[發明專利]一種移動自組織網絡中能量有效的異步鄰節點發現方法

無效

• 申請號: 201310628248.8
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103634872A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 陳鴻龍;王志波;王智
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: H04W40/24
• 分類號: H04W40/24;H04W52/02;H04W84/18
• 代理公司: 青島聯信知識產權代理事務所 37227
• 代理人: 王月玲;王中云

技術領域

本發明移動自組織網絡領域，具體地說，涉及一種移動自組織網絡中能量有效的異步鄰節點發現方法。?

背景技術

移動自組織網絡通常是由大量的移動節點組成，節點間通過無線通信方式形成自組織網絡，能夠協作地實現多種功能應用，包括移動P2P網絡、社交網絡和一般的容遲網絡應用等。然而，上述應用都是基于移動節點之間的通信來實現的，而移動節點之間的鏈路具有很強的間歇性，且鏈路的持續連接時間非常有限。因此，兩個相鄰的節點能夠利用有限的鏈路持續連接時間來進行通信的前提條件是它們能夠及時地發現對方。移動自組織網絡的鄰節點發現問題面臨著多個挑戰：（1）如何能夠有效降低平均發現時延；（2）如何能夠保障鄰節點的最差發現時延具有上界；（3）如何有效降低鄰節點發現過程中的能量損耗。因此，需要設計一種發現移動自組織網絡中異步鄰節點能量有效的方法以滿足應用需求。?

由于移動自組織網絡中的節點通常都是由電池供電，其能量有限，因此節點采用簡單的周期性廣播Beacon信號和監聽鄰節點的Beacon信號來實現鄰居節點的發現這一類能耗較大的方法并不適用。為了實現能量有效的鄰節點發現，目前大部分是采用基于duty-cycle的方法，即把時間軸分成一系列的時間槽（timeslot），每個節點根據特定的鄰節點發現方法來決定在哪個時間槽處于工作狀態（active），哪些時間槽則處于休眠狀態（sleep）。目前已有的典型的移動自組織網絡異步鄰節點發現方法包括Disco，Quorum，U-Connect和Searchlight四種。Disco方法（參見P.Dutta?and?D.Culler.Practical?Asynchronous?Neighbor?Discovery?and?Rendezvous?for?Mobile?Sensing?Applications.In?Proceedings?of?ACM?SenSys,2008.）利用中國剩余定理（Chinese?Remainder?Theorem），為網絡中的節點選取一對素數，每個節點以所選取的素數為基準，在相應的時間槽內監聽并廣播Beacon信號，同時Disco方法所選取的這對素數的倒數之和剛好近似于節點的工作周期。Quorum方法（參見S.Lai,B.RavindranandH.Cho.Heterogenous?Quorum-based?Wakeup?Scheduling?in?Wireless?Sensor?Networks.IEEE?Transactions?on?Computers,2010.）則是將時間分成一系列新標周期（beacon?interval），每個新標周期包括m×m個連續時間槽，每個節點從這m²個時間槽中選取一行和一列作為工作周期（active?duty?cycle），在工作周期中的時間槽中節點廣播和監聽Beacon信號，在其它時間槽則處于休眠狀?態。Quorum方法可以保證鄰節點發現時延不大于m²。?

U-Connect方法中（參見A.Lakshmanan?and?R.R.Rajkumar.U-Connect:ALow-latency?Energy-efficient?Asynchronous?Neighbor?Discovery?Protocol.In?Proceedings?of?ACM/IEEE?IPSN,2010.），每個節點只需要選擇一個素數，根據素數來決定處于工作狀態的時間槽，在這些時間槽中節點會廣播和監聽Beacon信號來發現其鄰居節點，而在其它時間槽中則處于休眠狀態。U-Connect方法所需要的鄰節點發現時延比上述兩種方法要短，且其工作周期與所選取的素數相關。Searchlight方法（參見M.Bakht?and?M.Trower?and?R.Kravets.Searchlight:won’t?you?be?my?neighbor?In?Proceedings?of?ACM?MOBICOM,2012.）為了進一步降低最差情況下的鄰居節點發現時延，提出了一種基于探測（probing-based）的方法，即在每t個時間槽中，第一個時間槽為錨槽，而探測槽則在后面的幾個時間槽中選取，而且，探測槽的位置會不斷變化，節點在錨槽和探測槽中均處于工作狀態，周期性廣播和監聽Beacon信號來發現鄰居節點，在其它時間槽則處于休眠以節省能耗。通過這樣一種機制，可以有效地降低平均發現時延和最差情況發現時延。然而，上述鄰節點發現方法的總體缺陷是其鄰節點平均發現時延和最差情況發現時延仍然相對較長，能耗較大。?

發明內容