CN117082544B - 基于自组网的网络拓扑控制方法、装置及节点 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无线通信技术领域，具体公开了一种基于自组网的网络拓扑控制方法、装置及节点，包括：确定当前节点的最大发射功率、最小发射功率和邻居检测周期；当确定当前邻居检测周期到达时，判断当前节点所在网络是否处于连通状态；若当前节点所在网络处于连通状态，则根据当前节点的邻居节点数是否超过预设门限对当前节点的当前发射功率按照第一预设规则进行调整以使得调整后的发射功率满足网络传输条件；若当前节点所在网络处于非连通状态，则根据当前节点是否接收过非子网节点信息对当前节点的当前发射功率按照第二预设规则进行调整以使得调整后的发射功率满足网络传输条件。本发明提供的基于自组网的网络拓扑控制方法能够提升网络传输效率。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基于自组网的网络拓扑控制方法、基于自组网的网络拓扑控制装置及节点。
背景技术
相较蜂窝网系统，自组网以其分布式、无中心、自组织、不依赖基础设施、多跳自中继等优势，可广泛应用于应急、军事等领域。
传统自组网，网络中各节点能力相同、地位对等，各节点按照各自的最大发射功率进行发送，可保证各自节点的覆盖范围。然而随着网络中节点数量的增加，参与空口资源共享争用的节点数量不断增多，造成空口网络流量急剧下降，甚至可能因节点间竞争资源造成的冲突增加导致网络中断。
因此，如何能够降低资源竞争提升网络传输效率成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种基于自组网的网络拓扑控制方法、基于自组网的网络拓扑控制装置及节点，解决相关技术中存在的节点资源竞争导致网络中断的问题。
作为本发明的第一个方面，提供一种基于自组网的网络拓扑控制方法，其中，包括：
确定当前节点的最大发射功率、最小发射功率和邻居检测周期；
当确定当前邻居检测周期到达时，判断当前节点所在网络是否处于连通状态；
若当前节点所在网络处于连通状态，则根据当前节点的邻居节点数是否超过预设门限对当前节点的当前发射功率按照第一预设规则进行调整以使得调整后的发射功率满足网络传输条件；
若当前节点所在网络处于非连通状态，则根据当前节点是否接收过非子网节点信息对当前节点的当前发射功率按照第二预设规则进行调整以使得调整后的发射功率满足网络传输条件；
其中，所述网络传输条件包括当前节点所在网络处于连通状态且当前节点的邻居节点数未超过预设门限；
最小发射功率≤调整后的发射功率≤最大发射功率。
进一步地，若当前节点所在网络处于连通状态，则根据当前节点的邻居节点数是否超过预设门限对当前节点的当前发射功率按照第一预设规则进行调整以使得调整后的发射功率满足网络传输条件，包括：
若当前节点所在网络处于连通状态，判断当前节点的邻居节点数是否超过预设门限；
若当前节点的邻居节点数未超过预设门限，则控制当前节点保持当前发射功率进行信息发射；
若当前节点的邻居节点数超过预设门限，则根据当前节点是否为关节点对当前节点的当前发射功率进行调整；
所述关节点为缺失该节点后网络无法实现连通的节点。
进一步地，根据当前节点是否为关节点对当前节点的当前发射功率进行调整，包括：
判断当前节点是否为关节点；
若当前节点为关节点，则控制当前节点保持当前发射功率进行信息发射；
若当前节点为非关节点，则根据预设功率调低步进对当前发射功率进行调整以使得调整后的发射功率小于当前发射功率。
进一步地，若当前节点所在网络处于非连通状态，则根据当前节点是否接收过非子网节点信息对当前节点的当前发射功率按照第二预设规则进行调整以使得调整后的发射功率满足网络传输条件，包括：
判断当前节点是否接收过非子网节点信息；
若当前节点未接收过非子网节点信息，则控制当前节点保持当前发射功率进行信息发射；
若当前节点接收过非子网节点信息，则根据非子网节点接收能量值的排名对当前节点的当前发射功率进行调整。
进一步地，根据非子网节点接收能量值的排名对当前节点的当前发射功率进行调整，包括：
判断当前节点所接收过的非子网节点接收能量值是否属于所有节点中所接收过的非子网节点接收能量值的前N名，其中N为大于或者等于1的自然数；
若属于，则根据预设功率调高步进对当前发射功率进行调整以使得调整后的发射功率大于当前发射功率；
若不属于，则根据当前节点的邻居节点数是否超过预设门限对当前节点的发射功率进行调整。
进一步地，若不属于，则根据当前节点的邻居节点数是否超过预设门限对当前节点的发射功率进行调整，包括：
若不属于，判断当前节点的邻居节点数是否超过预设门限；
