CN103476134A - 一种多跳无线网络的分布式信道接入方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多跳无线网络的分布式信道接入方法。所述方法包括：根据网络主节点之间的冲突，生成与所述网络主节点对应的虚拟节点的冲突关系图，一个所述虚拟节点为一个虚拟接入一个所述网络节点可接入的信道的节点；根据所述虚拟节点找到最大权重独立节点集合，所述最大权重独立节点集合组成信道分配策略，所述权重表示信道数据传输率；所述最大权重独立节点集合中的网络主节点接入所述信道分配策略中的相应信道。本发明能够在信道质量未知的情况下，有效地分配信道，能以较低的时间、空间和通信开销协同达到最大化网络吞吐量的目的。

Description

一种多跳无线网络的分布式信道接入方法

技术领域

本发明涉及无线网络技术，尤其涉及一种多跳无线网络的分布式信道接入方法。

背景技术

无线频谱是一种稀缺的资源，为了提高开放的频带的利用率，出现了认知无线电技术。

认知无线电技术通过动态频谱分配，可有效提高信道利用率。具体的，当主用户（Primary User）处于空闲状态时，次用户(Secondary User)利用认知无线电技术可以动态接入空闲的信道进行数据传输。

然而，一方面，由于主用户的空闲状态具有不确定性，且信道质量受周围环境影响，次用户在传输数据之前并不知道无线信道的状态和质量；另一方面，在一个无线网络中存在多个无线信道，由于次用户本身能量资源和硬件的局限性，在一定的时间内其可以感知的信道数量是有限的。因此，如何从多个未知质量的信道中快速选择质量好的信道接入，对提高网络的整体吞吐量至关重要。

例如，用于环境监测的多跳多信道无线网络中，有一些节点采集的信息时延容忍性低、需要以高的优先级传输给汇聚节点（Sink节点），而有一些节点采集的信息时延容忍性高、以较低的优先级传给Sink节点。其中，优先级高的节点可以看成是主用户，优先级低的节点为次用户。次用户只有在主用户空出的信道上才能进行数据传输。一方面，由于部署环境在户外，信道的数据传输率受外部环境的影响非常严重、处于不断变化中。如果采用静态的信道接入方式不考虑信道实时的数据传输质量，将导致严重的丢包情况、使得网络的实际吞吐量低下。另一方面，如果采用先探测信道质量再动态接入的方式，在一个典型的认知网络中，可选信道的数目可超过100个；由于传感器节点本身能量受限，依次探测所有可能的信道将引入过高的能耗和延迟。如果延迟超过信道的相干时间，信道的质量将发生新的变化，导致之前的探测值不能再用。因此，目前主要的动态接入方案都是通过在线学习的方式先估计信道质量，然后再选择预测质量最好的信道接入，在较长一段时间后这类方案可以达到几乎最优的网络吞吐量。但是这些方案都只针对单跳的无线网络，并不是适用于大规模的多跳无线网络。

而在实际部署的自组织无线网络中，网络大多以多跳的形式存在，且通常需要多个用户协作将数据从源节点传输到目的节点。

在多跳多信道的无线网络环境下，信道在不同时空域和频域的质量都是变化的，用户与用户之间的冲突关系比单跳情况下更为复杂。在单跳网络场景下，一个频段的信道对所有用户都呈现出相同的质量，忽略了信道质量空间上的变化性，信道质量同时受到周围环境的影响，同一个频段的信道在同一时刻不同地理位置可达到的数据传输率是不一样的；并且，用户和用户之间是完全冲突的，在同一个时刻不同的用户接入同一个信道则发生冲突、彼此收益都为0。而在多跳多信道的无线网络环境中，只有地理位置相隔较近的用户之间才存在冲突，地理位置相隔较远的用户并不存在冲突，是可以同时接入同一个信道进行数据传输的。因此，单跳网络下的动态信道接入方式并不适用于多跳无线网络。

