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一种有中心同步系统的应急处理方法和系统与流程

文档序号:24939747发布日期:2021-05-04 11:32
一种有中心同步系统的应急处理方法和系统与流程

本发明涉及通讯技术领域,具体涉及一种有中心同步系统的应急处理方法和系统。



背景技术:

移动通信系统按其所服务的范围来分,可以分为专用移动通信系统和公用通信通信系统,公共移动通信是一种包含很广的移动通信系统,它有多种体制,其中最重要的是蜂窝移动通信系统。而专用移动通信系统最早则是有对讲机发展而来的,后来把对讲机的频率集中起来为更多的用户共用。

窄带信号的无线自组网系统为一种专用移动通信系统,一般都是应用于语音传输。对于语音传输而言,因为语音带宽较小,高数据速率带宽并不是自组网的主要性能指标。对于窄带自组网系统,网络传输的高可靠性和通信覆盖范围才是自组网设计中的首要考虑因素。

目前很多自组网系统是有中心节站的集群通信系统,主要应用于大的企业、团体、单位,需要建设大量的基础通信设施,费用也非常昂贵。整个网络基于该中心进行同步,路由协调等操作。另外整个系统都要时刻保持同步状态,每个节点都要保证基于中心节点进行同步。

中继是作为扩大通信覆盖范围的主要手段之一。传统自组网里,传统无线通信电台一般不具备中继功能,已有的中继功能的无线通信电台是一个网络层的多跳单点线状中继,通过网络层协议来选择路由线路进行中继。

另外一些自组网系统是无中心节点的自组网系统,这种自组网系统节点之间是异步的。无中心的自组网系统的中继又分为两种模式:

1.传统的无中心的中继技术需要进行高层路由来选择中继线路,每一级均只有一个节点进行中继,中继线路中任意节点的移动、断线都会影响中继的质量与连通性,从而导致重复性的搜索和更新中继线路,降低了系统的可靠性与有效数据带宽。

2.还有一种模式是进行同频同播,即所有节点同时完成接收和转发功能,在物理层完成中继功能,这样可以提高系统的可靠性与有效数据带宽。

但是目前有中心同步系统的稳定性不足,中心节点在损坏、维护、被摧毁时,造成同步系统无法正常使用,甚至造成整个自组网崩溃,影响信息传输的可靠性。



技术实现要素:

针对现有技术中存在的上述技术问题,本发明提供一种有中心同步系统的应急处理方法和系统,提高有中心同步系统的可靠性和稳定性,防止主中心节点故障时,同步系统出现波动。

本发明公开了一种有中心同步系统的应急处理方法,所述方法包括:判断第一时间内,次中心节点是否接收到控制信息;若否,将节点优先级高的次中心节点转换为准主中心节点;所述准主中心节点生成并广播控制信息。

优选的,本发明的应急处理方法还包括准主中心节点转换为次中心节点的方法:所述准主中心节点定期接收控制信息;判断是否满足第一条件:接收到的控制信息中节点优先级高于当前节点的节点优先级;若满足第一条件,所述准主中心节点转换为次中心节点,并转发控制信息。

优选的,本发明的应急处理方法还包括控制信息跳频广播的方法:为控制信息预设主频点集合,并预设主频点切换的规律;主中心节点或所述准主中心节点根据所述规律选择主频点广播控制信息;所述次中心节点根据所述规律,在所述主频点转发所述控制信息;普通节点在根据所述规律,在所述主频点上接收所述控制信息。

优选的,所述控制信息包括跳频图,所述跳频图包括主频点和主频点切换规律;

所述准主中心节点定期、随机地选择主频点,进行搜索控制信息。

优选的,本发明的应急处理方法还包括普通节点的应急处理方法:

步骤801:普通节点在随机的主频点上搜网;

步骤802:判断是否搜网成功;

若搜网成功,实行步骤803:所述普通节点根据接收到的控制信息,进行同步;

若搜网不成功,实行步骤801和802,直到搜网时间之和超过第五阈值,实行步骤805;

步骤805:普通节点使用异步通讯的方式进行数据收发,并周期地在随机主频点上搜网,直到搜网成功,若搜网成功则实行步骤803。

优选的,普通节点进行同步后,在随机的主频点上搜网。

优选的,所述控制信息包括唤醒标签,所述普通节点根据唤醒标签,在数据频点接收信号,并判断所述信号的强度是否大于第二阈值;

若是,接收或转发所述信号;

若否,所述普通节点进入休眠。

优选的,生成唤醒标签的方法包括:

主中心节点或准主中心节点定期在数据频点检测信号的强度;

次中心节点定期在数据频点检测信号的强度,并发送给主中心节点或准主中心节点;

主中心节点或准主中心节点判断所述信号强度是否大于第一阈值;