若当前节点的邻居节点数未超过预设门限，则控制当前节点保持当前发射功率进行信息发射；
若当前节点的邻居节点数超过预设门限，则判断当前节点是否为关节点；
若当前节点为关节点，则控制当前节点保持当前发射功率进行信息发射；
若当前节点为非关节点，则根据预设功率调低步进对当前发射功率进行调整以使得调整后的发射功率小于当前发射功率。
进一步地，判断当前节点所接收过的非子网节点接收能量值是否属于所有节点中所接收过的非子网节点接收能量值的前N名，包括：
根据当前节点的节点ID查询本地存储记录以获取当前节点所接收过的所有非子网节点接收能量值；
将当前节点所接收过的所有非子网节点接收能量值的总和与其它节点所接收过的所有非子网节点接收能量值的总和按照由高到低进行排序；
根据排序结果判断当前节点所接收过的所有非子网节点接收能量值的总和是否在排序中位于前N名。
进一步地，还包括：
当当前节点接收到其它节点发射的广播指示消息时，控制当前节点根据广播指示消息更新当前节点对接收到的广播指示消息的本地测量结果记录、更新当前节点的非子网节点能量值信息记录以及更新广播指示消息对应记录的老化时间，其中，每个节点均能够每间隔第一周期以最大发射功率发射所述广播指示消息，所述广播指示消息至少包括节点ID和节点最大发射功率；
当当前节点接收到其它节点发射的拓扑信息广播时，控制当前节点根据拓扑信息广播更新当前节点的本地的非子网节点信息记录以及更新当前节点的本地的非子网节点信息记录所对应的老化时间；其中，每个节点均能够每间隔第二周期以当前发射功率发送拓扑信息广播，所述拓扑信息广播至少包括自身节点或收集的其它节点的节点ID、节点当前发射功率、节点最大发射功率、节点邻居链路状态信息、以节点自身为中心接收到的非子网节点能量值以及接收到的非子网节点的数量；
所述第一周期大于所述第二周期，且所述第一周期大于所述邻居检测周期。
作为本发明的另一个方面，提供一种基于自组网的网络拓扑控制装置，用于实现前文所述的基于自组网的网络拓扑控制方法，其中，所述基于自组网的网络拓扑控制装置，包括：
确定模块，用于确定当前节点的最大发射功率、最小发射功率和邻居检测周期；
判断模块，用于当确定当前邻居检测周期到达时，判断当前节点所在网络是否处于连通状态；
第一调整模块，用于若当前节点所在网络处于连通状态，则根据当前节点的邻居节点数是否超过预设门限对当前节点的当前发射功率按照第一预设规则进行调整以使得调整后的发射功率满足网络传输条件；
第二调整模块，用于若当前节点所在网络处于非连通状态，则根据当前节点是否能够接收过非子网节点信息对当前节点的当前发射功率按照第二预设规则进行调整以使得调整后的发射功率满足网络传输条件；
其中，所述网络传输条件包括当前节点所在网络处于连通状态且当前节点的邻居节点数未超过预设门限；
最小发射功率≤调整后的发射功率≤最大发射功率。
作为本发明的另一个方面，提供一种节点，其中，包括前文所述的基于自组网的网络拓扑控制装置。
本发明提供的基于自组网的网络拓扑控制方法，通过周期性对当前发射功率进行检测调整，以使得调节后的发射功率满足当前节点的邻居节点数不超过预设门限且网络处于连通，在满足正常通信的同时，通过网络中每个节点各自独立调整约束自身的发射功率，简化自组网中的节点间邻居关系，降低了节点邻居数量，减轻了节点间的相互干扰，提升了节点间的时频资源复用度，增强了系统可靠性以及传输效率。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。
图1为本发明提供的基于自组网的网络拓扑控制方法的流程图。
图2为本发明提供的基于自组网的网络拓扑控制方法的具体实施方式流程图。
图3为本发明提供的发射功率调整前的网络拓扑示意图。
图4为本发明提供的基于图3调整一次发射功率后的网络拓扑示意图。
图5为本发明提供的基于图4调整一次发射功率后的网络拓扑示意图。
图6为现有技术的无人机蜂群网络示意图。
图7为本发明提供的基于自组网的网络拓扑控制方法后的无人机蜂群网络示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包括，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
当前自组网中的各节点按照各自最大发射功率发送信息等，由于每个节点均是最大发射功率，所以不免会对其它节点发射造成干扰；另外，由于每个节点均以最大发射功率发射，则会导致没有通信关系的节点也被覆盖并接收信息，从而导致资源浪费以及由于邻居节点过多带来维系开销大等问题。
