专利名称：：一种无线网状网的同步方法
技术领域：
：本发明涉及计算机网络信息处理
技术领域：
，更具体地，本发明涉及一种无线网状网的同步方法。
背景技术：
：无线网状网是一种与传统的无线局域网完全不同的网络，包括范围相对较广，只要无线网络中存在一个节点转发传输到其它节点的数据包，这样的网络就是一般意义上的无线网状网。在实践中，无线网状网一般是指满足IEEE802.lis标准或者正在制定中的GB15629.11国家标准的宽带无线网络。传统的无线网络必须访问集中的接入点才能进行无线连接，即使两个节点互相邻接，也必须通过接入点才能进行通信。而在无线网状网网络中，每个节点都可以与一个或者多个对等节点进行直接通信。在信标和公布激活同步协议的探测响应帧中，网状网节点使用网状网节点同步协议元素。对于一个网状网节点，可以支持多种同步协议，但在特定一段时间内，只激活一种同步协议。基于自身需要和邻居网状网节点的需要，一个支持同步协议的网状网节点将会选择与邻居网状网节点同步或者与邻居网状网节点的一个子集同步。邻居偏移协议是一种允许网状网节点通过邻居网状网节点跟踪时间的同步协议。支持该协议的网状网节点通过建立同步，在自身定时同步功能(TSF)计时器和邻居定时同步功能计时器之间计算出时间补偿值。网状网节点独立于网状网网络中的其它节点开始定时同步功能计时器，然后可能会通过从其它网状网节点接收到的信标或者探测响应帧中的时间戳进行自身同步功能计时器的更新。当一个节点接收到更快定时同步功能计时器的值，需要更新自身的定时同步功能计时器的值，与发送该定时同步功能计时器的值的节点同步，即网络中各个节点总是努力地与最快的节点同步。已有的同步协议精确度在1024孩i秒以下，在网状网中，若物理层以54Mbps的速率传输，在该时间内，至少3个数据包可能会因为同步问题发生发送冲突，从而影响网络吞吐量。此外，由于最快的节点总是领先于其它节点，实际上最快的节点总是与其它节点不同步的。在未来，由于链路层传输速率的提高，发送冲突会进一步增加。
发明内容为克服现有网络传输中由于高速传输带来的网络沖突的缺陷，本发明提出一种无线网状网的同步方法。根据本发明的一个方面，提出了一种无线网状网的同步方法，包括步骤10)、在每一节点的收发器所发送的无线网状网信标帧的同步协议元素中添加同步优先级和亚时间戳定时信息；步骤20)、所述每一节点的收发器与发送信标帧的节点的收发器通过在数据传输时比较所述同步优先级和所述亚时间戳定时信息，来确定所述每一节点的收发器的同步优先级，实现所述无线网状网的同步。其中，步骤10)进一步包括步骤IIO)、在每一节点的同步协议元素中添加预同步优先级域、同步后优先级域和亚时间戳定时信息，并设定所述预同步优先级；步骤120)、更新所述每一节点的同步后优先级等于其预同步优先级.其中，步骤20)进一步包括比较所述节点与发送信标帧的节点二者的所述预同步优先级、所述同步后优先级和所述亚时间戳定时信息，确定自身的同步后优先级。其中，步骤110)还包括所述节点根据运行时信息确定自身的预同步优先级，所述预同步优先级等于所述节点所发送/转发数据到达有线网接入点的一个路径的跳数。其中，步骤110)中，同一个无线网状网的不同节点的预同步优先级设定取不同值。其中，步骤20)还包括当高优先级的其它节点同步，所述节点的同步后优先级等于所同步的高优先级的其它节点的优先级；当所同步的高优先级的其它节点的优先级降低，所述节点收发器的同步后优先级相应地降低。其中，步骤20)还包括低预同步优先级的节点与高同步后优先级的节点同步；当多个节点提供相同的同步后优先级时，低预同步优先级的节点与高预同步优先级的节点同步；当节点的同步后优先级和低预同步优先级都相同时，较慢的节点同步到较快的节点。其中，所述低优先级的节点同步到高优先级的节点，以及较慢的节点同步到较快的节点的步骤包括当低优先级或者较慢的节点接收到比自己优先级高或者较快的节点发送的时间戳和亚时间戳时，使用优先级高的时间戳和亚时间戳代替自身的时间戳和亚时间戳。其中，所述亚时间戳定时信息指提供更高定时精度的对无线网状网标准信标帧携带的时间戳的补充定时信息。通过应用本发明，对于网状网确定性接入，尤其是广播和信息向一个节点汇聚的应用场景，可以显著提高网络的吞吐量。图1是无线网状网结构示意图2是根据本发明的无线网状网预同步优先级示意图3是#4居本发明的无线网状网同步方法流程图4是根据本发明的无线网状网同步后优先级示意图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种无线网状网的同步方法进行详细描述。