CN111434150A - 针对移动自组织网络的多层级的、密度感知的、基于位置的信道指定和自适应功率控制方法 - Google Patents

针对移动自组织网络的多层级的、密度感知的、基于位置的信道指定和自适应功率控制方法 Download PDF

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Abstract

管理移动自组织网络中多个无线通信收发器节点之间的通信，其中，每个节点执行数个步骤：包括，存储多个时隙集，其中，每个时隙集包括在TDMA帧中具有预设位置的多个时隙，并且该多个时隙集包括，区域内时隙集及至少一个区域间时隙集；时隙函数，其将每个时隙指定至所述多个时隙集中的一个时隙集，并指定至来自多个邻居节点集的一个邻居节点集；以及多个信道集，其中每个信道集与以下项目相关联：蜂窝信道指定函数，其将来自所述信道集中的一个信道指定至空间坐标的输入集；传输干扰范围(TIR)函数，其基于输入时隙集和所述空间坐标的输入集，指定最大传输干扰范围(MTIR)值。

Description

针对移动自组织网络的多层级的、密度感知的、基于位置的信 道指定和自适应功率控制方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年8月28日提交的、题为“Flat/Unified NetworkArchitecture with Cellular Barrage Relay Networks”的美国临时专利申请号为62/605829的美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及移动自组织(ad-hoc)网络(MANET)领域，并且具体地，本发明涉及用于在广域MANET内动态指定通信信道并形成地理子网的多层级的、密度感知的方法。
背景技术
US 7,082,111(其全部内容通过引用整体并入本文)公开了一种用于将通信信道指定给移动自组织网络(MANET)的节点的方法，其中每个信道是TDMA帧时隙的唯一集合，并且根据每个节点的瞬时位置，根据蜂窝信道指定函数执行信道指定。
US 7,304,963(其全部内容通过引用整体并入本文)公开了一种用于将通信信道和任务的组合指定(assign)给移动自组织网络(MANET)的节点的方法，其中每个信道是唯一的FDMA或CDMA信道，并且和通信{信道、任务}指定是基于每个节点的瞬时位置根据蜂窝信道指定函数执行的。
上述信道指定方法的局限性在于它们不能在MANET中很好地工作，因为MANET在其整个地理区域内都表现出明显的节点密度变化，因为(两种情况下)使用的信道指定函数对于整个MANET地理区域是静态定义的(即固定的)，其结果是，它不会响应于本地观测到的节点密度状态而变化；这种限制导致信道通信带宽的指定效率低下，这对于MANET来说尤其是问题，因为无线通信带宽是非常有限的资源。
所公开的方法和软件应用提出了解决上述问题的一种可能方案，其通过利用多层级信道指定函数，能够动态地适应本地观测到的网络密度和连接性状态。
此外，所公开的方法提出了一种可能的方法，用于将动态的、密度感知的、多层级信道指定函数的操作与端到端网络路由机制整合，该端到端网络路由机制部分地基于动态地形成的地理子网(即，区域)，其通过所公开的信道指定(assignment)函数产生。
发明内容
本公开提供了一种方法和软件应用，用于管理移动自组织网络中的多个无线通信收发器节点之间的通信，其中每个节点执行以下步骤：a)在存储器中存储输入数据集，该输入数据集包括：1)多个时隙集，其中每个时隙集包括在TDMA帧中具有预设位置的多个时隙，并且该多个时隙集包括，区域内时隙集和至少一个区域间时隙集；2)时隙函数，其将每个时隙指定至来自所述多个时隙集的一个时隙集，并指定至来自多个邻居节点集的一个邻居节点集，以及3)多个信道集，其中，每个信道集与以下项目相关联：蜂窝信道指定函数，其将来自所述信道集的一个信道指定至空间坐标的输入集；传输干扰距离(TIR)函数，其基于时隙集合所述空间坐标的输入集以及来自逻辑条件集的一个逻辑条件，指定最大传输干扰距离(MTIR)；其中，在预设的持续时间内，若一个逻辑条件被满足，则节点从所述每个信道集中选择信道；b)定期地获取节点的空间坐标，确认下一时隙，并确认由时隙函数指定至所确认的下一时隙的时隙集和邻居节点集；c)在预设的持续时间内，定期地确认一个逻辑条件被满足，然后确认与经确认的一个被满足逻辑条件相关联的信道集、蜂窝信道指定函数，和TIR函数；d)确定该节点是否将在下一时隙发送或接收；及e1)在确定节点将要发送时，获取信道，该信道由经确认的蜂窝信道指定函数，指定至该节点的获取的空间坐标；获取MTIR值，该MTIR值由经确认的TIR函数，指定至获取的空间坐标以及经确认的时隙集所组成的组合；使用获取的MTIR值和节点的空间坐标，计算发送功率值，并使用获取的信道和计算出的发送功率值，在下一时隙期间发送数据；或e2)在确定节点将要接收时，在下一时隙期间在信道上接收数据，该信道由经确认的邻居节点集中的至少一个发送节点所使用。
附图说明
下面将参照附图更详细地描述当前公开的方法和软件应用，其中：
图1是示例地理区域结构和信道指定的示意图，该地理区域结构和信道指定通过使用根据所公开的方法的实施例执行的、多层级、密度感知、基于位置的信道指定函数得到；
图2是根据所公开的方法的实施例的双层级、密度感知的双层蜂窝信道指定函数的示意图；
图3是概述根据所公开的方法的实施例发生的网络通信任务的“主”图的俯视图；
图4和图5分别示出了根据所公开的方法的实施例的基于位置的自适应功率控制(APC)机制的区域内和区域间操作；
图6示出了根据所公开方法的实施例的LCN-1/LCN-2的下层级信道指定函数(CAF)和相关联的信道集、逻辑条件，和最大传输干扰范围(MTIR)；
图7和图14示出了根据所公开的方法的实施例的在LCN-1期间分别针对下层级CAF和上层级CAF执行的特定通信任务；
图8-11，以及图15-16示出了根据所公开的方法的实施例的分别在LCN-2期间针对下层级CAF和上层级CAF执行的特定通信任务；
参照图12和图17示出了根据所公开方法的实施例的在LCN-2期间针对地面至优势阻塞中继网络(BRN)执行的特定通信任务；
图13示出了根据所公开的方法的实施例的针对LCN-1/LCN-2的上层级CAF以及相关联的信道集、逻辑条件，和MTIR；
图18示出了移动自组织网络的示例，其中本地节点密度随空间变化；
图19示出了根据所公开的方法的实施例的仅通过使用下层级的CAF形成的地理区域结构；
图20示出了根据所公开的方法的实施例的仅通过使用上层级CAF形成的地理区域结构；
图21和图22分别示出了根据所公开的方法的实施例的通过使用动态的、密度感知的双层级CAF形成的一种可能的地理区域结构和信道指定；
图23-26示出了根据所公开的方法的实施例的通过使用动态的、密度感知的双层级CAF形成的多个传输干扰模式；
图27-33示出了根据所公开的方法的实施例的在动态的、密度感知的双层级CAF之上实现区域间数据路由机制的方法；
图34示出了基于六边形小区的镶嵌特性的层级的地理分块模式。
具体实施方式
本申请要求于2017年8月28日提交的第62/605,829号美国临时专利申请的权益，该专利申请的全部内容通过引用并入本文。
在以下针对所公开的方法和软件应用的讨论中，使用了多个术语、首字母缩写词，和缩写，为了便于参考，在此处列出。
通讯信道(以下简称“信道”)：离散的、唯一可识别的通信带宽资源单位/份额，包括但不限于：a)TDMA帧中的一组时隙，b)频分多址(FDMA)信道，c)码分多址(CDMA)信道，或d)唯一的伪随机跳频序列，其指示节点在特定的TDMA时隙切换至特定的频率信道。在提出的实施例中，信道是FDMA信道。
小区：可以被指定信道的最小地理区域单位。
区域：由使用同一信道的多个相邻小区组成的连续地理区域。
CAF(Channel Assignment Function)：信道指定函数
DLP(Dense Low-Power)：密集低功率
SHP(Sparse High-Power):稀疏高功率
阻塞中继(BR)：属于同一区域的多个节点对同一数据包进行的同时同步泛洪。
阻塞中继网络(BRN)：使用BR机制将数据包泛洪至整个区域群体的区域内节点的集合。应当注意，术语“网络”和“区域”在此有限的上下文中是可互换的，即，阻塞中继网络也是阻塞中继区域，反之亦然。
传输干扰范围(TIR)：距第一发送机的距离，在该距离内，来自第一发送机的第一传输会干扰接收机接收由第二发送机发起的第二传输的能力。
