MR-PCTS-Code/HopController.m at main · orkura/MR-PCTS-Code · GitHub

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function WirelessNetwork = HopController(WirelessNetwork)
%% MACTS 自适应多跳拓扑控制器 (MACTS Adaptive Multihop Controller)
%
% 核心功能：
%   根据节点局部收敛状态自适应调整跳数 H。在网络初始化阶段，通过增加 H 提升代数连通性以实现快速收敛；
%   在同步进入稳态后，自动将 H 降低至 1（单跳模式），以抑制多跳导致的误差累积（By-hop error accumulation）
%   并显著降低报文碰撞概率与计算复杂度

    %% ====================================================================
    %% 1. 控制器参数
    %% ====================================================================
    numNodes        = WirelessNetwork.NodeNUM;          % 获取网络节点数量
    offsetThreshold = WirelessNetwork.ClockOffsetMax;   % 局部同步误差阈值 xi (文献建议设为 5us)
    stepSize        = 0.001;                            % 软判决积分步长 (置信度累积因子)

    %% ====================================================================
    %% 2. 节点状态判决与 H 调整迭代
    %% ====================================================================
    if strcmp(WirelessNetwork.Alg, 'MACTS') || strcmp(WirelessNetwork.Alg, 'MRPCTS')
        for i = 1 : numNodes
            % ---------------- 步骤 A: 控制器参数提取 --------------
            % 获取当前节点的最大跳数限制
            maxHopLimit = WirelessNetwork.WirelessNode(i).MaxMultiHop;

            % ---------------- 步骤 B: 局部偏差观测 ----------------
            % 获取当前 WirelessNetwork.CurrentSynNum 同步周期下中 i 节点与所有物理邻居间的绝对相对偏移估计值 |e_ij|
            observedOffsets = WirelessNetwork.WirelessNode(i).Relative_Offset_TMP;

            % 清空缓冲区，确保每次同步周期的独立观测性
            WirelessNetwork.WirelessNode(i).Relative_Offset_TMP = zeros(length(WirelessNetwork.WirelessNode(i).NeighborList), 1);

            % ---------------- 步骤 C: 局部收敛检测器 ----------------
            % 采用类似于 FIFO 队列的积分判决机制，增强对网络随机抖动（Jitter）的鲁棒性
            flag = WirelessNetwork.WirelessNode(i).ConvergentFlag;

            % 判决逻辑：若所有邻居的同步误差均小于阈值 xi，则判定为局部收敛
            if ~isempty(observedOffsets) && all(abs(observedOffsets) < offsetThreshold)
                % [状态：趋向收敛] 增加置信度积分
                if flag <= 1
                    flag = flag + stepSize * 10;
                end
            else
                % [状态：失步或发散] 减少置信度积分
                if flag >= 0
                    flag = flag - stepSize * 10;
                end
            end

            WirelessNetwork.WirelessNode(i).ConvergentFlag = flag;

            %---------------- 步骤 D: 动态跳数调整  ----------------
            % 对应文献逻辑：收敛后降低 H 以节能，失步后增加 H 以加速重连
            currentHop = WirelessNetwork.WirelessNode(i).CurrentHop;
            nextHop = currentHop;

            % 基于状态机的软切换判决
            if flag >= 1
                % [切换逻辑：H -> 1]
                % 局部收敛达成，重置标志位并进入迟滞保护
                WirelessNetwork.WirelessNode(i).ConvergentFlag = 0.5;

                if currentHop > 1
                    nextHop = currentHop - 1; % 逐级降低跳数，直至回归单跳 ATS 模式
                else
                    nextHop = 1;
                end
            elseif flag <= 0
                % [切换逻辑：H 增加]
                % 检测到同步精度下降，增加 H 以扩大虚拟链路搜索范围，重新加速共识过程
                WirelessNetwork.WirelessNode(i).ConvergentFlag = 0.5;

                if currentHop < maxHopLimit
                    nextHop = currentHop + 1;
                else
                    nextHop = maxHopLimit;
                end
            end

            % ---------------- 步骤 E: 跳数更新 ----------------
            WirelessNetwork.WirelessNode(i).CurrentHop = nextHop;
        end % 遍历结束
    end
end