控制中心，即主节点。传统的TD多跳Mesh网络一旦主节点出现故障而失效，整个网络需要进行离线规划，重新设定主节点后才可恢复通信，网络容易出现控制真空状态，给整个系统带来巨大的风险。事先预置优先级无法快速响应网络态势的变化，容易出现网络分裂或自愈失败等情形。

发明内容

本发明的技术解决问题：针对现有技术的不足，提供基于动态优先级的网络拓扑自愈方法，实现TD多跳Mesh网络在主节点失效后网络的快速自愈。具体技术方案如下：

一种基于动态优先级的网络拓扑自愈方法，包括以下步骤：

A1、网络节点开机，构建以主节点为中心的TDMA星型网络，主节点启动自愈优先级评估生成机制，子节点初始化当前节点在本地寄存器中的自愈优先级；

A2、主节点在每个超帧的第一个时帧的第一个时隙内，向所有子节点广播自愈优先级参数；

A3、子节点加载广播超时计时器值；

A4、子节点进行广播超时倒计时，同时侦听广播信号，如果计时器超时，子节点均未收到主节点的广播信号，子节点启动自愈模式；

A5、子节点在广播超时倒计时期间成功接收到主节点发出的广播信号，则子节点解析广播信号，从解析的广播信号中提取关于本节点的自愈优先级信息，更新本地寄存器中的自愈优先级，并跳转到A3步骤。

进一步地，所述步骤A1中TDMA星型网络的节点规模最大值为32个节点。

进一步地，所述步骤A1中的自愈优先级评估生成机制具体包括步骤：

B1、主节点在接收时隙内侦听并统计所有子节点通信状态；

B2、主节点根据子节点接收信号强度和子节点邻居节点数目，利用加权算法，为每个子节点重新计算自愈优先级；

进一步地，所述加权算法具体计算过程为：将信号强度转化为量化分值x1，将邻居节点数目转化为量化分值x2，计算自愈优先级值P，P＝0.8×x1+0.2×x2，或P＝0.2×x1+0.8×x2。

进一步地，所述步骤A1中初始化子节点在本地寄存器中的自愈优先级为5。

进一步地，所述广播超时计时器值默认设置为每个超帧时间值的5倍。