專利名稱：一種解決認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)耳聾問題的駐留信道選擇方法
技術(shù)領(lǐng)域：
無線網(wǎng)絡(luò)信道資源分配、多信道接入本發(fā)明屬于使用認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的領(lǐng)域，如認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)、分布式多跳網(wǎng)絡(luò)、 無線局域網(wǎng)、無線接入等，特別是涉及到認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)的多信道接入技術(shù)。
背景技術(shù)：
分布式認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)由具有感知功能的對等節(jié)點構(gòu)成，每個節(jié)點都可以感知到 空閑的信道資源，在不干擾授權(quán)用戶的前提下，使用空閑的信道資源進(jìn)行通信，以提高信道 資源的利用率?；跓o沖突駐留信道選擇的認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)耳聾問題解決方法就是在所感 知的頻譜空穴中，為每個節(jié)點選擇一個可用信道作為其駐留信道，其它節(jié)點可以在任何時 候找到該節(jié)點并與之進(jìn)行控制信息交互，完成用于業(yè)務(wù)信息傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)信道選擇。當(dāng)主用 戶出現(xiàn)或節(jié)點移動等原因?qū)е锣従雨P(guān)系發(fā)生變化，使得本節(jié)點與兩跳范圍內(nèi)其他節(jié)點的駐 留信道相沖突時，通過重啟駐留信道選擇過程為本節(jié)點選擇一個新的駐留信道。當(dāng)節(jié)點有 數(shù)據(jù)要發(fā)送時，切換到與之通信的節(jié)點所在駐留信道上預(yù)約業(yè)務(wù)信道，并在成功預(yù)約業(yè)務(wù) 信道后通過業(yè)務(wù)信道發(fā)送數(shù)據(jù)。由于認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中可用信道資源的動態(tài)性，節(jié)點(認(rèn)知無線電終端)的可用 信道集隨時間和空間位置的不同而改變，各節(jié)點的可用信道集在同一時刻相異。這種可用 信道集的動態(tài)變化(例如頻譜空洞發(fā)生變化或主用戶出現(xiàn))，帶來了傳輸鏈路的動態(tài)變化， 從而使得在其基礎(chǔ)上建立的路由也具有高度的動態(tài)性。當(dāng)節(jié)點具有多種無線接口時，情況 將變得更加復(fù)雜。由于認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點可用信道集經(jīng)常改變導(dǎo)致信道切換，將引發(fā) 耳聾問題，即一條路由上的兩個相鄰節(jié)點由于偵聽著不同的信道而無法通信。在網(wǎng)絡(luò)初始 化階段，耳聾問題導(dǎo)致通信雙方要達(dá)成一致的通信信道和接口可能需要一個很長的時間過 程，甚至根本無法達(dá)成一致。在網(wǎng)絡(luò)運行期間，耳聾問題引起相鄰節(jié)點間通信中斷，表現(xiàn)為 鄰居節(jié)點消失，在路由建立過程中和建立后，將引起路由的重構(gòu)，影響網(wǎng)絡(luò)性能。認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)研究相關(guān)文獻(xiàn)對耳聾問題研究不多，基本思路是采用公共控制信 道。