[发明专利]基于轻量级时钟同步机制自组网通信系统、方法及帧结构

权利要求书

1.基于轻量级时钟同步机制自组网通信系统，其特征在于，所述系统包括n个节点，每个所述节点均遵循动态时隙的TDMA协议，每个所述节点分别通过网口连接一个上位机或监测模块，用于调试更新、配置和实际数据传输；

每个所述节点均包括处理模块、射频模块、攻放天线以及电源模块，其中，所述处理模块用于数据帧封装解析、配置操作、数据发送、数据接收及时间同步功能；所述射频模块负责通过所述功放天线收发信息，并与处理模块交互，所述电源模块给节点中的处理模块、射频模块和功放天线供电；

每个所述节点的工作步骤如下：

(1)所述处理模块通过网口接收所述上位机的配置信息，根据接收到的配置信息初始化节点；

(2)所述处理模块通过网口接收上位机发送的数据，对数据进行解析，封装成MAC帧，通过射频模块，经功放天线无线发送；

(3)射频模块接收到无线信号，将信息传给处理模块；

(4)处理模块解析从射频模块收到的信号，并完成时间同步；

(5)处理模块将信息中的数据通过网口传到上位机。

2.基于轻量级时钟同步机制的自组网通信方法，其特征在于，每个节点分为三个状态：关机状态、初始化状态和通信状态；

所述初始化状态：关机状态时开机将进入初始化状态，在初始化状态的节点完成初始化节点配置、时钟粗同步和加入组网功能；

所述通信状态：从初始化状态同步后，节点进入通信状态，在通信状态，节点完成发送消息、接收信息、利用接收信息完成时间同步和退出并回到关机状态功能。

3.如权利要求2所述的基于轻量级时钟同步机制的自组网通信方法，其特征在于，所述初始化节点配置的实现过程如下：

步骤(1)：由上位机分配一个编号即地址；

步骤(2)：初始化用于节点编号-发送顺序映射关系表；

步骤(3)：初始化下标为发送顺序的数组；对于数组中第i个元素，其内容为上次接收第i个元素对应的节点信息时本地时间，将这一数组用于时间同步。

4.如权利要求3所述的基于轻量级时钟同步机制的自组网通信方法，其特征在于，对于时钟粗同步的实现过程如下：

设节点为U_i,i＝1,2,…,n，U_i节点完成节点配置后，监听网络中的信息，监听间隔为其中T为一帧的时长，N为分出的时隙个数；

(a)若U_i节点监听到信息，则在第一次听到信息时，得到每一个时隙开始的时刻，从而做到粗同步，且由于每一帧的最后一个时隙是空闲的，U_i节点总能找到在一帧中未使用的时隙，这个时隙可用于发送加入请求；

(b)若U_i节点监听过程中没有听到信息，U_i节点不需要粗同步，但仍应该发送加入请求。