[發明專利]基于構建二信道連通下k點連通的拓撲控制方法

有效

• 申請號: 201611093640.7
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN106792744B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 盛敏;陳雯;李建東;王璽鈞;李軒;劉豹
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04W16/18
• 分類號: H04W16/18;H04W84/18;H04L12/24
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

本發明公開了一種基于構建二信道連通下k點連通的拓撲控制方法，主要解決現有技術在主用戶占用任意一個信道時，某些次用戶失去通信能力而造成網絡割裂和次用戶間的干擾問題。其實現過程為：1.網絡中的每個節點廣播兩次HELLO包，建立局部兩跳拓撲子圖2.基于建立局部k?1點連通拓撲子圖G_u；3.根據G_u構建保證次用戶二信道連通下k點連通的局部生成子圖S；4.根據S中的一跳鄰節點調整發射功率；5.由網絡中的所有節點及其邏輯鄰節點間的鏈路構成全網拓撲，進行信道分配。本發明能在保證次用戶網絡二信道連通的同時保證網絡k點連通，消除次用戶干擾，提高了網絡的魯棒性，可用于認知Ad Hoc網絡中。

技術領域

本發明屬于無線通信領域，特別涉及拓撲控制方法，可用于認知Ad Hoc網絡。

背景技術

在影響認知Ad Hoc網絡性能的眾多因素之中，網絡的拓撲結構是不可忽視的一個方面，因此如何優化認知Ad Hoc網絡的拓撲結構、增強網絡拓撲的容錯能力并為上層通信協議提供良好的底層拓撲支撐是拓撲控制技術研究的重點。

認知Ad Hoc網絡戶分為兩類，一類是主用戶，另一類是次用戶，主用戶享有信道的優先使用權，當主用戶不使用信道時，次用戶可以使用該信道。由于次用戶只能機會式地接入信道，次用戶網絡的連通性容易受到主用戶的影響，當主用戶要使用某個信道時，次用戶為了保護主用戶的正常通信就會空出該信道并處于靜默狀態，靜默節點會降低次用戶網絡的連通性，嚴重時會導致網絡的分割，為了減小主用戶對次用戶網絡連通性的影響，研究者已經提出了一些拓撲控制算法，如Hai Liu等作者在IEEE ICCCN 2012上發表的文章“Generalized-Bi-Connectivity for Fault Tolerant Cognitive Radio Network”和Xijun Wang等作者在IEEE JSAC 2014上發表的文章“Achieving Bi-Channel-Connectivity with Topology Control in Cognitive Radio Networks”等可以保證次用戶網絡的連通，并且能夠消除次用戶之間的干擾，但是這些方法只單獨考慮了主用戶占用了任意一個信道后，僅僅保證網絡的基本連通性。

當網絡中次用戶因能量耗盡或出現其他突發狀況，如硬件損壞而失去與其它次用戶通信的能力時，同樣可能造成網絡的分割，使得次用戶間無法建立有效的連接，在這種情況下，為了增強網絡的容錯能力，研究者已經提出一些拓撲算法，如Ning Li等作者在IEEETPDS上發表的文章“Localize Fault-Topology Control in Wireless Ad HocNetworks”，但該算法只單獨考慮了保證網絡的k點連通，未考慮主用戶對次用戶的影響，導致主用戶占用任意一個信道時次用戶網絡可能產生分割，使得次用戶間無法建立有效的連接。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術的問題，提出一種基于構建二信道連通下k點連通的拓撲控制方法，以在主用戶任意占用網絡的一個信道后，次用戶網絡仍為k點連通，保證次用戶網絡在任意k-1個節點失去與其他節點的通信能力時，次用戶網絡仍能建立有效的連接，同時消除次用戶之間的干擾，有效的提高網絡的魯棒性。

為了實現上述目的，本發明的實現步驟包括如下：

(1)初始化網絡為k點連通，網絡中每個節點u分別獲得一跳和兩跳節點的序列號和位置信息，k≥2；

(2)根據序列號和位置信息建立局部兩跳拓撲子圖其中，為的節點集合，為的邊集合；

(3)基于局部兩跳拓撲子圖每個節點u建立局部k-1點連通拓撲子圖G_u；

(3a)初始化局部k-1點連通拓撲子圖節點u根據G_u找到其鄰節點集合PN_u，并構建k-1點連通拓撲子圖SN_u；