基于此，在本实施例中提供了一种基于自组网的网络拓扑控制方法，图1是根据本发明实施例提供的基于自组网的网络拓扑控制方法的流程图，如图1所示，包括：
S100、确定当前节点的最大发射功率、最小发射功率和邻居检测周期；
应当理解的是，针对每个节点，可以在初始化时设置节点的最大发射功率、最小发射功率、邻居检测周期、功率调高步进和功率调低步进。其中，功率调高步进是当前发射功率需要增大时按照设置的功率调高步进进行调整，功率调低步进是当前发射功率需要减小时按照设置的功率调低步进进行调整。
邻居检测周期是每个节点周期性的对自身的发射功率进行调整控制，即每间隔一个邻居检测周期则对自身的发射功率进行一次调整控制。
此处需要说明的是，在节点初始化后，节点初始的发射功率设置为最小发射功率，即初始时是以最小发射功率作为当前发射功率的，在经过邻居检测周期后若当前发射功率（即初始设置时的最小发射功率）如需要调整增大，则对当前发射功率进行增大调整，而若需要减小，由于此时的当前发射功率即为最小发射功率，则只能是保持该最小发射功率进行发射，无法继续减小。
S200、当确定当前邻居检测周期到达时，判断当前节点所在网络是否处于连通状态；
在本发明实施例中，针对每个节点，依据前文所设置的邻居检测周期进行周期性检测时，需要根据当前节点所在网络状态来确定是否需要进行发射功率的调整等。
此处需要说明的是，网络连通状态由网络中的每个节点各自独立判定，是指该节点基于收集到的所有有效“拓扑信息广播”确定的双向可达节点集合等于收集到的所有有效“广播指示”条目和“拓扑信息广播”条目确定的节点集合。也就是说，当前节点在判断网络是否连通时，是通过判断是否存在通过单跳或多跳双向路径不可达的已知节点，若存在这样的节点，则当前节点判定网络不连通，否则判定网络连通。
当网络中的所有节点均判断网络连通，则确定整个网络处于连通状态。而当节点判断网络处于非连通状态时，则本地存在有效“广播指示”条目但不存在由有效“拓扑信息广播”确定的双向可达节点集合中的节点称之为“非子网节点”，也就是说当前节点的“非子网节点”指的是能够接收到它以最大发射功率发射的“广播指示”消息，但无法通过各个节点以当前发射功率构成的双向路径可达的节点。若确定整个网络处于连通状态，则该网络中不存在“非子网节点”。
应当理解的是，网络状态不连通应当存在两种情况，一种是节点以最大发射功率发射仍然无法相互到达，另一种是由于节点以当前发射功率发射无法相互到达。针对以最大发射功率发射无法相互到达的情况显然不是本发明需要关注的情况，因此已经是通过最大发射功率发射仍然网络不连通，则可能存在一些非功率因素原因（比如遮挡或节点间距过远等），本发明只是关注功率因素原因导致的网络不连通。因此，本发明中的网络不连通则是指由于节点以当前发射功率发射造成节点间无法到达，则需要通过一些方式进行调整以使得调整后的发射功率满足网络传输条件。
S300、若当前节点所在网络处于连通状态，则根据当前节点的邻居节点数是否超过预设门限对当前节点的当前发射功率按照第一预设规则进行调整以使得调整后的发射功率满足网络传输条件；
在本发明实施例中，在确定当前节点所在网络处于连通状态时，需要根据当前节点的邻居节点数进行发射功率的调整，总体调整原则是在当前发射功率调整后能够满足网络传输条件即可，此处的网络传输条件包括当前节点所在网络处于连通状态且当前节点的邻居节点数不超过预设门限。
S400、若当前节点所在网络处于非连通状态，则根据当前节点是否接收过非子网节点信息对当前节点的当前发射功率按照第二预设规则进行调整以使得调整后的发射功率满足网络传输条件；
应当理解的是，若当前节点所在网络处于非连通状态，则说明此时有可能存在非子网节点的通信，因此需要确定是否存在非子网节点，此处是根据当前节点是否接收过非子网节点信息的方式确定是否存在非子网节点，并进而根据是否接收过非子网节点信息对当前发射功率进行调整，以使得调整后的发射功率满足网络传输条件。
其中，所述网络传输条件包括当前节点所在网络处于连通状态且当前节点的邻居节点数未超过预设门限；
需要说明的是，在本发明实施例中，最小发射功率≤调整后的发射功率≤最大发射功率。
还需要说明的是，邻居节点数的预设门限具体可以根据网络情况进行设定，此处不作限定。
应当理解的是，调整后的发射功率的上限不能超过最大发射功率，下限不能小于最小发射功率。
因此，本发明实施例提供的基于自组网的网络拓扑控制方法，通过周期性对当前发射功率进行检测调整，以使得调节后的发射功率满足当前节点的邻居节点数不超过预设门限且网络处于连通，在满足正常通信的同时，通过网络中每个节点各自独立调整约束自身的发射功率，简化自组网中的节点间邻居关系，降低了节点邻居数量，减轻了节点间的相互干扰，提升了节点间的时频资源复用度，增强了系统可靠性以及传输效率。
