可切換波束天線的無線自組織網絡鄰節點發現方法

可切換波束天線的無線自組織網絡鄰節點發現方法
【專利摘要】本發明提出了一種可切換波束天線的無線自組織網絡鄰節點發現方法，用于解決現有技術中存在的鄰節點發現效率低的問題，包括如下步驟：計算節點各方向可能的鄰節點數量；判斷節點各方向是否查找結束；選取節點鄰節點發現方向；判斷該方向鄰節點發現是否結束；選擇節點執行鄰節點發現的模式；選擇第一種模式的節點先傳輸后接收信息；選擇第二種模式的節點先接收后傳輸信息；節點根據接收到的信息判斷鄰節點信息，準備下次鄰節點發現。本發明根據節點在每個方向發現的鄰節點信息調整下一次在該方向的鄰節點發現的執行，同時根據事件驅動鄰節點發現的方向變化和調整鄰節點發現的信息傳輸功率，降低了鄰節點發現時間和信息沖突概率。
【專利說明】
可切換波束天線的無線自組織網絡鄰節點發現方法
技術領域
[0001] 本發明屬于通信技術領域，設及一種無線自組織網絡鄰節點的發現方法，具體設 及一種可切換波束天線的自組織網絡鄰節點發現方法，可實現無線自組織網絡中鄰節點的 快速發現，用于純定向天線物理層通信協議。
【背景技術】
[0002] 無線自組織網絡是一個采用無線通信方式的、動態組網的多跳的移動性對等網 絡，可W不利用現有的網絡基礎設施實現節點間的相互通信，在傳感器網絡和探險救災等 方面有著廣泛的應用。隨著天線技術的發展，定向天線能夠將信號聚集到單一方向，比起全 向天線，定向天線傳輸距離更遠，安全性更高和同一發射功率時信號福射范圍更大，可切換 波束天線作為定向天線的一種，在各種無線網絡中應用極為廣泛。目前，在無線自組織網絡 中利用定向天線進行信息傳輸能夠更好地利用定向天線的優勢，提高網絡傳輸性能，但是 無線自組織網絡中的節點在傳輸信息相互通信之前，需要自組織自配置完成鄰節點發現， 運就需要準確快速的鄰節點發現方法。
[0003] 目前，可切換波束天線的無線自組織網絡執行鄰節點發現主要分為兩種方式:采 用時間驅動鄰節點發現和采用事件驅動鄰節點發現。
[0004] 采用時間驅動鄰節點發現是指，節點在執行鄰節點發現的過程中，依次在每個方 向執行信息發射和接收，然后根據時間的變化調整鄰節點發現的方向，直到所有方向均完 成鄰節點發現，運種時間驅動方式沒有考慮鄰節點發現的執行過程中一些方向鄰節點發現 速度快一些方向鄰節點發現速度慢的現象，沒有根據實時的鄰節點發現情況判定節點在該 方向的鄰節點信息，僅僅靠時間的變化改變鄰節點發現的方向，運就使得鄰節點發現時間 車交長。例女曰，Yan邑 Wan邑在i侖文"AdaptiveScan-based Asynchronous Nei邑hbor Discovery in wireless networks using directional antennas,"(published in Wireless Communications&Signal Processing(WCSP),2013International Conference on, 化ngzhou，2013，pp. 1-6.)中提出的鄰居節點發現方法SBAN是一種典型的采用時間驅動鄰 節點發現的方法。該方法使用一個慢速發包機制和一個快速回復機制。運兩個機制區分了 發射節點和接收節點的行為，發射節點進行慢速發射，在一個方向上發送hello信息，然后 在同樣的方向等待一定時隙接收ack信息，直到時間結束轉到下個方向執行相同的操作;接 收節點進行快速掃描，天線在整個360°方向掃描hello信息，掃描結束后節點在接收到 hello信息的方向上回復ack，完成鄰節點發現。該方法的不足之處是，僅僅靠時間變化改變 鄰節點發現的方向，不是根據一定的事件觸發節點的方向變化，運就使得鄰節點發現時間 較長。
