CN116170740A - 一种移动自组织网络中的分布式功率控制方法和装置 - Google Patents

一种移动自组织网络中的分布式功率控制方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN116170740A
CN116170740A CN202310046488.0A CN202310046488A CN116170740A CN 116170740 A CN116170740 A CN 116170740A CN 202310046488 A CN202310046488 A CN 202310046488A CN 116170740 A CN116170740 A CN 116170740A
Authority
CN
China
Prior art keywords
node
power
data
close
nodes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310046488.0A
Other languages
English (en)
Inventor
邹艳芳
王峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Tongguanglong Electronic Technology Co ltd
Original Assignee
Beijing Tongguanglong Electronic Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Tongguanglong Electronic Technology Co ltd filed Critical Beijing Tongguanglong Electronic Technology Co ltd
Priority to CN202310046488.0A priority Critical patent/CN116170740A/zh
Publication of CN116170740A publication Critical patent/CN116170740A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/02—Services making use of location information
    • H04W4/023—Services making use of location information using mutual or relative location information between multiple location based services [LBS] targets or of distance thresholds
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/24—Connectivity information management, e.g. connectivity discovery or connectivity update
    • H04W40/248—Connectivity information update
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/04—Wireless resource allocation
    • H04W72/044—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
    • H04W72/0473—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource the resource being transmission power
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W8/00—Network data management
    • H04W8/005—Discovery of network devices, e.g. terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明公开了一种移动自组织网络中的分布式功率控制方法和装置，属于功率控制策略的技术领域，包括以下步骤：S1：根据邻居发现流程，获取本地节点的过近节点信息；S2：根据过近节点更新方法更新本地节点及邻居节点的过近节点信息；其中，邻接节点包括普通1跳邻居节点及过近1跳邻居节点；S3：本地节点获得业务资源使用权时，在相应时隙根据缓存中的数据下一跳是否满足数据发送约束条件来判断是否发送数据；S4：节点根据业务功率决策选择合适的功率将数据在相应时隙发送给下一跳节点。本发明能够在进行功率控制方法设计时，充分结合移动自组织网络通信系统的特点。本发明能够在进行功率控制方法设计时，充分结合移动自组织网络通信系统的特点。