若是,所述主中心节点或准主中心节点在控制信息中设置唤醒标签。

优选的,所述控制信息通过数据帧的方式行传输,系统帧包括多个时隙;帧同步占用一个时隙;帧控制占用一个时隙;负载数据接收占用2-11个时隙;发送数据准备占用2-5个时隙;所述控制信息的帧结构包括负载数据、信号强度检测信息、帧同步信息和帧控制信息,所述负载信息包括包头、系统帧编号、唤醒标签、跳频图和带宽;所述包头用于描述控制信息生成节点的地址和优先级;所述系统帧编号用于描述控制信息的系统帧编号;所述唤醒标签用于唤醒普通节点;所述跳频图用于描述同步频点和数据频点的切换规律;所述带宽用于描述普通节点数据帧的调制带宽。

本发明还包括用于实现上述应急处理方法的系统,包括第一控制信息接收模块、第一转换模块和控制信息生成模块,所述第一控制信息接收模块用于判断第一时间内,次中心节点是否接收到控制信息;所述第一转换模块用于次中心节点在一定时间内没有接收到控制信息时,将节点优先级高的次中心节点转换为准主中心节点;所述控制信息生成模块用于通过所述准主中心节点生成并广播控制信息。

与现有技术相比,本发明的有益效果为:主中心节点和次中心节点可能存在一定的波动性,如损坏、维护或在军事活动中被摧毁,在主中心节点受到波动而无法工作时,次中心节点转化为准主中心节点,并承担起主中心节点的工作,从而提高有中心同步系统的可靠性和稳定性,防止同步系统出现波动,防止自织网的数据传输受到影响。

附图说明

图1是本发明的有中心同步系统的应急处理方法流程图;

图2是自织网的拓扑结构示意图;

图3是系统帧时隙设置示意图

图4是控制信息的数据帧结构示意图;

图5是负载信息的组成示意图;

图6是准主中心节点转换为次中心节点的方法流程图;

图7是控制信息跳频广播的方法流程图;

图8是普通节点的应急处理方法流程图;

图9是生成唤醒标签的方法的方法流程图;

图10是本发明的系统逻辑框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

下面结合附图对本发明做进一步的详细描述:

一种有中心同步系统的应急处理方法,如图1所示,所述方法包括:

步骤101:判断一定时间内,如10分钟,次中心节点是否接收到控制信息。

若否,实行步骤102:将节点优先级高的次中心节点转换为准主中心节点,实行步骤103。若是,正常转发控制信息。

其中,节点优先级可以预先设置,通常主中心节点的优先级高于次中心节点,转换为准主中心节点时,继承原次中心节点的优先级。

步骤103:所述准主中心节点生成并广播控制信息。

主中心节点和次中心节点可能存在一定的波动性,如损坏、维护或在军事活动中被摧毁,在主中心节点受到波动而无法工作时,次中心节点转化为准主中心节点,并承担起主中心节点的工作,从而提高有中心同步系统的可靠性和稳定性,防止同步系统出现波动,防止自织网的数据传输受到影响。

如图6所示,本发明的方法还可以包括准主中心节点转换为次中心节点的方法:

步骤601:所述准主中心节点定期接收控制信号。

步骤602:判断是否满足第一条件:接收到的控制信息中节点优先级高于当前节点的节点优先级。

若满足第一条件,实行步骤603:所述准主中心节点转换为次中心节点,并转发控制信号。

在检测到有节点优先级更高的准主中心节点或主中心节点时,退化为次中心节点,保证系统中有且仅有一个控制信息生成的节点,以提高数据传输和自织网的稳定性和可靠性。

有中心同步系统的拓扑结构如图2所示,主中心节点用于生成和发送控制信息,次中节点用于转发控制信息,通过控制信号发送控制信息,通过业务信号发送业务数据,以提高控制信息的覆盖范围,确保普通节点可以接收到所述控制信息,普通节点用于业务信号的广播。

所述控制信息通过数据帧的方式行传输,如图3所示,系统帧包括多个间隙,如一个15ms的系统帧包括15个时隙(slot),其中,帧同步占用一个时隙;帧控制占用一个时隙;数据帧的负载数据(payload)接收占用2-11个时隙;发送数据准备占用2-5个时隙。主中心节点、准主中心节点或次中心节点在发送或转发控制信号时,可以切换主频点。

其中,帧同步用于接收到的数据帧头与当前普通节点的帧头对齐,帧控制用于保存帧跳数和最大允许跳数;负载数据用于保存业务数据;发送数据准备包括:对数据帧进行解调后,调制成可发送的数据,在下一个系统帧到来时,发送数据。调制前可以修改帧控制信息。

如图4所示,所述控制信息的数据帧结构包括负载数据(payload)、信号强度检测信息(preamble)、帧同步信息(accesscode)和帧控制信息(controlinformation,ci)。信号强度检测信息用于rssi(receivedsignalstrengthindication,接收的信号强度)检测,启动csma/ca(carriersensemultipleaccesswithcollisionavoid,带有冲突避免的载波侦听多路访问),还可以用于自动增益控制(agc),在一个具体实施例中,比特流是[0101010101010101];帧同步信息用于标记帧的起始位置,在一个具体实施例中,比特流是[01101011011111011001000101110001],即0x8e89bed6;帧控制信息携带相关的帧信息,如跳数和最大允许跳数,用于控制数据帧的生命周期。