APC(自适应功率控制)：一种用于调节发送功率电平的技术，以使给定传输不会在距传输源的预定地理距离外产生干扰。
网络控制器(NC)：通过分布式过程选定的节点，以作为源自网络(区域)中每个节点的所有信道访问请求的中央信道访问协调器。
指定路由器(DR)：通过分布式过程选定的一种节点，用于聚合网络/区域成员资格信息，并产生公告聚合区域成员资格信息的数据包。在该实施例中，NC节点还充当DR节点。
跳：指示传输跳数，它是单个发送机传输数据包所覆盖的地理距离的度量。
网络直径(ND)：由网络/区域中的任何一个节点发起的数据包到达网络/区域中的每个其他节点所需的最大传输跳数。
ETE：端到端，如“ND是网络中任何两个节点之间的最大ETE跳距”描述的那样。
MAC:介质访问控制。MAC机制可调节对多个节点共享的公共信道的访问。
节点：一种配备有至少一个射频(RF)收发器(即发送机和接收机对)的计算装置，包括至少一个处理器和用于存储软件指令的非临时性存储器。
优势节点：一种节点，相对于区域中的其它节点具有显著的高度，其发送可以干扰来自邻近区域的发送。
TIREM(地形综合粗略地球模型)：TIREM是一种广泛使用的信号传播损耗模型，用于在给定的发送功率电平和其他发送机/接收机参数下，估计信号功率损耗，其由在特定的发送位置处发起的假想的发送信号并且该信号在特定的接收位置处被接收而得出的。
TRPS(发送机池/接收机池的选择/拆分)：TRPS是一种算法，用于确定特定区域中的哪些节点将成为发送机(即，区域间发送机池)，哪些节点将成为接收机(即，区域间接收机池)，并确定该区域中每个接收机将在哪一个信道上进行接收。
PLI：位置定位信息。
ALSU(抽象的链路状态更新)：一种网络维护控制包，其中包含针对节点集合的抽象的节点可达性信息，该节点的集合既包括区域内节点，也包括区域间节点。之所以称为“抽象的”，是因为可达性信息未提供有关有助于最终可达性描述的任何中间链路的任何详细信息。
OSPF：开放最短路径优先
LCN(逻辑信道号)：时隙集，其特征是，它们在预定帧长(以时隙为单位)的循环TDMA帧中的唯一位置。对于以下讨论，TDMA帧长度为5，LCN-1由每个帧中的前3个时隙(即t1、t2、t3)组成，而LCN-2由每个帧中的后2个时隙(即t4，t5)组成。
TDMA(帧)历元(Epoch)：LCN时隙集的子集，其中包含属于一个单个帧的LCN时隙。因此，若我们将LCN-1历元定义为由时隙t1，t2和t3组成的时隙集，而将LCN-2历元定义为由时隙t4和t5组成的时隙集的话，则LCN-1是所有LCN-1历元的总和，而LCN-2是所有LCN-2历元的总和。
CRA(小区接收范围)：属于相邻tier[0]CAF区域之一的发送机池的MTIR内的地理区域。由于level[0]小区被6个相邻小区包围，因此每个接收小区将具有6个不同的CRA。
SRA(超级小区接收范围)：属于相邻tier[1]CAF区域之一的发送机池的MTIR内的地理区域。由于tier[1]超级小区被6个相邻超级小区包围，因此每个接收超级小区将具有6个不同的SRA。
CRP(小区接收模式)：覆盖整个小区范围的非重叠CRA的集。对于给出的实施例，我们可以有两个不同的CRP：一个偶CRP，它由3个偶取的CRA(即，小区侧0、2、4)组成；一个奇CRP，它由3个奇向的CRA(即，小区侧1、3、5)组成。
SRP(超级小区接收模式)：覆盖整个超级小区的非重叠SRA的集合。对于本实施例，我们可以有两个不同的SRP：一个偶SRP，由3个偶向的SRA组成(即，超级小区侧0、2、4)，一个奇SRP，由3个奇向的SRA(即，超级小区侧1、3、5)。
图1是通过使用根据所公开的方法的实施例执行的多层级、密度感知的基于位置的信道指定函数形成的可能的地理区域结构和信道指定的示意图。
图2是根据所公开的方法的实施例的双层级、密度感知的双层级蜂窝信道指定函数的示意图；参考图2，每个蜂窝CAF(即，信道指定层)与它自己的信道、发送功率电平，和逻辑条件集相关联，为了使节点使用所述每个CAF，需要满足这些条件。CAF[0]在单个小区级别(即level[0]块)指定信道1-3(即“密集”信道集)；CAF[1]在7小区簇级别(即Ievel[1]块，或超级小区)指定信道4-6(即“稀疏”信道集)。
继续参考图2，可以看出，level[1]块通过CAF[1]在空间中无限重复，并且level[1]块是通过将6个level[0]块置于一个“中心”level[0]块周围(即，将一个level[0]块置于中心level[0]块的每一侧)；这种块聚类模式可以递归应用于k>1的任何数字，从而产生蜂窝CAF数组(即CAF[0]、CAF[1]、CAF[2]、CAF[k])，其中，level-k块通过CAF[k]在空间中无限重复，并且level[k]块是通过将6个level[k-1]块置于一个“中心”level[k-1]块周围(即，将一个level[k-1]块置于中心level[k-1]块的每一侧)。根据之前提供的“区域”定义，由于为每个块指定了自己的信道，这些块实质上是区域的基本构成块，其中level[0]块(即单个小区)是可以被指定信道的最小地理区域单位。
蜂窝信道指定要求每个节点都能获取其瞬时地理位置(即空间坐标)；这可以通过单独运行或组合运行的许多不同地理位置系统(例如GPS)和技术(例如信号三角测量，惯性导航系统等)来实现。
图3是总结根据所公开方法的实施例发生的网络通信任务的俯视图“主”图。图3定义了TDMA帧时隙函数，其将TDMA帧中的每一个时隙映射至特定的时隙集，其中，每个时隙集与特定的通信函数以及特定的邻居节点集相关联，通过其执行所述特定通信函数。
图3实际上是一个高级别的“主”图，其通过适当地“指引低级别的“从属”图，描述如何对完成所公开的方法的操作有帮助的每个特定通信任务，来概括所公开的方法的整个操作。
继续参考图3，TDMA帧被分为固定大小的区域内历元逻辑信道号(LCN-1：时隙：t1、t2、t3)和固定大小的区域间历元(时隙t4，t5)；LCN-1由所有区域内帧历元组成，并促进同一地面(或优势)区域内节点之间的多跳通信，而LCN-2由所有区域间帧历元组成，并有利于属于不同(相邻)区域的节点之间的单跳通信，以及地面节点和“优势”节点(即，相对于大多数节点群体而言显着升高的节点，使得它们的发送会干扰蜂窝CAF“强制”使用的蜂窝信道重用模式)之间的多跳通信。
图4和图5分别示出了根据所公开的方法的实施例的基于位置的自适应功率控制(APC)机制的区域内和区域间操作。APC在TDMA帧的两种LCN类型(即区域内和区域间)中都使用，以确保在任一TDMA LCN类型中接收的节点在属于一个且仅属于一个发送机池的发送器的传输范围内；换句话说，APC确保在任何给定的时隙中，接收节点仅接收和解码单个数据包。发送机在任何给定的时隙和位置使用的发送功率电平是以下项目的函数：
a)发送机使用的CAF(即DLP CAF[0]或SHP CAF[1])；
b)发送机与其level[0]块(即，小区)或其level[1]块(即，超级小区)中心之间的距离，基于其使用哪个CAF(即0或1)；
c)发送机正在发送的当前TDMA时隙类型(即区域内或区域间)；和
d)最大传输干扰范围(MTIR)，其对应于：1)发送机使用的CAF，以及2)用于发送的时隙的TDMA时隙类型(即LCN-1或LCN-2)。
上述规则确保来自多个发送机的同时发送不会到达相同的接收机，否则将导致不同的分组发送之间发生冲突。
继续参照图4和图5，并且根据“中间输出(Middle-Out)”APC技术，至少基于发送机(x)到发送机当前使用的level[k]CAF块的中心(c)的地理距离来适配发送机功率，以使有效传输干扰范围决不会超过预设的最大传输干扰范围(MTIR)值。本质上，MTIR值确保计算发送功率电平时要遵守以下约束：到达位于MTIR外的任何接收机的干扰信号功率均小于某个预设的最大“噪声”电平(level)，以使在(重新)使用与发送机(x)相同信道的远距离接收机处的“相同信道”干扰最小化(或消除)。
应注意的是，除了发送机相对于与发送机当前使用的特定CAF相关联的块的中间的地理位置之外，还可以使用附加数据和技术，来更准确地对适当的发送功率电平的选定进行通知。例如，节点可以在其存储器中安装TIREM(地形综合粗略地球模型，TerrainIntegrated Rough Earth Model)信号传播工具，并定期下载与它们当前所在的广阔地理区域相对应的DTED(数字地形高程数据，Digital Terrain Elevation Data)地图数据，然后调用/执行TIREM信号传播工具(使用其当前地理位置和位于MTIR圆上的点)，以更准确地估计干扰地形对发送信号造成的功率损耗(即“路径损耗”)；一旦获取了与输入位置集相对应的路径损耗值，发送机便可以将该路径损耗值输入至链路预算计算公式中，并确定应该用于节点当前传输的发送功率电平。
