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一种基于双收发信机三信道的移动互联网终端系统(2)

人气指数:点发布时间:2014-10-20 23:56 来源：http://www.zgqkk.com 作者：韩仲华等

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　　信道编号与邻居数的范围介于0～15之间。信标格式如图3所示。

　　表1 信标需增加的信息

　　[序号＼&信息＼&长度＼&1＼&c1的编号与c1

　　下的邻居数信息＼&1 B，其中信道编号占低4 b，

　　邻居数占高4 b＼&2＼&c2的编号与c2下的邻居数信息＼&1 B，其中信道编号占低4 b，

　　邻居数占高4 b＼&]

　　4.3 信标收集

　　节点周期性收集周围邻居节点发出的信标。

　　每个节点通过设定一个随机时间长度的定时器来收集邻居节点发出的信标，定时器超时时间介于2～10 s之间。

　　4.4 双收发信机三信道算法

　　节点信标收集定时器超时后将执行双收发信机三信道算法。

　　现以“[ci]”，“[cj]”表示当前节点的两个信道，“[Nc_节点]”代表某个节点的某个信道选择前的邻居节点个数，“[Nc_节点]”代表某个节点的某个信道选择后的邻居节点个数。

　　（1）当前节点在[ci，cj]两个信道上的信标收集过程中[Nci_自己+Ncj_自己=1]

　　若[N非共有信道_对方节点=0]并且[N共有信道_对方节点>1]时，当前节点将自己的共有信道调整为对方节点的非共有信道。

　　（2）当前节点在两个信道[ci，cj]上的信标收集过程中[Nci_自己+Ncj_自己>1]

　　若当前节点周围至少有一个邻居节点具有一个空闲信道，当前节点计算出自己每个信道上发现的邻居节点个数的差值和两者中的较大者diff[（Nci，Ncj），]max[（Nci，Ncj），]并预测出将自己已经发现的邻居节点个数较大的信道调整为周围邻居节点的空闲信道后的统计结果diff[（N′ci，N′cj）：]若diff[（N′ci，N′cj）<]diff[（Nci，Ncj），]则当前节点进行信道调整，否则不调整信道。

　　该算法相应的流程如图4所示。

　　5 示例与效果评价

　　5.1 示例

　　（1）示例1

　　由于节点A与B具有一个共有信道[c1，]对双方而言[Nci_自己+Ncj_自己=1，]因此双方都执行信道调整算法的a分支。双方的[N非共有信道_对方节点=0]但[N共有信道_对方节点=1，]因此都不做信道调整，如图5所示。

　　（2）示例2

　　由于节点A与B具有两个共有信道[c1]与[c2，]对双方而言，[Nci_自己+Ncj_自己=2，]因此双方都执行信道调整算法的b分支。双方都没有相对于对方的空闲信道，因此双方都不做信道调整，如图6所示。

　　（3）示例3

　　节点C发现周围只有邻居节点B，按示例1，C不作信道调整。节点A发现周围只有邻居节点B，由于节点B没有空闲信道，所以A不作信道调整。节点B发现周围有邻居节点A与C并且[Nci_自己+Ncj_自己=3，]因此B执行信道调整策略的b分支。对于节点B，diff[（Nci，Ncj）]为1，max[（Nci，Ncj）]为2，而将发现邻居节点个数较多的信道[c1]调整为[c2]后，diff[（N′ci，N′cj）]为0，因此节点B将信道[c1]调整为[c2。]节点B将信道调整后，三个节点均不再符合信道调整条件，因此均不再进行信道调整，如图7所示。

　　（4）示例4

　　在这种链状三跳网络中，节点B、C与D不具备信道调整条件，而节点A符合信道调整条件。图8中右侧部分给出了节点A调整信道后各节点信道的使用情况。调整后网络的信道使用趋于稳定，各节点均不再进行信道调整，如图8所示。

　　5.2 效果评价

　　（1）该算法能够保证每一对可直接通信的节点在任意时刻至少具有一个共有信道，组网能力强。

　　（2）该算法可对链状多跳网络以及其他结构的节点进行信道选择，通过提高信道使用效率从而增加网络带宽。对于因节点移动而造成的网络拓扑结构变化，该算法明显优于手工配置。

　　（3）该算法是分布式算法，因此不存在单点故障，不存在集中式网络中的选择信道分配问题以及网络重构时的孤立子网融合问题。

　　（4）该算法基于邻居节点的邻居信息，全网节点执行信道优选算法的时间短，信道选择的收敛速度快。

　　（5）该算法复杂度低，易于实现。

　　6 结语

　　上述基于双收发信机三信道的移动互联网终端系统是一种实用可行的解决方案，适用于能源、开采、水利、应急处突等多种需要自组织形态组网的应用领域。随着半导体集成芯片技术的进一步发展，此系统还可在以下几方面进行提升：

　　（1）增强信道模式

　　增强信道包括增加收发信机数量和信道数两个方面。当物理受限条件放松时，通过增加收发信机数量，可以提升多点平行网络的传输能力；通过增加信道数量，可以支持连接域维度更高的应用。此外，增加一路信令信道，使其能够专注服务于多节点间的协调入网，从而使入网信道的选择收敛速度进一步提升。

　　（2）引入同步机制

　　同步机制引入的主要用途在于能够进一步加快入网收敛时间，可以采用卫星授时的方式，也可采用自主同步的方式。从动态带宽分配角度分析，仅在信令通道中利用同步服务，将获得较高的协议性价比。

　　（3）多层空间扩展

　　空间技术发展使人类探索太空的能力不断提高，多层空间自组网在物理空间所面临的问题将大幅增加，需要进一步提升信道收发单元与空间复用的融合能力。

　　自组织移动互联网的未来发展空间仍很广阔。短期来看，由于无线通信的基础理论近年来没有飞跃式发展，底层技术革新带来的边际效益逐渐递减，但我们也看到太赫兹、空间光通信、量子通信等技术正不断进步，移动互联网的底层物理技术在未来有更多的创新选择性，继而使利用正交信道复用获得性能提升的创新之路继续向前延伸。

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