[发明专利]一种基于时分多址的移动节点接入方法

权利要求书

1.一种基于时分多址的移动节点接入方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤1：时延检测，获取中心节点与从节点的传播时延；

由于网络各节点的位置信息已知，设中心节点的位置为(x,y,z)，从节点A的位置为(x1，y1，z1)，则中心节点与从节点A的传播时延T_d由公式(1)计算得到：

其中c为水下声速，同理计算出中心节点与网络中所有从节点之间的传播时延；由于移动节点加入网络时位置信息未知，则中心节点与移动节点的传播时延取网络中的最大传播时延；

步骤2：时隙分配；

将时帧分为控制时隙与数据传输时隙，控制时隙内中心节点监听并广播控制包，控制时隙的时间长度由(2)式可得：

T_control＝T_listen+T_guard+T_{con_packet}+2T_max (2)

T_control表示控制时隙的时长，T_listen表示监听时长，T_guard表示保护间隔，T_max表示网络中的最大传播时延，T_{con_packet}表示中心节点控制包的时长；

在数据传输时隙，从节点发送数据，中心节点接收从节点的数据，根据中心节点与从节点的传播时延为从节点分配发送时序，如果传播时延T_A，T_B，T_C，T_D满足关系T_A＜T_B＜T_C≤T_D；则相应从节点发送时序为A＞B＞C＞D，表示从节点发送顺序为A、B、C、D，协议开始时，假设时序信息为T，且相邻从节点间的发送时间满足式(3)：

其中t表示当前节点的开始发送时间，t_pre表示上一节点发送时间，表示上一相邻节点到中心节点的传播时延，T_data表示当前节点数据传输时间，T_d表示当前节点到中心节点的传播时延，T_guard为保护间隔；

中心节点接收各从节点数据的时隙长度由式(4)得出：

T_slot＝T¹_data+T²_data+…+Tⁿ_data+n·T_guard (4)

T_slot表示中心节点的接收数据时隙长度，Tⁿ_data表示第n个从节点的时隙长度，n 表示从节点的个数，T_guard为保护间隔；

第一个时帧周期，在控制时隙由中心节点广播控制包启动网络，各从节点接收到控制包后解析出自身的时隙信息，在数据传输时隙，从节点在各自的发送时间发送数据包，中心节点接收各从节点的数据包；在第二个时帧，中心节点在控制时隙内广播控制包，控制包中包含对各节点数据包的确认信息，各静态从节点接收到控制包后解析出对自身上一数据包的确认信息；在数据传输时隙，从节点在各自的发送时间发送数据包，中心节点接收各从节点的数据包；从第三个时帧开始，各相应节点的运行流程与第二个时帧相同，并以此一帧一帧的进行下去；

步骤3：移动节点发送入网请求

由于移动节点加入网络前，中心节点并未给移动节点安排时隙，移动节点到达网络后首先进行侦听，当侦听到中心节点发送的控制包后，解析出控制时隙信息；可由式(5)计算出移动节点发送入网请求包的时间：

其中表示移动节点发送入网请求包的开始时间，表示移动节点到中心节点的传播时延，t_control表示控制时隙的开始时间，移动节点在时，发送入网请求包；

步骤4：中心节点为移动节点分配时隙；

中心节点在控制时隙内的监听时隙接收到移动节点的入网请求包后，根据步骤二式(4)更新接收时隙信息，利用式(3)计算出各从节点数据包的发送时间；并将新的数据发送时序T”及各从节点的数据发送时间通过控制包广播；各从节点接收到控制包后，解析出各自的时隙信息，并按照新的发送时序与新的数据包发送时间发送数据；

步骤5：移动节点接收到控制包后，解析出时序信息及自身的数据包发送时间，在自身的发送时间发送数据，完成入网过程；

步骤6：移动节点的所有数据发送完成后，在下一时帧移动节点的数据时隙发送移动节点退网请求包；

步骤7：中心节点收到移动节点的退网请求后，删除移动节点的时隙；根据步骤二式(4)更新接收时隙信息，利用式(3)计算出各从节点数据包的发送时间；并将再次更新的数据发送时序T”及各从节点的数据发送时间通过控制包广播；各从节点接收到控制包后，解析出各自的时隙信息，并按照新的发送时序与新的数据包发送时间发送数据；如果没有移动节点入网，则以后每帧各从节点按照移动节点退出后的时隙信息发送数据，以此一帧一帧运行下去；如果有移动节点入网，从步骤3开始继续运行。