本申請涉及無線mesh網絡領域，具體而言，用于無線mesh網絡的同步方法和節點裝置以及包括所述節點裝置的無線mesh網絡系統。

背景技術：

無線mesh網絡（無線網狀網絡）也稱為“多跳（multi-hop）”網絡。無線mesh網絡的核心指導思想是讓網絡中的每個節點都可以發射和接收信號，任何無線設備節點都可以同時作為ap和路由器，網絡中的每個節點都可以發射和接收信號，每個節點都可以與一個或者多個對等節點進行直接通信。無線mesh網絡的發展正處于方興未艾之中，業界正在提出和發展各種方案。在本申請中，mesh網絡可在廣義上理解。

無線mesh網絡分為異步網絡和同步網絡。當網絡密度和規模較大的時候，同步mesh網絡在實際應用中具有更好的網路性能。在同步mesh網絡中，要求節點上的幀邊界同步。在有gps/北斗等外部同步源輔助的情況下，全網同步較為容易實現，而且同步精度也比較高。但是在很多場景下，例如地下、叢林等情況下，衛星信號覆蓋不到或者信號質量不好，就會嚴重影響系統的同步性能。

現有常用的同步技術包括信標同步技術，即在不采用外部同步時鐘源的情況下，網絡節點之間只在特殊的包交換中打上時間戳，計算本地和上級節點之間的時間差，以此達到同步。現有比較成熟的信標同步技術有：

ntp(networktimeprotocol)技術：主要用于互聯網中需要同步的網絡節點，是一種軟件同步技術。

ieee1588技術：主要原理是通過一個同步信號周期性的對網絡中所有節點的時鐘進行同步，是通過軟硬件結合的方式實現網絡設備的主時鐘同步。

以上兩種技術通常用于有線通信，一些無線mesh網絡同步的時候也會借用以上這兩種技術。不管哪種技術，一般都是采用軟件時間戳，即在發送或者接收報文中填入同步信息，但是由于在發送或者接收報文時，受到處理器處理速度、操作系統工作方式等因素的影響，軟時間戳與實際發送或者接收時間有一定的誤差，嚴重影響同步精度。

在節點之間通過發送同步信號進行同步時，網絡一般會確定一個主節點。主節點發送同步信號，從節點接收同步信號，并根據同步信號確定本地的幀邊界，實現和主節點的同步。但是，由于主節點上的同步信號到從節點的傳輸時延不同，因此從節點上的幀邊界仍然會有偏差，不能嚴格保證各節點之間的高精度同步。

因此，仍需改進無線mesh網絡的同步。

在所述背景技術部分公開的上述信息僅用于加強對本發明的背景的理解，因此它可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。

技術實現要素：

本申請公開一種用于無線mesh網絡的同步方法和節點裝置，能夠提升mesh網絡節點的同步性能。

本發明的其他特性和優點將通過下面的詳細描述變得顯然，或部分地通過本發明的實踐而習得。

根據本發明的一個方面，提供一種用于無線mesh網絡的同步方法，包括：

從節點檢測主節點廣播的同步信號，在本地獲取幀邊界；

所述從節點向所述主節點發送接入信號；

所述從節點檢測所述主節點下發的時延信息；

如果所述從節點檢測到所述時延信息，則根據所述時延信息調整所述幀邊界，從而實現與所述主節點的同步。

根據一實施例，所述從節點向所述主節點發送接入信號包括：所述從節點按照所述幀邊界向所述主節點發送接入信號。

根據一實施例，所述從節點檢測所述主節點下發的時延信息包括：所述從節點在向所述主節點發送所述接入之后，持續監聽廣播信道，檢測發送所述接入信號的接入時頻資源上是否有所述主節點下發的時延信息。