多數(shù)文獻(xiàn)直接假設(shè)網(wǎng)絡(luò)具有公共控制信道，但對于控制信道的選擇沒有做進(jìn)一步的 石if究，典型文獻(xiàn)如(Huisheng Ma, Lili Zheng，Xiao Ma, Yongjian Luo. Spectrum Aware Routing forMulti-Hop Cognitive Radio Networks with a Single Transceiver, Proceedings of Third InternationalConference on Cognitive Radio Oriented Wireless Networks and Communications， CrownCom2008, Singapore，15_17May，2008) 禾口(J· So and N.H. Vaidya. A Routing Protocol for UtilizingMultiple Channels in Multi-Hop Wireless Networks with a Single Transceiver, in Tech. Rep.，University of Illinois at Urbana-Champaign，October 2004)。耳聾問題的解決難點在于認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中頻譜空穴的動態(tài)性和駐留信道選擇的 分布式，解決它的關(guān)鍵在于如何在動態(tài)的可用信道資源中以相對靜態(tài)的方式為節(jié)點選擇駐 留信道，從而為節(jié)點的業(yè)務(wù)傳輸提供預(yù)約業(yè)務(wù)信道的控制信道，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞目焖偈諗?和網(wǎng)絡(luò)資源的高效利用。本發(fā)明實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)初始化和維護(hù)期間節(jié)點通信信道的快速會聚， 能有效改善認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中頻譜可用性動態(tài)變化造成的通信中斷問題，降低了由于耳聾帶來的路由重構(gòu)所引入的網(wǎng)絡(luò)開銷，有利于提高網(wǎng)絡(luò)對業(yè)務(wù)傳輸服務(wù)質(zhì)量的保證能力。本發(fā) 明適用于認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)、分布式多跳網(wǎng)絡(luò)、無線局域網(wǎng)以及下一代異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)用場合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于改善分布式認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中可用頻譜動態(tài)變化造成的通信 中斷問題，每個節(jié)點基于兩跳沖突避免方法在感知的頻譜空穴中選擇一個可用信道作為其 駐留信道，其它節(jié)點可以通過該節(jié)點的駐留信道在任何時候找到該節(jié)點并與之交互控制信 息，以便預(yù)約用于后續(xù)通信的業(yè)務(wù)信道。本發(fā)明設(shè)計的分布式認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是由具有通信感知功能的節(jié)點組成，每 個節(jié)點能夠感知到自己周圍的可用頻譜資源，并在不干擾授權(quán)用戶的前提下，使用空閑的 信道資源進(jìn)行業(yè)務(wù)傳輸。