通常，APC将使得发送机功率与发送机距其CAF块的中间/中心的距离成比例地减小；因此，更靠近(远离)其CAF块中间的发送机以较高(较低)的功率电平进行发送，因此它们的有效传输干扰范围不会超过基于LCN类型使用的特定MTIR；因此，如果BR传输波在小区的角落附近开始，则源将不得不使用较低的发送功率电平，但是更靠近小区/区域中间的中继可能会使用较高的功率电平，因此有效的区域ND保持较低。
另外，应该注意的是，在LCN-1(区域内发送)期间使用的MTIR值大于在LCN-2(区域间发送)期间使用的MTIR值；其原因是因为在LCN-2期间，区域中的节点同时从多个邻居区域接收数据；因此，针对区域间发送的MTIR必须较小，以同时进行的相邻发送不会相互干扰。
具有显著高度(即，z>z[min])的节点将失去调整其发送功率电平的能力，从而不会超过MTIR；这些节点被称为“优势”或“干扰性”节点，因为它们与多个区域中的节点具有连通性，并且它们的发送干扰了“地面”信道的复用模式。因此，“优势”节点使用单独的信道(即，信道7)，该信道被指定用于优势节点之间的通信，或优势节点与地面节点之间的通信。
图6示出了根据所公开的方法的实施例的针对LCN-1/LCN-2的下层级信道指定函数(CAF)以及相关联的信道集、逻辑条件，和最大传输干扰范围(MTIR)。
参照图7和图14，示出了根据所公开的方法的实施例的在LCN-1期间分别针对下层级CAF和上层级CAF执行的特定通信任务。特别地，图7和图14，示出了分别在LCN-1期间针对层级-0DLP CAF和层级-1SHP CAF执行的特定通信任务，以及这些任务如何分布在整个小区/区域中。
注意：对于与图7-17有关的讨论，术语“小区”和“区域”具有相同的含义；这是因为关于图7-17的讨论假定网络仅使用两个CAF中的一个：tier[0]DLP CAF或tier[1]DLP CAF(即单个层级)。在图17之后，术语“小区”和“区域”的含义不同，因为一个区域可以动态扩展以包括多个小区。
参考图7和图14，每个小区作为一个自主的、地理上限定的阻塞中继网络(BRN)操作，具有自己的：a)信道、b)网络控制器(NC)、c)网络直径(ND)弹性适应过程、d)信道接入(MAC)竞争过程，和e)时隙资源指定机制。特别地，每个自治区域BRN均按照以下美国专利中包含的公开内容进行操作，这些文件的全部内容通过引用并入本文：a)US9,629,063：Method and system for global topology discovery in multi-hop ad hoc networks，b)US 9,054,822：Method and system for synchronization of time-slotted barragerelay networks，c)US 8,964,773：Method and system for establishing cooperativerouting in wireless networks，d)US 8,964,629：Methods and systems forconducting relayed communication，e)US 8,588,126：Methods and apparatus fornetwork communication via barrage relay onto an independent mediumallocation，以及f)US 8,873,391：Method and system for coordinating access to abarrage relay network。
继续参考图7和图14，每个小区/区域NC不断地监测和调整小区网络直径(ND)，以确保完整的ETE小区的覆盖；这是通过称为网络直径(ND)弹性适配的不断运行的网络维护过程来完成的，该过程允许每个自治BR小区/区域中的NC节点测量其区域的最大(ETE)ND，并动态调整区域ND值以补偿本地小区/区域的地形和信号发送条件。例如，具有平坦地形的区域将经历有利的信号发送条件，从而导致较小的ND值，而具有丘陵地形或高植被地形的区域将经历不利的信号发送条件，从而导致较大的ND值。应当理解，较低的ND值导致较高的数据吞吐量，相反，较高的ND值导致区域内的较低数据吞吐量，因为需要更多的时隙来在整个区域中泛洪数据包。
由于当前ND值可能不同于LCN-1历元(即3)的长度，因此不应假定LCN-1历元的末尾将与BR数据包泛洪波的末尾重合；因此，每个区域节点维护一个单独的区域间数据包缓冲区，该缓冲区存储在LCN-2区域间历元开始之前已全部泛洪至该区域中的每一个体(并被每一个体接收)的所有数据包；这确保了所有同时发送LCN-2的节点都以相同的顺序发送相同的数据包，从而有效地将BR波扩展到了区域之外的另一跳。
继续参考图7和图14，在LCN-1期间并且使用“优势”信道(即，信道7)，优势节点形成它们自己的自治区域，该自治区域也作为自治阻塞中继网络(BRN)操作，与上述的地面BRN相同，具有其自己的：a)信道(7)，b)网络控制器(NC)，c)网络直径(ND)弹性适配过程，d)信道访问(MAC)竞争过程，以及e)时隙资源指定机制。由于机载发送机可能覆盖的距离可能更大，因此地面BRN与优势BRN之间的一个区别是发送传播延迟；较大的传播延迟会导致较大的时隙保护时间，从而减少在单个时隙中所能够发送的数据量。为了补偿较大的优势节点传播延迟(和保护时间)，可以在不违反帧区域内和区域间历元边界的约束的情况下，增加优势BRN使用的时隙大小；例如，区域内优势BRN可以使用两个时隙，其中2个时隙中的每个时隙都是“地面”时隙大小的1.5倍，甚至可以使用一个时隙，其中该时隙大小是地面时隙大小的3倍。在区域间历元期间可以使用相同的“扩大-并-合并”(enlarge-and-combine)时隙大小调整技术。
图8-11，以及图15-16示出了根据所公开的方法的实施例的分别在LCN-2期间针对下层级CAF和上层级CAF执行的特定通信任务。更具体地，在LCN-2期间(即，时隙t4，t5，又称为区域间历元)，邻居区域中的节点同时彼此交换其最近接收的区域内数据，从而有效地将区域ND扩展了2跳：一跳(即hop[0])用于从邻居区域导入数据，一跳(即hop[ND+1])用于将数据导出至其邻居区域。
通过将小区/区域节点群划分/分割为一个发送机池和一个接收机池来完成同时数据交换；发送机池在LCN-2A和LCN-2B期间使用CAF[0]指定的信道向该发送机池的小区进行发送；接收机池在LCN-2A和LCN-2B期间使用CAF[0]指定给其的信道，分别对“偶向”(even-oriented)和“奇向”(Odd-oriented)的邻居区域的发送机池的进行接收。特别是，发生以下事件：
a)在LCN-2A和LCN-2B期间，区域发送机池中的每个节点，都使用由CAF[0]指定给该发送机池所在的小区的信道，将已经被完全泛洪至整个区域群的数据包进行发送(两次)，直到最近完成的区域内历元结束为止。
b)在区域间时隙t4(LCN-2A)期间，区域接收机池中的每个节点，均使用CAF[0]为其“偶取”相邻小区指定的信道，接收其“偶向”相邻小区(即，小区0、2和4)的发送机池发送的数据包)。
c)在区域间时隙t5(LCN-2B)期间，区域接收机池中的每个节点，均使用由CAF[0]指定给其“奇向”相邻小区的信道，接收其“奇向”的相邻小区(即，小区1、3和5)的发送机池发送的数据包。
由于相邻小区传输的传输干扰范围是由“中间输出Middle-Out”APC机制调节的，因此每个区域中的区域接收机池会自然地被划分为3个最小重叠的小区接收区域(CRA)：LCN-2A的CRA A0，A2，A4(图8和图9)，LCN-2B的CRA A1，A3，A5(图10和图1 1)。
发送机池/接收机池的选择/拆分(TRPS)
为了最大程度地减少地形阻塞的影响，根据同心的多区域模式，选择发送机和接收机，以使它们均匀分布在整个小区区域；这将最大可能地存在至少一个发送机(在发送小区中)和至少一个接收机(在接收小区中)可以成功关闭链路的可能性。就像信息比特交错使FEC应对突发错误更稳健一样，发送机/接收机位置交错使BR传输波应对地形“突发错误”(即，集中的地形阻塞)更加稳健。
一种选择发送机和接收机的可能方法如下：
a)定义4个距离阈值DIST[k]，其中该距离是从小区的中央测得的，
b)创建4个列表，其中每个LIST[k]包含与小区中央距离大于DIST[k-1]但小于或等于DIST[k]的小区成员，