根據本發明的另一方面，提供一種用于無線mesh網絡的同步方法，包括：

主節點廣播同步信號；

所述主節點檢測所述至少一個從節點發送的接入信號；

所述主節點根據檢測到的接入信號估計相應的時延信息；

所述主節點廣播所述時延信息。

根據一實施例，前述方法還包括：所述主節點設定用于所述至少一個從節點接入的至少一個時頻資源，所述至少一個時頻資源分別具有各自的時頻資源id。

根據一實施例，所述主節點檢測所述至少一個從節點發送的接入信號包括：所述主節點遍歷所述至少一個時頻資源以檢測接入信號。

根據一實施例，所述主節點廣播所述時延信息包括：所述主節點廣播所述時延信息和對應的所述時頻資源id。

根據一實施例，所述主節點根據檢測到的接入信號估計相應的時延信息包括：所述主節點以其本地幀邊界為基準，估計相應的時延信息。

根據本發明的另一方面，提供一種用于無線mesh網絡的節點裝置，包括：

同步信號檢測模塊，用于檢測主節點發送的同步信號，在本地獲取幀邊界；

接入信號發送模塊，用于向所述主節點發送接入信號；

時延信息檢測模塊，用于檢測所述主節點下發的時延信息；

同步模塊，用于在所述時延信息檢測模塊檢測到所述時延信息時，根據所述時延信息調整所述幀邊界，從而實現該節點裝置與所述主節點的同步。

根據一實施例，所述接入信號發送模塊配置為按照所述幀邊界向所述主節點發送接入信號。

根據一實施例，所述時延信息檢測模塊配置為：在所述接入信號發送模塊向所述主節點發送所述接入之后，持續監聽廣播信道，檢測發送所述接入信號的接入時頻資源上是否有所述主節點下發的時延信息。

根據本發明的另一方面，提供一種用于無線mesh網絡的節點裝置，包括：

同步信號發送模塊，用于廣播同步信號；

接入信號檢測模塊，用于檢測所述至少一個從節點發送的接入信號；

時延估計模塊，用于根據時延信號檢測模塊檢測到的接入信號估計相應的時延信息；

時延信息發送模塊，用于廣播所述時延信息。

根據一實施例，前述節點裝置還包括時頻資源模塊，用于設定用于所述至少一個從節點接入的至少一個時頻資源，所述至少一個時頻資源分別具有各自的時頻資源id。

根據一實施例，所述接入信號檢測模塊配置為：遍歷所述至少一個時頻資源以檢測接入信號。

根據一實施例，所述時延信息發送模塊配置為廣播所述時延信息和對應的所述時頻資源id。

根據一實施例，時延估計模塊配置為：以本地幀邊界為基準，根據時延信號檢測模塊檢測到的接入信號，估計相應的時延信息。

根據本發明的另一方面，提供一種無線mesh網絡系統，包括前述節點裝置。

根據本發明的另一方面，提供一種用于無線mesh網絡的節點裝置，其特征在于，包括：

發射器；

接收器；

處理器；

存儲器，存儲用于所述處理器完成以下操作的指令：

檢測主節點發送的同步信號，在本地獲取幀邊界；

向所述主節點發送接入信號；

檢測所述主節點下發的時延信息；

在檢測到所述時延信息時，根據所述時延信息調整所述幀邊界，從而實現該節點裝置與所述主節點的同步。

根據本發明的另一方面，提供一種用于無線mesh網絡的節點裝置，其特征在于，包括：

發射器；

接收器；

處理器；

存儲器，存儲用于所述處理器完成以下操作的指令：

廣播同步信號；

檢測所述至少一個從節點發送的接入信號；

根據時延信號檢測模塊檢測到的接入信號估計相應的時延信息；

廣播所述時延信息。

根據本發明實施例的同步方法和節點裝置能夠提升mesh網絡節點的同步性能。

附圖說明

通過參照附圖詳細描述其示例實施方式，本發明的上述和其它特征及優點將變得更加明顯。

圖1a、1b和1c示出根據本發明一實施方式的用于無線mesh網絡的同步過程；

圖1d示出圖1a-1c所示的同步過程之后的同步狀態；

圖1e示出圖1a-1c所示的同步過程的信號時序；

圖1f示出根據本發明另一實施方式的用于無線mesh網絡的同步過程；

圖1g示出根據本發明另一實施方式的用于無線mesh網絡的同步過程；

圖2示出根據本發明另一實施方式的用于無線mesh網絡同步的從節點方法；

圖3示出根據本發明另一實施方式的用于無線mesh網絡同步的主節點方法；

圖4示出根據本發明一實施方式的用于無線mesh網絡的節點裝置；

圖5示出根據本發明另一實施方式的用于無線mesh網絡的節點裝置；

圖6示出根據本發明另一實施方式的用于無線mesh網絡的節點裝置。

具體實施例

現在將參考附圖更全面地描述示例實施例。然而，示例實施例能夠以多種形式實施，且不應被理解為限于在此闡述的實施例；相反，提供這些實施例使得本發明將全面和完整，并將示例實施例的構思全面地傳達給本領域的技術人員。在圖中相同的附圖標記表示相同或類似的部分，因而將省略對它們的重復描述。

