基于簇首协调的MAC/路由一体化自组织网络设计方法

摘要

本发明涉及一种基于簇首协调的MAC/路由一体化自组织网络设计方法，针对车队自组织网络，将MAC控制帧和路由控制帧合并为一个控制帧，并采用TDMA的方式进行交互。解决网络中节点对信道的占用问题，以及路由表的建立与维护问题。

主权项

一种基于簇首协调的MAC/路由一体化自组织网络设计方法，其特征在于步骤如下：步骤1：将一个全时段划分为若干个时隙，将时隙划分为控制帧时段和数据帧时段，并根据802.11和MANET主动路由方法设计控制帧；步骤2：节点进行信道搜索后加入自组织网络，具体过程如下：步骤2a：节点进行信道搜索，若侦听到其它节点的控制帧，则获取BSSID，根据该控制帧的Time字段，校准本地时钟使本地时钟同步于源节点的时钟，并根据Extreme字段获悉本周期全时段的截止时间，即下一个全时段的开始时间，结合Ocpa字段、Interval字段和Time字段，推测出一个全时段的持续时间，在下一个全时段周期起始时进行步骤2b；步骤2b：在一个全时段内监听信道，获取所有1跳范围内节点的控制帧，根据这些控制帧的Rank字段首先确定本节点是几级节点，在本节点的上一级节点中选择接收误码率最低的节点作为入网申请帧的目的节点，在入网申请帧的MACdest字段写入本节点的MAC地址，然后根据控制帧的Ocpb字段获悉能够发送申请帧的控制帧时刻，在这些控制帧时刻中随机选择一个时刻将其记为Ocptemp，在下一个全时段周期到来时进行步骤2c；步骤2c：首先将计数器清0，并从全时段的起始时刻开始，每经过一个Interval时间长度，则将记数器的数值加1，当记数器的值等于Ocptemp时发送入网申请帧；步骤2d：等待获取由源节分配的控制帧时刻，等待时长以全时段个数为单位，等待的最大时长为M，若经过了M个全时段，仍没有获取源节点给该节点分配的控制帧时刻，则重复步骤2b‑2d，若在M个全时段内获取了由源节分配的控制帧时刻，则在指定的控制帧时刻发送控制帧并加入自组织网络；步骤3：除源节点外的所有节点向源节点周期性的汇报本节点的存在信息，具体过程如下：步骤3a：将网络中的末端节点的MAC地址填入MACsorc1……MACsorcN字段的首个位置，并将上一级节点的MAC地址写入MACdest字段，在指定时刻发送控制帧；步骤3b：将中间节点的MAC地址填入MACsorc1……MACsorcN字段的首位，并将一个节点周期内接收到的目的地址指向本节点的控制帧的MACsorc1……MACsorcN字段中的所有地址添加到中间节点MACsorc1……MACsorcN字段上，将一级节点的MAC地址写入MACdest字段，并在指定时刻发送控制帧；步骤3c：对所有的中间节点重复步骤b直到源节点能获取网络中每个工作节点汇报的节点存在信息；步骤4：源节点使用Heart字段向除源节点外的所有节点传递源节点的存在信息，具体过程如下：步骤4a：源节点在Heart字段填1，并在周期起始时刻发送控制帧；步骤4b：n阶节点，其中n≥1，在一个节点周期内，若解析到某一个或某几个n‑1阶节点控制帧的Heart字段为1，则将本节点的Heart字段也填1；若解析到所有n‑1阶节点控制帧的Heart字段都为0或接收不到任何n‑1阶节点的控制帧，则将本节点的Heart字段也填0，并在指定的时刻发送控制帧；步骤4c：对于上一周期Heart字段填0的节点，本周期继续监听信道，若监听到某个或某几个节点控制帧的Heart字段为1，则说明本节点并未脱网，根据这些节点的Rank字段重新确定本节点的阶数，并在本节点的Heart字段填1；若收听到的所有节点的Heart字段都为0或收听不到其它任何节点的控制帧，则在Heart字段中继续填0，在指定控制帧时刻，发送控制帧；步骤4d：重复步骤4c，若m个周期后本节点控制帧的Heart字段仍为0，则说明本节点已退网，对于退网节点，可根据周围节点情况自行组建网络，或重新进入网络搜状态等待再次加入原来的簇；所述的BSSID为基本服务集标识；Time为时间戳；Extreme为本周期的截止时间；Ocpa为被本节点占用的控制帧时刻；Interval为时隙时长；Rank为本节点等级；MACdest为MAC目的地址；Ocpb为哪些控制帧时刻被本节点及本节点一跳范围内的其它节点占用；MACsorc1……MACsorcN为MAC源地址；Heart为源节点存在指示。