其中,如图5所示,所述负载信息包括包头(macheader)、系统帧编号(sfn)、唤醒标签(pagingflag)、跳频图(tod和ck)和带宽(bandwidth)。所述包头用于描述控制信息生成节点的地址和优先级,生成节点通常为主中心节点;所述系统帧编号用于描述控制信息的系统帧编号;所述唤醒标签用于唤醒普通节点;所述跳频图用于描述同步频点和数据频点的切换规律;所述带宽用于描述普通节点数据帧的调制带宽。在一个具体实施例中,还设置有保留比特(reserve),用于功能扩展。

帧控制信息长度=16bit,循环冗余校验(cyclicredundancycheck,crc)后,长度=16+16=32bit,再加入信道编码后,长度=32×3=96;负载数据(payload)长度为304,加crc后,长度=304+24=328;信道编码和速率匹配后,长度=456;整个帧长=456(payload)+96(ci)+16(preamble)+32(accesscode)=600bit。符号速率设置为60k,所以占用时间为10ms,在一个15ms的系统帧中,有5ms的时间用于解码转发。

如图7所示,本发明的方法还包括控制信息跳频广播的方法:

步骤701:为控制信息预设主频点集合,并预设主频点切换的规律。

步骤702:主中心节点或所述准主中心节点根据所述规律选择主频点广播控制信息。

步骤703:所述次中心节点根据所述规律,在所述主频点转发所述控制信息。

步骤704:普通节点在根据所述规律,在所述主频点上接收所述控制信息。

通过跳频技术提高有中心同步系统的安全性,防止控制信息被干扰或篡改。

实施例1

主频点集合中包含4-8个主频点,次中心节点上电启动时,随机取一个主频点进行搜网,若搜网成功,接收并转发控制信息;

若在t10时间(如3840ms)内没有搜网成功,则切换主频点再次进行搜网,直到搜网成功;

次中心节点在控制信息的下一个周期内,再次随机取一个主频点进行搜网,直到再次搜网成功。

实施例2

与实施例1不同的是,次中心节点转发控制信息后,根据控制信息中的跳频图获得下主频点和主频点切换规律,并在下一个控制信息发送周期时,在主频点上搜网,若搜网成功,继续转发控制信息;

在t10时间内没有搜网成功,则随机切换主频点再次进行搜网,直到搜网成功。

如图8所示,本发明的方法还包括普通节点的应急处理方法:

步骤801:普通节点在随机的主频点上搜网。可以按预设的主频点集合中随机取一个主频点进行搜网。

步骤802:判断是否搜网成功。

若搜网成功,实行步骤803:所述普通节点根据接收到的控制信息,进行同步。

若搜网不成功,实行步骤804:实行步骤801和802,直到搜网时间之和超过第五阈值,实行步骤805。

步骤805:普通节点使用异步通讯的方式进行数据收发,并周期地在随机主频点上搜网,直到搜网成功,若搜网成功则实行步骤803。

普通节点在第五阈值时间内仍没有与搜到同步系统的网,即没有接收到主中心节点或准主中心节点的控制信息,刚退化并采用异步通讯的方式进行数据收发,以提高数据传输的稳定性。并定期搜网,接收到控制信息时,与控制信息保持同步,恢复到有中心的同步通讯方式。

普通节点进行同步后,可以在随机的主频点上搜网;也可以根据跳频图,获得下个控制信息发送周期的主频点。

其中,所述控制信息可以包括唤醒标签,所述普通节点根据唤醒标签,在数据频点接收信号,并判断所述信号的强度是否大于第二阈值;

若是,接收或转发所述信号;

若否,所述普通节点进入休眠。

根据唤醒标签,进行信号收发或进入休眠,以节约用电或能源。

如图9所示,生成唤醒标签的方法包括:

步骤901:主中心节点或准主中心节点定期在数据频点检测信号的强度;

步骤902:次中心节点定期在数据频点检测信号的强度,并发送给主中心节点或准主中心节点;

步骤903:主中心节点或准主中心节点判断所述信号强度是否大于第一阈值;

若是,实行步骤904:所述主中心节点或准主中心节点在控制信息中设置唤醒标签。

主中心节点或准主中心节点在发送控制信息后,检测其附近数据频点的使用情况;次中心节点在转发控制信息后,检测其附近数据频点的使用情况,并发送给主中心节点或准主中心节点;数据频点的信号强度大于第一阈值时,判断数据频点中存在业务信号,通过唤醒标签控制普通节点进行工作,以提高数据收发的稳定性。

如图10所示,本发明还提供一种用于实现上述应急处理的系统,包括第一控制信息接收模块1、第二控制信息接收模块11、第一转换模块2、第二转换模块21和控制信息生成模块3,

第一控制信息接收模块1用于判断第一时间内,次中心节点是否接收到控制信息;第二控制信息接收模块11用于所述准主中心节点定期接收控制信息,并判断接收到的控制信息中节点优先级是否高于当前节点的节点优先级,若是,通过第二转换模块21将所述准主中心节点转换为次中心节点,并转发控制信息;第一转换模块2用于次中心节点在一定时间内没有接收到控制信息时,将节点优先级高的次中心节点转换为准主中心节点;控制信息生成模块3用于通过所述准主中心节点生成并广播控制信息。

以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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