[发明专利]一种基于定向天线的新型邻居发现方法

说明书

技术领域

本专利公开了一种基于定向天线的邻居发现方法，适用于定向天线条件下的无中心自组织网络。

背景技术

对于定向天线应用于无线自组织网中，虽然可以提高网络的整体性能，但也会带来一系列问题，如隐藏终端与暴露终端问题、聋节点的产生、有效的邻居发现问题等。这对于定向天线的无线网络协议设计，尤其是其中的邻居发现方法设计，是富有挑战性的。

发明内容

本发明专利所要解决的问题是提供一种适用于定向天线条件下无中心组网的邻居发现方法。

一种基于定向天线的新型邻居发现方法，是基于定向天线与无中心自组织网络组成的系统来实现的，包含以下步骤：

（1）对无中心自组织网络中的每个节点进行二进制编号；

（2）节点根据定向天线的波瓣主瓣角大小得到定向天线的波束个数，确定定向天线的扫描方向数N，N为大于1的自然数，得到定向天线的扫描方向编号，定向天线转过所有的扫描方向即为一个扫描周期；

（3）节点根据二进制编号确定节点的收发状态，节点包括接收节点和发送节点；

（4）接收节点和发送节点根据扫描方向编号生成扫描序列；

（5）发送节点根据扫描序列在一个扫描方向发射信号，接收节点根据扫描序列在一个扫描方向接收信号；

（6）若接收节点和发送节点三次握手成功，即发现邻居，若扫描周期结束，则转到步骤（3），否则等待进行下一个扫描方向的扫描，转到步骤（5）。

其中，步骤（3）中所述的节点根据二进制编号确定节点的收发状态具体包括以下步骤：

（301）在邻居发现扫描周期的初始时刻判定节点是否需要进入静默状态，节点在静默状态既不发送信号也不接收信号，所述的静默状态判断条件为：节点生成范围在0到U的随机整数，U为大于1的自然数，根据需要的概率设定阈值u，当生成的随机数小于u时，节点进入静默状态，否则不进入静默状态，并转到步骤（302）；

（302）节点获得定向天线的扫描周期数r，r为大于0的自然数；

（303）节点根据节点二进制编号的第r位，确定节点的收发状态。

其中，步骤（4）中所述的发送节点扫描序列均相同，接收节点扫描序列均相同，且均以相同步长递增或递减；若定向天线扫描方向数N为偶数，则发送节点和接收节点的扫描序列的第一位相差N/2；若天线扫描方向数N为奇数，则发送节点和接收节点的扫描序列的第一位相差(N-1)/2或(N+1)/2。

本发明专利相比背景技术具有如下优点：

1.本发明专利中采用的定向天线主瓣辐射增益较大，在相同辐射功率的情况下，它能覆盖更远的终端，可以减少自组织网中数据转发的跳数，增强自组织网的连通性，提高系统容量。

2.本发明专利中采用的定向天线存在低增益副瓣和零陷，能避免接收不必要的干扰，允许更多的无线设备同时工作，增加空间复用能力，提高网络容量。

3.本发明专利中采用的无中心自组网方式，使节点可以自由进入和退出网络，增强了网络的灵活性。

4.本发明专利中节点以随机概率进入静默状态，解决了发送节点的同一发送波束中存在多个接收节点或接收节点的同一接收波束中存在多个发送节点情况下所产生的碰撞问题，保证了邻居的有效发现，提高邻居发现效率。

附图说明

图1是本发明的工作流程图；

图2是三次握手协议示意图。

具体实施方式

参照图1，本发明是基于定向天线与无中心自组织网络组成的系统来实现的，具体包括以下步骤：

（1）对无中心自组织网络中的每个节点进行二进制编号；

编号采用二进制编号形式，若节点个数为m个，则取最小位数s，使得2^s≥m；若节点的二进制编号位数不满s位，则将高位补零，使位数等于s。

（2）节点根据定向天线的波瓣主瓣角大小得到定向天线的波束个数，确定定向天线的扫描方向数N，N为大于1的自然数，得到定向天线的扫描方向编号，定向天线转过所有的扫描方向即为一个扫描周期；

设定某扇区方向（如正北方向）为1号扇区方向，顺时针旋转依次为各扇区方向编号1,2,3…N。

明确天线的扫描方向数，节点依次给天线方向编号，并据此生成扫描序列，发送节点扫描序列均相同，接收节点扫描序列均相同，且均以相同步长递增或递减。若天线扫描的方向数N为偶数，则发送节点和接收节点的扫描序列的第一位相差N/2；若天线扫描方向数N为奇数，则第一位相差(N-1)/2或(N+1)/2。