c)按照它们相对于小区“赤道”线的相对角度，对每个LIST[k]中的节点进行排序，以及
d)循环遍历每个已排序的LIST[k]，并在一个发送器和一个接收机之间交替选定。
在此过程结束时，发送机应相对于它们距小区中心的距离以及相对于小区赤道线的相对角度均匀分布。
区域碎片化(Region Fragmentation)对LCN-2的影响
继续参考图8-11和图15-16，如果一个小区(或超级小区)被碎分，则每个小区(或超级小区)碎片将彼此独立地执行发送机/接收机池选择过程。每个小区碎片将作为独立的BRN，并具有自己的NC和ND弹性适应过程。但是，小区碎片会在LCN-2小区间数据交换阶段引起数据“冲突”，因为每个小区碎片都有自己的发送机池，因此多个小区碎片会同时将不同的LCN-1数据导出至同一相邻接收机池。
通过将LCN-2分成多个时隙组(TSG)，并为每个小区碎片发送机池指定一个单独的LCN-2TSG，可以缓解上述情况；这样，多个发送机池将不会相互冲突，并且相邻接收机池将能够分别从每个发送机池获取导出的数据，而不会丢失任何数据。当受影响的邻近接收机池意识到它们正在从同一邻近小区接收数据，但发送机在数据包头中通告不同的NC时，它们首先会检测到小区碎片；在检测到该状况时，邻近接收机池将指示其碎分的邻近小区使用不同的LCN-2TSG；LCN-2TSG的指定将以确定的方式完成(即，具有最高NC ID的片段(fragment)将获取第一TSG，依此类推...)
减轻碎片区域的发生的另一种方法是，向上移动一个信道指定层级，并使用下一级CAF和发送功率电平；通过能够使用更高的发送功率进行发送，可以完全解决区域碎片问题。
参照图12和图17，示出了根据所公开方法的实施例的在LCN-2期间针对地面至优势阻塞中继网络(BRN)执行的特定通信任务。更具体地说，同样在LCN-2中，当“地面”区域成员参与区域间数据交换时，来自每个地面区域的NC(或某些其他特殊指定的节点)切换到信道7(即优势节点信道)，并加入优势区域的NC，以形成按照图7中讨论的规则操作的地面至优势BRN。换句话说，这些节点参与LCN-2地面至优势BRN的节点之间相互竞争、发送并接收数据，就好像它们是地面BRN的成员一样。
LCN-2地面至优势BRN用于：a)地面区域NC和优势区域NC，以形成空中骨干网，旨在将需要以最低的延迟在网络范围内快速传播的紧急流量传送到每个个体，b)已用尽所有建立地面连接方法的孤立节点，以及c)具有足够高海拔的地面节点(例如，山(hill)顶上的节点)，以使得即使在应用APC之后，它们的发送也会中断地面信道重用模式。
图13示出了根据所公开的方法的实施例的针对LCN-1/LCN-2的上层级CAF以及相关联的信道集、逻辑条件，和MTIR。
图19示出了根据所公开的方法的实施例的仅通过使用下层(即，tier[0]DLP)CAF而产生的地理区域结构；可以看出，虽然密集的网络区域在较小的level[0]的小区中正确地“适配”，但北中心稀疏网络区域最终具有孤立的节点和群体不饱和的区域，其总区域群体数(population)少于预定的最小区域群体数。
图20示出了根据所公开的方法的实施例的仅通过使用上层(即，tier[1]SHP)CAF而产生的地理区域结构；可以看出，虽然稀疏网络区域在较大level[1]的小区中正确地“适配”，但密集网络区域最终出现了过分拥挤的区域，其总区域群体数超过了预定的最大区域群体数。
图21和图22，分别示出了根据所公开的方法的实施例的可能的地理区域结构，其通过动态的、密度感知的双层级CAF形成。可以看出，动态形成的区域可以具有不同的形状和大小，但要受到约束：它们包含小区数是level[0]小区数的整数倍。level[0]小区是可以被指定信道的最小地理区域单位。
参照图21和22，在公开的多层级、混合信道指定方法下，区域构造由通用规则集(即，必须满足的逻辑条件)支配，该通用规则组通过在每个节点上运行的分布式区域形成算法来实现/实施。为了使区域形成算法在每个节点处收敛至相同的最终结果，重要的是地理邻域内的所有节点都使用相同的输入数据执行区域形成算法；这是通过确保网络维护控制数据包以及路由更新数据包(它们承载区域形成算法使用的信息)在整个网络中快速可靠地发送来实现的，从而确保给定的地理邻域内的所有节点均使用相同的输入数据执行该区域形成算法。
由分布式区域形成算法使用的规则集包括以下规则集/条件：
1)区域内的节点总数(即区域群体数)小于预设的最大区域群体数，且大于预设的最小区域群体数，其中：a)若区域总群体数大于最大区域群体数，则过度拥挤的区域将以可预测的方式(即，使用通用规则集)递归地划分为两个或更多个较小的区域，直到每个较小区域的区域群体数小于最大区域群体数；并且b)若区域群体数小于最小区域群体数，则未饱和的区域将以可预测的方式(即，使用通用规则集)与邻近区域递归合并，直到组合/合并的区域的区域群体数为大于最小区域群体数且小于最大区域群体数；
2)在一个区域中至少有K个节点，其中这K个节点中的每个节点均具有至少一个属于邻近区域的连接的1跳邻居节点(即，区域间邻居节点)，并且其中，每个区域间邻居节点属于不同的邻居区域；
3)由区域内的任何节点发起的发送必须在小于N的预定发送跳数内，到达距离区域中心预定距离D内的每个目的地节点，其中D为正实数，N为正整数。
规则集(1)规定本地网络密度，并尝试确保(在最大可能的范围内)不存在任何过度拥挤的区域，否则将导致区域成员开始经历数据吞吐量的下降或不饱和的区域，这将导致数据包的发送不必要地遍历更多传输跳。
规则集(2)和(3)规定了本地网络的可达性/连接性，并尝试确保(在最大可能的范围内)没有孤立的区域，或者在所有地理方向上均不均匀连接的区域，否则会导致区域间数据吞吐量下降。
应该理解，上述规则集最终受到实际网络拓扑、节点位置，和地形条件的限制；因此，在某些情况下，网络拓扑会导致上述规则集可能无法解决负面的拓扑条件。因此，区域形成算法需要知道预设的地理区域内的实际节点连接性，并在尝试确定最终的区域选择时将这些事实情况考虑在内。若上述条件均不能明确地满足，并产生明确的“赢家”，区域形成算法则必须为算法使用的每个密度和连接性度量指定相对权重/偏好，并通过选定信道来打破“平局”，这会形成区域形状，其基于指定给每个度量的相对权重和一些预设的表达式来产生最高的组合相对分数，其将它们组合起来产生总的数值分数。
图23-26示出了根据所公开方法的实施例多个传输干扰模式，其由于使用动态的、密度感知的双层级CAF而产生。由于两个CAF层级(即DLP CAF[0]层级(tier)和SHP CAF[1]层级)的并行使用(如图21、22所示)，因此某些区域中的某些地方，特别是在节点所在的网络区域中密度开始从密集变为稀疏的那些地方，会同时落入两个不同发送机池的传输范围内：a)第一低功率发送机池，其使用DLP CAF[0]层级操作，b)第二高功率发送机池，其使用SHP CAF[1]层级操作。特别是：
a)图23示出了位于level[1]区域中心小区内的节点所经历的偶向(LCN-2A)传输干扰模式。
b)图24示出了位于level[1]区域的外部(边缘)小区内的节点所经历的偶向(LCN-2A)传输干扰模式。
c)图25示出了位于level[1]区域的中心小区内的节点所经历的奇向(LCN-2B)的传输干扰模式。
d)图26示出了位于level[1]区域的外部(边缘)小区内的节点所经历的奇向(LCN-2B)的传输干扰模式。
参考图23-26，通过周期性发送的节点Hello数据包(这是不断运行的网络维护控制过程的一部分)，每个区域中的节点都知道它们的来自每个地理上邻居区域的所有的一跳邻居；除了其他信息之外，每个Hello数据包还包含数据字段，该数据字段指示hello数据包的始发者当前正在使用的当前CAF(在此实施例中为0或1)，以及Hello数据包始发者从现在起隔预定数量的帧后将要使用的将来的CAF，以及发生潜在的CAF转换之前的帧的数量。
基于上述不断更新的知识，区域节点群体数被动态拆分至一个发送机池和一个接收机池，其中该接收机池有可能被拆分为多个接收机子池，这样，为邻居区域使用的每个CAF指定一个接收机子池。例如，若一个区域仅被全部使用相同level[0]DLP CAF或相同level[1]SHP CAF的区域包围，则不需要将区域接收机池进一步拆分为子池，因为在给定的区域间时隙中，接收机池中的每个接收节点将仅在全部都使用相同传输信道的发送节点的传输范围内。