在本发明实施例中，当邻居检测周期到达时，首先要判断当前节点所在的网络是否处于连通状态，具体可以根据当前节点接收到的所有有效“拓扑信息广播”确定的双向可达节点集合等于收集到的所有有效“广播指示”条目和“拓扑信息广播”条目确定的节点集合。也就是说，当前节点在判断网络是否连通时，是通过判断是否存在通过单跳或多跳双向路径不可达的已知节点，若存在这样的节点，则当前节点判定网络不连通，否则判定网络连通。
此处需要说明的是，网络中的每个节点都会周期性的发送广播指示消息和拓扑信息广播。
网络中的节点以第一周期且以最大发射功率发送广播指示消息，该广播指示消息携带节点的节点ID、节点最大发射功率等信息。另外，网络中的节点以第二周期且以当前发射功率发送拓扑信息广播，该拓扑信息广播携带自身节点或收集到的其它节点的节点ID、节点当前发射功率、节点最大发射功率、节点邻居链路状态信息、以节点自身为中心接收到非子网节点能量值以及接收到的非子网节点数量，其中非子网节点指的是与自身不连通的节点。
具体地，基于自组网的网络拓扑控制方法还包括：
当当前节点接收到其它节点发射的广播指示消息时，控制当前节点根据广播指示消息更新当前节点对接收到的广播指示消息的本地测量结果记录、更新当前节点的非子网节点能量值信息记录以及更新广播指示消息对应记录的老化时间，其中，每个节点均能够每间隔第一周期以最大发射功率发射所述广播指示消息，所述广播指示消息至少包括节点ID和节点最大发射功率；
当当前节点接收到其它节点发射的拓扑信息广播时，控制当前节点根据拓扑信息广播更新当前节点的本地的非子网节点信息记录以及更新当前节点的本地的非子网节点信息记录所对应的老化时间；其中，每个节点均能够每间隔第二周期以当前发射功率发送拓扑信息广播，所述拓扑信息广播至少包括自身节点或收集的其它节点的节点ID、节点当前发射功率、节点最大发射功率、节点邻居链路状态信息、以节点自身为中心接收到的非子网节点能量值以及接收到的非子网节点的数量；
所述第一周期大于所述第二周期，且所述第一周期大于所述邻居检测周期。
需要说明的是，在接收到其它节点发射的广播指示消息时，控制当前节点根据广播指示消息更新当前节点的本地测量并记录非子网节点能量值信息，具体可以理解为，控制当前节点根据广播指示消息更新当前节点对接收到的广播指示消息的本地测量结果记录以及更新当前节点的非子网节点能量值信息记录。另外，为了能够获得准确的广播指示消息，还需要更新广播指示消息对应记录的老化时间，当判断老化时间超时时，则删除对应的记录。
在接收到其它节点发射的拓扑信息广播时，控制当前节点根据拓扑信息广播更新当前节点的本地非子网节点信息记录，此处的本地非子网节点信息记录具体可以包括节点ID、节点当前发射功率、节点最大发射功率、节点邻居链路状态信息、以节点自身为中心接收到的非子网节点能量值以及接收到的非子网节点的数量等；另外，还要更新这些信息记录的老化时间，并在判断老化时间超时时，删除这些信息记录。
应当理解的是，第一周期可以是第二周期的几倍，第二周期可以与邻居检测周期相同。
需要说明的是，节点以第一周期发送广播指示消息时是以最大发射功率发送，而节点发送除广播指示消息之外的消息时均是以当前发射功率发送，当前发射功率即经过功率调整后的当前发射功率。
另外，在当前节点接收到其它节点周期性（以第一周期作为周期间隔）的发送的广播指示消息后，当前节点对接收到的广播指示消息的本地测量结果记录并更新当前节点的非子网节点能量值信息记录；而当前节点接收到其它节点周期性的发送的拓扑信息广播后，更新本地非子网节点信息记录，包含更新本地保存的非子网节点接收能量值。具体地，非子网节点接收能量值的计算公式为：
。
此处需要说明的是，上述接收到的广播指示消息的本地测量结果记录具体可以理解为，接收到其它节点的广播指示消息的能量值，也就是接收到的信号强度。而非子网节点接收能量值是测量结果，需要记录并保存，直至该条目老化或者接收到下一条广播指示消息。根据上述计算公式可知，非子网节点接收能量值是所有非子网节点接收能量的求和结果，当节点状态发生变化或者测量结果发生变化时均需要进行更新。
此处还需要说明的是，节点接收到广播指示、拓扑信息广播后以及上述老化时间超时后均可能引起“非子网节点 ”属性的变化，因此需要根据变化结果重新计算“非子网节点接收能量值”。节点在接收到一条空口发来的报文时，可同步完成对该报文接收能量的测量。