Description

一种移动自组织网络中的分布式功率控制方法和装置
技术领域
本发明是关于功率控制策略的技术领域，特别是关于一种移动自组织网络中的分布式功率控制方法和装置。
背景技术
在移动自组织网络中，现有功率控制技术主要包括网络层和MAC层功率控制。
网络层功率控制，例如COMPOW、CLUSTERPOW等协议，通过改变节点发射功率来动态调整网络的拓扑结构和选路。COMPOW协议为每个发射功率级建立一个路由表，最优发射功率为路由表能维持与最大发射功率一样多的表项时，所能降到的最小功率，网络中节点采用统一发射功率。CLUSTERPOW协议是对COMPOW协议的改进，它为每个发射功率级建立一个路由表，每个节点将所有功率级路由表当作可用路由表，选定可用的最小功率级节点作为下一跳，节点所发现的路由由一个发射功率等级不递增的序列组成。
MAC层功率控制，例如基于反馈机制和基于忙音信道的协议，在保证数据收发的前提下尽量使用小功率以减少能耗。基于反馈机制的功率控制是在802.11协议基础上，使ack携带功率调控信息(含增大功率、减小功率及不改变功率三种选项)，返回发送方，发送方根据ack信息调整自己的发送功率。基于忙音信道的功率控制协议，正在接收数据包的节点根据所测定的噪声容忍度按一定强度在忙音信道中发送忙音信号；附近节点通过监听忙音信道测量接收到的忙音信号强度确定自身允许的最大发送功率；rts发送应符合上述最大发送功率要求，rts中携带发本送功率和本节点接收噪声；接收方根据rts数据及测量信息获得ats发送功率，ats发送功率同时受到周围节点噪声容忍度约束；ats包中包含节点期待的数据发送功率；发送数据功率需同时满足ats要求及周围节点噪声容忍度要求，以此实现数据包和控制包以较小功率发送，同时避免冲突。
无论是现有的网络层还是MAC层功率控制协议，都主要为解决功耗问题，主旨在保证网络连通及数据收发的前提下，尽量使用小功率。
一方面，现有的功率控制方法，无论是网络层还是MAC层功率控制协议都无法用于解决距离太近的节点不能收发数据，以及多信道系统中，当节点以大功率发送数据时，会干扰同一时域过近节点的正常通信的问题。
另一方面，现有功率控制协议可能会带来同一时间网络内存在多个功率级节点通信的情况，多功率级下节点通信范围不同，对网络拓扑的感知可能存在偏差，会增加节点碰撞的概率。如图11所示，节点3和节点2以小功率级通信时，节点4检测不到他们的通信情况，这时，节点4以大功率级进行数据发送时，会对节点3和节点2的通信产生干扰。为了避免资源冲突，现有功率控制协议又往往在MAC层引入了更加复杂的功率计算方法和信令交互流程，增加了MAC层信令开销。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种移动自组织网络中的分布式功率控制方法和装置，其能够在进行功率控制方法设计时，充分结合移动自组织网络通信系统的特点，解决距离太近的节点不能收发数据的问题，并且解决网络内存在多个功率级节点，当节点以大功率发送数据时，会干扰同一时域过近节点的正常数据接收的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种移动自组织网络中的分布式功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：根据邻居发现流程，获取本地节点的过近节点信息；
S2：根据过近节点更新方法更新本地节点及邻居节点的过近节点信息；其中，邻接节点包括普通1跳邻居节点及过近1跳邻居节点；
S3：本地节点获得业务资源使用权时，在相应时隙根据缓存中的数据下一跳是否满足数据发送约束条件来判断是否发送数据；
S4：对于满足数据发送约束条件的数据，节点根据业务功率决策选择合适的功率将数据在相应时隙发送给下一跳节点。
在本发明的一实施方式中，所述步骤S2中，节点在发送信令信息时，添加以下信息：当前信令发送功率，用于表示当前发送功率，以及节点的过近节点信息，用于标记本地节点的过近节点。
在本发明的一实施方式中，所述步骤S2中，在更新本地节点及邻居节点的过近节点信息后，本地节点的过近节点发现和维护过程如下：
S201：网络节点在不同超帧内的信令时隙使用不同的发送功率发送信令信息，并且在相同的超帧内发送信令信息的所有节点均使用相同的发送功率；
S202：增加并行模块，节点根据信令信息的声明和传递，为每个发射功率级建立一个邻居节点信息列表。
在本发明的一实施方式中，所述步骤S201中，当存在4个功率级网络时，当前超帧号为m，若m mod 4为0，节点在第m超帧发送功率设置为节点的最大发送功率P_max；若m mod4为1，在第m超帧发送功率设置为P_max/2；若m mod 4为2，在第m超帧发送功率设置为P_max/4；若m mod 4为3，在第m超帧发送功率设置为P_max/8。
在本发明的一实施方式中，所述步骤S202中，邻居节点信息列表分别记为S_Nei(F0)、S_Nei(F1)、S_Nei(F2)和S_Nei(F3)，其中1跳邻居节点信息记为发送节点信息，通过各功率级邻居节点信息能够分别获取相应功率级的路由表；并且各功率下发送节点信息分别记为发送节点集合S_Set(F0)、S_Set(F1)、S_Set(F2)和S_Set(F3)，通过比较4个发送节点集合中的节点的身份，判断节点之间的远近关系。