[0005] 采用事件驅動鄰節點發現是指，節點在執行鄰節點發現的過程中，在選擇一個方 向后，首先根據相應的事件判斷該方向已經發現的鄰節點情況，如果該方向發現的鄰節點 情況能滿足通信，就驅動節點轉向下個方向執行鄰節點發現，本方向不再執行鄰節點發現， 運種方式不需要依次在每個方向執行信息發射和接收。事件驅動方式充分考慮鄰節點發現 過程中一些方向發現速度快一些方向發現速度慢的現象，能夠根據實時的鄰節點發現情況 判定節點在該方向的鄰節點情況，運就有效地降低了鄰節點發現時間。例如，Mir, Z.Η等人 在論文"Continuous Neighbor Discovery Protocol in Wireless Ad Hoc Networks with Sectored-Antennas,"(published in Advanced Information Networking and Applications(AINA),2015IEEE 29th International Conference on,Gwangiu,2015, pp.54-61.)中提出的NDSA是一個采用事件驅動鄰節點發現的方法。NDSA將信道接入時間分 成一個個超帖CY化E，運個帖包括Ξ個狀態部分:LISTEN，TRANSMIT，SLEEP。節點進行鄰節點 發現時，可W在CYCLE過程的Ξ個狀態間任意切換。在LISTEN狀態時，節點全向接收hello信 息；在TRANSMIT狀態時，節點在各個方向廣播hello信息，同時在傳輸之前先監聽信道W避 免沖突;在SLEEP狀態時，節點維持sle邱，節約能量。節點在每個CY化E開始根據實際的信道 沖突反饋情況獨立的決定各個狀態的執行W及各狀態的執行時間，最后根據CY化E中節點 處于化EEP狀態的時間長度來判定是否鄰節點發現結束。該方法在執行時根據信道和鄰節 點的反饋來改變各狀態持續時間，提高鄰節點發現的收斂速度。但是該方法沒有深入節點 每個方向的鄰節點反饋情況，只考慮了整個360°方向的鄰節點發現情況，反饋信息不全面， 按照事件驅動節點完成鄰節點發現的目的實現不夠完全，仍沒有有效的降低節點完成鄰節 點發現的時間。

【發明內容】

[0006] 本發明的目的在于克服上述現有技術存在的缺陷，提出一種可切換波束天線的無 線自組織網絡鄰節點發現方法，通過改進節點執行鄰節點發現時掃描方向的選擇條件和鄰 節點發現完成的判斷條件，同時加入根據每個方向實時的鄰節點發現數量情況改變該方向 信息傳輸功率和狀態選擇概率的策略，用于解決現有可切換波束天線的無線自組織網絡鄰 節點發現方法中存在的效率低的技術問題。
[0007] 實現上述目的的技術思路是:在每個節點選擇一個方向進行發射hello信息或者 接收hello信息之前，先判斷該方向的鄰節點發現情況，根據判斷結果決定是否在該方向執 行鄰節點發現W及是否需要增大信息傳輸功率來提高該方向發現鄰節點的概率;每個節點 執行鄰節點發現前，選擇先發射信息后接收信息模式或者先接收信息后發射信息模式;每 個節點在傳輸hello信息時通過一定的概率選擇實際的發送狀態或者sleep狀態;每個節點 接收到hello信息后，根據該hello信息中攜帶的鄰節點信息更新本節點的鄰節點信息表， 記錄相應的鄰節點信息;每個節點根據接收到的鄰節點數量情況增大或者減小不同方向的 信息傳輸功率和狀態選擇概率。
[000引根據上述技術思路，實現本發明目的采取的技術方案，通過如下步驟實現：
[0009] 步驟1:向無線自組織網絡中的所有節點導入網絡范圍和在此范圍內的節點總數， 并設定每個節點各方向的find_finished值，鄰節點表和每個節點的初始掃描方向序列，初 始狀態選擇概率P2，其中所述設定各方向的f ind_f inished值均為0;