具体地，节点接收能量是在接收各类空口报文时直接测量出来的，非子网节点是根据“非子网节点”的判定条件判定出来的；节点ID、最大发射功率可以直接从消息中读取。老化时间的刷新包括：1）节点判定为不是“非子网节点”，对应节点信息被删除，不存在对应的老化时间；2）节点判定为是“非子网节点”，则每次接收到对应的有效“广播指示消息”均会重置老化时间（比如设置老化时间为30s），老化时间超时，则该节点对应信息将被删除（失效），即老化时间内无有效的“广播指示消息”，则该节点信息将失效被删除。
在本发明实施例中，如图2所示，若当前节点所在网络处于连通状态，则根据当前节点的邻居节点数是否超过预设门限对当前节点的当前发射功率按照第一预设规则进行调整以使得调整后的发射功率满足网络传输条件，包括：
若当前节点所在网络处于连通状态，判断当前节点的邻居节点数是否超过预设门限；
若当前节点的邻居节点数未超过预设门限，则控制当前节点保持当前发射功率进行信息发射；
若当前节点的邻居节点数超过预设门限，则根据当前节点是否为关节点对当前节点的当前发射功率进行调整；
所述关节点为缺失该节点后网络无法实现连通的节点。
此处应当理解的是，关节点就是删除该节点后网络无法实现连通的节点。因此，根据当前节点是否为关节点对当前节点的当前发射功率进行调整，包括：
判断当前节点是否为关节点；
若当前节点为关节点，则控制当前节点保持当前发射功率进行信息发射；
若当前节点为非关节点，则根据预设功率调低步进对当前发射功率进行调整以使得调整后的发射功率小于当前发射功率。
应当理解的是，针对当前节点所在网络处于连通状态的情况，首先需要判断当前节点的邻居节点数是否超过预设门限，如超过预设门限则进一步判断当前节点是否为关节点，如果是关节点则保持当前发射功率，即不进行功率调整；而如果不是关节点则可以调低发射功率，具体可以根据功率调低步进进行调低。若当前节点的邻居节点数未超过预设门限时则同样不进行功率调整，保持当前发射功率即可。
在本发明实施例中，如图2所示，若当前节点所在网络处于非连通状态，则根据当前节点是否接收过非子网节点信息对当前节点的当前发射功率按照第二预设规则进行调整以使得调整后的发射功率满足网络传输条件，包括：
判断当前节点是否接收过非子网节点信息；
若当前节点未接收过非子网节点信息，则控制当前节点保持当前发射功率进行信息发射；
若当前节点接收过非子网节点信息，则根据非子网节点接收能量值的排名对当前节点的当前发射功率进行调整。
应当理解的是，针对当前节点所在网络处于非连通状态时，首先需要判断当前节点是否未收到过非子网节点信息，如未收到过非子网节点信息，则说明当前节点周边不存在非子网节点，保持当前发射功率即可；而若当前节点收到过非子网节点信息，则需要进一步根据收到非子网节点接收能量值的情况确定发射功率的调整方式。
进一步具体地，根据非子网节点接收能量值的排名对当前节点的当前发射功率进行调整，包括：
判断当前节点所接收过的非子网节点接收能量值是否属于所有节点中所接收过的非子网节点接收能量值的前N名，其中N为大于或者等于1的自然数；
若属于，则根据预设功率调高步进对当前发射功率进行调整以使得调整后的发射功率大于当前发射功率；
若不属于，则根据当前节点的邻居节点数是否超过预设门限对当前节点的发射功率进行调整。
应当理解的是，针对当前节点接收过非子网节点信息时，需要判断当前节点所接收的非子网节点接收能量值的排名是否属于前N名，此处N具体可以为3，此处对N的具体数值不做限定，可以根据需要进行选择。
如当前节点所接收的非子网节点接收能量值排名不属于前3，则进一步根据邻居节点数是否超过预设门限决定发射功率的调整。
具体地，若不属于，则根据当前节点的邻居节点数是否超过预设门限对当前节点的发射功率进行调整，包括：
若不属于，判断当前节点的邻居节点数是否超过预设门限；
若当前节点的邻居节点数未超过预设门限，则控制当前节点保持当前发射功率进行信息发射；
若当前节点的邻居节点数超过预设门限，则判断当前节点是否为关节点；
若当前节点为关节点，则控制当前节点保持当前发射功率进行信息发射；
若当前节点为非关节点，则根据预设功率调低步进对当前发射功率进行调整以使得调整后的发射功率小于当前发射功率。
应当理解的是，若当前节点所接收的非子网节点接收能量值排名不是前3，则判断当前节点的邻居节点数是否超过预设门限，如超过，则需要进一步判断当前节点是否为关节点，如是子网关节点则保持当前发射功率，若不是关节点则调低发射功率，此处调低发射功率的方式与前文中网络处于连通状态时的调低方式一样。如当前节点的邻居节点数未超过预设门限，则保持当前发射功率。
而若当前节点所接收的非子网节点接收能量值排名时前3，则直接根据功率调高步进对当前发射功率进行调高。
应当理解的是，通过判断当前节点所接收的非子网节点接收能量值是否排名前3的方式来决定是否对发射功率进行调整，即当非子网节点接收能量值排名前3时，可以确定当前节点与非子网节点距离越近，通过调高发射功率能够有效保证当前节点与非子网节点之间的信息稳定的传输。