在本发明的一实施方式中，如果节点x在集合S_Set(Fi)中不存在、在S_Set(Fj)中存在，并且j＝i+1，则判断节点x距离本节点过近，将节点x加入过近节点集合Neig_Close(Self_ID)，其中Self_ID是本地节点ID；本地节点的过近节点信息根据邻居发现流程周期更新。
在本发明的一实施方式中，所述步骤S3中，数据发送约束条件为：如果本地节点检测到和有过近节点的一跳邻居节点分配到同一时域资源时，本地节点不在这一时域给这个一跳邻居节点的过近节点发送数据，同时不限制本地节点给其他节点发送数据。
在本发明的一实施方式中，所述步骤S4中，节点根据业务功率决策选择合适的功率将数据在相应时隙发送给下一跳节点的具体过程如下：
S401、节点通过查询路由表获取数据的下一跳节点；
S402、业务下一跳节点为普通节点时，将自身在业务时隙的发送功率设置为P_max，节点不调整其在信令时隙的功率变化策略；
S403、当业务下一跳节点为过近节点时，查找发送节点集合S_Set(F0)、S_Set(F1)、S_Set(F2)和S_Set(F3)中是否包含过近节点，将包含这一过近节点的功率标记在节点的功率集中，记为F(Close(n))，n为过近节点ID；节点根据对邻居节点距离的判断，将自身在业务时隙的发送功率设置为满足所有过近节点通信需求的值；后续业务时隙使用该发送功率发送所有的数据，同时，节点不调整其在信令周期的功率变化策略。
本发明还提供了一种移动自组织网络中的分布式功率控制装置，能够执行上述的移动自组织网络中的分布式功率控制方法，所述装置包括：
过近节点获取模块，用于根据邻居发现流程，获取本地节点的过近节点信息；
过近节点信息获取模块，用于根据过近节点更新方法更新本地节点及邻居节点的过近节点信息；
判断模块，用于在本地节点获得业务资源使用权时，在相应时隙根据缓存中的数据下一跳是否满足数据发送约束条件来判断是否发送数据；
发送模块，用于对于满足数据发送约束条件的数据，节点根据业务功率决策选择合适的功率将数据在相应时隙发送给下一跳节点。
在本发明的一实施方式中，所述判断模块的数据发送约束条件为：如果本地节点检测到和有过近节点的一跳邻居节点分配到同一时域资源时，本地节点不在这一时域给这个一跳邻居节点的过近节点发送数据，同时不限制本地节点给其他节点发送数据。
与现有技术相比，根据本发明的一种移动自组织网络中的分布式功率控制方法和装置，能够解决输入信号功率过大时，节点能够接收的最大功率受限的问题；解决节点大功率发送数据时，其过近节点不能接收其他节点发送的数据的问题；以及实现网络层拓扑控制后，在考虑避免多功率级下节点通信的资源碰撞问题时，尽量减少MAC层信令频繁交互带来的开销和更高的算法复杂度。
附图说明
图1是根据本发明一实施方式的一种移动自组织网络中的分布式功率控制方法的流程图；
图2是根据本发明一实施方式的有数据发送约束的拓扑示意图；
图3是根据本发明一实施方式的有数据发送约束下的数据收发情况一的示意图；
图4是根据本发明一实施方式的有数据发送约束下的数据收发情况二的示意图；
图5是根据本发明一实施方式的有数据发送约束下的数据收发情况三的示意图；
图6是根据本发明一实施方式的有数据发送约束下的数据收发情况四的示意图；
图7是根据本发明一实施方式的有数据发送约束下的数据收发情况五的示意图；
图8是根据本发明一实施方式的有数据发送约束下的数据收发情况六的示意图；
图9是根据本发明一实施方式的有数据发送约束下的数据收发情况七的示意图；
图10是根据本发明一实施方式的有数据发送约束下的数据收发情况八的示意图；
图11是多功率级节点通信范围的示意图；
图12是本发明一实施方式的一种移动自组织网络中的分布式功率控制装置的模块示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1至图10所示，根据本发明优选实施方式的一种移动自组织网络中的分布式功率控制方法，通过在不同超帧的信令时隙使用预先约定的不同的发送功率发送信令信息，同时接收并记录其他节点在不同超帧发送的信令信息，进而比较和判断在不同发送功率条件下邻居关系的变化，判断网络节点之间的远近关系，特别是识别并记录距离过近的邻居节点。节点获得时隙使用权后，如果本地节点检测到和有过近节点的节点分配到同一时域资源时，本地节点不在这一时域给这一节点的过近节点发送数据，同时不限制本地节点给其他节点发送数据。节点根据下一跳节点类型判断业务发送功率，然后在本地节点的数据时隙发送数据。
本发明一方面能够解决距离太近的节点不能收发数据的问题，根据下一跳节点类型决定数据发送功率，放宽数据收发条件，扩展系统的组网能力。另一方面，能够解决网络内存在多个功率级节点，当节点以大功率发送数据时，会干扰同一时域过近节点的正常数据接收的问题，节点根据拓扑收敛情况在本地判断数据传输是否会产生冲突，对数据发送增加约束条件，避免节点以大功率发送数据时，其过近节点接收信息，解决多功率级数据传输带来的丢包问题,且无需多余的MAC层功率控制信令的交互。
