CN107071755A - 一种降低碰撞概率的定向无中心自组网邻居发现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降低碰撞概率的定向无中心自组网邻居发现方法。该方法包括以下步骤：根据节点的天线波束个数确定波束扫描周期和扫描方式，并随机确定每个邻居发现波束扫描周期的收发状态，进而将节点分为发送节点、接收节点和静默节点。发送节点在不同的波束方向上广播本波束的时隙表；接收节点则根据接收到的波束方向上的时隙表进行时隙分配，并更新本地的时隙表；静默节点在整个波束扫描周期内既不发射也不接收信号。该方法可以大幅降低定向无中心自组织网络中同一波束方向下多个节点接入时发生冲突碰撞的概率，同时可以有效解决多条通信链路工作在同一波束方向下相互干扰的问题，从而降低了网络建立时间，提高了网络的接入和工作效率。

Description

一种降低碰撞概率的定向无中心自组网邻居发现方法
技术领域
本发明属于无线通信网络技术领域，特别涉及定向无中心自组织网络中的邻居节点发现问题。
背景技术
无中心自组网多采用全向天线，通过节点广播的方式进行邻居节点发现和接入，容易造成隐藏终端和暴露终端的问题。定向无中心自组织网络为达到网络全向覆盖的目的，每个节点安装多面定向天线，采用切换的方式保证的网络的全向覆盖；其优点是天线增益高可使网络覆盖范围更大，天线波束窄使得网络节点间相互干扰降低，大幅降低了隐藏终端和暴露终端的问题。
定向无中心自组织网络也引入了新的问题。同一天线波束方向下存在多个邻居节点时，仍存在隐藏终端的问题，会造成节点难以正常接入。进一步地，若存在多条通信链路工作在同一天线波束方向，则在空间上相互干扰，由于没有中心节点进行协调，若它们在同一时隙通信则会产生碰撞，从而引起网络通信效率的下降。
发明内容
本发明专利所要解决的技术问题是提供一种可以降低网络节点间冲突碰撞概率的定向无中心自组网的新型邻居发现方法。
本发明采用的技术方案为：
一种降低碰撞概率的定向无中心自组网邻居发现方法，包含以下步骤：
(1)节点根据定向天线切换的数量确定天线的波束方向数N，并对各个波束方向进行编号，将N个波束方向作为一个扫描周期；N为大于1的自然数；
(2)节点开始进行波束扫描，并随机确定自身在当前波束扫描周期下每一个波束方向上的收发状态，所述的收发状态包括发送状态、接收状态和静默状态；
(3)节点确定当前扫描的波束方向和节点的收发状态，若为发送状态，则该节点在当前扫描的波束方向上发射信号并向其他节点广播本波束方向上的时隙表，将扫描波束切换至下一个波束号，直至扫描波束为最后一个波束号；若为接收状态，则该节点在当前扫描的波束方向上根据接收到的信息确定是否向发送节点回复信息，并更新本波束下的时隙表，将扫描波束切换至下一个波束号，直至扫描波束为最后一个波束号；若为静默状态，则该节点保持静默，将扫描波束切换至下一个波束号，直至扫描波束为最后一个波束号；
(4)节点当前波束扫描周期结束后进行下一个波束扫描周期，将下一个波束扫描周期作为当前波束扫描周期，返回步骤(2)。
其中，步骤(3)具体包括以下步骤：
(301)节点确定当前扫描的波束方向n和当前扫描的波束方向上节点的收发状态；判断节点的收发状态是否为接收状态，若是，则该节点为接收节点，转到步骤(302)；否则判断节点的收发状态是否为发送状态，若是，则该节点为发送节点，转到步骤(304)；否则，该节点为静默节点，转到步骤(306)；n为大于0的自然数；
(302)接收节点在当前扫描的波束方向n上接收信息并根据接收信息作出判断：若接收到波束方向n上已接入节点的发射信息和时隙表，则不进行回复，只根据接收到的时隙表更新本地波束方向n上的时隙表；否则，根据接收到的时隙表确定与发送节点建立链接所占用的时隙并更新本地波束方向n上的时隙表，并向发送节点回复信息，表明与发送节点建链成功；
