[發(fā)明專(zhuān)利]用于多通道無(wú)線多跳網(wǎng)絡(luò)的通道切換模式生成及分配方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710012921.X
• 申請(qǐng)日: 2007-09-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101394317A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于海斌;曾鵬;邢志浩;楊志家;徐皚冬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H04L12/28
• 分類(lèi)號(hào): H04L12/28;H04L12/56
• 代理公司: 沈陽(yáng)科苑專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 許宗富;周秀梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，具體地說(shuō)明是一種用于多通道無(wú)線多跳網(wǎng)絡(luò)的通道切換模式生成及分配方法。

背景技術(shù)

近幾年，無(wú)線通信技術(shù)得到了飛速發(fā)展。無(wú)線多跳網(wǎng)絡(luò)作為近年來(lái)通信領(lǐng)域發(fā)展較快的技術(shù)，受到越來(lái)越多的關(guān)注。無(wú)線多跳網(wǎng)絡(luò)采用分布式、自組織的思想來(lái)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)，使網(wǎng)絡(luò)具備更強(qiáng)的靈活性和健壯性。

在無(wú)線多跳網(wǎng)絡(luò)中，工作在同一頻段的鄰近節(jié)點(diǎn)間存在信道競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。節(jié)點(diǎn)對(duì)信道的競(jìng)爭(zhēng)和以及競(jìng)爭(zhēng)時(shí)產(chǎn)生的沖突嚴(yán)重制約著網(wǎng)絡(luò)性能的提高。隨著通信與電子技術(shù)的發(fā)展，目前許多射頻硬件提供了多通道能力，如符合IEEE?802.15.4物理層標(biāo)準(zhǔn)的射頻硬件支持16個(gè)互不重疊的通道，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中廣泛使用的CC1000射頻硬件支持多達(dá)130多個(gè)通道，而Mica2、WINS等射頻硬件也都提供了多通道能力。由于競(jìng)爭(zhēng)和沖突只能發(fā)生在工作在相同頻段的節(jié)點(diǎn)間，射頻硬件的多通道能力可被用于實(shí)現(xiàn)更高程度的并發(fā)傳輸。

在McMAC協(xié)議和SSCH協(xié)議中，提出了基于同步通道切換機(jī)制的介質(zhì)訪問(wèn)控制方法，網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步的前提下，將時(shí)間劃分為時(shí)隙并要求各節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙邊界對(duì)齊，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)通過(guò)本地的隨機(jī)數(shù)生成器隨機(jī)生成自己的通道切換模式(規(guī)定了節(jié)點(diǎn)在各個(gè)時(shí)隙使用的操作通道)并據(jù)此進(jìn)行以時(shí)隙為單位的同步的通道切換。在每個(gè)時(shí)隙，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)被隨機(jī)分配到所有可用的通道上。相鄰節(jié)點(diǎn)交換并保存各自的通道切換模式，當(dāng)需要通信時(shí)，源節(jié)點(diǎn)切換到目的節(jié)點(diǎn)在當(dāng)前時(shí)隙的通道上進(jìn)行信道競(jìng)爭(zhēng)和報(bào)文發(fā)送，并在傳輸完成后切換回自己的操作通道。通過(guò)這種方式，使得在每個(gè)時(shí)隙，存在潛在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的節(jié)點(diǎn)被分配到多個(gè)通道上，當(dāng)多個(gè)通信節(jié)點(diǎn)對(duì)的接收方使用不同的通道時(shí)，這些通信節(jié)點(diǎn)對(duì)可以互不干擾的并發(fā)進(jìn)行，從而達(dá)到分給沖突域，提高網(wǎng)絡(luò)性能的目的。然而，各節(jié)點(diǎn)通過(guò)隨機(jī)方式生成自己的通道切換模式的方法以一種完全基于概率的方式進(jìn)行沖突域分割，容易出現(xiàn)通道利用不充分的現(xiàn)象，即在一些時(shí)隙，大量節(jié)點(diǎn)被分配到少數(shù)幾個(gè)通道上，使得這幾個(gè)通道的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度較高，而與此同時(shí)，卻有大量的通道沒(méi)有被使用。顯然，上述方法存在進(jìn)一步的改進(jìn)空間。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種用于多通道無(wú)線多跳網(wǎng)絡(luò)的通道切換模式生成及分配方法，包括適用于多通道無(wú)線多跳網(wǎng)絡(luò)的通道切換模式生成方法，以及基于該生成方法的、支持分布式并發(fā)執(zhí)行的通道切換模式分配方法。在基于同步通道切換機(jī)制的介質(zhì)訪問(wèn)控制方法中，采用本發(fā)明為網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)分配通道切換模式，可以確保在每個(gè)時(shí)隙，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的任一節(jié)點(diǎn)能夠和所有與其存在潛在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的節(jié)點(diǎn)一起被平均分配到所有可用通道上，從而實(shí)現(xiàn)更好的沖突域劃分效果，提高網(wǎng)絡(luò)性能。