為描述方便，作如下約定節(jié)點i所感知的可選信道集表示為Ci, s，當(dāng)前可用信道 集合表示為CiYC^表示節(jié)點i所選擇的駐留信道；節(jié)點i 一跳鄰居節(jié)點所感知的可用信道 集合表示為Ci, h，一跳鄰居節(jié)點已占用的駐留信道集表示為Cu，兩跳鄰居節(jié)點所感知的可 用信道集合表示為Ci,2h，兩跳鄰居節(jié)點已占用的駐留信道集表示為Ci,&。本發(fā)明提供一種解決認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)耳聾問題的駐留信道選擇方法，包括兩跳鄰 居范圍內(nèi)沖突避免駐留信道初始化選擇、駐留信道維護(hù)切換兩個過程。所述的兩跳鄰居范圍內(nèi)沖突避免駐留信道初始化選擇過程的步驟如下步驟1 節(jié)點(認(rèn)知無線電終端)i開機(jī)后根據(jù)可用頻譜空穴探測結(jié)果，獲得節(jié)點 可用信道集合Ci, s;步驟2 如果節(jié)點i尚未選擇駐留信道，則偵聽周圍鄰居節(jié)點廣播的駐留信道狀態(tài) 消息；步驟3 如果節(jié)點i在所有空閑信道上均沒有收到來自其它節(jié)點的駐留信道狀態(tài) 消息，則在可用信道集Ci,s中任意選擇一個信道cjq e Ci,,)作為節(jié)點i的駐留信道，即q =。轉(zhuǎn)步驟12 ；步驟4 根據(jù)偵聽到的來自鄰居節(jié)點的所有駐留信道狀態(tài)消息，獲得節(jié)點i的鄰居 節(jié)點集合、鄰居節(jié)點所感知的可用信道集合Ci,h、鄰居節(jié)點所選擇的駐留信道集合Cu、鄰居 節(jié)點的一跳鄰居節(jié)點集合、鄰居節(jié)點的一跳鄰居節(jié)點所感知的可用信道集合(;,211及所選擇 的駐留信道選擇構(gòu)成的集合CiA ；步驟5 判斷在節(jié)點i維護(hù)的兩跳鄰居駐留信道狀態(tài)表中是否已經(jīng)記錄了步驟4 中所獲得的信息，如果步驟4中所獲得的信息沒有完全包含在節(jié)點i維護(hù)的兩跳鄰居駐留 信道狀態(tài)表中，則更新節(jié)點i維護(hù)的兩跳鄰居駐留信道狀態(tài)表；否則，丟棄收到的駐留信道 狀態(tài)消息；步驟6 根據(jù)當(dāng)前兩跳鄰居節(jié)點駐留信道狀態(tài)表所記錄的信息，節(jié)點i計算當(dāng)前可 用信道集合 Cu = Ciis-Ci,, η Ci.h-Ci.h η Cii2h ；步驟7 如果Q,。= Φ，轉(zhuǎn)步驟9 ；步驟8 在Ci,。中任意選擇一個信道Cr (cr e Ci,。)作為節(jié)點i的駐留信道，即Cir =Cr，轉(zhuǎn)步驟12 ；步驟9 =C^ = Cu-Cb η Ciir-Ci,, η Ci,2r，如果 Qc = Φ，轉(zhuǎn)步驟 ο ；在 Qc 中任意選擇一個信道q (Cr ^ Ci,,)作為節(jié)點i的駐留信道，即 =。轉(zhuǎn)步驟12 ；步驟10 =Ci,。= Ciis-Ci,, η Ci^如果Ci,。= Φ，轉(zhuǎn)步驟11 ；在Ci,,中任意選擇一個 信道Cr (Cr e Ci,,)作為節(jié)點i的駐留信道，即Cir =。轉(zhuǎn)步驟12 ；步驟11 在Ci, s中任意選擇一個信道Cr (Cr e Ci,,)作為節(jié)點i的駐留信道，即Cir
Cr ；步驟12 將本節(jié)點所在駐留信道及本節(jié)點當(dāng)前所記錄的一跳鄰居節(jié)點駐留信道 狀態(tài)表，封裝為駐留信道狀態(tài)消息；步驟13 在節(jié)點感知的所有空閑信道上發(fā)送駐留信道狀態(tài)消息；步驟14 結(jié)束兩跳鄰居范圍內(nèi)沖突避免駐留信道初始化選擇過程。