[發明專利]一種電力施工現場的無線自組織網絡鄰節點發現方法

在審

• 申請號: 202110755579.2
• 申請日: 2021-07-05
• 公開（公告）號: CN113596760A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 林其雄;陳暢;劉福來;黃均才;劉鑒棟;唐金銳;唐若笠
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司廣州供電局
• 主分類號: H04W4/35
• 分類號: H04W4/35;H04W8/00;H04W16/28;H04W40/02;H04W84/18;G06Q50/06
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 許蓮英

1.一種電力施工現場的無線自組織網絡鄰節點發現方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：根據電力施工現場無線自組織網絡各節點的部署位置，分別構建靜態邊緣節點集合、靜態非邊緣節點集合、動態節點集合；

步驟2：根據步驟1中所述的靜態邊緣節點集合與靜態非邊緣節點集合，進一步構建靜態節點集合；對于所構建的靜態節點集合中任意兩個節點，若相對距離小于鄰節點最大通信距離，則將兩個節點互相作為對方節點對應波束方向上的鄰節點，并將自身的節點ID號加入對方節點對應波束方向的鄰節點表中；

步驟3：對靜態邊緣節點、靜態非邊緣節點、動態節點各波束方向的鄰節點表以及掃描系數進行初始化；此外，依次構建檢測周期次數、調整系數、最大掃描次數、鄰節點個數目標值、一次鄰節點發現操作的時隙長度；

步驟4：通過靜態邊緣節點集合、靜態非邊緣節點集合、動態節點集合構建全節點集合，全節點集合中的全部節點依次計算各自每一波束方向的掃描概率；

步驟5：全部節點根據各自每一波束方向的掃描概率，隨機選擇一個波束方向執行鄰節點發現操作；

步驟6：對于步驟5中選中的波束方向，隨機產生其執行鄰節點發現操作的發現次數，并對該波束方向執行相應次數的鄰節點發現；隨后，對當前節點的累計掃描次數加1；

步驟7：判斷步驟6中執行鄰節點發現的節點的累計掃描次數是否達到檢測周期次數的整數倍；如果是，則執行步驟8所述的檢測操作；否則，跳至步驟5；

步驟8：全部節點對各自每一波束方向上的鄰節點表進行檢測，將已發現鄰節點數量達到鄰節點個數目標值的波束方向的掃描系數置為0；

步驟9：對于網絡中的動態節點，依次檢測各波束方向的鄰節點表中是否有靜態邊緣節點，如果有，則進一步檢測與發現靜態邊緣節點波束方向相鄰的左側90°范圍內、以及右側90°范圍內的波束方向是否鄰節點表為空，如果是，則上述左側90°范圍內、以及右側90°范圍內的波束方向為潛在邊緣波束方向，將其掃描系數降低為原值的λ倍；與此同時，與上述潛在邊緣波束方向呈180°對稱的波束方向為潛在內側方向，將其掃描系數增加為原值的(2-λ)倍；