此外，所描述的特征、結構或特性可以以任何合適的方式結合在一個或更多實施例中。在下面的描述中，提供許多具體細節從而給出對本發明的實施例的充分理解。然而，本領域技術人員將意識到，可以實踐本發明的技術方案而沒有所述特定細節中的一個或更多，或者可以采用其它的方法、組元、材料、裝置、步驟等。在其它情況下，不詳細示出或描述公知結構、方法、裝置、實現、材料或者操作以避免模糊本發明的各方面。

附圖中所示的方框圖僅僅是功能實體，不一定必須與物理上獨立的實體相對應。即，可以采用軟件形式來實現這些功能實體，或在一個或多個軟件硬化的模塊中實現這些功能實體或功能實體的一部分，或在不同網絡和/或處理器裝置和/或微控制器裝置中實現這些功能實體。

本發明提供一種用于無線mesh網絡的雙向同步方法。

根據本發明的構思，利用主節點和從節點分別發送信號，通過雙向同步實現無線mesh網絡的同步，能夠顯著提升mesh網絡節點的同步性能。

下面參照附圖描述根據本發明技術構思的示例實施方式。

圖1a、1b和1c示出根據本發明一實施方式的用于無線mesh網絡的同步過程。圖1d示出圖1a-1c所示的同步過程之后的同步狀態。圖1e示出圖1a-1c所示的同步過程的信號時序。

下面參照圖1a-1e描述根據本發明實施方式的無線mesh網絡的同步方法。

如圖1a和1e所示，第一步，在確定自己為主節點（sourcenode）后，主節點根據本節點時鐘，廣播同步信號。另外，還可廣播系統信息。

從節點檢測主節點發送的同步信號，獲得各自節點上的幀邊界。

另外，從節點還可檢測廣播信號獲得系統信息。由于傳輸延時的影響，每個從節點上此時獲取的幀邊界都會有所偏差，如圖1a中的t1、t2所示。

如圖1b和1e所示，第二步，為了進一步調整從節點上的幀邊界，使之能夠盡可能與主節點上的幀邊界對齊，從節點按照例如第一步中檢測到的幀邊界，根據系統信息，各自獨立發送接入(discovery)信號到主節點。

主節點以其本地幀邊界為基準，檢測從節點發送的接入信號，并估計出傳輸的時延信息(ta)。例如，以主節點同步信號本地幀邊界為基準，檢測從節點1發送的接入信號的延遲為2倍t1，則可估計出從節點1的傳輸時延為t1。

為了支持多個從節點同時接入，可設定多個用于接入的時頻資源，并進行編號。主節點遍歷所有的接入時頻資源，當檢測到接入信號后，估計ta。

如圖1c和1e所示，第三步，主節點廣播ta值和對應的接入時頻資源id。

從節點在發送接入信號之后，持續地監聽廣播信道，檢測自己發送接入信號的接入時頻資源上是否有ta下發，直到超時，則表示失敗。

如果接收到ta信息，從節點根據ta調整從第一步中獲取的幀邊界，以實現和主節點的精準同步。

然后，從節點從廣播信號中檢測到sfn，更新自己本地sfn，與網絡同步。

圖1d示出圖1a-1c所示的同步過程之后的同步狀態。參見圖1d，雙向同步的最終目標是所有節點上的本地幀邊界應該在以主節點的幀邊界為中心的一個窗內，實現全網的基本同步。

相比單向同步技術，根據本發明實施方式的雙向同步技術減少或消除了傳輸時延的影響，提升了同步的性能。

圖2示出根據本發明另一實施方式的用于無線mesh網絡同步的從節點方法。

參見圖1a-1e，如圖2所示，在s202，從節點檢測主節點廣播的同步信號，在本地獲取幀邊界。

根據一實施例，從節點還檢測廣播信號以獲得系統信息。

在s204，從節點向主節點發送接入信號。

根據一實施例，多個從節點根據系統信息，各自獨立發送接入信號。

根據另一實施例，從節點按照幀邊界向主節點發送接入信號。

在s206，從節點檢測主節點下發的時延信息。

根據一實施例，從節點在向主節點發送接入之后，持續監聽廣播信道，檢測發送接入信號的接入時頻資源上是否有主節點下發的時延信息。

在s208，判斷是否檢測到時延信息。如果檢測到時延信息，則轉到s210；否則，轉到s212。

在s210，根據時延信息調整幀邊界，從而實現與主節點的同步。

例如，參見圖1c，從節點1根據時延t1調整其本地幀邊界，而從節點2根據時延t2調整其本地幀邊界，以實現和主節點的精準同步。這之后，從節點可從廣播信號中檢測到sfn，更新自己本地sfn，與網絡同步。