在多跳无线网络环境下存在的另外一个挑战是以低开销且分布式的方式实现动态信道接入。为了提高网络的整体吞吐量，分配信道时应该尽可能选择最大化网络整体吞吐量的分配策略，如果单纯地采用单跳网络下的接入方式，就需要对所有可行的分配策略都进行学习和记录，会引入指数级别的时间和空间复杂度，这对于存储和计算资源都受限的次用户显然是不切实际的。而且，在实际的网络中，信道的质量只会在一个较短的时间内（信道的相干时间）稳定，当超过这个时间之后，信道质量将发生新的变化。因此，如果计算一个好的分配策略的方式消耗的时间大于信道的相干时间，将直接导致该分配策略失效。现有技术中针对存储和计算资源受限这一问题的解决方案是一种集中式的方案，该方案不适用于分布式的场景。此外，在分布式实现的时候，为了最大化网络整体的吞吐量，相邻的用户之间需要一些信息交换。在分布式接入方法设计的时候，还应该尽可能降低可能引入的通信开销。

综上，现有技术中存在如下问题：针对多跳无线网络，在信道质量未知的情况下不能有效地选择信道的接入方式使网络吞吐量在低的时间、空间和通信开销协同的情况下达到最大。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种多跳无线网络的分布式信道接入方法，以在信道质量未知的情况下以较低的时间、空间和通信开销协同达到最大化网络吞吐量的目的。

本发明实施例提供了一种多跳无线网络的分布式信道接入方法，所述方法包括：

根据网络主节点之间的冲突，生成与所述网络主节点对应的虚拟节点的冲突关系图，一个所述虚拟节点为一个虚拟接入一个所述网络节点可接入的信道的节点；

根据所述虚拟节点找到最大权重独立节点集合，所述最大权重独立节点集合组成信道分配策略，所述权重表示信道数据传输率；

所述最大权重独立节点集合中的网络主节点接入所述信道分配策略中的相应信道。

进一步地，所述最大权重独立节点集合中的网络主节点接入所述信道分配策略中的相应信道之后还包括：

所述最大权重独立节点集合中的网络主节点进行数据传输，并在数据传输完成后更新权重。

进一步地，所述根据网络主节点之间的冲突，生成与所述网络主节点对应的虚拟节点的冲突关系图包括：

根据所述网络主节点可接入的信道，将网络主节点映射称为虚拟节点；

根据所述网络主节点的冲突关系，建立所述虚拟节点的冲突关系。

进一步地，所述虚拟节点的状态包括：局部领导、候选、成功和失败；开始时刻所有节点都标志成候选状态；局部领导状态的节点是在2r+1跳邻居范围内权重最大的候选节点，用于计算局部最大权重独立节点集合；成功状态的节点是被选入最大权重独立节点集合中的节点；失败状态的节点是没有被选入最大权重独立节点集合中的节点。

进一步地，所述根据所述虚拟节点找到最大权重独立节点集合，所述最大权重独立节点集合组成信道分配策略包括：

所有所述虚拟节点广播并收集权重信息，所有所述虚拟节点开始时刻标志为候选节点，并定义所述虚拟节点在所述开始时刻的权重，将所述权重进行广播；

循环执行以下两步，直到得到全局的最大权重独立节点集合，所述最大权重独立节点集合组成信道分配策略：

将局部权重最大的候选节点标志为局部领导节点；

所述局部领导节点根据局部范围内的候选节点计算局部最大权重独立节点集合。

本发明实施例提出的多跳无线网络的分布式信道接入方法，通过根据网络主节点之间的冲突生成与网络主节点对应的虚拟节点的冲突关系图，根据虚拟节点找到相应的网络主节点的最大权重独立节点集合，所述最大权重独立节点集合组成信道分配策略，网络主节点接入所述信道分配策略中的相应信道，实现了多跳无线网络中的用户在不知道可接入的信道质量的情况下，有效地分配信道，能够以较低的时间、空间和通信开销协同达到最大化网络吞吐量的目的。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的一种多跳无线网络的分布式信道接入方法的流程图；