在本发明实施例中，判断当前节点所接收过的非子网节点接收能量值是否属于所有节点中所接收过的非子网节点接收能量值的前N名，包括：
根据当前节点的节点ID查询本地存储记录以获取当前节点所接收过的所有非子网节点接收能量值；
将当前节点所接收过的所有非子网节点接收能量值的总和与其它节点所接收过的所有非子网节点接收能量值的总和按照由高到低进行排序；
根据排序结果判断当前节点所接收过的所有非子网节点接收能量值的总和是否在排序中位于前N名。
需要说明的是，当当前节点所接收过的所有非子网节点接收能量值的总和与至少一个其它节点所接收过的所有非子网节点接收能量值的总和相等时，根据当前节点所接收过的所有非子网节点的数量与其它节点所接收过的所有非子网节点的数量确定优先顺序；当当前节点所接收过的所有非子网节点的数据与至少一个其它节点所接收过的所有非子网节点相同时，根据当前节点的节点ID与其它节点的节点ID的大小确定优先顺序。
此处可以简单理解为，在进行非子网节点接收能量值排名判断时，可以先比较非子网节点接收能量值的绝对值，如多个节点的非子网节点接收能量值存在相同的情况，则以每个节点所接收到的非子网接收节点数量进行判断，即此处定义为接收到的非子网接收节点的数量大的排名靠前；若每个节点所接收到的非子网接收节点的数量仍然相同，则以每个节点的节点ID进行比较，此处定义为节点ID小的节点排名靠前。
需要说明的是，每个节点各自独立的进行发射功率调整控制，整个网络分布式协同调整功率，实现智能网络拓扑控制。
综上，本发明实施例提供的基于自组网的网络拓扑控制方法，能够通过设定邻居检测周期对每个节点的发射功率进行周期性调整，在进行发射功率调整时遵循着邻居节点数是否超过预设门限，在超过预设门限时要判断是否是关节点，只有在邻居节点数超过预设门限且是非关节点的时候调低发射功率，另外通过接收到的非子网接收节点能量值确定是否进行发射功率的调整，即距离非子网节点越近的当前节点越适合增大发射功率。因此，这种基于自组网的网络拓扑控制方法可简化自组网各节点的邻居关系（降低节点的邻居数量），减轻节点间的相互干扰，提升节点间的时频资源复用度，增强系统可靠性以及传输效率。
作为本发明实施例的一种具体实现过程，结合图3至图5所示网络拓扑对本发明提供的基于自组网的网络拓扑控制方法的实现过程及效果进行详细描述。
如图3所示为发射功率调整前的网络拓扑示意图，不同节点本地保存的信息及节点邻居检测周期到达后的行为如下表1所示。假设节点的邻居节点数的预设门限为5。
需要说明的是，图3中的虚线所表示的满功率发射即表示最大发射功率，而实线所表示的是非满功率发射，即非最大发射功率。当节点的邻居检测周期到达时，根据上述基于自组网的网络拓扑控制方法对节点的发射功率进行控制，经过控制调整后的节点行为如表1所示。
表1 图3所对应的不同节点在邻居检测周期到达后的行为表
针对上述图3所示网络拓扑进行发射功率调整后所得网络拓扑结构如图4所示，其中图4中的加粗实线是功率调整后新增的连接线，同样该加粗实线仍然表示的是非满功率发射。在该状态下，当邻居检测周期到达时，根据上述基于自组网的网络拓扑控制方法对节点的发射功率进行控制，经过控制调整后的节点行为如表2所示。
表2 图4所对应的不同节点在邻居检测周期到达后的行为表
针对上图4所示网络拓扑进行发射功率调整后所得网络拓扑结构如图5所示。其中图5中的加粗实线是功率调整后的连接线，同样该加粗实线仍然表示的是非满功率发射。由上表2所示，只有节点3超邻居节点数预设门限，需要调低发射功率，因此，节点3调低发射功率后其邻居节点数也不超预设门限。
由图5可知，调整后的网络拓扑网络处于连通状态，每个节点的邻居节点数均未超预设门限，且网络处于连通状态。
另外，以图6所示无人机蜂群作为网络示意图，图6所示的每个节点若都以满功率发送，则整个网络可能构成一个全连通网络，网络中所有节点共享相同的时频资源，在频谱受限场景下，造成资源严重拥塞；另外每个节点的邻居过多，也将造成邻居维护信息对正常业务的冲击，导致网络性能严重下降。
通过采用本发明实施例的基于自组网的网络拓扑控制方法，通过控制节点发射功率，改变节点通信的覆盖范围，则整个网络将从一张全连通网络转为多个简单网络的铰链网络，如图7所示。拓扑改变后，整个网络可用的时频资源将由于相互干扰的降低而显著增加，同时节点的功耗将明显下降。
作为本发明的另一实施例，提供一种基于自组网的网络拓扑控制装置，用于实现前文所述的基于自组网的网络拓扑控制方法，其中，所述基于自组网的网络拓扑控制装置，包括：
确定模块，用于确定当前节点的最大发射功率、最小发射功率和邻居检测周期；