所述的駐留信道維護(hù)切換過程的步驟如下步驟1 當(dāng)節(jié)點i在駐留信道上收到其他節(jié)點發(fā)送的駐留信道狀態(tài)消息時，根據(jù)收 到的駐留信道狀態(tài)消息，獲得相應(yīng)鄰居節(jié)點的一跳鄰居節(jié)點集合及其對應(yīng)的駐留信道選擇 fn息；步驟2 判斷在節(jié)點i維護(hù)的兩跳鄰居駐留信道狀態(tài)表中是否已經(jīng)記錄了步驟1 中所獲得的信息，如果步驟1中所獲得的信息沒有完全包含在本節(jié)點維護(hù)的兩跳鄰居駐留 信道狀態(tài)表中，則更新本節(jié)點維護(hù)的兩跳鄰居駐留信道狀態(tài)表，轉(zhuǎn)步驟3 ；否則，丟棄收到 的駐留信道狀態(tài)消息，轉(zhuǎn)步驟15 ；步驟3 判斷節(jié)點i駐留信道q是否被兩跳范圍內(nèi)其他鄰居節(jié)點占用，如果未被 占用，轉(zhuǎn)步驟15;步驟4 根據(jù)當(dāng)前兩跳鄰居節(jié)點駐留信道狀態(tài)表所記錄的信息，節(jié)點i計算當(dāng)前可 用信道集合 Cu = Ciis-Ci,, η Ciih-Ci,s η Cii2h ；步驟5 如果Q,。= Φ，轉(zhuǎn)步驟7 ；步驟6 在Ci,。中任意選擇一個信道(q e Ci,。)作為節(jié)點i的駐留信道。如果 cir =。轉(zhuǎn)步驟15 ；否則，轉(zhuǎn)步驟12 ；步驟7 =Cu = Ciis-Ciis η Ciir-Ci,, η Ci,2r，如果 Cu = φ，轉(zhuǎn)步驟 9;步驟8 在Ci,。中任意選擇一個信道Cr (Cr e Ci,,)作為節(jié)點i的駐留信道，如果Cir =C,，轉(zhuǎn)步驟15;否則，轉(zhuǎn)步驟12;步驟9 =Cijc = Cijs-Cijs η Ci,r，如果 Ci, s = Φ，轉(zhuǎn)步驟 11 ；步驟10 在Ci,。中任意選擇一個信道Cr (Cr e Ci,,)作為節(jié)點i的駐留信道。如果 Cir = Cr，轉(zhuǎn)步驟15 ；否則，轉(zhuǎn)步驟12 ；步驟11 在Ci,s中任意選擇一個信道(q e Ci,,)作為節(jié)點i的駐留信道。如果 C^ = Cp轉(zhuǎn)步驟15;步驟12 切換到新的駐留信道上，即將節(jié)點駐留信道設(shè)置為q = Cr ；步驟13 將本節(jié)點當(dāng)前所在駐留信道及本節(jié)點當(dāng)前所記錄的一跳鄰居節(jié)點駐留 信道狀態(tài)表，封裝為駐留信道狀態(tài)消息；步驟14 如果本節(jié)點的一跳鄰居節(jié)點駐留信道狀態(tài)表為空，則在節(jié)點感知的所有 空閑信道上發(fā)送駐留信道狀態(tài)消息；如果本節(jié)點的一跳鄰居節(jié)點駐留信道狀態(tài)表不為空， 則通過駐留信道狀態(tài)表中記錄的鄰居節(jié)點駐留信道向所有鄰居節(jié)點發(fā)送駐留信道狀態(tài)消 息；
6
步驟15 結(jié)束本次維護(hù)過程；


圖1是本發(fā)明兩跳無沖突駐留信道選擇方法的流程示意2是本發(fā)明兩跳無沖突駐留信道選擇方法的一個圖示例
具體實施例方式下面結(jié)合附圖2說明一個具體的分布式認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中本專利的實施方法。以具 有7個認(rèn)知無線電終端進(jìn)行兩跳范圍內(nèi)無沖突駐留信道選擇為實例，通過分布式算法使每 個節(jié)點均選擇到自己的優(yōu)選駐留信道。圖中的7個節(jié)點對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中隨機(jī)分布的7個認(rèn)知無 線電終端，每個終端均通過頻譜空穴感知獲得節(jié)點的可用信道集合，并通過交互獲得本節(jié) 點在進(jìn)行駐留信道選擇時的當(dāng)前可用信道集合。節(jié)點相互之間的鄰居關(guān)系以圖示橢圓區(qū)域 的相鄰位置關(guān)系表示，每個節(jié)點進(jìn)行駐留信道選擇的時間順序以Tl T9表示。