[发明专利]物联网的无线多跳时隙同步的方法

说明书

本发明涉及一种物联网的无线多跳时隙同步的方法，属于网络的全局时隙同步技术领域。本发明步骤如下：S1:基于拓扑结构运行启发式算法分配洪泛时隙；S2：定时器配置后进入同步时隙触发的模式；S3：同步定时器不停地触发并进入中断程序；S4：多信道时段中节点根据分配的时隙广播同步消息：多信道时段中，当收到同步消息后进行本地时间与全局时间的记录；在分配的时隙中发送同步消息。本发明通过同步定时器与线性回归算法相耦合，实现更高的同步精度；提出一种多信道TDMA洪泛的时隙分配算法，降低同步消息开销的同时提供稳定的同步运行；技术灵活高、移植性强、开发难度低，适用于各种多跳物联网同步的应用。

技术领域

本发明涉及一种物联网的无线多跳时隙同步的方法，属于网络的全局时隙同步技术领域。

背景技术

IOT(Inter of Things，物联网)、“互联网+”等概念已然成为国民最关注的热点之一。无线传感器网络是物联网的重要技术之一。无线传感器中与基于竞争的CSMA(CarrierSense Multiple Access)MAC相比，基于分配的TDMA(Time Division Multiple Access，时分多址)MAC更高效。但是实现TDMA需要网络的全局时隙同步。网络的全局时隙同步是一个难点。

现存一些基于多跳的全局时间同步技术。例如，基于线性回归的时间同步协议FTSP，提供全局同步时间。与时间同步不同，时隙同步要求提供可供TDMA使用的同步时隙。时间同步技术与实现TDMA所需要的时隙同步之间还存在差距，相对于时间同步而言，时隙同步的实现难度更高。

现有的实现时隙同步的技术较少。基于相长干涉的技术可以实现精准，稳定的消息洪泛。但是其缺点(1)没有提供时隙同步，数据通信所用的时隙需要后期开发。(2)过于依赖与底层的耦合，后期应用开发时缺乏灵活性，易导致时隙同步出现不稳定不可靠现象，开发的难度较高。

基于无线的同步依赖于同步消息的成功收发。对于TDMA数据通信而言同步消息的通信属于开销。因此，如何减小同步消息的开销，并提供稳定的同步是一个关键。

发明内容

针对现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种物联网的无线多跳时隙同步的方法，通过同步定时器与线性回归算法相耦合，实现更高的同步精度；提出一种多信道TDMA洪泛的时隙分配算法，降低同步消息开销的同时提供稳定的同步运行；技术灵活高、移植性强、开发难度低，适用于各种多跳物联网同步的应用。

本发明所述的物联网的无线多跳时隙同步的方法，包括如下步骤：

S1:基于拓扑结构运行启发式算法分配洪泛时隙：系统初始化同步定时器配置，基于无线网络的拓扑结构运行多信道TDMA洪泛时隙分配算法，进行时隙的分配，之后等待接收同步消息；

S2：定时器配置后进入同步时隙触发的模式：判断是否已初次收到同步信息，并时隙对齐，记录本地时间与全局时间；

S3：同步定时器不停地触发并进入中断程序：中断程序中运行线性回归算法进行同步定时器中断时刻的修正，以确保时隙的同步，基于时隙的计数数值而构建时隙的超帧结构；

S4：多信道时段中节点根据分配的时隙广播同步消息：多信道时段中，当收到同步消息后进行本地时间与全局时间的记录；在分配的时隙中发送同步消息。

优选地，所述步骤S1中基于无线网络的拓扑结构运行多信道TDMA洪泛时隙分配算法，包括如下小步：

S11：基于跳数的信道分配：通信设备基于跳数分配信道，每一跳选择一个信道作为接收信道；发送者发送消息时需要转换至接收者的信道；在某一时隙属于同一跳的设备中只能有一个设备发起广播；信道的使用采用循环的方式，根据使用总信道数，一定的跳数之后设备重新选用信道；

S12：基于树形拓扑结构的时隙分配启发式算法：