图2a是本发明第一实施例提供的一种多跳无线网络的分布式信道接入方法中的网络冲突图；

图2b是本发明第一实施例提供的一种多跳无线网络的分布式信道接入方法中的重构网络冲突图；

图3a是本发明第一实施例提供的一种多跳无线网络的分布式信道接入方法中的分布式robust PTAS算法循环执行第一次的示意图；

图3b是本发明第一实施例提供的一种多跳无线网络的分布式信道接入方法中的分布式robust PTAS算法循环执行第二次的示意图；

图4是本发明第二实施例提供的一种多跳无线网络的分布式信道接入方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

图1示出了本发明的第一实施例。

图1是本发明第一实施例中的一种多跳无线网络的分布式信道接入方法的流程图，该实现流程详述如下：

步骤101，根据网络主节点之间的冲突，生成与所述网络主节点对应的虚拟节点的冲突关系图。

示例性的，所述步骤101包括：

子步骤1011，根据所述网络主节点可接入的信道，将网络主节点映射称为虚拟节点。

在本实施例中，假设网络冲突图中有N个网络主节点，记为主节点集合{v_i|i=1,…,N}，每一个所述网络主节点v_i接入M个信道，记为信道集合{c_j|j=1,…,M}，每个信道的质量变化遵循一个未知的且在时间上呈独立同分布的随机过程，每一个所述网络主节点v_i根据所述网络主节点v_i可接入的M个信道映射成为M个虚拟节点，即{v_i,j|i=1，…,N，j=1,…,M}，也可以说，每个主节点v_i管理一群虚拟节点{v_i,j|i=1，…,N，j=1,…,M}，为了方便描述，将v_i,j的双下标按照k=(i-1)M+j映射成为单下标v_k。用ξ_i,j(t)表示在t时刻主节点v_i表示的用户得到的信道c_j的质量，ξ_i,j为v_k在t时刻的实际权重或者称为实际的信道数据传输率；w_k表示信道平均质量的估测值，为用户对信道平均质量的估测值。

子步骤1012，根据所述网络主节点的冲突关系，建立所述虚拟节点的冲突关系。

在本实施例中，根据所述网络冲突图中的主节点的冲突关系建立所述虚拟节点的冲突关系，对于不同的j、p，虚拟节点v_i,j与v_i,p冲突，所有的v_i,j都维持原有网络主节点v_i的冲突关系，所述虚拟节点和所述虚拟节点之间的冲突关系构成重构网络冲突图，所述重构网络冲突图中的节点为虚拟节点，一个所述虚拟节点为一个虚拟接入一个所述网络节点可接入的信道的节点。

图2a是本发明第一实施例提供的一种多跳无线网络的分布式信道接入方法中的网络冲突图，图2b是本发明第一实施例提供的一种多跳无线网络的分布式信道接入方法中的重构网络冲突图。如图2a和图2b所示，在网络冲突图（图2a）中的用户1，映射成为重构网络冲突图（图2b）中的三个虚拟节点（1,1），（1,2），（1,3），网络冲突图中的用户1在重构网络冲突图中对应的三个虚拟节点（1,1），（1,2），（1,3）互相冲突，即这三个点之间都存在一条边；网络冲突图中用户1与用户2冲突，那么对应重构网络冲突图中的虚拟节点（1,1）与（2,1），（1,2）与（2,2），（1,3）与（2,3）冲突，因此在重构网络冲突图中这三对节点之间都存在边；同理，网络冲突图中用户1与用户3冲突，在重构网络冲突图中对应的三对虚拟节点（1,1）与（3,1），（1,2）与（3,2），（1,3）与（3,3）之间也存在冲突。这就构成了一个新的由所有虚拟节点组成的重构网络冲突图，接下来所有的步骤都在虚拟节点上执行。为方便描述，现将所有的虚拟节点vi,j看成独立的具备计算和存储能力的节点，实际的计算与存储由主节点v_i代为实现。