[0010] 步驟2:每個節點根據所導入的網絡范圍和在此范圍內的節點總數，計算其各方向 上可能的鄰節點數量m;
[0011] 步驟3:每個節點根據所述各方向的f ind_f ini shed值，判斷是否所有方向鄰節點 發現結束，若各方向的f ind_f ini shed值均等于1，鄰節點發現結束，否則，執行步驟4;
[0012] 步驟4:每個節點根據所述的初始掃描方向序列，選擇進行鄰節點發現的一個方 向；
[0013] 步驟5:每個節點根據其選擇的方向上的find_f ini shed值，判斷該方向鄰節點發 現是否結束，若f ind_f ini shed值等于1，該方向鄰節點發現結束，執行步驟4，否則執行步驟 6；
[0014] 步驟6:對每個節點設置兩種鄰節點發現的模式，按如下步驟實現：
[0015] 步驟6a:設置自組織網絡節點先傳輸信息后接收信息模式；
[0016] 步驟化:設置自組織網絡節點先接收信息后傳輸信息模式；
[0017] 步驟6c:設置模式選擇概率P1;
[0018] 步驟7:每個節點利用rand函數隨機生成(0，1)的數值K1，并比較該數值K1與所述 模式選擇概率P1的大小，根據比較結果選擇執行鄰節點發現的模式，若Kl^Pl，則選擇所述 的先傳輸信息后接收信息模式，執行步驟8,否則選擇先接收信息后傳輸信息模式，執行步 驟12;
[0019] 步驟8:每個節點利用rand函數隨機生成(0，1)的數值K2,并比較數值K2和所述狀 態選擇概率P2的大小，根據比較結果判斷執行狀態，若K2非2,執行步驟9,否則執行步驟 10;
[0020] 步驟9:每個節點設置hello信息，同時在其所選擇的方向上發送2 Xm個hello信 息，執行步驟11;
[0021] 步驟10:每個節點在其所選擇的方向上sleep;
[0022] 步驟11:每個節點查看其所處的模式是否是所述的先傳輸信息后接收信息模式， 若是，執行步驟12，否則執行步驟3;
[0023] 步驟12:每個節點在其所選擇的方向接收hello信息，并判斷是否接收到hello信 息，若接收到，執行步驟13，否則執行步驟18;
[0024] 步驟13:每個節點根據接收到的hello信息中的節點ID號，判斷該hello信息是否 是新的鄰節點發送的，同時，每個節點根據接收到的hello信息中的鄰節點信息表，判斷該 鄰節點表中是否包含本節點ID號，若同時滿足，執行步驟14,否則執行步驟17;
[0025] 步驟14:每個節點將其所選擇的方向的鄰節點數量加一；
[0026] 步驟15:每個節點判斷其所選擇的方向鄰節點數量加一的值是否等于m，若等于， 執行步驟16，否則執行步驟17;
[0027] 步驟16:每個節點改變其所選擇的方向上的find_finished值為1;
[0028] 步驟17:每個節點根據接收到的hello信息更新鄰節點表，同時記錄接收到的 he 110信息中包含的節點ID號和波束方向信息，執行步驟19;
[0029] 步驟18:對每個節點的信息發射功率值增加功率變化步長PW值，得到更大的信息 發射功率值，同時對所述的狀態選擇概率P2增加0.1，得到更大的狀態選擇概率P2值；
[0030] 步驟19:每個節點查看其所處的模式是否是所述的先傳輸信息后接收信息模式， 若是，執行步驟3，否則執行步驟8。
[0031 ]本發明與現有技術相比，具有如下優點：
[0032]第一，由于本發明在節點執行鄰節點發現的方向選擇之后，加入判斷該方向已經 發現的鄰節點是否滿足該方向通信需求情況的步驟，并根據判斷結果決定是否需執行該方 向的鄰節點發現，與現有技術中節點在選擇方向后立即在該方向執行鄰節點發現相比，有 效的降低了鄰節點發現時間，提高了鄰節點發現效率。