具体地，本发明的一种移动自组织网络中的分布式功率控制方法包括以下步骤：
S1：根据邻居发现流程，获取本地节点的过近节点信息。
邻居发现流程的示例如下：假设对于本地节点，各功率(F0，F1，F2和F3)下发送节点信息分别记为发送节点集合S_Set(F0)、S_Set(F1)、S_Set(F2)和S_Set(F3)，S_Set(F0)中收敛的邻居节点有2个，分别是节点0和节点1，S_Set(F1)中收敛的邻居节点有3个，分别是节点0、节点1和节点2，S_Set(F2)中收敛的邻居节点有3个，分别是节点0、节点1和节点2，S_Set(F3)收敛的邻居节点有3个，分别是节点0、节点1和节点2。因此，节点2属于F1、F2、F3功率级一跳邻居节点，但不属于F0功率级一跳邻居节点，则节点2是本地节点的过近节点。
S2：根据过近节点更新方法更新本地节点及邻居节点的过近节点信息；其中，邻居节点包括本地节点的普通1跳邻居节点及过近1跳邻居节点。
节点间距离过近时，进行信令交互时，接收端输入信号强度较大，ADC饱和导致接收端信令信息无法正确解调出来，节点无法识别这一邻居节点。在这里，网络中通过多个功率级进行信息交互时，小功率级通信时可以识别到，但大一级功率通信时无法识别的节点称为本地节点的过近节点。
为支持分布式动态控制，识别本地节点以及邻居节点的过近节点信息，节点在发送信令信息时，添加如下信息：
1、当前信令发送功率(P_T)，用于表示当前发送功率。发送功率共有4个功率级，由于信令信息在不同超帧中周期用不同功率发送，收敛相应功率级下路由信息和过近节点信息，进而判断业务数据用4个功率级中的哪个功率级发送的。
2、节点的过近节点(P_N_Normal)信息，用于标记本地节点的过近节点，邻节点收到后，可用于更新自己保存的这一节点的过近节点信息。
网络节点同步(网络节点同步是节点入网初始阶段的状态，同步节点时可以发送和接收信息)后，本地节点的过近节点发现和维护过程如下：
S201：网络节点在不同超帧内的信令时隙使用不同的发送功率发送信令信息，并且在相同的超帧内发送信令信息的所有节点均使用相同的发送功率。
以4个功率级网络为例，当前超帧号为m，若m mod 4(m除以4得到的余数)为0，节点在第m超帧发送功率设置为节点的最大发送功率P_max；若m mod 4为1，在第m超帧发送功率设置为P_max/2；若m mod 4为2，在第m超帧发送功率设置为P_max/4；若m mod 4为3，在第m超帧发送功率设置为P_max/8。
S202：增加并行模块，本地节点根据信令信息的声明和传递，为每个发射功率级建立一个邻居节点信息列表。具体来讲，同步后的网络节点记录在不同的超帧内，即不同发送功率的条件下，接收到的邻居节点信息。
在该步骤S202中，F0～F3分别表示从低到高的4个功率级(与步骤S201中4个功率级网络的4个功率级相同)，邻居节点信息分别记为S_Nei(F0)、S_Nei(F1)、S_Nei(F2)和S_Nei(F3)，其中1跳邻居节点信息记为发送节点信息，通过各功率级邻居节点信息可以分别获取相应功率级的路由表。路由表是一个存储在路由器或者联网计算机中的电子表格)或类数据库，路由表存储着指向特定网络地址的路径。
各功率下发送节点信息分别记为发送节点集合S_Set(F0)、S_Set(F1)、S_Set(F2)和S_Set(F3)。通过比较4个发送节点集合中的节点的身份，判断节点之间的远近关系。
如果比较可知，节点x在集合S_Set(Fi)中不存在、在S_Set(Fj)中存在，并且j＝i+1，则判断节点x距离本节点过近，将节点x加入过近节点集合Neig_Close(Self_ID)，其中Self_ID是本地节点ID。本地节点的过近节点信息可根据邻居发现流程周期更新。邻居节点的过近节点信息通过触发更新。本地节点收到邻居节点信令信息，根据信令信息中的过近节点信息更新本地保存的这一邻居节点的过近节点信息。
S3：本地节点获得业务资源使用权时，在相应时隙根据缓存中的数据下一跳是否满足数据发送约束条件来判断是否发送数据。其中，缓存中的数据是应用层下发的节点的业务数据。
在AdHoc网络中，采用资源预分配方式协调和调度资源时，节点可以分别获取到本地节点及邻居节点的资源占用情况。例如分布式自适应TDMA接入方式下，本地节点可以获取全网所有节点的资源占用情况。
在此基础上，节点在每一超帧起始位置检测这一超帧内资源使用情况，如果本地节点获得超帧中某业务资源块使用权，则节点统计同时获得到这一时域业务资源块使用权的所有一跳邻居节点的过近节点，将这些过近节点添加在列表Constraint_Node[]中，时隙中断时需要根据这一时域列表中节点情况判断业务是否发送。
数据发送约束条件为：如果本地节点检测到和有过近节点的一跳邻居节点分配到同一时域资源时，本地节点不在这一时域给这个一跳邻居节点的过近节点发送数据，同时不限制本地节点给其他节点发送数据。
这样，节点无需多余的MAC层功率控制信令交互，就可在本地判断数据传输是否会产生冲突。
有过近节点时，对数据收发进行约束的几种情况如下所示：