步骤102，根据虚拟节点找到最大权重独立节点集合，所述最大权重独立节点集合组成信道分配策略。

在本实施例中，根据虚拟节点找到最大权重独立节点集合可以使用分布式robust PTAS算法实现，所述分布式robust PTAS算法采用虚拟节点查找到与虚拟节点对应的网络主节点的最大权重独立节点集合，所述虚拟节点的状态包括：局部领导（LocalLeader）、候选（Candidate）、成功（Winner）和失败（Loser）；开始时刻所有节点都标志成候选状态；局部领导状态的节点是在2r+1跳邻居范围内权重最大的候选节点，用于计算局部最大权重独立节点集合；成功状态的节点是被选入最大权重独立节点集合中的节点；失败状态的节点是没有被选入最大权重独立节点集合中的节点。

示例性的，所述步骤102包括：

子步骤1021，所有所述虚拟节点广播并收集权重信息，所有所述虚拟节点开始时刻标志为候选节点，并定义所述虚拟节点在所述开始时刻的权重，将所述权重进行广播。

在本实施例中，开始时刻t=1的时候，所有的虚拟节点v_k均将自己标志为Candidate节点，并定义所述虚拟节点在所述开始时刻的权重，可以将所述虚拟节点v_k的ID号作为所述开始时刻的权重，所述ID号是一个唯一标识符，可以是k或者其他编号，并将其权重wk(1)在所述虚拟节点v_k的2r+1跳邻居范围内广播。

子步骤1022，循环执行子步骤1023和子步骤1024，直到得到全局的最大权重独立节点集合，所述最大权重独立节点集合组成信道分配策略。

在本实施例中，假设循环执行子步骤1023和子步骤1024，直到得到全局的最大权重独立节点集合总共循环执行子步骤1023和子步骤1024的次数为D次，其中，D是一个小于M×N的常数，可以根据需要设定，如果要求精度较高则将D设的大一些，如果要求精度不高则可以将D设的小一些。每一次循环执行循环执行子步骤1023和子步骤1024，每个主节点至多只有一个虚拟节点被选入局部最大权重独立集合中。这D次LocalLeader节点计算出来的局部最大权重独立节点集合的并集为全局的最大权重独立节点集合，所述全局的最大权重独立节点集合组成该开始时刻信道分配策略s。

子步骤1023，将局部权重最大的候选节点标志为局部领导节点。

在本实施例中，每一个所述Candidate节点在更新完其2r+1跳邻居范围内邻居的权重后进行判断，如果自己的权重在所有2r+1跳邻居范围内的Candidate节点中权重最大，则将自己标志为LocalLeader节点，并在2r+1跳邻居范围内广播声明。

子步骤1024，所述局部领导节点根据局部范围内的候选节点计算局部最大权重独立节点集合。

在本实施例中，所述LocalLeader节点根据r跳邻居范围内处于Candidate状态的节点的权重信息计算一个最大权重独立节点集合。LocalLeader节点将r跳邻居范围内选入所述独立节点集合的Candidate节点标志为Winner，而没有被选入的Candidate节点标志为Loser，剩余2r+1跳邻居范围内的Candidate节点继续保持为Candidate节点，所述LocalLeader节点将节点状态决策信息在3r+1跳邻居范围内广播，所有节点收到消息后将自己的状态变换成被标志的状态。