在s212，判斷是否超時。沒有超時，則轉到s206，繼續檢測主節點下發的時延信息；否則，表示檢測失敗，轉到s214。

在s214，判斷失敗次數是否超過預定次數n。如果沒有超過預定次數n，則轉到s204，向主節點發送接入信號。

圖1f和1g示出了從節點發送多次接入信號完成同步的示意圖。

在圖1f的場景中，例如，當主節點接收機噪聲/干擾較大時，主節點無法每次都成功檢測從節點發送的接入信號，此時需要從節點多次發送接入信號（最多發送n次）。

參見圖1f，在時間點a，主節點發送同步信號。

在時間點b，從節點檢測到同步信號。

在第一個時間點c，從節點發送接入信號。c與b相隔固定時間t，d與a相隔固定時間t。

主節點檢測接入信號失敗。

在第二個時間點c，從節點發送接入信號。

在第二個時間點e，主節點檢測到從節點發送的接入信號。d與e間隔2*t1。

在時間點f，主節點將t1發送給從節點。

在時間點g，從節點接收到t1，根據t1校正幀邊界。

在圖1g的場景中，例如，當從節點接收機噪聲/干擾較大時，從節點無法每次都成功檢測包含t1的系統信息時，也需要從節點多次發送接入信號。

參見圖1g，在時間點a，主節點發送同步信號。

在時間點b，從節點檢測到同步信號。

在時間點c，從節點發送接入信號。c與b相隔固定時間t，d與a相隔固定時間t。

在第一個時間點e，主節點檢測到接入信號。d與e間隔2*t1。

在第一個時間點f，主節點將t1發送給從節點。

從節點檢測時延信息失敗。

在第二個時間點c，從節點發送接入信號。

在第二個時間點e，主節點檢測到從節點發送的接入信號。d與e間隔2*t1。

在第二個時間點f，主節點將t1發送給從節點。

在時間點g，從節點接收到t1，根據t1校正幀邊界。

圖3示出根據本發明另一實施方式的用于無線mesh網絡同步的源節點方法。

參見圖1a-1e，如圖3所示，在s302，在確定其為主節點后，主節點廣播同步信號。另外，主節點還可廣播系統信息。

在s304，主節點檢測至少一個從節點發送的接入信號。

根據一實施例，主節點設定用于至少一個從節點接入的至少一個時頻資源，至少一個時頻資源分別具有各自的時頻資源id。

根據另一實施例，主節點遍歷至少一個時頻資源以檢測接入信號。

在s306，主節點根據檢測到的接入信號估計相應的時延信息。根據一實施例，主節點以其本地幀邊界為基準，估計相應的時延信息。

在s308，主節點廣播時延信息。例如，根據一實施例，主節點廣播時延信息和對應的時頻資源id，從而持續監聽廣播信道的從節點可檢測到發送接入信號的接入時頻資源上的時延信息。

圖4示出根據本發明一實施方式的用于無線mesh網絡的節點裝置。

如圖4所示，用于無線mesh網絡的節點裝置400可包括同步信號檢測模塊402、接入信號發送模塊404、時延信號檢測模塊406及同步模塊408。節點裝置400可作為前述的從節點。

同步信號檢測模塊402可用于檢測主節點發送的同步信號，在本地獲取幀邊界。根據一實施例，同步信號檢測模塊402還可檢測廣播信號獲得系統信息。

接入信號發送模塊404可用于向主節點發送接入信號。根據一實施例，接入信號發送模塊404配置為按照幀邊界向主節點發送接入信號。根據一實施例，接入信號發送模塊404根據系統信息獨立發送接入(discovery)信號到主節點。

時延信息檢測模塊406可用于檢測主節點下發的時延信息。根據一實施例，時延信息檢測模塊406可配置為：在接入信號發送模塊向主節點發送接入之后，持續監聽廣播信道，檢測發送接入信號的接入時頻資源上是否有主節點下發的時延信息。

同步模塊408可用于在時延信息檢測模塊檢測到時延信息時，根據時延信息調整幀邊界，從而實現該節點裝置與主節點的同步。根據一實施例，同步模塊408從廣播信號中檢測到sfn，更新自己本地sfn，與網絡同步。

