[發明專利]一種基于TDMA的時隙劃分方法

有效

• 申請號: 202110958491.0
• 申請日: 2021-08-20
• 公開（公告）號: CN113676885B
• 公開（公告）日: 2023-10-10
• 發明（設計）人: 王建華;王運濤;王偉;唐曉磊
• 申請（專利權）人: 青島鼎信通訊股份有限公司;青島鼎信通訊科技有限公司
• 主分類號: H04W4/90
• 分類號: H04W4/90;H04W52/02;H04W72/0446
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于信標指示的TDMA時隙劃分方法，通過該方法可以使無線通信系統，在保證低功耗的情況下，能夠達到較大的網絡容量和較低的通信延遲。時隙規劃包括以下幾部分：信標時隙、巡檢上報時隙、競爭上報時隙、命令下發時隙、狀態上報時隙，不同的時隙負責不同的通信場景。除信標時隙外，各時隙再細分為若干個小塊時隙，每塊小時隙將由某個節點完全占有，以進行通信數據收發。此外，還設計了一個規則，用于節點和小塊時隙之間的動態匹配和沖突處理。

技術領域

本發明涉及無線傳感網絡通信技術的領域，具體涉及一種基于時分多址TDMA的時隙劃分方法。

背景技術

目前，隨著物聯網技術的發展，無線通信技術得到了廣泛的應用，如智能家居、智慧城市、智慧消防等領域。在無線通訊系統的介質訪問(MAC)層，通常有兩種方案，一種是基于載波監聽CSMA的方案，另一種就是時分多址TDMA方案。這兩種方案具有不同的優缺點，至于選用哪種方案，往往要根據實際的使用場景及射頻芯片功能來權衡。

低功耗、大容量、快響應，是衡量一個無線通信系統可靠性的重要指標，而無線通信MAC層的實現方案將決定著這些指標的達成。TDMA方案由于其原理較簡單、對底層射頻芯片要求低等優點，成為很多應用場景的首選。但要設計一個優秀的TDMA時隙劃分方法，以滿足各方面的性能要求并不是一個簡單的事，往往滿足了一個指標，就降低了另一個指標。所以，一個好的時隙劃分方法，用來達到各個指標的平衡至關重要。

發明內容

本發明針對市面上現有方案的不足，提出一種新的TDMA時隙劃分的方法，通過該方法可以使無線通信系統，在保證低功耗的前提下，能夠達到較大的網絡容量和較低的通信延遲。

需要說明的是，該方法僅適用于星型網絡拓撲，采用主從結構，包含1個主站節點和多個從站節點，并且從站節點按功能分為兩類：傳感器類節點和控制器類節點。兩者的區別主要為：傳感器節點大多數情況下只能上報數據，只有特殊情況下才接收控制指令，而控制器節點可隨意接收控制指令和上報數據。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于信標指示的TDMA時隙劃分方法，其特征在于：基于TDMA原理，將整個時間維度以多個單位時隙的組合劃分，每個單位時隙寬度為515毫秒，每個組合包含至少1個單位時隙，且至多8個單位時隙，編號為0到7，實際數量將根據網絡節點數量動態調整；將單位時隙進一步細分為五個部分，即信標時隙、巡檢上報時隙、競爭上報時隙、命令下發時隙、狀態上報時隙。

其中，信標時隙寬度共15毫秒，在該時隙中，主站下發信標指示數據，用于從站節點進行時鐘同步和時隙對齊等操作；巡檢上報時隙寬度共120毫秒，再平均細分為8小塊，每塊15毫秒，在每小塊時隙中，傳感器類從站節點根據實際情況上報監測數據或心跳數據；競爭上報時隙寬度共100毫秒，再平均細分為5小塊，每塊20毫秒，在每小塊時隙中，所有從站節點根據實際情況競爭該時隙來上報報警類緊急消息，提高系統的快速響應能力。命令下發時隙寬度共120毫秒，再平均細分為6小塊，每塊20毫秒，在每小塊時隙中，主站根據情況下發控制指令數據給控制器類從站節點。狀態上報時隙寬度共160毫秒，再平均細分為8小塊，每塊20毫秒，在每小塊時隙中，控制器類從站節點根據實際情況上報狀態數據或控制回復。

根據各部分時隙劃分，細分后的小塊時隙即為某個節點單獨占有的時間段，每個單位時隙最多容納8個傳感器節點和8個控制器節點，可算出該網絡最多能夠容納64個傳感器類設備加64個控制器類設備，即單網絡容量為128個節點，這個容量可滿足大多數應用場景。