(a)兩跳鄰居范圍內(nèi)沖突避免駐留信道初始化選擇過程Tl 時段節(jié)點(i-Ι)獲得本節(jié)點可用信道集合為C^s = {1，2，4，7，8}，根據(jù)駐留信道初始 化選擇過程中的步驟3在C^s中任意選擇一個可用信道1作為本節(jié)點駐留信道，通過駐留 信道初始化選擇過程中的步驟12 步驟14在所有可用信道上廣播本節(jié)點的駐留信道狀態(tài) 消息；T2 時段節(jié)點(i+Ι)獲得本節(jié)點可用信道集合為Ci+1,s= {1，2，3，4，5，7，8}，在偵聽到Tl時 段節(jié)點(i_l)的駐留信道狀態(tài)消息后，根據(jù)駐留信道初始化選擇過程中的步驟4 步驟6 計算Ci+1,。，得到Ci+1,c — Ci+1, s_Ci+1, s Π Ci+1,h_Ci+1, s Π Ci+1,2h= {1，2，3，4，5，7，8}-{1，2，3，4，5，7，8} Π {1,2,4,7,8}= {3,5}根據(jù)駐留信道初始化選擇過程中的步驟8在Ci+1,。中任意選擇一個可用信道3作 為本節(jié)點駐留信道，通過駐留信道初始化選擇過程中的步驟12 步驟14在所有可用信道 上廣播本節(jié)點的駐留信道狀態(tài)消息；T3 時段節(jié)點(i-3)獲得本節(jié)點可用信道集合為C^s = {3，4，5，7，9}，根據(jù)駐留信道初始 化選擇過程中的步驟3在C^s中任意選擇一個可用信道3作為本節(jié)點駐留信道，通過駐留 信道初始化選擇過程中的步驟12 步驟14在所有可用信道上廣播本節(jié)點的駐留信道狀態(tài) 消息；T4 時段節(jié)點(i-4)獲得本節(jié)點可用信道集合為C^s = {3，4，5，7，8}，根據(jù)駐留信道初始 化選擇過程中的步驟3在C^s中任意選擇一個可用信道3作為本節(jié)點駐留信道，通過駐留 信道初始化選擇過程中的步驟12 步驟14在所有可用信道上廣播本節(jié)點的駐留信道狀態(tài) 消息；
T5 時段節(jié)點(i+2)獲得本節(jié)點可用信道集合為Ci+2,s= {1，2，3，4，8}，在偵聽到T3 T4 時段節(jié)點(i_3)、節(jié)點(i_4)的駐留信道狀態(tài)消息后，根據(jù)駐留信道初始化選擇過程中的步 驟4 步驟6計算Ci+2,。，得到Ci+2,c — Ci+2, s_Ci+2, s Π Ci+2,h_Ci+2, s Π Ci+2,2h= {1，2，3，4，8}-{1，2，3，4，8} Π ({3,4,5,7,9} U {3,4,5,7,8})= {1,2}根據(jù)駐留信道初始化選擇過程中的步驟8在Ci+2,。中任意選擇一個可用信道1作 為本節(jié)點駐留信道，通過駐留信道初始化選擇過程中的步驟12 步驟14在所有可用信道 上廣播本節(jié)點的駐留信道狀態(tài)消息；T6 時段節(jié)點(i-2)獲得本節(jié)點可用信道集合為Ci_2,s= {1，2，3，5，6，8}，在偵聽到T2時段 節(jié)點(i+Ι)的駐留信道狀態(tài)消息后，根據(jù)駐留信道初始化選擇過程中的步驟4 步驟6計 算‘2,。，得到CiU = Ci^-CiU η Ci^-CiU η Ci^2j2h= {1，2，3，5，6，8}-{1，2，3，5，6，8} Π ({1,2,4,7,8} U {1,2,3,4,5,7,8})= {6}根據(jù)駐留信道初始化選擇過程中的步驟8在C",。中選擇唯一的可用信道6作為 本節(jié)點駐留信道，通過駐留信道初始化選擇過程中的步驟12 步驟14在所有可用信道上 廣播本節(jié)點的駐留信道狀態(tài)消息；T7 時段節(jié)點i獲得本節(jié)點可用信道集合為Ci,s = {1，2，3，4，5，7，8}，在偵聽到Tl T6時 段其他節(jié)點的駐留信道狀態(tài)消息后，根據(jù)駐留信道初始化選擇過程中的步驟4 步驟6計 算Q,。，得到Ci,c = Ciis-Ci,, η Cu-Ci,s η Cii2h = Φ根據(jù)駐留信道初始化選擇過程中的步驟9重新計算Q,。，得到Ciic = C^-Ci,, η H η Cii2r= {1，2，3，4，5，7，8}_{1，2，3，4，5，7，8} Π ({1,3,6} U {1,3})= {2,4,5,7,8}根據(jù)駐留信道初始化選擇過程中的步驟9在Ci,。