[0033] 第二，由于本發明在節點執行完成每個方向的鄰節點發現時，加入根據該方向發 現的鄰節點數量情況判斷下一次在該方向執行鄰節點發現時是否需要增大信息傳輸功率， W便下一次在該方向執行鄰節點發現能夠發現離本節點更遠距離的鄰節點，與現有技術中 使用固定的信息傳輸功率執行下一次的鄰節點發現相比，提高了鄰節點發現的概率，進一 步提高了鄰節點發現效率。
[0034] 第Ξ，由于本發明在執行的過程中，不需要節點間的握手，不需要節點回復確認信 息，節點將對鄰節點的確認信息包含在發送的hello信息中，整個執行過程只有hello信息 的發送，與現有技術中使用多種類型的信息確認hello信息接收情況相比，減少了信息類 型，避免了傳輸多種類型信息引起的信息混亂和接收節點處理復雜的問題，執行鄰節點發 現簡單高效。
[0035] 第四，由于本發明通過在節點發送hello信息之前加入執行狀態選擇的步驟，節點 在開始執行鄰節點發現時，W初始狀態選擇概率選擇發送或者sleep狀態，隨著發現的鄰節 點數量的變化，節點增大或減小該狀態選擇概率，改變節點處于發送或者sleep狀態的概 率，與現有技術中采用的不區分節點狀態或者區分節點狀態但不改變狀態選擇概率相比， 可W進一步避免信息沖突，節約節點能量。
【附圖說明】
[0036] 圖1是本發明的流程框圖；
[0037] 圖2是本發明的執行過程示意圖；
[0038] 圖3是本發明中兩種鄰節點發現的模式示意圖；
[0039] 圖4是本發明中hello信息的內容示意圖。
【具體實施方式】
[0040] W下結合附圖和具體實施例，對本發明的目的、技術方案和技術效果作進一步詳 細描述。
[0041 ] 參照圖1:
[0042] 步驟1:向無線自組織網絡中的所有節點導入網絡范圍和在此范圍內的節點總數， 并設定每個節點各方向的find_finished值，鄰節點表和每個節點的初始掃描方向序列，初 始狀態選擇概率P2，其中所述設定各方向的f ind_f inished值均為0。
[0043] 網絡范圍和節點總數用來表示該網絡的基本屬性情況。每個節點在各個方向設置 f ind_f ini shed值和鄰節點表，表示每個方向在每個方向的鄰節點發現情況，f ind_ finished值表示每個方向鄰節點發現的結束情況，鄰節點表表示每個方向已經發現的鄰節 點信息。每個節點設置初始掃描序列，表示節點進行鄰節點發現的初始方向變化，運里設置 為順時針變化序列，說明鄰節點發現的方向變化為順時針變化。
[0044] 步驟2:每個節點根據所導入的網絡范圍和在此范圍內的節點總數，計算其各方向 上可能的鄰節點數量m。
[0045] 此處利用步驟1中向無線自組織網絡中的每個節點輸入的網絡的范圍大小和節點 總數，計算出每個節點在每個方向可能的鄰節點數量m，鄰節點數量m表示每個方向的鄰節 點度。計算方法如下：
[0046]
[0047] 其中，節點通信范圍是節點的一個通信屬性，表示節點能夠傳輸信息和接收信息 的范圍，切換天線波瓣數是該切換天線的一個屬性，表示切換天線的波瓣個數，運兩個數值 屬于無線自組織網絡中每個節點執行鄰節點發現之前設定的屬性值。
[004引步驟3:每個節點根據所述各方向的f ind_f ini shed值，判斷是否所有方向鄰節點 發現結束，若各方向的f ind_f ini shed值均等于1，鄰節點發現結束，否則，執行步驟4。