步驟10：重復執行步驟4至步驟9，直至每一波束方向的掃描系數均已被置為0，或節點累計掃描次數是否已大于等于最大掃描次數；

步驟1所述構建靜態邊緣節點集合為：

對于部署在電力施工現場區域邊緣位置處且位置固定的網絡節點，將其定義為靜態邊緣節點，所有靜態邊緣節點構成靜態邊緣節點集合，具體定義為：

dataA＝{Node_SE₁,Node_SE₂,...,Node_SE_NSE}

其中，dataA表示靜態邊緣節點集合，Node_SE_i表示靜態邊緣節點集合中第i個節點，N_SE為靜態邊緣節點集合中靜態邊緣節點的個數；

步驟1所述構建靜態非邊緣節點集合為：

對于部署在電力施工現場區域非邊緣位置處且位置固定的網絡節點，將其定義為靜態非邊緣節點，所有靜態非邊緣節點構成靜態非邊緣節點集合，具體定義為：

dataB＝{Node_SN₁,Node_SN₂,...,Node_SN_NSN}

其中，dataB表示靜態非邊緣節點集合，Node_SN_i表示靜態非邊緣節點集合中第i個節點，N_SN為靜態非邊緣節點集合中靜態非邊緣節點的個數；

步驟1所述構建動態節點集合為：

對于部署在電力施工現場區域內所有位置可移動的網絡節點，將其定義為動態節點，所有動態節點構成動態節點集合，具體定義為：

dataC＝{Node_D₁,Node_D₂,...,Node_D_ND}

其中，dataC表示動態節點集合，Node_D_i表示動態節點集合中第i個節點，N_D為動態節點集合中動態節點的個數；

步驟2所述構建靜態節點集合為：

將步驟1中所述的靜態邊緣節點集合與靜態非邊緣節點集合的并集，定義為靜態節點集合，具體定義為：

其中，dataS表示靜態節點集合，dataA表示步驟1中所定義的靜態邊緣節點集合，dataB表示步驟1中所定義的靜態非邊緣節點集合，Node_S_i表示靜態節點集合中第i個節點，N_S＝N_SE+N_SN為靜態節點集合中靜態節點的個數；

步驟2所述靜態節點集合中任意兩個節點的相對距離小于鄰節點最大通信距離，具體是指：靜態節點集合中的各節點完成固定位置的部署后，對任意兩個節點Node_S_i、Node_S_j∈dataS，i,j∈{1,2,...,N_s}且i≠j的相對距離L_S_i,j進行初始化；隨后，對于靜態節點集合中的任意兩個節點Node_S_i、Node_S_j∈dataS，i,j∈{1,2,...,N_s}且i≠j，若滿足關系L_S_i,j≤L_max，則表明節點Node_S_i與節點Node_S_j的相對距離小于鄰節點最大通信距離；

其中，L_S_i,j表示節點Node_S_i與節點Node_S_j之間的相對距離，L_max表示預設的鄰節點最大通信距離；

步驟2所述互相作為對方節點對應波束方向上的鄰節點，并將自身的節點ID號加入對方節點對應波束方向的鄰節點表中，具體是指：

若節點Node_S_i位于節點Node_S_j的D_S_{j_m}波束方向，m∈{1,2,...,M}，節點Node_S_j位于節點Node_S_i的D_S_{i_n}波束方向，n∈{1,2,...,M}，則將節點Node_S_i的ID號加入到節點Node_S_j的D_S_{j_m}波束方向的鄰節點表NT_S_j__m中，同時將節點Node_S_j的ID號加入到節點Node_S_i的D_S_{i_n}波束方向的鄰節點表NT_S_{i_n}中；

其中，M＝360°/θ表示節點的波束方向總個數，θ表示節點定向天線的波束角；

步驟3所述對靜態邊緣節點、靜態非邊緣節點、動態節點各波束方向的鄰節點表進行初始化，具體是指：對于靜態邊緣節點Node_SE_i，i＝1,2,…,N_SE，以及靜態非邊緣節點Node_SN_j，j＝1,2,…,N_SN，按照步驟2所述方法對節點各波束方向的鄰節點表NT_SE_{i_s}、NT_SN_{j_s}，s＝1,2,…,M進行初始化；

對于動態節點Node_D_k，k＝1,2,…,N_D，各波束方向的鄰節點表NT_D_{k_s}，s＝1,2,…M均初始化為空；

步驟3所述對靜態邊緣節點、靜態非邊緣節點、動態節點各波束方向的掃描系數進行初始化，具體是指：

對于靜態邊緣節點Node_SE_i，i＝1,2,…,N_SE，其邊緣波束方向(指朝向電力施工現場區域外側的波束方向)所對應的掃描系數ξ_SE_{i_e}初始化為0，i＝1,2,…,N_SE，e＝e₁,e₂,…,e_{z_i}，e₁、e₂、…、e_{z_i}∈{1,2,...,M}；其非邊緣波束方向(指除邊緣波束方向之外的剩余波束方向)所對應的掃描系數ξ_SE_{i_ne}初始化為1，i＝1,2,…,N_SE，ne＝ne₁,ne₂,…,ne_{(M-z_i)}，ne₁、ne₂、…、ne_{(M-z_i)}∈{1,2,...,M}；