但是，如果围绕“本地”区域的某些邻居区域比较密集，并且使用level[0]DLPCAF，而某些邻居区域比较稀疏，并且使用level[1]SHP CAF，则取决于在此CAF重叠发生的特定方向，根据(IAW)与其选定的CAF和关联的发送功率电平，接收机池中的某些节点子集可能会发现自己处于使用两个不同传输信道的发送节点的传输范围内；在这种情况下，发现自己处于两个不同的交叠的发送机池的接收机池的子集，必须被进一步划分为两个接收机子池，其中，第一接收机子池中的节点被指定为从第一发送机池处接收，并且第二接收机子池中的节点被指定为从第二发送机池处接收。
继续参考图23-26，将上述内容考虑在内时，在区域间阶段发生以下事件：
a)在LCN-2A和LCN-2B期间，区域发送机池中的每个节点都使用当前选定的层级CAF指定至发送机池所在小区的信道，将完全淹没的数据包(两次)发送至整个区域群体，直到最近完成的区域内历元结束为止。
b)在区域间时隙t4(LCN-2A)期间，区域接收机子池中的每个节点接收由以下两个发送机池中的一个发送机发送的数据包：1)第一发送机池，其位于level[0]“偶向”邻居区域内；
(即)，使用由CAF[0]指定至第一发送机池的信道，或2)第二发送机池，其位于level[1]“偶向”邻居区域内，(即)使用由CAF[1]指定至第二发送机池的信道。
c)在区域间时隙t5(LCN-2B)期间，区域接收机子池中的每个节点接收由以下两个发送机池之一发送的数据包：1)第一发送机池，其位于level[0]的“奇向”邻居区域内，(即)，使用由CAF[0]指定给第一发送机池的信道；或者2)第二发送机池，其位于level[1]的“奇向”邻居区域内，(即)，使用由CAF[1]指定给第二发送机池的信道。
针对重叠接收区的发送机池/接收机池的选择/拆分
显然，当低功率接收模式与高功率接收模式在特定区域内重叠时(如图23-26所示)，分布式TRPS算法将不得不将区域接收机池(仅针对受影响的区域)拆分为2个接收机子池：a)一个接收机子池，其被指定至使用DLP信道1-3之一低功率发送机池，b)一个接收机子池，其被指定至使用SHP信道4-6之一的高功率发送机池。
可以通过多种方式来拆分位于受影响区域区域(即，既处于高功率发送机池的传输范围内又处于低功率发送机池的传输范围内的区域地区)内的区域的接收机池子集，以确保每个接收机子池中至少有一个“好”(即高接收概率)的接收机。例如：
a)受影响区域的接收机池可以拆分为两半，其中，两个接收子池中的每一个包含大约相同数量的接收机；或者
b)替代地，由于节点具有关于其1跳邻居连接性的详细情况(通过定期发送的节点Hello数据包获得)，因此TRPS算法可以决定指定仅仅1个(但不超过2个)接收机至第二接收机子池，或
c)若受影响区域中的接收机池太“薄”(即接收机数量非常少)而无法拆分为两个子池，则TRPS算法可能决定从发送机池中“窃取”某些本地节点，然后将它们转为接收机；在这种情况下，TRPS算法可能选择在受影响区域的a)发送机池，b)低功率接收机子池，和c)高功率接收机子池之间进行33/33/33百分比的指定，或
d)若受影响区域中的接收机数量太少，以致无法将它们细分为两个子池，则TRPS算法可能会选择不拆分接收机池，而仅从两个重叠的发送机池中的一个处接收。
图27-33示出了根据所公开的方法的实施例的在动态的、密度感知的双层级CAF之上实现区域间数据路由机制的方法。参考图27-33，作为整个网络维护过程的一部分，区域中的每个节点都会定期发送Hello数据包，以执行网络维护任务，例如1跳和2条邻居发现、链路状态评估，并定期将它们的位置/位置坐标通告至该区域的其余部分。可以将Hello数据包配置为具有基于跳的生存时间(TTL，Time-to-Live)字段，或基于地理的生存距离(DTL，Distance-to-Live)字段，这些字段确定每个Hello数据包从始发节点起传播多远。另外，每个Hello数据包都包含始发节点的当前位置坐标。区域间路由机制的工作方式如下：
a)步骤-0：每个区域都充当独立的第2层子网(如以太网)，而其自己的(区域)NC则像OSPF 2型网络LSA指定路由器一样工作。区域成员与其区域NC建立双向路由关联。
b)步骤1A：在LCN-2(即区域间时隙t4，t5)期间，发送区域成员将其关联的NC ID(在其区域间网络维护控制数据包中)通告给其1跳接收区域间边界邻居，并且(步骤-1B)，接收区域成员从它们的1跳发送区域间边界邻居处，接收区域间边界邻居所关联的NC ID。
c)步骤2：在LCN-1期间(即区域内时隙t1，t2，t3)，区域间接收成员(在其区域内网络维护控制数据包)中通告从其1跳发送区域间边界邻居处接收/获悉的所有NC ID；通过此步骤，区域NC获知所有可到达的邻居区域的NC ID。这个过程在所有区域同时发生。
d)步骤3：每个区域NC以预设的频率构造ALSU数据包，其中包含：a)关联的区域内成员ID，以及b)在先前步骤中获悉的所有可到达的邻居区域NC的NC ID。
ALSU数据包相对于始发NC的位置具有预设的地理传播半径(生存距离，或Distance-to-Live，DTL)，类似于传统的基于IP的网络中常用的TTL(Time-to-Live，生存时间)字段；每个遍历的IP跳都会使TTL字段递减；将DTL字段值与当前转发节点至ALSU源的地理距离进行比较；如果该距离小于DTL值，则将ALSU数据包再转发一跳，否则该ALSU数据包将不再传播。但是，若ALSU数据包具有有限的DTL值，那么会出现这样的问题：距离特定目标节点很远的远程节点如何知道怎样将数据包路由至该特定目标节点？答案是，通过将地理链接抽象的概念反复应用到连接逐渐扩大的地理区域的链接上。
各个区域NC产生的ALSU数据包表示地理链接抽象的第一(最低)级别：ALSU[1]包包含type[1]链路，其由DR[1]节点(即Ievel[1]DR节点)以频率f[1]产生，并且具有预设的DTL[1]地理传播半径。
若我们按层次结构重复应用上述概念，则会得到以下地理链接抽象规则：ALSU[k]数据包，包含type[k]链路，其由DR[k]节点(即Ievel[k]DR节点)以频率f[k]产生，并且具有预设的DTL[k]地理传播半径，其中：a)type[k]链路是在两个DR[k-1]节点之间提供多跳连接性的虚拟“网状”链路，b)f(k)<f(k-1)，c)DTL(k)>DTL(k-1)，和d)DR[k-1]节点选择DR[k]节点并与所选DR[k]节点建立双向路由关联关系。关于层次结构的DR选择过程，一种可能的规则是在每个level[k]块(即，超级小区[k])内选择一个DR[k]节点，其中level[k]块(即，超级小区[k])由由6个“边缘”level[k-1]块包围的“中心”level[k-1]块(即，超级小区[k-1])组成(见图34)。进一步，为了提供多播支持，每个选定的DR[k]节点产生的ALSU[k]数据包将包含其关联的DR[k-1]节点注册为接收的多播组(MCG)。
应当注意，所有产生的Hello和ALSU数据包均包含始发节点的最新位置坐标，对于ALSU数据包，它们还包含其正在通告的每个关联节点成员的最新位置坐标。所有接收到的Hello和ALSU数据包中包含的组合信息，由在每个网络节点上运行的分布式区域形成算法使用。
图34示出了基于六边形小区的镶嵌特性的层级结构的地理分块模式。由于六角形小区的几何特性，当前公开的双信道指定函数的方法可以扩展至多个level，其中每个level k都有其自己的：a)基于小区[k]的大小/形状的CAF[K]；b)由3个唯一的信道组成的信道集[k]；以及c)根据小区[k]的大小定制的MTIR[k]。要根据于可用的信道数和整个网络中可用的发送功率，这才适用。
应当注意，虽然本实施例使用通过NC协调的阻塞中继作为区域MAC层机制，但是所要求的方法和软件应用的操作不限于阻塞中继；可以使用其他TDMA MAC层协议，例如USAP(统一时隙指定协议，Unified Slot Assignment Protocol)时隙指定协议。
而且，TDMA帧的结构可以与本实施例公开的结构不同。例如，指定给LCN-1的区域内时隙的数量不限于3，指定给LNC-2的区域间时隙的数量不限于2。特别地，LCN-2可以被指定3个时隙，使得蜂窝区域中的节点处于仅2个同时相邻传输的范围内，而不是3个(如在优选实施例中所示的那样)；使用3个LCN-2时隙的好处在于，由于在小区区域中将只有2个同时的传输重叠，所以与本实施例中的3个相比，发送节点可以具有更大的传输干扰范围。
而且，即使六边形的形状对于圆形透射半径模式来说是更好的几何拟合，但小区的形状也不必是六边形的。