(303)判断接收节点当前扫描的波束方向n是否为最后一个波束方向，若是，则转到步骤(4)；否则，将扫描波束切换至下一个波束号，并将其作为当前扫描的波束方向，返回步骤(301)；
(304)发送节点在当前扫描的波束方向n上发射信息，并向其他节点广播波束方向n上的时隙表，告知其他节点本波束上已接入节点所占用的时隙及空闲时隙；若在波束方向n上收到回复信息，则根据回复信息更新波束方向n上的时隙表，表明与接收节点建链成功；
(305)判断发送节点当前扫描的波束方向n是否为最后一个波束方向，若是，则转到步骤(4)；否则，将扫描波束切换至下一个波束号，并将其作为当前扫描的波束方向，返回步骤(301)；
(306)静默节点判断当前扫描的波束方向n是否为最后一个波束方向，若是，则转到步骤(4)；否则，将扫描波束切换至下一个波束号，并将其作为当前扫描的波束方向，返回步骤(301)。
本发明专利相比背景技术，具有如下优点：
1.本发明专利中通过增加静默节点，降低了同一波束方向下多个邻居节点同时收发时的碰撞概率，有效地提高了邻居节点发现效率。
2.本发明专利中增加同一波束方向下已知节点的判断，若为已知节点则不回复，可以进一步降低邻居节点接入的碰撞概率。
3.本发明专利中接收节点根据发送节点在波束方向上广播的已占用时隙，进行该波束方向上的时隙分配，从而实现同一波束方向上多个通信链路间的分时工作，不同的波束方向上的多条通信链路可以同时工作。解决了多条通信链路工作在同一波束方向上相互干扰的问题，从而提高了网络的工作效率。
附图说明
图1是本发明的工作流程图。
具体实施方式
参照图1，本发明结合实际设备，每台设备安装多面定向天线，采用切换的方式保证的网络的全向覆盖，其实现定向无中心自组织网络的邻居节点发现是按照以下步骤：
(1)节点根据定向天线切换的数量确定天线的波束方向数N，并对各个波束方向进行编号，将N个波束方向作为一个扫描周期；N为大于1的自然数；
(2)节点开始进行波束扫描，并随机确定自身在当前波束扫描周期下每一个波束方向上的收发状态，所述的收发状态包括发送状态、接收状态和静默状态；
(3)节点确定当前扫描的波束方向和节点的收发状态，若为发送状态，则该节点在当前扫描的波束方向上发射信号并向其他节点广播本波束方向上的时隙表，将扫描波束切换至下一个波束号，直至扫描波束为最后一个波束号；若为接收状态，则该节点在当前扫描的波束方向上根据接收到的信息确定是否向发送节点回复信息，并更新本波束下的时隙表，将扫描波束切换至下一个波束号，直至扫描波束为最后一个波束号；若为静默状态，则该节点保持静默，将扫描波束切换至下一个波束号，直至扫描波束为最后一个波束号；
其中，步骤(3)中包括以下步骤：
(301)节点确定当前扫描的波束方向n和当前扫描的波束方向上节点的收发状态；判断节点的收发状态是否为接收状态，若是，则该节点为接收节点，转到步骤(302)；否则判断节点的收发状态是否为发送状态，若是，则该节点为发送节点，转到步骤(304)；否则，该节点为静默节点，转到步骤(306)；n为大于0的自然数；
(302)接收节点在当前扫描的波束方向n上接收信息并根据接收信息作出判断：若接收到波束方向n上已接入节点的发射信息和时隙表，则不进行回复，只根据接收到的时隙表更新本地波束方向n上的时隙表；否则，根据接收到的时隙表确定与发送节点建立链接所占用的时隙并更新本地波束方向n上的时隙表，并向发送节点回复信息，表明与发送节点建链成功；
(303)判断接受节点当前扫描的波束方向n是否为最后一个波束方向N，若是，则转到步骤(4)；否则，将扫描波束切换至下一个波束号n＝n+1，并将其作为当前扫描的波束方向，返回步骤(301)；
(304)发送节点在当前扫描的波束方向n上发射信息，并向其他节点广播波束方向n上的时隙表，告知其他节点本波束上已接入节点所占用的时隙及空闲时隙；若在波束方向n上收到回复信息，则根据回复信息更新波束方向n上的时隙表，表明与接收节点建链成功；