如图2所示的拓扑中，节点1和节点2互为过近节点，节点3是节点1和节点2的1跳邻居节点。节点3和节点1、2中的某一节点分到同一时域资源时，应避免节点1或节点2大功率发送时，过近节点在同一时域接收数据。即，如果节点3检测到和有过近节点的节点1分配到同一时域资源时，节点3不在这一时域给节点1的过近节点2发送数据，同时不限制节点3给其他节点发送数据。以下为不可用时频资源问题解决后节点间多种数据收发情况。
1、如图3所示，节点1和节点3分配到同一时域资源，根据业务功率决策和数据发送约束条件，节点1和节点3分别以P_max给没有过近节点的节点发送数据，各节点数据接收不受影响。
2、如图4所示，节点1和节点3分配到同一时域资源，根据业务功率决策和数据发送约束条件，节点1用P_max给节点4发送数据，节点3以P_max给节点1发送数据。各节点数据接收不受影响。
3、如图5所示，节点1和节点3分配到同一时域资源，节点1用P_max给节点4发送数据，节点2接收受影响，节点3给节点2发送数据，节点2无法正常接收。根据数据发送约束条件，如果本地节点检测到和有过近节点的节点分配到同一时域资源时，本地节点不在这一时域给这一节点的过近节点发送数据，同时不限制本地节点给其他节点发送数据。节点3不给节点2发送数据。
4、如图6所示，节点1和节点3分配到同一时域资源，根据业务功率决策和数据发送约束条件，节点1和节点3以P_max相互发送数据，各节点数据接收不受影响。
5、如图7所示，节点1和节点3分配到同一时域资源，节点1用P_max给节点3发送数据，节点2接收受影响，节点3给节点2发送数据，节点2无法正常接收。根据数据发送约束条件，如果本地节点检测到和有过近节点的节点分配到同一时域资源时，本地节点不在这一时域给这一节点的过近节点发送数据，同时不限制本地节点给其他节点发送数据。节点3不给节点2发送数据。
6、如图8所示，节点1和节点3分配到同一时域资源，根据业务功率决策和数据发送约束条件，节点1用F_Close给节点2发送数据，节点3给没有过近节点的节点以P_max发送数据，各节点数据接收不受影响。
7、如图9所示，节点1和节点3分配到同一时域资源，根据业务功率决策和数据发送约束条件，节点1用F_Close给节点2发送数据，节点3以P_max给节点1发送数据，各节点数据接收不受影响。
8、如图10所示，节点1和节点3分配到同一时域资源，节点1用F_Close给节点2发送数据，节点3给节点2发送数据。根据数据发送约束条件，如果本地节点检测到和有过近节点的节点分配到同一时域资源时，本地节点不在这一时域给这一节点的过近节点发送数据，同时不限制本地节点给其他节点发送数据。可能会造成部分资源浪费。
S4：对于满足数据发送约束条件的数据，节点根据业务功率决策选择合适的功率将数据在相应时隙发送给下一跳节点。
其中，节点根据业务功率决策选择合适的功率将数据在相应时隙发送给下一跳节点的具体过程如下：
S401、节点通过查询路由表获取数据的下一跳节点。
S402、业务下一跳节点为普通节点时，将自身在业务时隙的发送功率设置为P_max，节点不调整其在信令时隙的功率变化策略。
S403、当业务下一跳节点为过近节点时，查找发送节点集合S_Set(F0)、S_Set(F1)、S_Set(F2)和S_Set(F3)中是否包含过近节点，将包含这一过近节点的功率标记在节点的功率集中，记为F(Close(n))，n为过近节点ID。节点根据对邻居节点距离的判断，将自身在业务时隙的发送功率设置为满足所有过近节点通信需求的值，如果有多个功率值满足要求，选择其中较小的功率值，记为F_Close。后续业务时隙使用该发送功率发送所有的数据，同时，节点不调整其在信令周期的功率变化策略。
具体的业务资源分配可以按照TDMA的方式或分布式TDMA的方式获取。
本发明的一种移动自组织网络中的分布式功率控制方法根据多功率级下信令信息的周期性交互，获得本地节点及邻居节点的过近节点信息，然后根据过近节点信息和业务资源分配情况进行业务功率决策和数据发送判断的功率控制方法。
具体的，当下一跳节点为本节点的过近节点时，将数据以小功率一跳发送至下一跳节点，否则节点以大功率发送数据。数据发送时，如果本地节点检测到和有过近节点的一跳邻居节点分配到同一时域资源时，本地节点不在这一时域给这个一跳邻居节点的过近节点发送数据，同时不限制本地节点给其他节点发送数据。
本申请可以在不增加额外MAC层信令交互的前提下，解决输入信号过大，ADC饱和时，接收功率受限导致过近节点间无法用大功率通信以及节点以大功率发送数据时，会干扰同一时域过近节点的正常数据接收的问题。
如图12所示，本发明的一实施方式还公开了一种移动自组织网络中的分布式功率控制装置，能够执行上述的一种移动自组织网络中的分布式功率控制方法，包括：
过近节点获取模块1，用于根据邻居发现流程，获取本地节点的过近节点信息。
过近节点信息获取模块2，用于根据过近节点更新方法更新本地节点及邻居节点的过近节点信息；其中，邻接节点包括普通1跳邻居节点及过近1跳邻居节点。过近节点信息获取模块2中的节点在发送信令信息时，添加以下信息：当前信令发送功率，用于表示当前发送功率，以及节点的过近节点信息，用于标记本地节点的过近节点。