[0049] 本發明中使用find_finished值標識節點在各方向鄰節點發現情況，如果節點在 某個方向的find_f ini shed值為1，表示該方向鄰節點發現結束，節點下一次執行鄰節點發 現可W不在該方向進行，如果節點各方向find_f ini shed值均為1，表示節點鄰節點發現結 束，可W進行鄰節點維護，如果節點還有一些方向的find_finished值為0,表示節點沒有完 成鄰節點發現過程，還需繼續執行鄰節點發現。
[0050] 步驟4:每個節點根據所述的初始掃描方向序列，選擇進行鄰節點發現的一個方 向。
[0051 ]步驟5:每個節點根據其選擇的方向上的find_finished值，判斷該方向鄰節點發 現是否結束，若find_finished值等于1，該方向鄰節點發現結束，執行步驟4,否則執行6。
[0052] 若節點的該方向find_finished值為1，表示節點在該方向發現的鄰節點能夠滿足 該方向的通信需求，不需要繼續在該方向執行鄰節點發現，可W重新選擇一個執行鄰節點 發現的方向，節點在執行該方向鄰節點發現前執行運個判斷能夠有效降低鄰節點發現的時 間。
[0053] 步驟6:對每個節點設置兩種鄰節點發現的模式，按如下步驟實現：
[0054] 第一步:設置自組織網絡節點先傳輸信息后接收信息模式，如圖3(a)所示；
[0055] 第二步:設置自組織網絡節點先接收信息后傳輸信息模式，如圖3(b)所示；
[0056] 第Ξ步:設置模式選擇概率P1。
[0057] 運里設置選擇概率P1值為0.5,節點W相同的概率選擇先傳輸信息后接收信息模 式或者先接收信息后傳輸信息模式，每個節點區分兩種信息傳輸模式可W提高節點成功接 收到信息的概率，能夠有效地提高信息傳輸成功的概率，同時提高鄰節點發現概率。
[005引步驟7:每個節點利用rand函數隨機生成(0，1)的數值K1，并比較該數值K1與所述 模式選擇概率P1的大小，根據比較結果選擇執行鄰節點發現的模式，若Kl^Pl，則選擇所述 的先傳輸信息后接收信息模式，執行步驟8,否則選擇先接收信息后傳輸信息模式，執行步 驟12。
[0059] 步驟8:每個節點利用rand函數隨機生成(0，1)的數值K2,并比較數值K2和所述狀 態選擇概率P2的大小，根據比較結果判斷執行狀態，若K2非2,執行步驟9,否則執行步驟 10。
[0060] 設置概率P2值初始值為0.8，隨著鄰節點發現的執行，節點根據在每個方向發現的 鄰節點的數量情況調整概率P2值的大小，使得節點處于發送hello信息的概率和處于sle邱 狀態的概率實時變化。如果節點在本方向找到的鄰節點數量較少或者沒有找到鄰節點，貝U 增大概率P2值，提高本方向發送hello信息的概率，如果節點在本方向找到的鄰節點數量能 夠滿足通信需要，則減小概率P2值，降低本方向發送hello信息的概率。節點在每個方向實 時調整狀態選擇的概率，能夠增大鄰節點發現概率，同時節約節點能量。
[0061] 步驟9:每個節點設置hello信息，同時在其所選擇的方向上發送2 Xm個hello信 息，執行步驟11。
[0062] 化11〇信息的具體內容如圖4所示。
[0063 ]步驟10:每個節點在其所選擇的方向上sleep。
[0064] 節點在該方向sleep的時間等于2 Xm個hello信息傳輸的時間長度。Sleep表示節 點在該方向既不執行信息傳輸也不執行信息接收，節點選擇在該方向sleep,既能節省節點 的能量，又能有效的降低hello信息在接收節點處的沖突碰撞，提高hello信息正確接收的 概率，進一步提高鄰節點發現效率。
[0065] 步驟11:每個節點查看其所處的模式是否是所述的先傳輸信息后接收信息模式， 若是，執行步驟12,否則執行步驟3。