判断模块，用于当确定当前邻居检测周期到达时，判断当前节点所在网络是否处于连通状态；
第一调整模块，用于若当前节点所在网络处于连通状态，则根据当前节点的邻居节点数是否超过预设门限对当前节点的当前发射功率按照第一预设规则进行调整以使得调整后的发射功率满足网络传输条件；
第二调整模块，用于若当前节点所在网络处于非连通状态，则根据当前节点是否能够接收过非子网节点信息对当前节点的当前发射功率按照第二预设规则进行调整以使得调整后的发射功率满足网络传输条件；
其中，所述网络传输条件包括当前节点所在网络处于连通状态且当前节点的邻居节点数未超过预设门限；
最小发射功率≤调整后的发射功率≤最大发射功率。
关于本发明提供的基于自组网的网络拓扑控制装置的工作过程及原理可以参照前文的基于自组网的网络拓扑控制方法的描述，此处不再赘述。
作为本发明的另一实施例，提供一种节点，其中，包括前文所述的基于自组网的网络拓扑控制装置。
应当理解的是，每个节点均包括前文所述的基于自组网的网络拓扑控制装置，每个节点各自独立的进行发射功率调整控制，整个网络分布式协同调整功率，实现智能网络拓扑控制。
关于本发明提供的节点的工作过程及工作原理可以参照前文的基于自组网的网络拓扑控制方法的描述，此处不再赘述。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于自组网的网络拓扑控制方法，其特征在于，包括：
确定当前节点的最大发射功率、最小发射功率和邻居检测周期；
当确定当前邻居检测周期到达时，判断当前节点所在网络是否处于连通状态；
若当前节点所在网络处于连通状态，则根据当前节点的邻居节点数是否超过预设门限对当前节点的当前发射功率按照第一预设规则进行调整以使得调整后的发射功率满足网络传输条件；
若当前节点所在网络处于非连通状态，则根据当前节点是否接收过非子网节点信息对当前节点的当前发射功率按照第二预设规则进行调整以使得调整后的发射功率满足网络传输条件；
其中，所述网络传输条件包括当前节点所在网络处于连通状态且当前节点的邻居节点数未超过预设门限；
最小发射功率≤调整后的发射功率≤最大发射功率；
若当前节点所在网络处于连通状态，则根据当前节点的邻居节点数是否超过预设门限对当前节点的当前发射功率按照第一预设规则进行调整以使得调整后的发射功率满足网络传输条件，包括：
若当前节点所在网络处于连通状态，判断当前节点的邻居节点数是否超过预设门限；
若当前节点的邻居节点数未超过预设门限，则控制当前节点保持当前发射功率进行信息发射；
若当前节点的邻居节点数超过预设门限，则根据当前节点是否为关节点对当前节点的当前发射功率进行调整；
所述关节点为缺失该节点后网络无法实现连通的节点；
根据当前节点是否为关节点对当前节点的当前发射功率进行调整，包括：
判断当前节点是否为关节点；
若当前节点为关节点，则控制当前节点保持当前发射功率进行信息发射；
若当前节点为非关节点，则根据预设功率调低步进对当前发射功率进行调整以使得调整后的发射功率小于当前发射功率；
若当前节点所在网络处于非连通状态，则根据当前节点是否接收过非子网节点信息对当前节点的当前发射功率按照第二预设规则进行调整以使得调整后的发射功率满足网络传输条件，包括：
判断当前节点是否接收过非子网节点信息；
若当前节点未接收过非子网节点信息，则控制当前节点保持当前发射功率进行信息发射；
若当前节点接收过非子网节点信息，则根据非子网节点接收能量值的排名对当前节点的当前发射功率进行调整。
2.根据权利要求1所述的基于自组网的网络拓扑控制方法，其特征在于，根据非子网节点接收能量值的排名对当前节点的当前发射功率进行调整，包括：
判断当前节点所接收过的非子网节点接收能量值是否属于所有节点中所接收过的非子网节点接收能量值的前N名，其中N为大于或者等于1的自然数；
若属于，则根据预设功率调高步进对当前发射功率进行调整以使得调整后的发射功率大于当前发射功率；
若不属于，则根据当前节点的邻居节点数是否超过预设门限对当前节点的发射功率进行调整。
3.根据权利要求2所述的基于自组网的网络拓扑控制方法，其特征在于，若不属于，则根据当前节点的邻居节点数是否超过预设门限对当前节点的发射功率进行调整，包括：
若不属于，判断当前节点的邻居节点数是否超过预设门限；
若当前节点的邻居节点数未超过预设门限，则控制当前节点保持当前发射功率进行信息发射；
若当前节点的邻居节点数超过预设门限，则判断当前节点是否为关节点；
若当前节点为关节点，则控制当前节点保持当前发射功率进行信息发射；
若当前节点为非关节点，则根据预设功率调低步进对当前发射功率进行调整以使得调整后的发射功率小于当前发射功率。