此外，实现多层级信道指定函数的另一种方法可以基于时隙，根据流量目的地的数量和地理分布来基于流量的相对细分。根据这种方法，每个CAF[k]根据预先配置的相对权重指定给它自己的TDMA逻辑信道号(LCN[k])；例如，LCN[k]，CAF[k]，和MTIR[k]被用于传输具有预期地理分布半径[k](即，生存距离[k])的数据包。在这种方法下，节点对每个DTL值都有单独的队列，并基于数据包仍然需要走多远才能到达其所有剩余目的地，将到达的数据包排队到各个LCN队列中；在LCN[k]期间，区域中的所有节点都切换至CAF[k]参数集，并形成BRN，该BRN的网络直径与cell[k]大小和MTIRI[k]值成比例。

Claims (6)

1.一种用于管理移动自组织网络中的多个无线通信收发器节点之间的通信的方法，其中，来自所述多个无线通信收发器节点的每个节点执行以下步骤：
将输入数据集存储在存储器中，所述输入数据集包括：1)多个时隙集，其中a)每个时隙集包括在TDMA帧中具有预设位置的多个时隙，并且b)所述多个时隙集包括区域内时隙集和至少一个区域间时隙集；2)时隙函数，其将每个时隙指定至：a)来自所述多个时隙集中的一个时隙集，以及b)多个邻居节点集中的一个邻居节点集；及3)多个信道集，其中每个信道集与以下项目相关联：a)蜂窝信道指定函数，其将来自所述信道集中的一个信道指定至空间坐标的输入集、b)传输干扰范围(TIR)函数，其基于输入时隙集和所述空间坐标的输入集，指定最大传输干扰范围(MTIR)值，以及c)来自逻辑条件集中的一个逻辑条件，其中，在预设的持续时间内，若有一个逻辑条件被满足，则节点从所述每个信道集中选择信道；
定期执行以下步骤：获取节点的空间坐标；确认下一时隙；确认由时隙函数指定至经确认的下一时隙的时隙集和邻居节点集；
在预设的持续时间内，定期地确认一个逻辑条件被满足，然后确认与经确认的一个被满足的逻辑条件相关联的信道集、蜂窝信道指定函数，和TIR函数；
确定节点是否将在下一时隙发送或接收；并且，
在确定节点将要发送时，执行以下步骤：
a)获取信道，所述信道由经确认的蜂窝信道指定函数指定至节点的获取的空间坐标；
b)获取MTIR值，所述MTIR值由经确认的TIR函数，指定至节点的获取的空间坐标和经确认的时隙集所组成的组合；c)使用获取的MTIR值和节点的空间坐标，来计算发送功率值；及d)使用获取的信道和计算出的发送功率值，在下一时隙期间发送数据；或
在确定节点将要接收时，执行步骤：在经确认的邻居节点集中的至少一个发送节点所使用的信道上，在下一时隙期间接收数据。
2.一种无线通信收发器节点，包括处理器和非暂时性存储器，所述非暂时性存储器具有存储在其上的处理器能够执行的软件指令集，所述软件指令集配置为致使处理器执行以下步骤：
将输入数据集存储在存储器中，所述输入数据集包括：1)多个时隙集，其中，a)每个时隙集包括多个在TDMA帧中具有预设位置的时隙，及b)多个时隙集包括区域内时隙集和至少一个区域间时隙集；2)时隙函数，其将每个时隙指定至：a)来自所述多个时隙集中的一个时隙集，以及b)来自多个邻居节点集中的一个邻居节点集；3)多个信道集，其中每个信道集与以下项目相关联：a)蜂窝信道指定函数，其将所述信道集中的一个信道指定至空间坐标的输入集、b)传输干扰范围(TIR)函数，其基于输入时隙集和所述空间坐标的输入集，指定最大传输干扰范围(MTIR)值，以及c)来自逻辑条件集中的一个逻辑条件，其中，在预设的持续时间内，若有一个逻辑条件被满足，则节点从所述每个信道集中选择信道；
定期执行以下步骤：获取节点的空间坐标；确认下一时隙；确认由时隙函数指定至经确认的下一时隙的时隙集和邻居节点集；
在预设的持续时间内，定期地确认一个逻辑条件被满足，然后确认与经确认的一个被满足的逻辑条件相关联的信道集、蜂窝信道指定函数，和TIR函数；
确定该节点是否将在下一时隙发送或接收；并且，
在确定该节点将要发送时，执行以下步骤：
a)获取信道，所述信道由经确认的蜂窝信道指定函数，指定至节点的获取的空间坐标；b)获取MTIR值，所述MTIR值由经确认的TIR函数，指定至节点的获取的空间坐标和经确认的时隙集所组成的组合；c)使用获取的MTIR值和节点的空间坐标，来计算发送功率值；d)使用获取的信道和计算出的发送功率值，在下一时隙期间发送数据；或
在确定节点将要接收时，执行步骤：在经确认的邻居节点集中的至少一个发送节点所使用的信道上，在下一时隙期间接收数据。
3.一种非暂时性计算机可读存储介质，其上存储有处理器能够执行的软件指令集，所述软件指令集配置为使包括非暂时性存储器的无线通信收发器节点中的处理器执行以下步骤：
将输入数据集存储在存储器中，所述输入数据集包括：1)多个时隙集，其中a)每个时隙集包括在TDMA帧中具有预设位置的多个时隙，并且b)多个时隙集包括区域内时隙集和至少一个区域间时隙集；2)时隙函数，其将每个时隙指定至：a)来自所述多个时隙集中的一个时隙集，以及b)来自多个邻居节点集中的一个邻居节点集；3)多个信道集，其中每个信道集与以下项目相关联：a)蜂窝信道指定函数，其将来自所述信道集中的一个信道指定至空间坐标的输入集、b)传输干扰范围(TIR)函数，其基于输入时隙集和所述空间坐标的输入集，指定最大传输干扰范围(MTIR)值，以及c)来自逻辑条件集中的一个逻辑条件，其中，在预设的持续时间内，若一个逻辑条件被满足，则节点从所述每个信道集中选择信道；
定期执行以下步骤：获取节点的空间坐标；确定下一时隙；确认由时隙函数指定至经确认的下一时隙的时隙集和邻居节点集；
在预设的持续时间内，定期地确认一个逻辑条件被满足，然后确认与经确认的一个被满足的逻辑条件相关联的信道集、蜂窝信道指定函数，和TIR函数；
确定该节点是否将在下一时隙发送或接收；并且，
在确定该节点将要发送时，执行以下步骤：
a)获取信道，所述信道由经确认的蜂窝信道指定函数，指定至节点的获取的空间坐标；b)获取MTIR值，所述MTIR值由经确认的TIR函数，指定至节点的获得的空间坐标和经确认的时隙集所组成的组合；c)使用获取的MTIR值和节点的空间坐标，来计算发送功率值；d)使用获取的信道和计算出的发送功率值，在下一时隙期间发送数据；或
在确定节点将要接收时，执行步骤：在经确认的邻居节点集中的至少一个发送节点所使用的信道上，在下一时隙期间接收数据。
4.一种移动自组织网络，其包括根据权利要求2所述的多个无线通信收发器节点。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，逻辑条件集包括以下条件中的至少一个：
1)区域内的节点总数小于最大区域群体数且大于最小区域群体数，其中：a)若区域中的总节点群体数大于最大区域节点群体数，则所述区域将递归划分为两个或更多个较小的区域，直到每个较小区域的区域节点群体数小于最大区域节点群体数，并且b)若区域中的总节点群体数小于最小区域节点群体数，则将所述区域与一个或多个邻居区域递归合并，直到合并的区域的区域节点群体数大于最小区域节点群体数且小于最大节点群体数；
2)在区域中至少有K个节点，其中K是预设的正整数，其中K个节点中的每一个节点具有属于邻居区域的至少一个相连的1跳邻居节点，并且其中，至少一个相连的1跳邻居节点中的每一个属于不同的邻居区域；和，
3)由区域内任何一个节点发起的数据包的传输能够到达位于距离所述区域的地理中心距离D以内的、小于N的若干传输跳以内的每个目标节点，其中D为预设的正实数，并且N是预设的正整数。
6.根据权利要求2所述的无线通信收发器节点，其中，所述逻辑条件集包括以下条件中的至少一个：1)区域内的节点总数小于最大区域群体数且大于最小区域群体数，其中：a)若区域中的总节点群体数大于最大区域节点群体数，则所述区域将递归划分为两个或更多个较小的区域，直到每个较小区域的区域节点群体数小于最大区域节点群体数，并且b)若区域中的总节点群体数小于最小区域节点群体数，则将所述区域与一个或多个邻居区域递归合并，直到合并的区域的区域节点群体数大于最小区域节点群体数且小于最大节点群体数；
2)在区域中至少有K个节点，其中K是一个预设的正整数，其中K个节点中的每一个节点具有属于邻居区域的至少一个相连的1跳邻居节点，并且其中，至少一个相连的1跳邻居节点中的每一个均属于不同的邻居区域；和，
3)由区域内任何一个节点发起的数据包的传输，能够到达位于距离所述区域的地理中心距离D以内的、小于N的若干传输跳以内的每个目标节点，其中D为预设的正实数，并且N是预设的正整数。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115580342A (zh) * 2022-11-17 2023-01-06 成都国恒空间技术工程股份有限公司 基于智联网的航天情报获取方法及系统

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111723959B (zh) * 2019-03-19 2023-12-12 腾讯科技（深圳）有限公司 区域的划分方法、装置、存储介质及电子装置