无线网状网是IEEE802.11系列无线局域网基本服务集网络的一种扩展，是一种新型的公共无线局域网和城域网解决方案。与传统无线局域网不同，无线网状网将数据以无线方式传输到有线宽带网，从而减少对成本高昂的有线连接的需求，并降低网络部署的复杂程度。无线网状网的拓朴是任意的，类似于鱼网，从一个节点到另一个节点存在多条路径，并且因为采用射频传输，所以称之为无线网状网。图1为无线网状网的结构示意图，根据IEEE802.lis标准草案，一个无线网状网中包括一个或者多个网状网到有线网的接入点MPP,图中所示的A1和A2;多个用于转发数据的网状网节点MP,图中所示的D1、D2和D3，MP仅具有数据转发功能；多个网状网节点和用户接入点MAP，图中所示的B1和B2;用户站(STA)C1、C2、C3和C4可以通过MAP接入网状网，用户站STA的数据按路由被转发到网状网到有线网的接入点Al或者A2。在已有的无线网状网IEEE802.lis标准草案中，为^f吏网状网网络的同步协议实现更加灵活，在无线网状网标准中，引入一种扩展同步框架。在这种同步扩展框架中，引入邻居偏移同步协议，以能够实现最小同步能力和网状网节点的互操作性。网状网节点在信标和公布激活同步协议的探测响应帧中使用同步协议元素。根据该同步框架，节点可以灵活的选择与其它节点的同步。一个常见的实现方式是只有当一个节点接收到更快的时间戳时，它才更新其自身同步功能计时器，与发送该时间戳的节点同步，即网络中各个节点总是努力地与最快的节点同步。已有的同步协议精确度在1024微秒以下，在无线网状网中，若物理层以54Mbps的速率传输，在该时间内，至少3个数据包可能会因为同步问题发生发送冲突，从而影响网络吞吐量。为了提高吞吐量等网络性能，无线网状网的节点MPPAl、MPPA2、MAPBl和MAPB2以及MPD往往采用多个无线收发器，并且分别工作于不同的信道上。根据本发明的实施例，在收发器所发送的无线网状网信标帧的同步协议元素中添加预同步优先级域、同步后优先级域和亚时间戳定时信息域，分别用于定义网状网节点同步时所需的预同步优先级、同步后优先级和亚时间戳定时信息，用于实现的是具有多个无线收发器的无线网状网节点的每一个收发器与工作于同一信道的其它节点的收发器同步。根据本发明的同步协议元素如下表1所示，包括元素IDEl、长度E2、同步协议识别E3外，还包括一个4个字节的同步协议内容域。表l无线网状网同步协议元素组成ElE2E3E4<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>元素IDEl是同步协议元素的识别符，长度E2是同步协议元素的长度，同步协议识别域E3的典型内容定义如下表2所示，同步协议识別域包括4个字节，由OUI和其值组成，OUI为3个字节，OUI的值为1个字节。表2同步协议识别域的典型内容<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>典型的实现为:(1)当定义OUI为00-OF-AC、取值为0时，采用802.11标准已定义的邻居偏移同步协议；(2)当定义OUI为00-0F-AC、取值为1-255时，为预留未定义部分；(3)当定义our为oo-oc-cc、取值为o时，表示采用本发明的实施例定义的分级同步协议，所有的网络节点的优先级相同；(4)当定义OUI为00-OC-CC、取值为1时，表示采用本发明的实施例定义的分级同步协议；(5)当定义OUI为其它提供商的OUI、取值为0-255时，由其它提供商特别定义。特别地，当OUI=00-0C-CC时，同步协议内容域E4的一个具体实现如下表3所示，包括预同步优先级F1、同步后优先级F2、预留F3、补充时间戳掩码F4、补充时间戳F5，其中，Fl占8比特位，F2占8比特位，F3占2比特位，F4占4比特位，F5占10比特位。表3同步协议内容域的数据格式<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>补充时间戳掩码的值代表亚时间戳的有效位数，有效位从高位开始算起，最大为10位。亚时间戳定时信息，是指提供更高定时精度的对无线网状网标准信标帧携带的时间戳的补充定时信息，亚时间戳的值最大为1023微妙，最低有效位后面的iti人为是0，即亚时间戳的值={补充时间戳的值}按位与(由亚时间戳的有效位数个1，10减去亚时间戳的有效位数个0构成的二进制数}。