其中，M表示節點的波束方向總個數，z_i表示第i個靜態邊緣節點Node_SE_i的邊緣波束方向個數；

對于靜態非邊緣節點Node_SN_j，j＝1,2,…,N_SN，所有波束方向的掃描系數ξ_SN_{j_q}，j＝1,2,…,N_SN，q＝1,2,…,M均初始化為1；

對于動態節點Node_D_k，k＝1,2,…,N_D，所有波束方向的掃描系數ξ_D_{k_s}，k＝1,2,…,N_D，s＝1,2,…,M均初始化為1；

步驟3所述的檢測周期次數為：N₀；

步驟3所述的調整系數為：λ∈(0,1)；

步驟3所述的最大掃描次數為：N_max；

步驟3所述的鄰節點個數目標值為：T_nei；

步驟3所述的一次鄰節點發現操作的時隙長度為：SLOT；

步驟4所述全節點集合定義為步驟1中所述的靜態邊緣節點集合、靜態非邊緣節點集合、動態節點集合的并集，具體定義為：

其中，dataALL表示全節點集合，dataA表示步驟1中所定義的靜態邊緣節點集合，dataB表示步驟1中所定義的靜態非邊緣節點集合，dataC表示步驟1中所定義的動態節點集合，Node_r表示全節點集合中的第r個節點，N_ALL＝N_SE+N_SN+N_D為全節點集合中的節點個數；

步驟4所述掃描概率的計算公式為：

其中，p_{r_s}為節點Node_r的第s個波束方向D_{r_s}的掃描概率；ξ_{r_s}為節點Node_r的第s個波束方向D_{r_s}的掃描系數；M為節點波束方向的總個數；

步驟9所述的動態節點為：Node_D_i，i＝1,2,…,N_D；

步驟9所述的各波束方向的鄰節點表為：NT_D_{i_s}，i＝1,2,…,N_D，s＝1,2,…,M；其中，NT_D_{i_s}表示動態節點Node_D_i第s個波束方向D_D_{i_s}的鄰節點表；

步驟9所述的靜態邊緣節點為：Node_S_j，j＝1,2,…,N_S；

步驟9所述進一步檢測與發現靜態邊緣節點波束方向相鄰的左側90°范圍內、以及右側90°范圍內的波束方向是否鄰節點表為空，具體為：若動態節點Node_D_i的波束方向D_D_{i_s}的鄰節點表NT_D_{i_s}中存在靜態邊緣節點，則進一步檢測與該波束方向D_D_{i_s}左相鄰90°范圍內的波束方向是否鄰節點表全為空，并檢測與該波束方向D_D_{i_s}右相鄰90°范圍內的波束方向是否鄰節點表全為空；

步驟9所述的左側90°范圍內、以及右側90°范圍內的波束方向為潛在邊緣波束方向，將其掃描系數降低為原值的λ倍，具體為：若與波束方向D_D_{i_s}左相鄰90°范圍內的波束方向的鄰節點表全為空，則將波束方向的掃描系數降低為原值的λ倍；若與波束方向D_D_{i_s}右相鄰90°范圍內的波束方向的鄰節點表全為空，則將波束方的掃描系數也降低為原值的λ倍；

步驟9所述的與上述潛在邊緣波束方向呈180°對稱的波束方向為潛在內側方向，將其掃描系數增加為原值的(2-λ)倍，具體為：若波束方向的鄰節點表全為空，則將與波束方向/θ呈180°對稱的波束方向的掃描系數增加為原值的(2-λ)倍；若波束方向的鄰節點表全為空，則將與波束方向呈180°對稱的波束方向的掃描系數增加為原值的(2-λ)倍；

步驟9所述λ∈(0,1)為調整系數。