本發(fā)明的技術(shù)方案包括以下內(nèi)容：

先建立一種通道切換模式生成方法，用以規(guī)定如何產(chǎn)生通道切換模式，再通過(guò)基于該生成方法的通道切換模式分配方法，為網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)分配通道切換模式；所述通道切換模式分配在各個(gè)節(jié)點(diǎn)上分布式并發(fā)執(zhí)行，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)任一節(jié)點(diǎn)，遵循所分配的通道切換模式，在每個(gè)時(shí)隙與其所有潛在競(jìng)爭(zhēng)節(jié)點(diǎn)一起被平均分配到所有可用通道上；

所述通道切換模式生成方法：通道切換模式由二元組<通道切換序列，起始通道號(hào)>唯一確定，其中通道切換序列為所有可用通道的一個(gè)任意排列，所有節(jié)點(diǎn)在生成通道切換模式時(shí)，采用相同的通道切換序列，而通過(guò)選擇不同的起始通道號(hào)來(lái)獲得不同的通道切換模式；

所述通道切換模式分配方法：各節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)初始化階段收集自己所有2-跳鄰居節(jié)點(diǎn)的ID，并將自身ID和所有2-跳鄰居節(jié)點(diǎn)ID一起排序成一個(gè)順序ID序列；在選擇自己的通道切換模式即起始通道時(shí)，各節(jié)點(diǎn)等待ID序列中所有位置排在自己之前的節(jié)點(diǎn)選擇完通道切換模式后，選擇一個(gè)尚未被2-跳鄰居節(jié)點(diǎn)選擇過(guò)的通道切換模式作為自己的通道切換模式；節(jié)點(diǎn)選擇了自己的模式后，立即將自己的選擇廣播給所有2-跳鄰居節(jié)點(diǎn)；

當(dāng)節(jié)點(diǎn)自己的ID成為有序ID表中的第一個(gè)表項(xiàng)時(shí)，節(jié)點(diǎn)依據(jù)以下方法選擇自己的模式：

①在可用模式數(shù)量不小于2-跳鄰居節(jié)點(diǎn)集合中的節(jié)點(diǎn)數(shù)量時(shí)，選擇一個(gè)未被使用的模式作為自己的模式；

②在可用模式數(shù)量小于2-跳鄰居節(jié)點(diǎn)集合中的節(jié)點(diǎn)數(shù)量時(shí)，選擇當(dāng)前時(shí)刻復(fù)用次數(shù)最少的模式作為自己的模式。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：在基于同步通道切換操作的介質(zhì)訪問(wèn)控制方法中，通過(guò)本發(fā)明提出的通道切換模式生成方法和通道切換模式分配方法，在通道切換操作的各個(gè)時(shí)隙，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)任一節(jié)點(diǎn)都能與其所有潛在競(jìng)爭(zhēng)節(jié)點(diǎn)一起被平均分配到所有可用的通道上，因而可以獲得更好的沖突域劃分效果和更高程度的并發(fā)傳輸，有效減少節(jié)點(diǎn)的信道接入時(shí)間，降低報(bào)文沖突概率，從而提高網(wǎng)絡(luò)性能。

附圖說(shuō)明