网状网节点MP、MPP和MAP收发器根据预设的优先级或者根据运行时信息确定自身的预同步优先级和同步后优先级。预同步优先级Fl表示节点的初始同步优先级，即节点的同步能力，对于MPP，该值在1-127之间，同一个无线网状网的不同MPP的预同步优先级F1应该尽量不同，否则可能造成"同步孤岛，，。MPP的预同步优先级的确定方法一般为如果节点配置了先进的时钟源，其优先级应该设置为更高。比如某一MPP配置了全球卫星定位系统(GPS),能提供与世界时误差不超过20ns的定时精度，其预同步优先级可以在1-31之间随机选择。如果网络中存在多个配置GPS的MPP,即使他们的预同步优先级相同，形成"同步孤岛"，也不会对网络性能造成影响，因为他们都与世界时同步。所有的配置了GPS的MPP在1-31之间随机选择其优先级，也减少了预同步优先级相同的可能性。如果一个节点配置精度比一般晶体振荡器更高的时钟源，其预同步优先级可以在32-63之间随机选择。对于MP和MAP,其预同步优先级在128-255之间，预同步优先级等于节点的收发器所发送/转发数据到达有线网接入点的一个路径的跳数加128。如图2所示无线网状网，各个节点的预同步优先级为节点A1是一个MPP，其预同步优先级在0-127之间，本例中随机选择为l，A2也是一个MPP，为了与Al不同，选择了预同步优先级2。在本例中假设优先级值越小，优先级越高。网状网节点Dl通过路由(Gl)连接到MPPAl从而实现与有线网的通信，Dl是路由的一跳节点，因此其预同步优先级为128+1=129;网状网节点D2通过路由(G5，G1)连接到MPPAl从而实现与有线网的通信，所以D2是路由的两跳节点，其预同步优先级为128+2=130;网状网节点D3通过路由{G4}连4妄到MPPA2>^而实现与有线网的通信，所以D3是路由的一跳节点，其预同步优先级为128+1=129;网状网节点和用户接入点MAPB2通过路由{G3,G4)连接到MPPA2从而实现与有线网的通信，所以B2是路由的两跳节点，其预同步优先级为128+2=130;网状网节点和用户接入点MAPBl通过路由{G2}连接到MPPAl,从而实现与有线网的通信，所以Bl是路由的一跳节点，其预同步优先级为128+1=129。图3是根据本发明的无线网状网同步流程示意图。用于对某一节点进行同步，所同步的某一节点以下称为本节点。如图所示，本节点获得预同步优先级并更新同步后优先级为预同步优先级，开始接收数据；判断是否同步超时，如果有超时，需要重新更新同步后优先级为预同步优先级；判断接收到的信标同步响应帧是否包含定时同步信息元素，如果不包含，返回接收下一数据，如果包含，将接收到的定时同步信息元素中包含的同步后优先级与本节点同步后优先级比较，如果前者优先级更小，则返回接收下一数据，如果前者优先级更大，则把本节点与发送该信标同步响应帧的节点同步，并且更新本节点的同步后优先级为发送该信标同步响应帧的节点的优先级，如果前者和后者相等，比较两节点的预同步优先级，如果前者预同步优先级较大，将本节点与所述节点同步，否则返回接收下一数据。更具体地，节点MP、MAP和MPP间的相互同步方法为低预同步优先级的节点首选同步高同步后优先级的节点；当多个节点提供相同的同步后优先级时，低预同步优先级的节点首选同步到高预同步优先级的节点；当同步后优先级和低预同步优先级相同时，较慢的节点同步到较快的节点。同步后优先级是节点MP、MAP和MPP与邻居节点同步后的优先级，当尚未同步或者失去与其它节点同步，同步后优先级等于预同步优先级。网状网中包括MP、MAP和MPP的所有节点的收发器才艮据运行时信息确定自身的同步后优先级的方法为当完成与高优先级的其它节点同步，则节点收发器的同步后优先级等于所同步的高优先级的其它节点的优先级。低优先级的节点同步到高优先级的节点，以及较慢的节点同步到较快的节点的方法为当低优先级或者较慢的节点接收到比自己优先级高或者较快的节点发送的时间戳和亚时间戳，则将路由优先级高的时间戳代替自身的时间戳和亚时间戳。例如，在图2中，MPDl接收到MPPAl和MPPA2的携带同步协议元素信标后，发现MPPAl的预同步优先级最高，则与其同步，以接收到MPPAl的优先级高的时间戳和亚时间戳修正自身的定时同步功能计时器的值MPPAl网状网节点的补偿值-MPPAl时间戳和亚时间戳代表的时间-自身当前定时同步功能计时器的值；MPDl新的定时同步功能计时器的值-MPDl自身当前定时同步功能计时器的值+MPPAl网状网节点的补偿值；MPD1将其同步后优先级改为1,并在其发送的信标的同步协议元素中广播；MAPBl采用同样的方法与Al同步，其同步后优先级为l。