4.根据权利要求2所述的基于自组网的网络拓扑控制方法，其特征在于，判断当前节点所接收过的非子网节点接收能量值是否属于所有节点中所接收过的非子网节点接收能量值的前N名，包括：
根据当前节点的节点ID查询本地存储记录以获取当前节点所接收过的所有非子网节点接收能量值；
将当前节点所接收过的所有非子网节点接收能量值的总和与其它节点所接收过的所有非子网节点接收能量值的总和按照由高到低进行排序；
根据排序结果判断当前节点所接收过的所有非子网节点接收能量值的总和是否在排序中位于前N名。
5.根据权利要求1所述的基于自组网的网络拓扑控制方法，其特征在于，还包括：
当当前节点接收到其它节点发射的广播指示消息时，控制当前节点根据广播指示消息更新当前节点对接收到的广播指示消息的本地测量结果记录、更新当前节点的非子网节点能量值信息记录以及更新广播指示消息对应记录的老化时间，其中，每个节点均能够每间隔第一周期以最大发射功率发射所述广播指示消息，所述广播指示消息至少包括节点ID和节点最大发射功率；
当当前节点接收到其它节点发射的拓扑信息广播时，控制当前节点根据拓扑信息广播更新当前节点的本地的非子网节点信息记录以及更新当前节点的本地的非子网节点信息记录所对应的老化时间；其中，每个节点均能够每间隔第二周期以当前发射功率发送拓扑信息广播，所述拓扑信息广播至少包括自身节点或收集的其它节点的节点ID、节点当前发射功率、节点最大发射功率、节点邻居链路状态信息、以节点自身为中心接收到的非子网节点能量值以及接收到的非子网节点的数量；
所述第一周期大于所述第二周期，且所述第一周期大于所述邻居检测周期。
6.一种基于自组网的网络拓扑控制装置，用于实现权利要求1至5中任意一项所述的基于自组网的网络拓扑控制方法，其特征在于，所述基于自组网的网络拓扑控制装置，包括：
确定模块，用于确定当前节点的最大发射功率、最小发射功率和邻居检测周期；
判断模块，用于当确定当前邻居检测周期到达时，判断当前节点所在网络是否处于连通状态；
第一调整模块，用于若当前节点所在网络处于连通状态，则根据当前节点的邻居节点数是否超过预设门限对当前节点的当前发射功率按照第一预设规则进行调整以使得调整后的发射功率满足网络传输条件；
第二调整模块，用于若当前节点所在网络处于非连通状态，则根据当前节点是否能够接收过非子网节点信息对当前节点的当前发射功率按照第二预设规则进行调整以使得调整后的发射功率满足网络传输条件；
其中，所述网络传输条件包括当前节点所在网络处于连通状态且当前节点的邻居节点数未超过预设门限；
最小发射功率≤调整后的发射功率≤最大发射功率。
7.一种基于自组网的网络拓扑控制节点，其特征在于，包括权利要求6所述的基于自组网的网络拓扑控制装置。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101043236A (zh) * | 2006-05-10 | 2007-09-26 | 华为技术有限公司 | 控制网状网络节点发射功率的方法及网状网络节点 |
| WO2012155410A1 (zh) * | 2011-05-18 | 2012-11-22 | 中兴通讯股份有限公司 | 多接口终端邻居拓扑发现、协作通信方法和多接口终端 |
| CN115866735A (zh) * | 2023-03-01 | 2023-03-28 | 青岛科技大学 | 一种基于超模博弈水下传感网络跨层拓扑控制方法 |
-
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101043236A (zh) * | 2006-05-10 | 2007-09-26 | 华为技术有限公司 | 控制网状网络节点发射功率的方法及网状网络节点 |
| WO2012155410A1 (zh) * | 2011-05-18 | 2012-11-22 | 中兴通讯股份有限公司 | 多接口终端邻居拓扑发现、协作通信方法和多接口终端 |
| CN115866735A (zh) * | 2023-03-01 | 2023-03-28 | 青岛科技大学 | 一种基于超模博弈水下传感网络跨层拓扑控制方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
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| 跨层优化的WSN能耗均衡拓扑博弈算法;胡晓辉 等;《计算机工程与应用》;全文 * |
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