用于無線mesh網絡的節點裝置400可實現前面描述的根據本申請發明構思的同步方法，與前述類似的說明不再贅述。

圖5示出根據本發明另一實施方式的用于無線mesh網絡的節點裝置。

如圖5所示，用于無線mesh網絡的節點裝置500可包括同步信號發送模塊502、接入信號檢測模塊504、時延估計模塊506及時延信息發送模塊508。節點裝置500可作為前述的主節點。

同步信號發送模塊502可用于廣播同步信號。根據一實施例，在確定節點為主節點（sourcenode）后，同步信號發送模塊502根據本節點時鐘，廣播同步信號。另外，同步信號發送模塊502還可廣播系統信息。

接入信號檢測模塊504可用于檢測至少一個從節點發送的接入信號。

根據一實施例，節點裝置500還包括時頻資源模塊，用于設定用于至少一個從節點接入的至少一個時頻資源，至少一個時頻資源分別具有各自的時頻資源id。

根據一實施例，接入信號檢測模塊可配置為遍歷至少一個時頻資源以檢測接入信號。

時延估計模塊506可用于根據時延信號檢測模塊檢測到的接入信號估計相應的時延信息。根據一實施例，時延估計模塊可配置為以本地幀邊界為基準，根據時延信號檢測模塊檢測到的接入信號，估計相應的時延信息。

時延信息發送模塊508可用于廣播時延信息。根據一實施例，時延信息發送模塊可配置為廣播時延信息和對應的時頻資源id。

用于無線mesh網絡的節點裝置500可實現前面描述的根據本申請發明構思的同步方法，與前述類似的說明不再贅述。

根據本發明的一實施方式的無線mesh網絡系統可包括前述參照圖4描述的節點裝置，作為從節點裝置，并可包括前述參照圖5描述的節點裝置，作為主節點裝置。這樣的無線mesh網絡系統能夠顯著提升網絡節點的同步性能。

圖6示出根據本發明一實施方式的用于無線mesh網絡的節點裝置。

如圖6所示，用于無線mesh網絡的節點裝置600可包括處理器602、存儲器604、發射器606及接收器608。

存儲器604可存儲用于處理器602執行操作處理的指令。存儲器604存儲器504可包括易失性或非易失性存儲器，如靜態隨機存取存儲器（sram）、電可擦除可編程只讀存儲器（eeprom）、可擦除可編程只讀存儲器（eprom）、可編程只讀存儲器（prom）、只讀存儲器（rom）等，本發明對此沒有限制。

處理器602可調用存儲器604中存儲的指令執行相關操作，如控制發射器606和接收器608進行信號收發等。

根據一實施例，存儲器604存儲用于處理器602完成以下操作的指令：當所述發射器在一時隙應用不同子載波向多個接收節點發射信號時，分配用于所述多個接收節點的各發射功率，且分配的各發射功率與相應接收節點相關。易于理解，存儲器604還可存儲用于處理器602完成根據本發明實施例的其他操作的指令，這里不再贅述。

根據另一實施例，存儲器604存儲用于處理器602完成以下操作的指令：廣播同步信號；檢測所述至少一個從節點發送的接入信號；根據時延信號檢測模塊檢測到的接入信號估計相應的時延信息；廣播所述時延信息。易于理解，存儲器604還可存儲用于處理器602完成根據本發明實施例的其他操作的指令，這里不再贅述。

通過以上的實施例的描述，本領域的技術人員易于理解，本發明實施例的方法和相應模塊可以通過軟件或部分軟件硬化的方式來實現。因此，本發明實施例的技術方案可以以軟件產品的形式體現出來，該軟件產品可以存儲在一個非易失性存儲介質（可以是cd-rom，u盤，移動硬盤等）中，包括若干指令用以使得一臺計算設備（可以是個人計算機、服務器、移動終端、或者網絡設備等）執行根據本發明實施例的方法。

本領域技術人員可以理解，附圖只是示例實施例的示意圖，附圖中的模塊或流程并不一定是實施本發明所必須的，因此不能用于限制本發明的保護范圍。

本領域技術人員可以理解上述各模塊可以按照實施例的描述分布于裝置中，也可以進行相應變化位于不同于本實施例的一個或多個裝置中。上述實施例的模塊可以合并為一個模塊，也可以進一步拆分成多個子模塊。

以上具體地示出和描述了本發明的示例性實施例。應該理解，本發明不限于所發明的實施例，相反，本發明意圖涵蓋包含在所附權利要求的精神和范圍內的各種修改和等效布置。