过近节点信息获取模块2还包括：
信令发送模块，用于网络节点在不同超帧内的信令时隙使用不同的发送功率发送信令信息，并且在相同的超帧内发送信令信息的所有节点均使用相同的发送功率；当存在4个功率级的网络时，当前超帧号为m，若m mod 4为0，在第m超帧发送功率设置为节点的最大发送功率P_max；若m mod 4为1，在第m超帧发送功率设置为P_max/2；若m mod 4为2，在第m超帧发送功率设置为P_max/4；若m mod 4为3，在第m超帧发送功率设置为P_max/8。
并行模块，用于节点根据信令信息的声明和传递，为每个发射功率级建立一个邻居节点信息列表。邻居节点信息列表分别记为S_Nei(F0)、S_Nei(F1)、S_Nei(F2)和S_Nei(F3)，其中1跳邻居节点信息记为发送节点信息，通过各功率级邻居节点信息能够分别获取相应功率级的路由表；并且各功率下发送节点信息分别记为发送节点集合S_Set(F0)、S_Set(F1)、S_Set(F2)和S_Set(F3)，通过比较4个发送节点集合中的节点的身份，判断节点之间的远近关系。
如果节点x在集合S_Set(Fi)中不存在、在S_Set(Fj)中存在，并且j＝i+1，则判断节点x距离本节点过近，将节点x加入过近节点集合Neig_Close(Self_ID)，其中Self_ID是本地节点ID；本地节点的过近节点信息根据邻居发现流程周期更新。
判断模块3，用于在本地节点获得业务资源使用权时，在相应时隙根据缓存中的数据下一跳是否满足数据发送约束条件来判断是否发送数据。其中，数据发送约束条件为：如果本地节点检测到和有过近节点的一跳邻居节点分配到同一时域资源时，本地节点不在这一时域给这个一跳邻居节点的过近节点发送数据，同时不限制本地节点给其他节点发送数据。
发送模块4，用于对于满足数据发送约束条件的数据，节点根据业务功率决策选择合适的功率将数据在相应时隙发送给下一跳节点。
发送模块4还包括：
数据获取模块，用于将节点通过查询路由表获取数据的下一跳节点；
发送功率设置模块，用于当业务下一跳节点为普通节点时，将自身在业务时隙的发送功率设置为P_max，节点不调整其在信令时隙的功率变化策略；
数据发送模块，用于当业务下一跳节点为过近节点时，查找发送节点集合S_Set(F0)、S_Set(F1)、S_Set(F2)和S_Set(F3)中是否包含过近节点，将包含这一过近节点的功率标记在节点的功率集中，记为F(Close(n))，n为过近节点ID；节点根据对邻居节点距离的判断，将自身在业务时隙的发送功率设置为满足所有过近节点通信需求的值，如果有多个功率值满足要求，选择其中较小的功率值，记为F_Close；后续业务时隙使用该发送功率发送所有的数据，同时，节点不调整其在信令周期的功率变化策略。
本申请的实施方式中还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序中包括程序指令，所述处理器执行所述程序指令，实现本申请实施方式提供的任意一种移动自组织网络中的分布式功率控制方法。该程序执行时可包括本发明提供的一种移动自组织网络中的分布式功率控制方法各实施方式中的部分或全部步骤。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种移动自组织网络中的分布式功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：根据邻居发现流程，获取本地节点的过近节点信息；
S2：根据过近节点更新方法更新本地节点及邻居节点的过近节点信息；其中，邻接节点包括普通1跳邻居节点及过近1跳邻居节点；
S3：本地节点获得业务资源使用权时，在相应时隙根据缓存中的数据下一跳是否满足数据发送约束条件来判断是否发送数据；
S4：对于满足数据发送约束条件的数据，节点根据业务功率决策选择合适的功率将数据在相应时隙发送给下一跳节点。
2.如权利要求1所述的移动自组织网络中的分布式功率控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，节点在发送信令信息时，添加以下信息：当前信令发送功率，用于表示当前发送功率，以及节点的过近节点信息，用于标记本地节点的过近节点。
3.如权利要求1所述的移动自组织网络中的分布式功率控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，在更新本地节点及邻居节点的过近节点信息后，本地节点的过近节点发现和维护过程如下：
S201：网络节点在不同超帧内的信令时隙使用不同的发送功率发送信令信息，并且在相同的超帧内发送信令信息的所有节点均使用相同的发送功率；
S202：增加并行模块，节点根据信令信息的声明和传递，为每个发射功率级建立一个邻居节点信息列表。
4.如权利要求3所述的移动自组织网络中的分布式功率控制方法，其特征在于，所述步骤S201中，当存在4个功率级的网络时，当前超帧号为m，若m mod 4为0，节点在第m超帧发送功率设置为节点的最大发送功率P_max；若m mod 4为1，在第m超帧发送功率设置为P_max/2；若m mod 4为2，在第m超帧发送功率设置为P_max/4；若m mod 4为3，在第m超帧发送功率设置为P_max/8。