(305)判断发送节点当前扫描的波束方向n是否为最后一个波束方向N，若是，则转到步骤(4)；否则，将扫描波束切换至下一个波束号n＝n+1，并将其作为当前扫描的波束方向，返回步骤(301)；
(306)静默节点判断当前扫描的波束方向n是否为最后一个波束方向N，若是，则转到步骤(4)；否则，将扫描波束切换至下一个波束号n＝n+1，并将其作为当前扫描的波束方向，返回步骤(301)。
(4)节点当前波束扫描周期结束后进行下一个波束扫描周期，将下一个波束扫描周期作为当前波束扫描周期，返回步骤(2)；
完成降低碰撞概率的定向无中心自组网邻居发现。

Claims (2)

1.一种降低碰撞概率的定向无中心自组网邻居发现方法,其特征在于，包含以下步骤：
(1)节点根据定向天线切换的数量确定天线的波束方向数N，并对各个波束方向进行编号，将N个波束方向作为一个扫描周期；N为大于1的自然数；
(2)节点开始进行波束扫描，并随机确定自身在当前波束扫描周期下每一个波束方向上的收发状态，所述的收发状态包括发送状态、接收状态和静默状态；
(3)节点确定当前扫描的波束方向和节点的收发状态，若为发送状态，则该节点在当前扫描的波束方向上发射信息并向其他节点广播本波束方向上的时隙表，将扫描波束切换至下一个波束号，直至扫描波束为最后一个波束号；若为接收状态，则该节点在当前扫描的波束方向上根据接收到的信息确定是否向发送节点回复信息，并更新本波束下的时隙表，将扫描波束切换至下一个波束号，直至扫描波束为最后一个波束号；若为静默状态，则该节点保持静默，将扫描波束切换至下一个波束号，直至扫描波束为最后一个波束号；
(4)节点当前波束扫描周期结束后进行下一个波束扫描周期，将下一个波束扫描周期作为当前波束扫描周期，返回步骤(2)；
完成降低碰撞概率的定向无中心自组网邻居发现。
2.根据权利要求1所述的一种降低碰撞概率的定向无中心自组网邻居发现方法，其特征在于：步骤(3)具体包括以下步骤：
(301)节点确定当前扫描的波束方向n和当前扫描的波束方向上节点的收发状态；判断节点的收发状态是否为接收状态，若是，则该节点为接收节点，转到步骤(302)；否则判断节点的收发状态是否为发送状态，若是，则该节点为发送节点，转到步骤(304)；否则，该节点为静默节点，转到步骤(306)；n为大于0的自然数；
(302)接收节点在当前扫描的波束方向n上接收信息并根据接收信息作出判断：若接收到波束方向n上已接入节点的发射信息和时隙表，则不进行回复，只根据接收到的时隙表更新本地波束方向n上的时隙表；否则，根据接收到的时隙表确定与发送节点建立链接所占用的时隙并更新本地波束方向n上的时隙表，并向发送节点回复信息，表明与发送节点建链成功；
(303)判断接收节点当前扫描的波束方向n是否为最后一个波束方向，若是，则转到步骤(4)；否则，将扫描波束切换至下一个波束号，并将其作为当前扫描的波束方向，返回步骤(301)；
(304)发送节点在当前扫描的波束方向n上发射信息，并向其他节点广播波束方向n上的时隙表，告知其他节点本波束上已接入节点所占用的时隙及空闲时隙；若在波束方向n上收到回复信息，则根据回复信息更新波束方向n上的时隙表，表明与接收节点建链成功；
(305)判断发送节点当前扫描的波束方向n是否为最后一个波束方向，若是，则转到步骤(4)；否则，将扫描波束切换至下一个波束号，并将其作为当前扫描的波束方向，返回步骤(301)；
(306)静默节点判断当前扫描的波束方向n是否为最后一个波束方向，若是，则转到步骤(4)；否则，将扫描波束切换至下一个波束号，并将其作为当前扫描的波束方向，返回步骤(301)。
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