其它节点采用类似D1和B1的方法与邻居高优先级节点同步D2、A2发现Dl的同步后优先级高于自身的预订优先级，与Dl同步并将他们的同步后优先级改为1。MPD3采用同样的方法与A2同步，其同步后优先级为1。MAPB2采用同样的方法与MPD3同步，其同步后优先级为l。当所同步的高优先级的其它节点的优先级降低，则节点收发器的同步后优先级相应地降低。MPD3有可能首先接收到MPPA2发送的信标而此时A2尚未与Dl同步，其预优先级为2，而同步后优先级为2。此时D3可以选择与A2同步，其同步后优先级为2。而此后，A2与D1同步，其同步后优先级变为l。当MPD3再次接收到来自A2的信标的定时同步元素，D3将其同步后优先级更新为1。网络同步后，图2所示网络的所有节点的同步后优先级为1，如图4所示。最后应说明的是，以上实施例仅用以描述本发明的技术方案而不是对本技术方法进行限制，本发明在应用上可以延伸为其它的^l^改、变化、应用和实施例，并且因此认为所有这样的修改、变化、应用、实施例都在本发明的精神和教导范围内。权利要求1、一种无线网状网的同步方法，包括步骤10)、在每一节点的收发器所发送的无线网状网信标帧的同步协议元素中添加同步优先级和亚时间戳定时信息；步骤20)、所述每一节点的收发器与发送信标帧的节点的收发器通过在数据传输时比较所述同步优先级和所述亚时间戳定时信息，来确定所述每一节点的收发器的同步优先级，实现所述无线网状网的同步。2、权利要求l的方法，其中，步骤10)进一步包括步骤IIO)、在每一节点的同步协议元素中添加预同步优先级域、同步后优先级域和亚时间戳定时信息，并设定所述预同步优先级；步骤120)、更新所述每一节点的同步后优先级等于其预同步优先级。3、权利要求2的方法，其中，步骤20)进一步包括比较所述节点与发送信标帧的节点二者的所述预同步优先级、所述同步后优先级和所述亚时间戳定时信息，确定自身的同步后优先级。4、权利要求书2的方法，其中，步骤110)还包括所述节点根据运行时信息确定自身的预同步优先级，所述预同步优先级等于所述节点所发送/转发数据到达有线网接入点的一个路径的跳数。5、权利要求3的方法，其中，步骤20)还包括当与高优先级的其它节点同步，所述节点的同步后优先级等于所同步的高优先级的其它节点的优先级；当所同步的高优先级的其它节点的优先级降低，所述节点收发器的同步后优先级相应地降^f氐。6、权利要求5的方法，其中，步骤20)还包括低预同步优先级的节点与高同步后优先级的节点同步；当多个节点提供相同的同步后优先级时，低预同步优先级的节点与高预同步优先级的节点同步；当节点的同步后优先级和低预同步优先级都相同时，较慢的节点同步到较快的节点。7、权利要求6的方法，其中，所述低优先级的节点同步到高优先级的节点，以及较慢的节点同步到较快的节点的步骤包括当低优先级或者较慢的节点接收到比自己优先级高或者较快的节点发送的时间戳和亚时间戳时，使用优先级高的时间戳和亚时间戳代替自身的时间戳和亚时间戳。8、权利要求7的方法，其中，所述亚时间戳定时信息指提供更高定时精度的对无线网状网标准信标帧携带的时间戳的补充定时信息。9、权利要求2的方法，其中，步骤IIO)中，同一个无线网状网的不同节点的预同步优先级设定取不同值。全文摘要一种无线网状网的精确同步方法，在无线网状网的信标帧的同步协议元素中添加同步定时信息和预同步，包括预同步优先级和同步后优先级，预同步优先级通过预先设定和路由信息获得，同一网状网节点的预先设定优先级应不同；在未同步和失去同步时，同步后优先级等于预同步优先级，在同步后，节点的同步后优先级等于所同步节点的同步后优先级。在同步时，低预同步优先级的节点同步到同步后优先级的节点；当多个节点提供相同的优先级时，较慢的节点同步到较快的节点。通过应用本发明，对于网状网确定性接入，尤其是广播和信息向一个节点汇聚的应用场景，有利于提高网络的吞吐量。文档编号H04L12/28GK101321027SQ20081011693公开日2008年12月10日申请日期2008年7月21日优先权日2008年7月21日发明者曦陈,陈振宇,陈益强,高兴宇申请人:中国科学院计算技术研究所