图3a是本发明第一实施例提供的一种多跳无线网络的分布式信道接入方法中的分布式robust PTAS算法循环执行第一次的示意图；图3b是本发明第一实施例提供的一种多跳无线网络的分布式信道接入方法中的分布式robust PTAS算法循环执行第二次的示意图。如图3a所示，在刚开始第一次时，节点v₁，v₂，v₃，v₄在各自的2r+1跳邻居范围内是权重最大的节点，因此被选为LocalLeader节点（图3a中黑色的节点表示LocalLeader节点），这四个节点作为LocalLeader节点计算出来r跳邻居范围内的局部最大权重独立节点集合，然后将结果在3r+1跳邻居范围内广播。如图3b所示，v₁，v₂，v₃，v₄在r跳邻居范围内的节点状态都已经变为Winner（也就是图3b中阴影范围内的节点），也就没有机会再参与后续的计算，而r跳邻居范围外处于Candidate状态的节点则继续参与计算，其中u₁，u₂，u₃成为分布式robust PTAS算法循环执行第二次的LocalLeader节点。

步骤103，最大权重独立节点集合中的网络主节点接入信道分配策略中的相应信道。

在本实施例中，属于信道分配策略s也就是最大权重独立节点集合中的虚拟节点对应的网络主节点接入信道分配策略中的相应的信道。

本实施例通过根据网络主节点之间的冲突生成与网络主节点对应的虚拟节点的冲突关系图，根据虚拟节点找到相应的网络主节点的最大权重独立节点集合，所述最大权重独立节点集合组成信道分配策略，网络主节点接入所述信道分配策略中的相应信道，实现了多跳无线网络中的用户在不知道可接入的信道质量的情况下，在单个时隙中有效地分配信道，能够以较低的时间、空间和通信开销协同达到最大化网络吞吐量的目的。

图4示出了本发明的第二实施例。

图4是本发明第二实施例中的一种多跳无线网络的分布式信道接入方法的流程图，该实现流程详述如下：

步骤401，根据网络主节点之间的冲突，生成与所述网络主节点对应的虚拟节点的冲突关系图。

示例性的，所述步骤401包括：

子步骤4011，根据所述网络主节点可接入的信道，将网络主节点映射称为虚拟节点。

在本实施例中，假设网络冲突图中有N个网络主节点，记为主节点集合{v_i|i=1,…,N}，每一个所述网络主节点v_i接入M个信道，记为信道集合{c_j|j=1,…,M}，每个信道的质量变化遵循一个未知的且在时间上呈独立同分布的随机过程，每一个所述网络主节点v_i根据所述网络主节点v_i可接入的M个信道映射成为M个虚拟节点，即{v_i,j|i=1，…,N，j=1,…,M}，也可以说，每个主节点v_i管理一群虚拟节点{v_i,j|i=1，…,N，j=1,…,M}，为了方便描述，将v_i,j的双下标按照k=(i-1)M+j映射成为单下标v_k。用ξ_i,j(t)表示在t时刻主节点v_i表示的用户得到的信道c_j的质量，ξ_i,j为v_k在t时刻的实际权重或者称为实际的信道数据传输率；w_k表示信道平均质量的估测值，为用户对信道平均质量的估测值。

子步骤4012，根据所述网络主节点的冲突关系，建立所述虚拟节点的冲突关系。

在本实施例中，根据所述网络冲突图中的主节点的冲突关系建立所述虚拟节点的冲突关系，对于不同的j、p，虚拟节点v_i,j与v_i,p冲突，所有的v_i,j都维持原有网络主节点v_i的冲突关系，所述虚拟节点和所述虚拟节点之间的冲突关系构成重构网络冲突图，所述重构网络冲突图中的节点为虚拟节点，一个所述虚拟节点为一个虚拟接入一个所述网络节点可接入的信道的节点。为方便描述，将所有的虚拟节点v_i,j看成独立的具备计算和存储能力的节点，实际的计算与存储由主节点v_i代为实现。

步骤402，根据虚拟节点找到最大权重独立节点集合，所述最大权重独立节点集合组成信道分配策略。

在本实施例中，根据虚拟节点找到最大权重独立节点集合可以使用分布式robust PTAS算法实现，所述分布式robust PTAS算法采用虚拟节点查找到与虚拟节点对应的网络主节点的最大权重独立节点集合，所述虚拟节点的状态包括：局部领导（LocalLeader）、候选（Candidate）、成功（Winner）和失败（Loser）；开始时刻所有节点都标志成候选状态；局部领导状态的节点是在2r+1跳邻居范围内权重最大的候选节点，用于计算局部最大权重独立节点集合；成功状态的节点是被选入最大权重独立节点集合中的节点；失败状态的节点是没有被选入最大权重独立节点集合中的节点。