5.如权利要求4所述的移动自组织网络中的分布式功率控制方法，其特征在于，所述步骤S202中，邻居节点信息列表分别记为S_Nei(F0)、S_Nei(F1)、S_Nei(F2)和S_Nei(F3)，其中1跳邻居节点信息记为发送节点信息，通过各功率级邻居节点信息能够分别获取相应功率级的路由表；并且各功率下发送节点信息分别记为发送节点集合S_Set(F0)、S_Set(F1)、S_Set(F2)和S_Set(F3)，通过比较4个发送节点集合中的节点的身份，判断节点之间的远近关系。
6.如权利要求5所述的移动自组织网络中的分布式功率控制方法，其特征在于，如果节点x在集合S_Set(Fi)中不存在、在S_Set(Fj)中存在，并且j＝i+1，则判断节点x距离本节点过近，将节点x加入过近节点集合Neig_Close(Self_ID)，其中Self_ID是本地节点ID；本地节点的过近节点信息根据邻居发现流程周期更新。
7.如权利要求1所述的移动自组织网络中的分布式功率控制方法，其特征在于，所述步骤S3中，数据发送约束条件为：如果本地节点检测到和有过近节点的一跳邻居节点分配到同一时域资源时，本地节点不在这一时域给这个一跳邻居节点的过近节点发送数据，同时不限制本地节点给其他节点发送数据。
8.如权利要求1所述的移动自组织网络中的分布式功率控制方法，其特征在于，所述步骤S4中，节点根据业务功率决策选择合适的功率将数据在相应时隙发送给下一跳节点的具体过程如下：
S401、节点通过查询路由表获取数据的下一跳节点；
S402、业务下一跳节点为普通节点时，将自身在业务时隙的发送功率设置为P_max，节点不调整其在信令时隙的功率变化策略；
S403、当业务下一跳节点为过近节点时，查找发送节点集合S_Set(F0)、S_Set(F1)、S_Set(F2)和S_Set(F3)中是否包含过近节点，将包含这一过近节点的功率标记在节点的功率集中，记为F(Close(n))，n为过近节点ID；节点根据对邻居节点距离的判断，将自身在业务时隙的发送功率设置为满足所有过近节点通信需求的值；后续业务时隙使用该发送功率发送所有的数据，同时，节点不调整其在信令周期的功率变化策略。
9.一种移动自组织网络中的分布式功率控制装置，能够执行如权利要求1-8中任一项所述的移动自组织网络中的分布式功率控制方法，其特征在于，所述装置包括：
过近节点获取模块，用于根据邻居发现流程，获取本地节点的过近节点信息；
过近节点信息获取模块，用于根据过近节点更新方法更新本地节点及邻居节点的过近节点信息；
判断模块，用于在本地节点获得业务资源使用权时，在相应时隙根据缓存中的数据下一跳是否满足数据发送约束条件来判断是否发送数据；
发送模块，用于对于满足数据发送约束条件的数据，节点根据业务功率决策选择合适的功率将数据在相应时隙发送给下一跳节点。
10.如权利要求9所述的移动自组织网络中的分布式功率控制装置，其特征在于，所述判断模块的数据发送约束条件为：如果本地节点检测到和有过近节点的一跳邻居节点分配到同一时域资源时，本地节点不在这一时域给这个一跳邻居节点的过近节点发送数据，同时不限制本地节点给其他节点发送数据。
CN202310046488.0A 2023-01-31 2023-01-31 一种移动自组织网络中的分布式功率控制方法和装置 Pending CN116170740A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310046488.0A CN116170740A (zh) 2023-01-31 2023-01-31 一种移动自组织网络中的分布式功率控制方法和装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310046488.0A CN116170740A (zh) 2023-01-31 2023-01-31 一种移动自组织网络中的分布式功率控制方法和装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116170740A true CN116170740A (zh) 2023-05-26

Family

ID=86415881

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310046488.0A Pending CN116170740A (zh) 2023-01-31 2023-01-31 一种移动自组织网络中的分布式功率控制方法和装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116170740A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117545014A (zh) * 2024-01-04 2024-02-09 深圳大学 基于忙音信标的高能效LoRa MAC协议