[0066] 節點在發送完成hello信息后，執行判斷其所處的模式是否是先傳輸信息后接收 信息模式，是由于節點在執行鄰節點發現的過程中信息發送和信息接收的先后順序不同， 而每種模式只執行一次信息發送和一次信息接收，如果節點所處的模式是先接收信息后發 射信息模式，那么節點完成發送信息后，不再執行信息接收，如果節點所處的模式是先發射 信息后接收信息模式，那么節點完成發送信息后，還需執行信息接收。
[0067] 步驟12:每個節點在其所選擇的方向接收hello信息，并判斷是否能夠接收到 hello信息，若接收到，執行步驟13,否則執行步驟18。
[0068] 節點在所選擇的方向接收hello信息的時間為2 Xm個hello信息傳輸的時間長度。 由于鄰節點信息的不確定性，節點在所選擇的方向執行接收hello信息時，可能不會接收到 任何信息，所W節點執行步驟18增大信息傳輸功率，有效的增加信息傳輸范圍，增大鄰節點 發現概率。
[0069] 步驟13:每個節點根據接收到的hello信息中的節點ID號，判斷該hello信息是否 是新的鄰節點發送的，同時，每個節點根據接收到的hello信息中的鄰節點信息表，判斷該 鄰節點表中是否包含本節點ID號，若同時滿足，執行步驟14,否則執行步驟17。
[0070] 每個節點接收到hello信息時，查看該hello信息中的節點ID號，是否存在于本節 點相應方向的鄰節點表中，如果不存在，說明本節點還沒有發現發送該hello信息的節點， 本節點需要記錄該hello信息攜帶的節點信息，如果存在，說明該hello信息不是本節點的 新的鄰節點發送的，也就是說本節點在接收到該hello信息之前已經發現該hello信息攜帶 的節點。
[0071] 同時節點查看hello信息中的鄰節點信息表中是否包含本節點ID號，如果包含，說 明發射該hello信息的節點已經發現本節點，如果不包含，說明發射該hello信息的節點沒 有發現本節點，本節點還需發射hello信息W便該節點能夠發現自己。若運兩個判斷同時滿 足，說明本節點和發射該hello信息的節點已經相互發現，本節點將設置該方向鄰節點數量 加一。
[0072] 步驟14:每個節點將其所選擇的方向鄰節點數量加一。
[0073] 步驟15:每個節點判斷其所選擇的方向鄰節點數量加一的值是否等于m，若等于， 執行步驟16,否則執行步驟17。
[0074] 每個節點在一個方向上的鄰節點數量等于m時，表示節點在該方向的鄰節點發現 完成，節點下一次執行鄰節點發現時不需要在該方向執行，能夠有效地降低鄰節點發現時 間。
[0075] 步驟16:每個節點改變其所選擇的方向上的find_finished值為1。
[0076] 步驟17 :每個節點根據接收到的h e 110信息更新鄰節點表，同時記錄接收到的 he 110信息中包含的節點ID號和波束方向信息，執行步驟19。
[0077] 每個節點將接收到的hello信息中所包含的發送該hello信息的鄰節點的ID號和 鄰節點發送該hello信息的波束方向記錄在本節點的相應方向的鄰節點表中。
[0078] 步驟18:對每個節點的信息發射功率值增加功率變化步長PW值，得到更大的信息 發射功率值，同時對所述的狀態選擇概率P2增加0.1，得到更大的狀態選擇概率P2值。
[0079] 節點在該方向沒有接收到hello信息，則按照功率變化步長值增大該方向的信 息傳輸功率，使得節點增大發射和接收信息的范圍，保證下一次接收到hello信息，功率變 化步長PW值根據網絡規模和通信需要來設置。
[0080] 節點增大狀態選擇概率，能夠增加節點處于發送狀態的概率，增加 hello信息發送 和成功接收的可能性，同時，如果節點沒有增大狀態選擇概率P2,則節點更多的處于sleep 狀態，能夠節省節點能量，狀態選擇概率P2的初始值在步驟1中根據網絡規模和通信需要來 設置。
