[发明专利]一种密集无线网络中采用隐式确认机制的拓扑发现方法

说明书

本发明提出一种密集无线网络中采用隐式确认机制的拓扑发现方法，利用邻居发现中的请求帧与确认帧进行密集网络中相邻节点的隐式确认，减小广度优先拓扑发现时的邻居发现数量；在节点收到目的地址不是本节点地址的请求帧和确认帧的情况下，不是简单丢弃该帧，而是最大可能的对该信息加以利用，进行密集网络中相邻节点的隐式确认；与广度优先算法相结合，在广度优先的拓扑发现调度中，对隐式确认的邻居节点不再进行邻居发现，减小发送请求帧的数量，减小网络碰撞概率。

技术领域

本申请涉及无线网络拓扑发现方法，具体涉及一种密集无线网络中采用隐式确认机制的拓扑发现方法。

背景技术

室内定位的应用场景十分广泛。例如在火灾救援，城市反恐这类紧急应用中，能即时的获取到高精度的人员位置信息是至关重要甚至生死攸关的。这需要能够随机播撒节点，并同时进行定位，没有时间进行锚点位置的手动标注。而在商场导览、博物馆内基于位置的语音讲解、仓储物流和工业4.0这类应用中，需要在大范围内布置节点，如果对每个或每组节点逐一设置位置，安装节点的工作将变得繁重无比。因此需要有一种方法自动的将节点的拓扑位置信息获取出来。

许多研究团队利用Wi-Fi、ZigBee、蓝牙和UFH实现室内定位，然而，这些技术都不能解决室内环境中的多径效应问题。基于距离测量技术(如UWB测量，超声波测距技术等)的定位方法，可提供了高精度的定位服务，但在比较复杂的室内环境中，受多径效应的影响，高精度的定位依赖于锚点的部署，而这很大程度上提高了定位系统的部署维护成本，也提高了施工人员的技术门槛。

除了使用无线测量技术进行室内定位以外，航位推算(Dead reckoning)技术或惯性导航技术近年来又重回科研视野，该技术要求节点上配备高精度的陀螺仪与加速度测量仪来测量节点移动的瞬时信息，通过对角速度与加速度进行积分即可得到节点相对初始点的位移和行进方向。航位推算需要一个精确的初始位置和初始方向作为导航的参考，它无需使用无线技术，因此不受非视距问题的影响，但由于受到器件精度的制约，在长距离导航时存在累计误差问题，卡耐基梅隆大学NREC中心的MINT项目，关键问题就是减小长距离导航的累计误差，而通过改善器件精度来减小累计误差的方法势必会提高设备成本，阻碍室内定位的推广。累计误差问题的另一个简单的解决办法是按一定的频率更新初始位置和初始方向再重新导航，这就需要室内场景中存在多个精确的初始位置并提供初始方向，而如何获得多个精确的初始位置和方向又转变为一个高精度多锚点部署问题。在使用无线技术进行室内定位方面，目前的研究共识均指出，锚点密度是影响节点定位精度的一个主要因素，而即使在航位推算定位方法中，较大的锚点密度也可为更新初始位置重新导航提供可选项以减小累计误差，多个锚点信息还可以通过参量拟合的方式替代航位推算的初始方向约束。

因此，无论是基于距离测量技术的定位方法，还是惯性导航定位技术，快速地部署锚点都是提高定位系统效率的有效途径，而对于无线网络而言，快速的拓扑生成技术是锚点网络通信与距离测量的基础。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种密集无线网络中采用隐式确认机制的拓扑发现方法，利用主从探索请求确认模式进行调度式邻居发现，结合广度优先算法对密集网络中相邻节点采用隐式确认机制进行拓扑发现，当探索节点A发送探索帧进行调度式邻居发现时，收到探索帧的多个接入请求节点采用退避方式发送接入请求帧，当节点C收到节点B的接入请求帧时，不做丢弃处理而将其标记为已观察；当节点C收到探索节点A关于节点B的确认帧时，则将节点B作为自己的邻居节点写入本地拓扑列表，并在利用广度优先算法进行拓扑发现时不再对节点B进行重复的邻居发现；在节点B收到其他接入请求节点的接入请求帧时，同样不做简单丢弃处理而将其他接入请求节点标记为已观察；当节点B收到探索节点A关于节点C的确认帧时，则将节点C作为自己的邻居节点写入本地拓扑列表，并在利用广度优先算法进行拓扑发现时不再对节点C进行重复的邻居发现。

进一步地，对于具有四个节点互相通信的情况，整个邻居发现时间为T_all，T_all＝3*Tr+4*Te，其中，Tr是随机退避时间，Te为探索超时时间。