[發明專利]移動自組織網絡中低功耗錨節點輪轉方法

有效

• 申請號: 201611122915.5
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN106658410B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 何東明;王文超;徐超杰;俞暉;李宗正;孫方濤;王忠山;周艷;熊丹丹;毛偉
• 申請（專利權）人: 上海復旦通訊股份有限公司
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W28/02;H04W52/22;H04W52/28
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及一種錨節點輪轉方法，特別是涉及一種移動自組織網絡中低功耗錨節點輪轉方法。

背景技術

近年來，移動自組織網絡憑借其快速組網、不依賴于基礎設施等優點，而被廣泛應用于緊急服務、災后搜救、智能交通及工廠自動化等多個領域。移動自組織網絡的分層結構是指通過將網絡中組網節點(可以為人員、機器人、車輛等，以下簡稱為節點)進行角色劃分，使得不同角色的節點之間通過協作能夠提高網絡的服務質量，如降低網絡中節點總能耗與網絡通信負載等。移動自組織網絡中分層結構的基礎形式為兩層結構，其他的多層結構為兩層結構的擴展形式。兩層結構中將節點劃分為錨節點與用戶節點，錨節點組成網絡的上層，而用戶節點組成網絡的下層。基于兩層結構，錨節點可以實現對用戶節點中資源的合理調度，如分配計算任務給用戶節點實現負載均衡等；而用戶節點可以依靠錨節點來實現一定功能，如通過與錨節點的測距通信來定位自身等。但是移動自組織網絡的分層結構(以兩層結構進行說明)中，匯集用戶節點信息、分發信息到用戶節點及協調用戶節點資源等任務為錨節點引入了較高的通信壓力，相較于用戶節點，錨節點具有較高的能耗、更容易喪失其正常功能，這樣的情況不利于網絡長期運行時的正常功能實現，且無法保證網絡中節點之間的能耗公平性。因此，對于如何降低移動自組織網絡分層結構中錨節點能耗，并保證網絡內節點能耗公平性的問題受到了越來越多的關注。

雖然移動自組織網絡的分層結構相較平面結構更加高效，但是需要對組網節點進行角色劃分，而劃分的原則往往是高效通信，一些節點由于其在網絡拓撲中位置等因素被選為錨節點，其通信負載及計算負載均隨之增大。從而，這些錨節點能耗比用戶節點要高，而原本移動自組織網絡中組網節點之間地位對等，整個網絡中節點之間應當具有能耗公平性；若無法保證節點之間的能耗公平性，則可能導致一些節點的能量過早地全部消耗掉，而導致網絡功能的無法正常完成，不利于網絡的長時間運作。由此可見保證網絡內節點能耗公平性問題的重要性。

經對現有技術的檢索發現，目前關于移動自組織網絡中保證節點能耗公平性的方案主要是周期性地在更換節點作為錨節點。然而，在移動自組織網絡中，節點的移動具有較強的隨機性，合理的錨節點輪轉周期難以確定。若確定具體的錨節點輪轉周期，則會導致一些問題的出現：較大的輪轉周期可能導致用戶節點與關聯的錨節點之間通信距離明顯增大，從而可能導致通信失敗或通信耗能較高等情況出現；而較小的輪轉周期將導致較大的錨節點輪轉開銷，增大網絡中節點通信的總能耗。因此，需要一種能夠保證網絡內節點的能耗公平性，并可以降低網絡中節點通信總能耗的錨節點輪轉方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種移動自組織網絡中低功耗錨節點輪轉方法，其提出的方法在進行錨節點輪轉條件評估時，不僅考慮了各個用戶節點與關聯的錨節點之間距離情況，避免該通信距離過大時導致的通信能耗過高問題，而且考慮了錨節點與用戶節點的平均剩余能量對比情況，在錨節點能量消耗較大時及時進行錨節點輪轉保證了節點間的能耗公平性。在選擇新的錨節點過程中，對于各個候選節點剩余能量的考慮也避免了某些節點連續作為錨節點的情況，進一步地保證了節點間的能耗公平性。

本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的：一種移動自組織網絡中低功耗錨節點輪轉方法，其包括如下步驟：

步驟一，在已劃分好節點角色的移動自組織網絡中，所有節點將自身的位置及剩余能量信息匯總到中心錨節點；

步驟二，中心錨節點匯總所有節點發送的信息，根據網絡中所有節點的位置及剩余能量信息對當前時刻是否需要輪轉錨節點進行評估。若不需要輪轉錨節點則轉至步驟一；否則，繼續進行步驟三；

步驟三，中心錨節點根據所有節點的位置及剩余能量信息，選擇出新的錨節點列表；

步驟四，中心錨節點通過當前網絡中其他錨節點將新的錨節點列表分發給每一個節點；不在此列表中的節點將需要選擇出合適的新錨節點建立關聯，并在下一時刻同該錨節點進行通信。

優選地，所述的步驟一包括如下步驟：