[0081] 步驟19:每個節點查看其所處的模式是否是所述的先傳輸信息后接收信息模式， 若是，執行步驟3，否則執行步驟8。
[0082] 節點在完成接收hello信息后，執行判斷其所處的模式是否是先傳輸信息后接收 信息模式，是由于節點在執行鄰節點發現的過程中信息發送和信息接收的先后順序不同， 而每種模式只執行一次信息發送和一次信息接收，如果節點所處的模式是先接收信息后發 射信息模式，那么節點完成接收信息后，還需執行信息發送，如果節點所處的模式是先發射 信息后接收信息模式，那么節點完成接收信息后，不再執行信息發送。
[0083] 參照圖2:
[0084] 圖2描述的是節點執行鄰節點發現和信息傳輸的過程，無線自組織網絡的鄰節點 發現一個連續性的過程，由于網絡中節點的位置變化等原因，導致已經發現的鄰節點信息 發生變化，所W需要持續的執行鄰節點發現過程。在節點完成鄰節點發現的過程中可能還 需要進行資源預約，信息沖突避免，數據信息傳輸等功能，所W設置混合區和業務區W便后 面節點進行通信。
[0085] 參照圖3:
[0086] 圖3(a)描述的是節點先傳輸信息后接收信息模式，表示節點在執行鄰節點發現的 一個方向執行先傳輸hello信息后接收hello信息。
[0087] 圖3(b)描述的是節點先接收信息后傳輸信息模式，表示節點在執行鄰節點發現的 一個方向執行先接收hello信息后傳輸hello信息。
[008引參照圖4:
[0089]圖4中具體說明hello信息中所包含的內容，其中包括節點ID號，節點選擇的發射 方向，節點在所選擇的方向的鄰節點表。
[0090]本發明說明書中未詳細描述的內容屬本領域技術人員的公知技術。基于本發明思 想的修正和改變仍在本發明的權利要求保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種可切換波束天線的無線自組織網絡鄰節點發現方法，包括如下步驟： (1) 向無線自組織網絡中的所有節點導入網絡范圍和在此范圍內的節點總數，并設定 每個節點各方向的find_finished值，鄰節點表和每個節點的初始掃描方向序列，初始狀態 選擇概率?2，其中所述設定各方向的行]1(1_;^1118116(1值均為0 ; (2) 每個節點根據所導入的網絡范圍和在此范圍內的節點總數，計算其各方向上可能 的鄰節點數量m; (3) 每個節點根據所述各方向的find_f ini shed值，判斷是否所有方向鄰節點發現結 束，若各方向的find_finished值均等于1，鄰節點發現結束，否則，執行步驟(4); (4) 每個節點根據所述的初始掃描方向序列，選擇進行鄰節點發現的一個方向； (5) 每個節點根據其選擇的方向上的find_finished值，判斷該方向鄰節點發現是否結 束，若find_finished值等于1，該方向鄰節點發現結束，執行步驟(4)，否則執行步驟(6); (6) 對每個節點設置兩種鄰節點發現的模式，按如下步驟實現： (6a)設置自組織網絡節點先傳輸信息后接收信息模式； (6b)設置自組織網絡節點先接收信息后傳輸信息模式； (6c)設置模式選擇概率P1; (7) 每個節點利用rand函數隨機生成(0，1)的數值K1，并比較該數值K1與所述模式選擇 概率P1的大小，根據比較結果選擇執行鄰節點發現的模式，若K12P1，則選擇所述的先傳輸 信息后接收信息模式，執行步驟(8)，否則選擇先接收信息后傳輸信息模式，執行步驟(12); (8) 每個節點利用rand函數隨機生成(0，1)的數值K2,并比較數值K2和所述狀態選擇概 率P2的大小，根據比較結果判斷執行狀態，若K2 < P2,執行步驟(9)，否則執行步驟(10); (9) 