示例性的，所述步骤402包括：

子步骤4021，所有所述虚拟节点广播并收集权重信息，所有所述虚拟节点开始时刻标志为候选节点，并定义所述虚拟节点在所述开始时刻的权重，将所述权重进行广播。

在本实施例中，在开始时刻t=1的时候，所有的虚拟节点vk均将自己标志为Candidate节点，并定义所述虚拟节点在所述开始时刻的权重，可以将所述虚拟节点v_k的ID号作为所述开始时刻的权重，所述ID号是一个唯一标识符，可以是k或者其他编号，并将其权重w_k(1)在所述虚拟节点v_k的2r+1跳邻居范围内广播；当时刻t≥2时，所有在前一时刻接入信道的虚拟节点v_k将其权重w_k(t)在2r+1跳邻居范围内广播。所有的Candidate节点接到各自2r+1跳邻居范围内所有更新的邻居权重信息后，更新相应的邻居节点的权重信息，在t-1时刻接入的节点也就是Winner节点有最新的权重信息，所述Winner节点将最新的权重信息广播，保证在t时刻处于Candidate状态的节点有最新的权重信息，因为在t-1时刻标志为Winner或者Loser状态的节点不再参与t时刻局部最大权重独立节点集合的计算，只有Candidate节点才有机会参与t时刻新的计算。

子步骤4022，循环执行子步骤4023和子步骤4024，直到得到全局的最大权重独立节点集合，所述最大权重独立节点集合组成信道分配策略。

在本实施例中，假设循环执行子步骤4023和子步骤4024，直到得到全局的最大权重独立节点集合总共循环执行子步骤4023和子步骤4024的次数为D次，其中，D是一个小于M×N的常数，可以根据需要设定，如果要求精度较高则将D设的大一些，如果要求精度不高则可以将D设的小一些。每一次循环执行循环执行子步骤4023和子步骤4024，每个主节点至多只有一个虚拟节点被选入局部最大权重独立集合中。这D次LocalLeader节点计算出来的局部最大权重独立节点集合的并集为全局的最大权重独立节点集合，所述全局的最大权重独立节点集合组成该时刻信道分配策略s(t)。

子步骤4023，将局部权重最大的候选节点标志为局部领导节点。

在本实施例中，每一个所述Candidate节点在更新完其2r+1跳邻居范围内邻居的权重后进行判断，如果自己的权重在所有2r+1跳邻居范围内的Candidate节点中权重最大，则将自己标志为LocalLeader节点，并在2r+1跳邻居范围内广播声明。

子步骤4024，所述局部领导节点根据局部范围内的候选节点计算局部最大权重独立节点集合。

在本实施例中，所述LocalLeader节点根据r跳邻居范围内处于Candidate状态的节点的权重信息计算一个最大权重独立节点集合。LocalLeader节点将r跳邻居范围内选入所述独立节点集合的Candidate节点标志为Winner，而没有被选入的Candidate节点标志为Loser，剩余2r+1跳邻居范围内的Candidate节点继续保持为Candidate节点，所述LocalLeader节点将节点状态决策信息在3r+1跳邻居范围内广播，所有节点收到消息后将自己的状态变换成被标志的状态。

步骤403，最大权重独立节点集合中的网络主节点接入信道分配策略中的相应信道。

在本实施例中，属于信道分配策略s(t)也就是最大权重独立节点集合中的虚拟节点对应的网络主节点接入相应的信道。

步骤404，最大权重独立节点集合中的网络主节点进行数据传输，并在数据传输完成后更新权重。

在本实施例中，最大权重独立节点集合中的网络主节点在步骤403接入的信道内进行数据传输，并在传输完成后记录下相应的数据传输率以更新权重wk。在更新权重的时候每一个虚拟节点要维持两个变量

