[发明专利]一种TDMA自组网扩展方法及节点网关

说明书

技术领域

本发明属于无线自组网络技术领域，特别涉及一种TDMA自组网扩展方法。

背景技术

在铁路，勘探，电力，林业，石化等行业中，自组网的应用有以下特点，网络规模比较小，通讯却异常的频繁。报文多种多样(语音，数据，GPS，命令，诊断等)，数据有在网络内部有横向流动，有的时候有组播，单播甚至全网广播，数据可靠性要求很高，不能有错数据，重数据，或者漏数据，报文长度变化不定，有的时候几十个字节，有的时候几百个字节甚至上千个字节，有的时候则是持续不断的数据流。

在采用TDMA的窄带自组网协议中，一个子网最多含有节点数是固定的，同时有效通信带宽极为有限。如何增大自组网的节点数和有效通信带宽，是一个非常值得研究的课题。

为了增大自组网的规模，势必需要对节点的个数进行扩展。现有的网络扩展方法一般都是采用分级拓扑结构，这种方法缺点在于，

1)协议实现复杂，需要实现簇头选举算法和簇维护机制；

2)子网间的数据需要通过簇头进行分级转发，簇头会成为整个自组网的瓶颈。

为了增大自组网的有效通信带宽，现有的方式一般是采用更高级的数据压缩方式，或者直接改用看待自组网。这些实现方式都具有一定的行业和设备局限性。

例如，申请号为CN201110256511.6的专利文件公开了“一种基于分布式时分多址无线自组网的节点入网方法。节点入网方法的步骤是：1、新节点在无线自组网内发送“入网请求消息”；2、现有节点评估自身的网络负载情况，判断是否向新节点发送“入网允许消息”；3、新节点接收到“入网允许消息”后，记录到达该消息的源地址的路由信息；4、新节点分析接收到的“入网允许消息”，选择可接受的微时隙，并发送“时隙接受消息”予以确认；5、网络中收到“时隙接受消息”的节点判断是否释放自己的富余时隙，并增加到达新节点的路由信息；6、入网过程结束“。该文件公开的技术方案就是一种传统的TDMA自组网技术。

发明内容

本发明针对现有的技术中的缺陷，提供一种TDMA自组网扩展方法及节点网关。

一种TDMA自组网扩展方法，用于包括铁路、勘探、电力、林业或石化专用网，所述自组网是采用TDMA的窄带自组网，子网含有的节点数最大值是预设固定值，在所述TDMA自组网内第一子网和第二子网之间，通过第一节点网关进行数据交换，该第一节点网关既注册在第一子网内成为第一子网的一个节点，同时又注册在第二子网内成为第二子网的一个节点。

进一步的，除了第一节点网关，还采用第二节点网关在第一子网和第二子网之间进行数据交换，该第二节点网关既注册在第一子网内成为第一子网的一个节点，同时又注册在第二子网内成为第二子网的一个节点。

一种TDMA自组网节点网关，该节点网关用于在所述TDMA自组网内第一子网和第二子网之间的数据交换，该节点网关既注册在第一子网内成为第一子网的一个节点，同时又注册在第二子网内成为第二子网的一个节点，所述的数据交换是通过在所述节点网关的内部数据通道完成。

采用本发明进行网络扩展，网络中的所有节点是对等的，只需要对原有的平面网络协议进行修改，不需要簇头相关协议集的支持。本发明网关设备有两套电台，可以同时工作在两个子网中，每一个同时处于两个子网中的设备都是子网的网关，子网间的数据可以通过多个网关并发进行，不需要统一由簇头转发。

由于自组网终端设备通常兼有主机和路由器两种功能,实现起来具有相当的复杂度。本发明能比较低的成本的对已有的平面网络协议进行升级改造,避免了实现多层自组网协议实开发周期过长的问题。子网间数据传输采用多网关的方式，数据传输效率也有比较大的提升。

附图说明

图1是本发明一个实施例中的两个子网的网络融合示意图。

图2是本发明实施例中节点间跨网传输数据流程图。

具体实施方式

图1为本发明的一个实施例，是两个子网的网络融合结果示意图。A6-B5节点和A5-B4节点是该网络的网关，在子网1中，看到网关是A5和A6；在子网2中，看到网关是B4和B5。这种组网方式拥有良好的健壮性。两个网关中如果有一个损坏，不需要网络拓扑重新刷新，链路依然是畅通的。两个网络中的网关数量越多。融合后的健壮性就越强。

图2是利用图1拓扑进行跨网传输数据的示意图，以从A1传输数据到B2为例，最短路径是A1-A2-A6-B5-B1-B2，子网1和子网2的数据交换是通过网管A6-B5进行的。A6和B5是同一设备在不同子网的不同编号，数据交换是在同一个设备通过物理通道(USB/串口)进行的，不需要进行射频的调制解调，这样能够充分利用TDMA的每一个时间片，不需要在协议中专门给簇头留出数据转发的时间。如果A6-B5损坏，可以选择A1-A3-A4-A5-B4-B3-B2这条路径，虽然路径远了一些，数据依然可以顺利传输。