US11726162B2 (en) 2021-04-16 2023-08-15 Rockwell Collins, Inc. System and method for neighbor direction and relative velocity determination via doppler nulling techniques
US11290942B2 (en) 2020-08-07 2022-03-29 Rockwell Collins, Inc. System and method for independent dominating set (IDS) based routing in mobile AD hoc networks (MANET)
US11296966B2 (en) * 2019-11-27 2022-04-05 Rockwell Collins, Inc. System and method for efficient information collection and distribution (EICD) via independent dominating sets
US10999778B1 (en) * 2019-11-27 2021-05-04 Rockwell Collins, Inc. System and method for adaptive position-location information exchanges
US11665658B1 (en) 2021-04-16 2023-05-30 Rockwell Collins, Inc. System and method for application of doppler corrections for time synchronized transmitter and receiver
US11737121B2 (en) 2021-08-20 2023-08-22 Rockwell Collins, Inc. System and method to compile and distribute spatial awareness information for network
US11977173B2 (en) 2019-11-27 2024-05-07 Rockwell Collins, Inc. Spoofing and denial of service detection and protection with doppler nulling (spatial awareness)
US11057818B1 (en) 2020-01-07 2021-07-06 Rockwell Collins, Inc. Stealth position-location information for high value nodes
US11463934B1 (en) 2020-06-24 2022-10-04 Rockwell Collins, Inc. Zero overhead on-demand multi/uni-casting in MANET
US11646962B1 (en) 2020-10-23 2023-05-09 Rockwell Collins, Inc. Zero overhead efficient flooding (ZOEF) oriented hybrid any-cast routing for mobile ad hoc networks (MANET)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020001294A1 (en) * 2000-05-15 2002-01-03 Konstantinos Amouris Method for dynamically allocating time slots of a common TDMA broadcast channel to a network of transceiver nodes
US20070147248A1 (en) * 2005-12-22 2007-06-28 Kodialam Muralidharan S Characterizing the capacity region in multi-channel, multi-radio mesh networks
US20080108365A1 (en) * 2006-11-07 2008-05-08 Buddhikot Milind M Method and apparatus for spectrum allocation in wireless networks
US20080240050A1 (en) * 2007-03-28 2008-10-02 Harris Corporation, Corporation The The State Of Delaware Tdma mobile ad-hoc network (manet) with second order timing and tracking
CN101507200A (zh) * 2006-07-06 2009-08-12 哈里公司 Ad-hoc网络的利用邻居间接确认算法进行的TDMA信道访问调度
KR20100118944A (ko) * 2009-04-29 2010-11-08 한국전자통신연구원 자원 할당 및 전력 제어 방법
US20130100942A1 (en) * 2011-10-24 2013-04-25 Harris Corporation Mobile ad hoc network with dynamic tdma slot assignments and related methods
US20150327261A1 (en) * 2014-05-08 2015-11-12 Cisco Technology, Inc. Timeslot distribution in a distributed routing protocol for deterministic wireless networks
US20150382278A1 (en) * 2014-06-25 2015-12-31 Michael F. Fallon Techniques for Generating a Routing Table for a Mesh Network Having Ad Hoc Connections
CN106412926A (zh) * 2016-09-18 2017-02-15 重庆大学 认知移动自组织网络控制信道选择方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6807165B2 (en) * 2000-11-08 2004-10-19 Meshnetworks, Inc. Time division protocol for an ad-hoc, peer-to-peer radio network having coordinating channel access to shared parallel data channels with separate reservation channel
US7304963B2 (en) 2002-09-04 2007-12-04 Konstantinos Amouris Method and system for dynamically allocating a set of broadcast TDMA channels to a network of transceiver nodes
US8483616B1 (en) * 2005-11-01 2013-07-09 At&T Intellectual Property Ii, L.P. Non-interference technique for spatially aware mobile ad hoc networking
US7813373B2 (en) * 2006-05-25 2010-10-12 Motorola, Inc. Systems, methods and apparatus for detecting time slot interference and recovering from time slot interference in an ad hoc wireless communication network
