[发明专利]一种基于历史信息的方向性天线自适应邻居发现的方法

说明书

本发明公开了一种基于历史信息的方向性天线自适应邻居发现的方法，属于移动自组网的邻居发现领域。针对具有地域性与集群性的无线移动网络中，针对节点i配置一个方向性天线并划分扇区，初始监视周期，节点i在每个扇区停留的时间相同，在该停留时间内，节点i周期性在发送时隙内广播消息，更新“邻节点列表”完成邻居发现；并在此基础上，更新第二个监视周期的停留时间，同时更新“邻节点列表”。从第三个监视周期开始，根据上一个更新的“邻节点列表”，微调停留时间，并完成“邻节点列表”发现。本发明对网络中的拓扑变化足够敏感，减少特定环境下方向性天线在某些没有邻节节点的扇区停留造成扫描时间的浪费，适应各种情况。

技术领域

本发明涉及移动自组网的邻居发现领域，具体是一种基于历史信息的方向性天线自适应邻居发现的方法。

背景技术

方向性天线是指在某一个或某几个方向上发射及接收电磁波特别强而其他方向发射或接收能力极弱的一种天线。方向性天线的应用，可以在以下方面显著提高通信系统的性能：①扩大节点通信范围；②提高频谱利用率；③提高系统安全性和抗干扰性；④减少信息转发次数，提高系统效率；⑤增加系统容量。

伴随着引入方向性天线带来的潜在的性能提升，方向性天线的部署也带来了诸如邻居发现、网络频繁中断、拓扑状态不稳定等严峻的挑战。在基于方向性天线的系统中，两个在通信范围内的节点只有天线方向相对，且互为收发模式才可以完成一次信息传递。在一个分布式无线移动网络中，邻居发现是两个节点之间建立连接的关键初始步骤，邻居发现算法的优劣，直接影响着接入控制协议、路由协议的选择，甚至影响了整个网络的性能。

纯方向性天线的邻居发现算法主要可以分为两大类：确定性算法与随机发现算法；前者能保证时延上限但平均性能较差，后者不需要时间同步且鲁棒性更强，但在一些特殊情形下发现时延极长。

然而，现有的大多数邻居发现算法均未考虑到网络的拓扑结构变化带来的影响。在节点并非统一部署且节点的移动并不是完全随机的情况下，简单的邻居发现算法无法满足性能需求。

发明内容

本发明针对上述问题，在随机发现算法的基础上，将天线在某一扇区停留的时间与一段时间内扇区所接受消息的频率结合，也就是将天线的扇区选择与网络拓扑变化结合，提出了一种基于历史信息的方向性天线自适应邻居发现的方法；在节点分布具有地域性、集群性的无线移动网络中，提高邻居发现的性能。

所述的基于历史信息的方向性天线自适应邻居发现的方法，具体步骤如下：

步骤一、针对节点分布具有地域性与集群性的无线移动网络中，每个节点各配置一个方向性天线；

步骤二、针对节点i，以节点i为圆心，天线通信范围R为半径，将该节点i的圆周平均分成N_i个扇区；

扇区的编号为从0到N_i-1；

步骤三、针对初始监视周期M，每个节点随机选择各自的天线所指向的扇区；

监视周期M是指：在算法前期收集每个节点周围网络拓扑信息需要的时间段。

节点i配置的方向性天线指向每个扇区的概率相等，均为1/N_i；初始阶段，节点i配置的方向性天线所指的扇区记为S_i；

步骤四、针对节点i，计算初始监视周期该节点配置的方向性天线在每个扇区停留的时间

T为配置的方向性天线遍历N_i个扇区一次需要的时间。由此可知，初始阶段，节点i的方向性天线在每个扇区的停留时间相同。

步骤五、在停留时间内，节点i周期性的在发送时隙内广播HELLO包消息，发送完成之后节点i立即转入接收状态进行侦听；