[发明专利]认知AdHoc网络中构建K信道连通的分布式拓扑方法

说明书

本发明公开了一种认知Ad Hoc网络中构建K信道连通的分布式拓扑方法，主要解决现有技术中多个主用户占用信道时次用户网络的割裂和次用户相互干扰的问题。其实现过程为：1.网络中的每个节点先后广播两次HELLO包，并接收初始邻节点的HELLO包，建立局部两跳拓扑子图；2.基于局部两跳拓扑子图，构建最短路径树，并根据最短路径树构建可保证次用户连通的局部生成子图；3.根据局部生成子图中的一跳邻节点调整发射功率并确定每个节点的逻辑邻节点；4.由网络中的所有节点以及节点与其逻辑邻节点间的链路构成全网拓扑，并进行信道选择。本发明能保证次用户网络连通，消除次用户干扰，节约信道资源，可用于认知Ad Hoc网络。

技术领域

本发明属于无线通信领域，特别涉及一种基于构建K信道连通的网络拓扑结构的方法，可用于认知Ad Hoc网络。

背景技术

网络的拓扑结构是影响认知Ad Hoc网络性能的一个十分重要的因素，提高认知AdHoc网络的鲁棒性、增强网络拓扑的容错能力成为了拓扑控制技术的重点研究方向。认知AdHoc网络中有两种用户，一是主用户，另一个是次用户。主用户享有信道的优先使用权。当主用户占用信道时，次用户必须退让该信道处于静默状态，很有可能影响次用户的连通性。而当多个主用户占用多个信道时，会有大量的次用户退让信道的使用权，这可能会使得网络分割的情况将更加严重，因此，多个主用户出现占用信道资源时如何维持认知Ad Hoc网络的连通性成为了一个关键性问题。在Xinjun Wang等作者在IEEE VTC 2014上发表的文章“Bi-Channel-Connected Topology Control in Cognitive Radio Networks”等的算法中可以保证次用户网络的连通，也能消除次用户之间的干扰，但是该方法只对单一主用户有效，当多个主用户出现时，不能保证网络的连通，也不能消除次用户的干扰，从而影响认知Ad Hoc网络的容错能力。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的问题，提出一种认知Ad Hoc网络中构建K信道连通的分布式拓扑方法，以保证次级用户网络的连通性，消除次级用户之间的干扰，从而提高认知Ad Hoc网络的容错能力。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下：

(1)初始化网络为k点连通，k≥2，网络中每个节点u分别获得一跳和两跳邻接点的序列号和位置信息；

(2)根据步骤(1)中的序列号和位置信息建立局部两跳拓扑子图并计算中任意两个有连接关系的节点x,y之间的链路能耗权重w_p(x,y)和链路距离权重w_d(x,y)；

(3)网络中每个节点u构建局部生成子图S_u：

(3a)初始化每个节点局部生成子图S_u的节点集合V(S_u)为局部两跳拓扑子图中的所有节点，初始化每个节点局部生成子图S_u的边集合E(S_u)为空集；

(3b)基于局部两跳拓扑子图每个节点u根据链路能耗权重w_p(x,y)，构建以u为根，遍及局部两跳拓扑子图中所有节点的最短路径树T_u＝(V(T_u),E(T_u))，其中为局部两跳拓扑子图中的所有节点，E(T_u)为构成最短路径树的所有边，并将这些边记录到局部生成子图的边集合E(S_u)中，即E(S_u)<＝E(T_u)∪E(S_u)；

(3c)网络中的每个节点u根据最短路径树T_u找到与自己冲突的节点，构成冲突节点集合CN_u，并根据CN_u和构建冲突子图CS_u＝(V(CS_u),E(CS_u))，其中