US7826366B2 (en) * 2006-11-07 2010-11-02 Microsoft Corporation Joint channel assignment and routing in wireless networks
US8457005B2 (en) 2006-11-08 2013-06-04 Trellisware Technologies, Inc. Method and system for establishing cooperative routing in wireless networks
US8588126B2 (en) 2006-11-08 2013-11-19 Trellisware Technologies, Inc. Methods and apparatus for network communication via barrage relay onto an independent medium allocation
WO2008070871A2 (en) * 2006-12-07 2008-06-12 Misonimo Chi Acquisition L.L.C. System and method for timeslot and channel allocation
EP1936878A1 (en) * 2006-12-22 2008-06-25 IBBT vzw Method for channel assignment in multi-radio wireless mesh networks and corresponding network node
US9054822B2 (en) 2007-08-02 2015-06-09 Trellisware Technologies, Inc. Method and system for synchronization of time-slotted barrage relay networks
KR100921215B1 (ko) * 2007-10-05 2009-10-09 숭실대학교산학협력단 멀티 채널 멀티 인터페이스 무선 애드 혹 네트워크환경에서의 채널 설정 방법
US8619634B2 (en) * 2008-04-14 2013-12-31 Cisco Technology, Inc. Channel assignment protocol
KR20100051245A (ko) * 2008-11-07 2010-05-17 삼성전자주식회사 무선 센서 네트워크에서 논리적 채널 할당 방법
US8369862B2 (en) * 2009-04-29 2013-02-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Resource allocation and power control method
US8744419B2 (en) * 2011-12-15 2014-06-03 At&T Intellectual Property, I, L.P. Media distribution via a scalable ad hoc geographic protocol
US9629063B2 (en) 2012-05-09 2017-04-18 Trellisware Technologies, Inc. Method and system for global topology discovery in multi-hop ad hoc networks
US8873391B2 (en) 2012-05-24 2014-10-28 Trellisware Technologies, Inc. Method and system for coordinating access to a barrage relay network

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020001294A1 (en) * 2000-05-15 2002-01-03 Konstantinos Amouris Method for dynamically allocating time slots of a common TDMA broadcast channel to a network of transceiver nodes
US20070147248A1 (en) * 2005-12-22 2007-06-28 Kodialam Muralidharan S Characterizing the capacity region in multi-channel, multi-radio mesh networks
CN101507200A (zh) * 2006-07-06 2009-08-12 哈里公司 Ad-hoc网络的利用邻居间接确认算法进行的TDMA信道访问调度
US20080108365A1 (en) * 2006-11-07 2008-05-08 Buddhikot Milind M Method and apparatus for spectrum allocation in wireless networks
US20080240050A1 (en) * 2007-03-28 2008-10-02 Harris Corporation, Corporation The The State Of Delaware Tdma mobile ad-hoc network (manet) with second order timing and tracking
KR20100118944A (ko) * 2009-04-29 2010-11-08 한국전자통신연구원 자원 할당 및 전력 제어 방법
US20130100942A1 (en) * 2011-10-24 2013-04-25 Harris Corporation Mobile ad hoc network with dynamic tdma slot assignments and related methods
US20150327261A1 (en) * 2014-05-08 2015-11-12 Cisco Technology, Inc. Timeslot distribution in a distributed routing protocol for deterministic wireless networks
US20150382278A1 (en) * 2014-06-25 2015-12-31 Michael F. Fallon Techniques for Generating a Routing Table for a Mesh Network Having Ad Hoc Connections
CN106412926A (zh) * 2016-09-18 2017-02-15 重庆大学 认知移动自组织网络控制信道选择方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MODI, R；SIKAMANI, KT: "Minimization Of Link Failure In Mobile Ad Hoc Network By Using RSS Based AODV Routing Protocol", 2013 INTERNATIONAL CONFERENCE ON CURRENT TRENDS IN ENGINEERING AND TECHNOLOGY (ICCTET), pages 171 - 173 *
张光辉;李建东;赵敏;陈艳羽;李长乐;: "多跳Ad Hoc网络中支持MIMO的分布式拓扑未知时分多址接入协议的研究与分析", 电子学报, no. 10 *
文凯;郭伟;黄广杰;: "传感器网络中基于节点位置的功率控制算法", 仪器仪表学报, no. 02 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115580342A (zh) * 2022-11-17 2023-01-06 成都国恒空间技术工程股份有限公司 基于智联网的航天情报获取方法及系统

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CA3073822A1 (en) 2019-03-07
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