中任意選擇一個可用信道2作為 本節(jié)點駐留信道，通過步驟12 步驟14在所有可用信道上廣播本節(jié)點的駐留信道狀態(tài)消 息；(b)駐留信道維護(hù)切換過程T8 時段節(jié)點(i-3)在偵聽到T5、T7時段節(jié)點(i+2)、節(jié)點i的駐留信道狀態(tài)消息后，根據(jù) 駐留信道維護(hù)切換過程中的步驟2 步驟4計算(；_3,。，得到C^3jc = Ci_3, S-C^3j3 Π Ci_3,h~Ci_3,s Π C^3j2h= {9}根據(jù)駐留信道維護(hù)切換過程中的步驟6在Ci_3,。中選擇唯一的可用信道9作為本節(jié)點駐留信道，通過駐留信道維護(hù)切換過程中的步驟12 步驟14在駐留信道1、4上向鄰 居節(jié)點(i+2)、節(jié)點i發(fā)送駐留信道狀態(tài)消息；T9 時段節(jié)點(i-4)在偵聽到T5、T7時段節(jié)點(i+2)、節(jié)點i的駐留信道狀態(tài)消息后，根據(jù) 駐留信道維護(hù)切換過程中的步驟2 步驟4計算(；_4,。得到 根據(jù)駐留信道維護(hù)切換過程中的步驟7重新計算(；_4,。得到 = {3，4，5，7，8}_{3，4，5，7，8} Π ({1,3,4} U {1,5})= {7,8}根據(jù)駐留信道維護(hù)切換過程中的步驟8在Ci_4,。中選擇唯一的可用信道7作為本 節(jié)點駐留信道，通過駐留信道維護(hù)切換過程中的步驟12 步驟14在駐留信道1、4上向鄰 居節(jié)點(i+2)、節(jié)點i發(fā)送駐留信道狀態(tài)消息；通過本發(fā)明所述的基于無沖突駐留信道選擇的認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)耳聾問題解決方 法，附圖2所示實例中各節(jié)點選擇的駐留信道結(jié)果如下表所示 本發(fā)明與現(xiàn)有的耳聾問題解決方法相比有如下優(yōu)點①現(xiàn)有耳聾問題解決方法在駐留信道的選擇上直接假設(shè)有一個公共控制信道 (或集合)存在，駐留信道在該公共控制信道中選擇。實際上，假設(shè)的公共控制信道在多數(shù) 認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場景下是不存在的。利用本發(fā)明，不受限于網(wǎng)絡(luò)的具體使用環(huán)境，節(jié)點通 過實時感知和動態(tài)調(diào)整選擇與網(wǎng)絡(luò)環(huán)境相適應(yīng)的駐留信道，提高了方法的實用性。②現(xiàn)有耳聾問題解決方法在有限的公共控制信道上選擇駐留信道，在一些熱點地區(qū)或軍事應(yīng)用場合，當(dāng)該公共信道被占用或被惡意干擾后，現(xiàn)有方法將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)失敗。 利用本發(fā)明，通過分布式?jīng)_突避免的駐留信道選擇，能有效解決上述問題，并提高整個頻譜 資源的利用效率，真正改善耳聾問題帶來的通信中斷、鄰居消失等一系列問題。
本發(fā)明特別適用于分布式多跳無線網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源管理和多信道分配等。
權(quán)利要求
一種解決認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)耳聾問題的駐留信道選擇方法，包括兩跳鄰居范圍內(nèi)沖突避免駐留信道初始化選擇、駐留信道維護(hù)切換兩個過程，其特征是所述的兩跳鄰居范圍內(nèi)沖突避免駐留信道初始化選擇過程的步驟如下步驟1節(jié)點(認(rèn)知無線電終端)i開機(jī)后根據(jù)可用頻譜空穴探測結(jié)果，獲得節(jié)點i所感知的可用信道集合Ci，s；步驟2如果節(jié)點i尚未選擇駐留信道，則偵聽周圍鄰居節(jié)點廣播的駐留信道狀態(tài)消息；步驟3如果節(jié)點i在所有空閑信道上均沒有收到來自其它節(jié)點的駐留信道狀態(tài)消息，則在可用信道集Ci，s中任意選擇一個信道cr(cr∈Ci，s)作為節(jié)點i的駐留信道cir，即cir，＝cr，轉(zhuǎn)步驟12；步驟4根據(jù)偵聽到的來自鄰居節(jié)點的所有駐留信道狀態(tài)消息，獲得節(jié)點i的鄰居節(jié)點集合、鄰居節(jié)點所感知的可用信道集合Ci，h、鄰居節(jié)點所選擇的駐留信道集合Ci，r、鄰居節(jié)點的一跳鄰居節(jié)點集合、鄰居節(jié)點的一跳鄰居節(jié)點所感知的可用信道集合Ci，2h及所選擇的駐留信道選擇構(gòu)成的集合Ci，2r；步驟5判斷在節(jié)點i維護(hù)的兩跳鄰居駐留信道狀態(tài)表中是否已經(jīng)記錄了步驟4中所獲得的信息，如果步驟4中所獲得的信息沒有完全包含在節(jié)點i維護(hù)的兩跳鄰居駐留信道狀態(tài)表中，則更新節(jié)點i維護(hù)的兩跳鄰居駐留信道狀態(tài)表；否則，丟棄收到的駐留信道狀態(tài)消息；步驟6根據(jù)當(dāng)前兩跳鄰居節(jié)點駐留信道狀態(tài)表所記錄的信息，節(jié)點i計算當(dāng)前可用信道集合Ci，c＝Ci，s Ci，s∩Ci，h Ci，s∩Ci，2h，其中Ci，h為節(jié)點i的一跳鄰居節(jié)點所感知的可用信道集合，Ci，2h為節(jié)點i的兩跳鄰居節(jié)點所感知的可用信道集合；步驟7如果Ci，c＝Ф，轉(zhuǎn)步驟9；步驟8在節(jié)點i的當(dāng)前可用信道集合Ci，c中任意選擇一個信道cr(cr，∈Ci，c)作為節(jié)點i的駐留信道cir，即cir，＝cr，轉(zhuǎn)步驟12；步驟9節(jié)點i重新計算當(dāng)前可用信道集合Ci，c＝Ci，s Ci，s∩Ci，r Ci，s∩Ci，2r，其中Ci，r為節(jié)點i的一跳鄰居節(jié)點已占用的駐留信道集合，Ci，2r為節(jié)點i的兩跳鄰居節(jié)點已占用的駐留信道集合；如果Ci，c＝Ф，轉(zhuǎn)步驟10；在節(jié)點i的當(dāng)前可用信道集合Ci，c中任意選擇一個信道cr(cr∈Ci，c)作為節(jié)點i的駐留信道，即cir＝cr，轉(zhuǎn)步驟12；步驟10節(jié)點i重新計算當(dāng)前可用信道集合Ci，c＝Ci，s Ci，s∩Ci，r，如果Ci，c＝Ф，轉(zhuǎn)步驟11；在Ci，c中任意選擇一個信道cr(cr∈Ci，c)作為節(jié)點i的駐留信道，即cir＝cr，轉(zhuǎn)步驟12；步驟11在Ci，s中任意選擇一個信道cr(cr∈Ci，s)作為節(jié)點i的駐留信道，即cir＝cr；步驟12將本節(jié)點所在駐留信道及本節(jié)點當(dāng)前所記錄的一跳鄰居節(jié)點駐留信道狀態(tài)表，封裝為駐留信道狀態(tài)消息；步驟13在節(jié)點感知的所有空閑信道上發(fā)送駐留信道狀態(tài)消息；步驟14結(jié)束兩跳鄰居范圍內(nèi)沖突避免駐留信道初始化選擇過程；所述的駐留信道維護(hù)切換過程的步驟如下步驟1當(dāng)節(jié)點i在駐留信道上收到其他節(jié)點發(fā)送的駐留信道狀態(tài)消息時，根據(jù)收到的駐留信道狀態(tài)消息，獲得相應(yīng)鄰居節(jié)點的一跳鄰居節(jié)點集合及其對應(yīng)的駐留信道選擇信息；步驟2判斷在節(jié)點i維護(hù)的兩跳鄰居駐留信道狀態(tài)表中是否已經(jīng)記錄了步驟1中所獲得的信息，如果步驟1中所獲得的信息沒有完全包含在本節(jié)點維護(hù)的兩跳鄰居駐留信道狀態(tài)表中，則更新本節(jié)點維護(hù)的兩跳鄰居駐留信道狀態(tài)表，轉(zhuǎn)步驟3；否則，丟棄收到的駐留信道狀態(tài)消息，轉(zhuǎn)步驟15；步驟3判斷節(jié)點i駐留信道cir是否被兩跳范圍內(nèi)其他鄰居節(jié)點占用，如果未被占用，轉(zhuǎn)步驟15；步驟4根據(jù)當(dāng)前兩跳鄰居節(jié)點駐留信道狀態(tài)表所記錄的信息，節(jié)點i計算當(dāng)前可用信道集合Ci，c＝Ci，s Ci，s∩Ci，h Ci，s∩Ci，2h；步驟5如果Cic＝Ф，轉(zhuǎn)步驟7；步驟6在Ci，c中任意選擇一個信道cr(cr∈Ci，c)作為節(jié)點i的駐留信道；如果cir＝cr，轉(zhuǎn)步驟15；否則，轉(zhuǎn)步驟12；步驟7Ci，c＝Ci，s Ci，s∩Ci，r Ci，s∩Ci，2r，如果Ci，c＝Ф，轉(zhuǎn)步驟9；步驟8在Ci，c中任意選擇一個信道cr(cr∈Ci，c)作為節(jié)點i的駐留信道，如果cir＝cr，轉(zhuǎn)步驟15；否則，轉(zhuǎn)步驟12；步驟9Ci，c＝Ci，s Ci，s∩Ci，r，如果Ci，c＝Ф，轉(zhuǎn)步驟11；步驟10在Ci，c中任意選擇一個信道cr(cr∈Ci，c)作為節(jié)點i的駐留信道；如果cir＝cr，轉(zhuǎn)步驟15；否則，轉(zhuǎn)步驟12；步驟11在Ci，s中任意選擇一個信道cr(cr∈Ci，s)作為節(jié)點i的駐留信道；如果cir＝cr，轉(zhuǎn)步驟15；步驟12切換到新的駐留信道上，即將節(jié)點駐留信道設(shè)置為cir＝cr；步驟13將本節(jié)點當(dāng)前所在駐留信道及本節(jié)點當(dāng)前所記錄的一跳鄰居節(jié)點駐留信道狀態(tài)表，封裝為駐留信道狀態(tài)消息；步驟14如果本節(jié)點的一跳鄰居節(jié)點駐留信道狀態(tài)表為空，則在節(jié)點感知的所有空閑信道上發(fā)送駐留信道狀態(tài)消息；如果本節(jié)點的一跳鄰居節(jié)點駐留信道狀態(tài)表不為空，則通過駐留信道狀態(tài)表中記錄的鄰居節(jié)點駐留信道向所有鄰居節(jié)點發(fā)送駐留信道狀態(tài)消息；步驟15結(jié)束本次維護(hù)過程。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種解決認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)耳聾問題的駐留信道選擇方法，屬于認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，主要包括每個節(jié)點根據(jù)所感知的頻譜空穴和偵聽到的鄰居節(jié)點駐留信道選擇信息，采用分布式方法選擇一個與兩跳范圍內(nèi)鄰居節(jié)點駐留信道不沖突的可用信道作為其駐留信道，以便與其它節(jié)點進(jìn)行控制信息交互和業(yè)務(wù)信道協(xié)商；當(dāng)主用戶出現(xiàn)或節(jié)點移動等原因?qū)е聝商秶鷥?nèi)節(jié)點之間駐留信道相沖突時，通過重啟駐留信道選擇過程選擇一個新的駐留信道。本發(fā)明能有效改善認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中頻譜可用性動態(tài)變化造成的通信中斷和耳聾問題導(dǎo)致的路由重構(gòu)。本發(fā)明適用于認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)、分布式多跳網(wǎng)絡(luò)、無線局域網(wǎng)以及下一代異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)用場合。
文檔編號H04W48/16GK101895893SQ20101019913
公開日2010年11月24日 申請日期2010年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月12日
發(fā)明者張海呈, 李瑞睿, 葛利嘉, 趙波, 鄭相全, 青山良 申請人:中國人民解放軍重慶通信學(xué)院