和m_k，

为虚拟节点v_k到当前时刻为止，所有获取到的信道数据传输率观测值的平均值，m_k为当前时刻为止，v_k被选入到独立节点集合的次数。

和m_k根据如下公式进行更新：

根据计算出来的

和m_k更新权重w_k，按如下公式进行更新：

$w_k(t+1)={\widetilde{\mathrm{\μ}}}_k\left(t\right)+\frac{\sqrt{\max (\ln \frac{t^{2/3}}{K{m}_k\left(t\right)},0)}}{m_k\left(t\right)}$

在开始的一个时隙也就是前面所说的开始时刻分布式信道接入方式的获取按以上步骤执行，如果在以后的时隙继续进行数据的传输需要继续执行步骤402和步骤403以获得该时刻的信道接入方式。

本实施例通过本实施例通过根据网络主节点之间的冲突生成与网络主节点对应的虚拟节点的冲突关系图，根据虚拟节点找到相应的网络主节点的最大权重独立节点集合，所述最大权重独立节点集合组成信道分配策略，网络主节点接入所述信道分配策略中的相应信道，网络主节点在相应信道内进行数据传输，并在数据传输完成后更新权重，实现了多跳无线网络中的用户在不知道可接入的信道质量的情况下，在连续时隙中连续有效地分配信道，能够以较低的时间、空间和通信开销协同达到最大化网络吞吐量的目的。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (5)

1.一种多跳无线网络的分布式信道接入方法，其特征在于，所述方法包括：

根据网络主节点之间的冲突，生成与所述网络主节点对应的虚拟节点的冲突关系图，一个所述虚拟节点为一个虚拟接入一个所述网络节点可接入的信道的节点；

根据所述虚拟节点找到最大权重独立节点集合，所述最大权重独立节点集合组成信道分配策略，所述权重表示信道数据传输率；

所述最大权重独立节点集合中的网络主节点接入所述信道分配策略中的相应信道。

2.根据权利要求1所述的多跳无线网络的分布式信道接入方法，其特征在于，所述最大权重独立节点集合中的网络主节点接入所述信道分配策略中的相应信道之后还包括：

所述最大权重独立节点集合中的网络主节点进行数据传输，并在数据传输完成后更新权重。

3.根据权利要求1或2所述的多跳无线网络的分布式信道接入方法，其特征在于，所述根据网络主节点之间的冲突，生成与所述网络主节点对应的虚拟节点的冲突关系图包括：

根据所述网络主节点可接入的信道，将网络主节点映射称为虚拟节点；

根据所述网络主节点的冲突关系，建立所述虚拟节点的冲突关系。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的多跳无线网络的分布式信道接入方法，其特征在于，所述虚拟节点的状态包括：局部领导、候选、成功和失败；开始时刻所有节点都标志成候选状态；局部领导状态的节点是在2r+1跳邻居范围内权重最大的候选节点，用于计算局部最大权重独立节点集合；成功状态的节点是被选入最大权重独立节点集合中的节点；失败状态的节点是没有被选入最大权重独立节点集合中的节点。

5.根据权利要求4所述的多跳无线网络的分布式信道接入方法，其特征在于，所述根据所述虚拟节点找到最大权重独立节点集合，所述最大权重独立节点集合组成信道分配策略包括：

所有所述虚拟节点广播并收集权重信息，所有所述虚拟节点开始时刻标志为候选节点，并定义所述虚拟节点在所述开始时刻的权重，将所述权重进行广播；

循环执行以下两步，直到得到全局的最大权重独立节点集合，所述最大权重独立节点集合组成信道分配策略：

将局部权重最大的候选节点标志为局部领导节点；

所述局部领导节点根据局部范围内的候选节点计算局部最大权重独立节点集合。

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