[发明专利]基于定向天线的移动通信节点组网控制方法

权利要求书

1.一种基于定向天线的移动通信节点组网控制方法，在移动通信节点组网控制中包括有DD邻居发现模块(1)、介质分配模块(2)、同步控制模块(3)、通信分配模块(4)、DD通信控制模块(5)、数据发送模块(6)和地址更新模块(7)；其特征在于：该方法在邻居发现周期中采用双定向邻居发现方法实现移动节点间通信连接的建立，然后采用TRC方法对移动节点和邻居节点进行同步通信时间的分配，从而实现移动节点间通信连接的维护；之后在同步周期T₂中，采用同步时间控制方法对节点之间的同步通信进行控制，从而实现了节点间通信连接的保持，然后使用DTRC方法对移动节点进行通信时间的分配；最后，在节点通信周期T₃中，采用双定向通信控制方法对节点之间的通信进行控制，并且使用数据传输控制方法实现节点间数据的交换，从而实现节点间的通信。

2.根据权利要求1所述的基于定向天线的移动通信节点组网控制方法，其特征在于所述DD邻居发现模块(1)的控制流程为：

第一方面，DD邻居发现模块(1)在接收到启动指令start1后，在邻居发现周期T₁中采用双定向邻居发现方法以及通信控制策略CCA进行通信连接的建立，然后将所发现的邻居节点信息data13＝{B_id，B(x，y)}发送给同步控制模块(3)，并且当邻居发现周期T₁结束时向同步控制模块(3)发送同步控制模块启动指令start3；所述邻居节点信息data13＝{B_id，B(x，y)}中B_id表示邻居节点的身份标识，B(x，y)表示邻居节点的位置信息；第二方面，DD邻居发现模块(1)接收DD通信控制模块(5)发送的重新启动指令re_do后，在邻居发现周期T₁中采用双定向邻居发现方法进行通信连接的建立，然后将data13＝{B_id，B(x，y)}发送给同步控制模块(3)，并且当邻居发现周期T₁结束时向同步控制模块(3)发送同步控制模块启动指令start3；第三方面，DD邻居发现模块(1)向介质分配模块(2)发送移动节点信息data12＝{A_id，B_id}；所述移动节点信息data12＝{A_id，B_id}中A_id表示移动节点的身份标识，B_id表示邻居节点的身份标识；第四方面DD邻居发现模块(1)接收介质分配模块(2)发送的同步通信时间t_AB；

所述双定向邻居发现方法的具体步骤如下：

步骤101：移动节点根据概率p决定该节点是否处于工作模式；如果移动节点处于工作模式，则执行步骤102；否则，节点处于数据监听状态，直到邻居发现周期T₁结束，并向同步控制模块3发送start3指令；

其中，概率θ是移动节点定向天线的波束角，α是邻居节点定向天线的波束角，k等于邻居数加1，π是圆周率；

步骤102：移动节点根据其已发现的邻居节点的数目k₁与阈值N_T的大小，来选择工作的方式，阈值N_T的取值根据具体的环境情况而定，一般取值为10个～20个；如果k₁＜N_T，采用随机发现的工作方式，执行步骤103；否则，采用目标寻找的工作方式，执行步骤109；

步骤103：移动节点采用旋转周期为对定向天线的转动进行控制，每移动一个波束角θ后，发送一次通信连接请求Hello(all，A_id，A(x，y))；而邻居节点则以旋转周期T进行定向天线转动，并始终处于通信接收状态；

θ表示定向天线的波束角；

T表示定向天线的旋转周期；

A_id表示移动节点的身份标识；

all表示广播地址；

A(x，y)表示移动节点的地理位置信息，x表示经度，y表示纬度；

Hello报文表示无目的通信连接请求报文；

步骤104：当邻居节点接收到Hello(all，A_id，A(x，y))后，邻居节点获取A_id和A(x，y)并存储在邻居节点的缓存数据库中，然后邻居节点的定向天线停止旋转，并向移动节点发送回复信息Re_Hello(B_id，A_id，B(x，y))；