每個節點設置hello信息，同時在其所選擇的方向上發送2 Xm個hello信息，執行步 驟(11); (10) 每個節點在其所選擇的方向上sleep; (11) 每個節點查看其所處的模式是否是所述的先傳輸信息后接收信息模式，若是，執 行步驟(12)，否則執行步驟(3); (12) 每個節點在其所選擇的方向接收hello信息，并判斷是否接收到hello信息，若接 收到，執行步驟(13)，否則執行步驟(18); (13) 每個節點根據接收到的he 11 〇信息中的節點ID號，判斷該he 11 〇信息是否是新的鄰 節點發送的，同時，每個節點根據接收到的hello信息中的鄰節點表，判斷該鄰節點表中是 否包含本節點ID號，若同時滿足，執行步驟(14)，否則執行步驟(17); (14) 每個節點將其所選擇的方向的鄰節點數量加一； (15) 每個節點判斷其所選擇的方向鄰節點數量加一的值是否等于m，若等于，執行步驟 (16)，否則執行步驟(17); (16) 每個節點改變其所選擇的方向上的find_finished值為1; (17) 每個節點根據接收到的he 11〇信息更新鄰節點表，同時記錄接收到的he 11 〇信息中 包含的節點ID號和波束方向信息，執行步驟(19); (18) 對每個節點的信息發射功率值增加功率變化步長PW值，得到更大的信息發射功率 值，同時對所述的狀態選擇概率P2增加0.1，得到更大的狀態選擇概率P2值； (19) 每個節點查看其所處的模式是否是所述的先傳輸信息后接收信息模式，若是，執 行步驟(3)，否則執行步驟(8)。2. 根據權利要求1所述的可切換波束天線的無線自組織網絡鄰節點發現方法，其特征 在于:步驟（1)所述的find_finished值，是指用于標識可切換波束天線的無線自組織網絡 中的每個節點的各方向鄰節點數量滿足通信需求情況的信息，每個方向均設置find_ f ini shed值，其取值為0或1，0代表無線自組織網絡中的每個節點的某方向鄰節點數量不能 夠滿足通信需求，1代表無線自組織網絡中的每個節點的某方向鄰節點數量能夠滿足通信 需求。3. 根據權利要求1所述的可切換波束天線的無線自組織網絡鄰節點發現方法，其特征 在于:步驟（18)所述的對每個節點的信息發射功率值增加功率變化步長PW值，是指可切換 波束天線的無線自組織網絡中的每個節點在信息發射功率的基礎上增加功率變化步長PW 值，可用于增大每個節點發送和接收信息的范圍，其中步長PW的值根據網絡規模和通信需 要來設置。4. 根據權利要求1所述的可切換波束天線的無線自組織網絡鄰節點發現方法，其特征 在于:步驟(7)所述的根據比較結果選擇執行鄰節點發現的模式，是指可切換波束天線的無 線自組織網絡中的每個節點比較K1值和P1值的大小關系，并根據比較結果選擇執行鄰節點 發現的模式，用于避免hello信息的沖突，提高hello信息在接收節點處正確接收的概率，其 中 Ρ1=0·5〇5. 根據權利要求1所述的可切換波束天線的無線自組織網絡鄰節點發現方法，其特征 在于:步驟(8)所述的根據比較結果判斷執行狀態，是指可切換波束天線的無線自組織網絡 中的每個節點在傳輸hello信息之前比較Κ2值和Ρ2值的大小關系，并根據比較結果判斷執 行狀態，用于降低節點實際的信息發送概率，避免hello信息在接收節點處的沖突，同時節 約節點能量。
【文檔編號】H04W52/36GK105873007SQ201610177121
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月25日
【發明人】張琰, 韓琳, 盛敏, 李建東, 史琰, 王璽鈞, 徐超, 孫紅光, 彭琳琳
【申請人】西安電子科技大學