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117545014A (zh) * 2024-01-04 2024-02-09 深圳大学 基于忙音信标的高能效LoRa MAC协议
CN117545014B (zh) * 2024-01-04 2024-05-28 深圳大学 基于忙音信标的高能效LoRa MAC协议

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. Spectrum-aware opportunistic routing in multi-hop cognitive radio networks
Tang et al. Interference-aware topology control and QoS routing in multi-channel wireless mesh networks
US8942301B2 (en) Dynamic subcarrier utilization and intelligent transmission scheduling
US9281865B2 (en) Efficient network discovery in frequency hopping networks
US7693119B2 (en) Transmission power control over a wireless ad-hoc network
CN108093469B (zh) 基于tdma的无线传输系统的分布式接入方法
US9225589B2 (en) Fast reroute using different frequency-hopping schedules
Gao et al. Distributed energy efficient spectrum access in wireless cognitive radio sensor networks
CN110891294B (zh) 一种基于业务类型的无线自组网路由选择方法
US20080170544A1 (en) Method of transmitting between two nodes
Kamruzzaman An energy efficient multichannel MAC protocol for cognitive radio ad hoc networks
WO2007078638A2 (en) Dynamic beaconing in wireless mesh networks
MX2011000860A (es) Comunicaciones inalambricas ad hoc mejoradas.
Abdeddaim et al. Multi-channel cluster tree for 802.15. 4 wireless sensor networks
CN109996189B (zh) 用于广播消息的协同重复的系统
Kotsiou et al. Blacklisting-based channel hopping approaches in low-power and lossy networks
KR20130037928A (ko) 무선통신시스템에서 링크성능을 향상시키기 위한 분산 스케줄링 방법 및 장치
Lee et al. Distributed dynamic slot assignment scheme for fast broadcast transmission in tactical ad hoc networks
CN116170740A (zh) 一种移动自组织网络中的分布式功率控制方法和装置
Agarwal et al. DSAT-MAC: Dynamic slot allocation based TDMA MAC protocol for cognitive radio networks
EP3140965B1 (en) Data rate hopping scheduling
Kamruzzaman CR-MAC: A multichannel MAC protocol for cognitive radio ad hoc networks
CN116133152B (zh) 高速载体自组网数据链多维信道接入方法及装置
Yen et al. Resource allocation for multi-channel multi-radio wireless backhaul networks: A game-theoretic approach
Zhu et al. A unified MAC and routing framework for multichannel multi-interface ad hoc networks

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination