多信道自组网的多跳信道复用方法与流程

1.本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种多信道自组网的多跳信道复用方法。

背景技术：

2.目前，无线自组网的路由方式主要为单信道模式，单信道模式在多频和多信道条件下不能很好利用多信道的优势优化多跳链路质量，存在信道带宽多跳衰减快的问题，每跳衰减大于50％。
3.相关技术中，虽然存在多信道模式的路由方式，但是该方式也存在多跳损失的问题，具体而言，多信道模式的路由方式包括：各个信道使用单独路由和使用多信道路由，其中，各个信道使用单独路由的方式不能利用双频形成最优的交叉切换，使用多信道路由的方式不能根据链路实际情况进行路由调整，两种方式均会导致链路带宽在多跳后的损失较大的问题，不能达到很好的路由效果。

技术实现要素：

4.本发明为解决上述技术问题，提供了一种多信道自组网的多跳信道复用方法。
5.为达上述目的，本发明的实施例提出了一种多信道自组网的多跳信道复用方法，包括以下步骤：步骤s1，每个节点向邻居节点发送路由更新请求包；步骤s2，接收到路由更新请求包的节点在一跳范围内探测接收到的所述路由更新请求包对应的源节点的本地链路带宽；步骤s3，每个节点根据接收到的所述路由更新请求包对应的源节点的本地链路带宽获取信道质量组成广播包在网内广播；步骤s4，接收到广播包的节点取出所述广播包中的节点信息和节点信息对应的信道质量；步骤s5，接收到广播包的节点计算本地信道的信道质量分别与广播包中节点信息对应的n个链路的多跳信道质量的最大值，将计算结果保存，其中，接收到广播包的节点与广播包的一跳来源节点之间的信道数目为m个，广播包中节点信息存在的信道数为n个，总共计算次数为m*n，保存计算结果为m个，m和n均为正整数；步骤s6，接收到广播包的节点判断广播包中的节点信息的是否是自身的直接邻居；步骤s7，如果是直接邻居，接收到广播包的节点将所述直接邻居的计算结果与本地信道质量取最大值更新到广播消息中转发出去，在所有信道计算结果中将最大值对应的链路作为所述接收到广播包的节点到广播包中源节点的路由，将路由信息告知广播包中源节点；步骤s8，如果不是直接邻居，接收到广播包的节点将所述步骤s5中的计算结果更新到广播包中转发出去，在所有信道计算结果中将最大值对应的链路作为本节点到广播源节点的路由，将路由信息告知广播包中源节点。
6.本发明上述提出的多信道自组网的多跳信道复用方法还可以具有如下附加技术特征：
7.根据本发明的一个实施例，接收到广播包的节点计算本地信道的信道质量分别与广播包中节点信息对应的n个链路的多跳信道质量时，同信道两跳之间衰减系数采用第一衰减系数a，异信道两跳之间衰减系数采用第二衰减系数b，且0＜a＜b＜1。
8.本发明的有益效果：
9.本发明通过链路带宽估计，对多跳链路的信道选择进行计算和优化，避免相邻两跳选择相同信道(衰减大于50％)，达到信道交叉选择的效果(信道交叉衰减在10％以内)，减少链路带宽在多跳后的损失。
附图说明
10.图1是根据本发明一个实施例的多信道自组网的多跳信道复用方法；
11.图2是根据本发明一个具体实施例的多信道自组网的结构示意图。
具体实施方式
12.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
13.图1是根据本发明一个实施例的多信道自组网的多跳信道复用方法，如图1所示，该方法包括以下步骤：
14.步骤s1，每个节点向邻居节点发送路由更新请求包。
15.具体地，自组网中各个节点既可以是路由建立过程的源节点，也可以是目的节点，下面步骤中提到的源节点和目的节点认为是网络中的所有节点。网络中源节点定时发起路由更新过程。
16.步骤s2，接收到路由更新请求包的节点在一跳范围内探测接收到的路由更新请求包对应的源节点的本地链路带宽。
17.此处可聚合多个请求的探测结果。
18.步骤s3，每个节点根据接收到的路由更新请求包对应的源节点的本地链路带宽获取信道质量组成广播包在网内广播。
19.步骤s4，接收到广播包的节点取出广播包中的节点信息和节点信息对应的信道质量。
20.节点信息包括节点的位置(编号)，节点信息对应的信道质量包括节点对应的每个信道的信道质量。
21.步骤s5，接收到广播包的节点计算本地信道的信道质量分别与广播包中节点信息对应的n个链路的多跳信道质量的最大值，将计算结果保存，其中，接收到广播包的节点与广播包的一跳来源节点之间的信道数目为m个，广播包中节点信息存在的信道数为n个，总共计算次数为m*n，保存计算结果为m个，m和n均为正整数。
22.接收到广播包的节点计算本地信道的信道质量分别与广播包中节点信息对应的n个链路的多跳信道质量时，对每个本地信道分别与节点信息n个信道计算多跳信道质量时，同信道两跳之间衰减系数采用第一衰减系数a，异信道两跳之间衰减系数采用第二衰减系数b，且0＜a＜b＜1。
23.举例而言，如图2所示，如果节点c接收到节点d发送的广播包，提取其中的节点链路的多跳信道质量，该广播包中包含节点d到节点c和节点e的两个链路的信道信息，对节点
c来说，与该广播包的一跳来源节点d之间只存在信道0，因此m＝1，广播节点信息中存在信道0和信道1，因此n＝2，节点c到节点e就存在两种选择：1)cd选信道0，de选信道0；2)cd选信道0，de选信道1。分别计算两种选项的信道质量，分别采用以下公式计两种选项的信道质量：1)min(qcd0,a*qde0)；2)min(qcd0,b*qde1)；qcd0代表节点c至节点d之间采用信道0时的链路带宽，qde0代表节点d至节点e之间采用信道0时的链路带宽，qde1代表节点d至节点e之间采用信道1时的链路带宽，再选取上述两种方式的最大值作为计算结果保持，即根据公式：max(min(qcd0,a*qde0),min(qcd0,b*qde1))作为结果保存。
24.在信道质量相当的情况下，采用交叉选择的方式进行信道选择，即如果本地信道为0，则多跳信道质量选择信道1。
25.步骤s6，接收到广播包的节点判断广播包中的节点信息是否是自身的直接邻居。
26.步骤s7，如果是直接邻居，接收到广播包的节点将直接邻居的计算结果与本地信道质量取最大值更新到广播消息中转发出去，在所有信道计算结果中将最大值对应的链路作为接收到广播包的节点到广播包中源节点的路由，将路由信息告知广播包中源节点。
27.步骤s8，如果不是直接邻居，接收到广播包的节点将步骤s5中的计算结果更新到广播包中转发出去，在所有信道计算结果中将最大值对应的链路作为本节点到广播源节点的路由，将路由信息告知广播包中源节点。
28.为使本领域技术人员更清楚地理解本发明，下面结合图2所示的多信道自组网描述本发明的多信道自组网的多跳信道复用方法。
29.如图2所示，每个节点发起路由更新请求包，节点d接收到节点c和节点e的路由更新请求包；节点d探测到本地邻居c和e节点，对c节点来说只有一个信道，对e节点来说存在两个信道，探测每个信道的链路带宽qdc0(节点d和节点c之间信道0的链路带宽)、qde0(节点d和节点e之间信道0的链路带宽)、qde1(节点d和节点e之间信道1的链路带宽)、qdc0(节点d和节点c之间信道0的链路带宽)。节点d将上述探测结果组装广播包packetd广播给网内节点。节点c接收到节点d的广播包packetd，提取其中的节点信息和节点信息对应的信道质量，该广播包中包含节点d到节点c和节点e的两个信息。对节点c来说广播包内本节点(节点c)的信息不需要路由，因此只需要处理节点e的信息，取出节点e的信道质量即可；
30.对节点c来说，与该广播包的一跳来源节点d之间只存在信道0，因此m＝1，节点e的节点信息中存在信道0和信道1，因此n＝2，节点c到节点e就存在两种选择：1)cd选信道0，de选信道0；2)cd选信道0，de选信道1。分别计算两种选项的信道质量：1)min(qcd0,a*qde0)；2)min(qcd0,b*qde1)，对每个计算结果每个本地信道选取最大值，上一步计算结果只有本地信道0，计算max(min(qcd0,a*qde0),min(qcd0,b*qde1))，将结果更新到广播包c的packetd，并转发，在信道0和信道1链路质量相当的情况下，本步骤的选取结果应该是信道01(代表c到e先选取信道0，再选取信道1)，将路由选取结果回复给节点d，通知节点d将到节点e的路由调整为信道1。
31.节点b接收到节点c转发过来的广播包，对于节点b来说，与该广播包的一跳来源节点c之间存在信道0和信道1两个信道。接收到的广播包中存在节点c到节点e的信道01信息，类似的计算本地到节点c的信道0和信道1与信道01的组合信道质量，在信道质量相当的情况下，本步骤计算结果是001链路质量小于101链路质量，对本地来说每个信道一个链路质量结果，无需进一步处理，将结果转发，并通知节点c路由选取结果为101；
32.节点a接收到节点b转发的链路质量信息，对节点a来说，本地和消息中都存在两个信道，m＝n＝2，即需要计算4个链路质量信息：0001、0101、1001、1101，由于异信道交叉切换衰减小，最终选择链路质量最好的一条链路，也就是路由0101。到这一步节点a需要继续在两个本地信道的两种路由中选择最好的继续转发，并通知节点b路由选择为0101。此时节点a到节点e的路由更新完成，0101为最优路由。
33.综上所述，根据本发明实施例的多信道自组网的多跳信道复用方法，通过链路带宽估计，对多跳链路的信道选择进行计算和优化，避免相邻两跳选择相同信道(衰减大于50％)，达到信道交叉选择的效果(信道交叉衰减在10％以内)，减少链路带宽在多跳后的损失。
34.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
35.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
36.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
37.在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
38.应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件
或固件来实现。
39.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
40.此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
41.上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：

1.一种多信道自组网的多跳信道复用方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1，每个节点向邻居节点发送路由更新请求包；步骤s2，接收到路由更新请求包的节点在一跳范围内探测接收到的所述路由更新请求包对应的源节点的本地链路带宽；步骤s3，每个节点根据接收到的所述路由更新请求包对应的源节点的本地链路带宽获取信道质量组成广播包在网内广播；步骤s4，接收到广播包的节点取出所述广播包中的节点信息和节点信息对应的信道质量；步骤s5，接收到广播包的节点计算本地信道的信道质量分别与广播包中节点信息对应的n个链路的多跳信道质量的最大值，将计算结果保存，其中，接收到广播包的节点与广播包的一跳来源节点之间的信道数目为m个，广播包中节点信息存在的信道数为n个，总共计算次数为m*n，保存计算结果为m个，m和n均为正整数；步骤s6，接收到广播包的节点判断广播包中的节点信息是否是自身的直接邻居；步骤s7，如果是直接邻居，接收到广播包的节点将所述直接邻居的计算结果与本地信道质量取最大值更新到广播消息中转发出去，在所有信道计算结果中将最大值对应的链路作为所述接收到广播包的节点到广播包中源节点的路由，将路由信息告知广播包中源节点；步骤s8，如果不是直接邻居，接收到广播包的节点将所述步骤s5中的计算结果更新到广播包中转发出去，在所有信道计算结果中将最大值对应的链路作为本节点到广播源节点的路由，将路由信息告知广播包中源节点。2.根据权利要求1所述的多信道自组网的多跳信道复用方法，其特征在于，接收到广播包的节点计算本地信道的信道质量分别与广播包中节点信息对应的n个链路的多跳信道质量时，同信道两跳之间衰减系数采用第一衰减系数a，异信道两跳之间衰减系数采用第二衰减系数b，且0＜a＜b＜1。

技术总结

本发明提供一种多信道自组网的多跳信道复用方法，包括：每个节点根据接收到的路由更新请求包获取信道质量组成广播包在网内广播；接收到广播包的节点计算本地信道的信道质量分别与广播包中节点信息对应的N个链路的多跳信道质量的最大值保存，判断广播包中的节点信息的是否是自身的直接邻居；如果是，则在所有信道计算结果中将最大值对应的链路作为接收到广播包的节点到广播包中源节点的路由；如果不是，则在所有信道计算结果中将最大值对应的链路作为本节点到广播包中源节点的路由。本发明通过链路带宽估计，对多跳链路的信道选择进行计算和优化，避免相邻两跳选择相同信道，达到信道交叉选择的效果，减少链路带宽在多跳后的损失。的损失。的损失。