A_id表示移动节点的身份标识；

B_id表示邻居节点的身份标识；

B(x，y)表示邻居节点的地理位置信息，x表示经度，y表示纬度；

Re_Hello报文表示无目的通信连接请求的回复报文；

步骤105：移动节点接收到回复信息Re_Hello(B_id，A_id，B(x，y))后，移动节点将邻居节点标记为自身的邻居节点，并获取B_id和B(x，y)存储在移动节点的地理位置信息库(简称为移-节-数据库)中，然后移动节点的定向天线停止旋转，并向邻居节点发送确认信息ACK；

移-节-数据库中一条存储记录的格式为(B_id，B(x，y)，H_i，state)；

H_i表示移动节点与邻居节点进行同步通信的时间；

state表示H_i的状态，其状态分别为“使用”、“空闲”、“等待”、“争抢”、“待定”；

步骤106：若邻居节点接收到移动节点的确认信息ACK，则邻居节点将移动节点标记为自身的邻居节点，并将移动节点的位置信息从缓存数据库中转存到邻居节点的地理位置信息库(简称为邻-节-数据库)中；

步骤107：移动节点向介质分配模块2发送移动节点与邻居节点的身份标识A_id、B_id，并且等待介质分配模块2返回同步通信时间t_AB；

t_AB表示移动节点A_id与邻居节点B_id在同步周期T₂中开始通信的时间；

步骤108：若邻居发现所用时间t小于邻居发现周期T₁，执行步骤102；否则，将移动节点的旋转周期设为T，并向同步控制模块3发送start3指令，结束；

步骤109：如果移动节点的缓存数据库中存储的邻居数目k₂＞0，则从移动节点的缓存数据库中随机取出一个邻居节点B_id作为待发现的对象，执行步骤110；否则k₂＝0，将移动节点的旋转周期设为T，并且当邻居发现周期T₁结束时向同步控制模块3发送start3指令，结束；

步骤110：移动节点采用旋转周期为对定向天线的转动进行控制，再根据B(x，y)来调整定向天线的角度，使移动节点的方向天线指向该邻居节点，然后以该角度为中心，3θ为范围来进行邻居发现，移动节点每移动一个波束角θ后，发送一次通信连接请求Hi(A_id，B_id，A(x，y))；

A_id表示移动节点的身份标识；

B_id表示邻居节点的身份标识；

A(x，y)表示移动节点的地理位置信息，x表示经度，y表示纬度；

Hi报文表示有目的通信连接请求报文；

步骤111：当邻居节点接收到Hi(A_id，B_id，A(x，y))后，邻居节点将移动节点标记为自身的邻居节点，并获取A_id和A(x，y)存储在邻-节-数据库中，然后邻居节点的定向天线停止旋转，并向移动节点发送回复信息Re_Hi(B_id，A_id，A(x，y))；

Re_Hi报文表示有目的通信连接请求的回复报文；

步骤112：若移动节点在T时间内接收到邻居节点的回复信息Re_Hi(B_id，A_id，A(x，y))，则移动节点将邻居节点标记为自身的邻居节点，并获取B_id和B(x，y)存储移-节-数据库中，再将B_id和B(x，y)从缓存数据库中删掉，然后移动节点的定向天线停止旋转，并向邻居节点发送确认信息ACK；若移动节点没有在T时间内接收到邻居节点的回复信息，则直接将B_id和B(x，y)从缓存数据库中删掉；

步骤113：移动节点向介质分配模块2发送移动节点与邻居节点的身份标识A_id、B_id，并且等待介质分配模块2返回同步通信时间t_AB；

步骤114：若邻居发现所用时间t小于邻居发现周期T₁，执行步骤109；否则，将移动节点的旋转周期设为T，并向同步控制模块3发送start3指令，结束；

所述通信控制策略CCA包括有：

策略A01：移动节点在接收到数据包(该数据包的报文种类包括Hello报文、Hi报文、Re_Hello报文、Re_Hi报文、DRTS报文以及DCTS报文)后，如果该数据包不是给自己的，则将数据包中的B_id与B(x，y)提取出来，存入缓存数据库中；

策略A02：在邻居发现周期T₁中，移动节点在发送Hello、Hi报文的时候，都要从[0，t]中随机取一个时间进行等待，对信号发射的区域进行侦听，若在该时间内没有侦听到数据，则发送Hello或者Hi报文；否则，继续从[0，t]中随机取一个时间进行等待；其中t为发送Hello或Hi报文时所使用的最短的时间，即当Hello或Hi报文最短时所用的发送时间。