專利名稱：一種異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)描述及傳播方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)描述及傳播方法。該方法通過提取分析異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的綜合特征，以結(jié)構(gòu)向量來描述各節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，從而可以高效準(zhǔn)確地描述異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特征。所構(gòu)建的結(jié)構(gòu)向量信息在組網(wǎng)之初在全網(wǎng)傳播一次，在以后的組網(wǎng)協(xié)議里不再傳播結(jié)構(gòu)信息。
背景技術(shù)：
移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)因?yàn)榫邆鋵?duì)移動(dòng)性、抗毀性的支持以及迅速組網(wǎng)的能力，在過去若干年內(nèi)受到了廣泛的關(guān)注。異構(gòu)無線網(wǎng)狀網(wǎng)是移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)的下一代，它以移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，大大擴(kuò)展了網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，支持接入因特網(wǎng)，并且允許單個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)同時(shí)擁有并使用多種無線通信接口。因此，一個(gè)異構(gòu)無線網(wǎng)狀網(wǎng)可以包含多種類型的無線網(wǎng)絡(luò)，由多個(gè) 網(wǎng)絡(luò)融合(層疊或拼接)而成。異構(gòu)無線網(wǎng)狀網(wǎng)繼承了移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，并且可以同時(shí)使用多個(gè)網(wǎng)絡(luò)而獲得更高的網(wǎng)絡(luò)容量。此外，由于每個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的特性不同(如不同的傳輸距離、傳輸速率、時(shí)延、信道誤碼率等)，與采用單一通信手段的同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)相比，異構(gòu)無線網(wǎng)狀網(wǎng)具有強(qiáng)大的覆蓋能力和高度的抗毀性，它可以更加靈活地組網(wǎng)，充分利用每種通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，從而提高網(wǎng)絡(luò)的整體性能。異構(gòu)無線網(wǎng)狀網(wǎng)由于具備滿足以上需求的潛質(zhì)也得到了飛速發(fā)展。基于異構(gòu)網(wǎng)紛繁多樣的物理信道，如何充分挖掘、發(fā)揮異構(gòu)無線網(wǎng)狀網(wǎng)的整體優(yōu)勢(shì)，提高網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)效率，為用戶提高端到端的服務(wù)質(zhì)量保證也成為當(dāng)前研究的重要方向之一。通過對(duì)現(xiàn)有關(guān)于異構(gòu)無線網(wǎng)狀網(wǎng)的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前研究基本都針對(duì)具有兩到三個(gè)異構(gòu)信道的特定網(wǎng)絡(luò)，充分利用已知信道的特點(diǎn)設(shè)計(jì)協(xié)議，缺乏針對(duì)一般性的、信道類型不限的異構(gòu)組網(wǎng)的研究。其中，尤其是缺乏對(duì)異構(gòu)無線網(wǎng)狀網(wǎng)一般化特征的研究。比如，一些研究將不同傳輸能力稱為異構(gòu)(如不同傳輸速率、不同傳輸距離、不同傳輸可靠性、不同電池容量時(shí)間等)，另一些研究又將不同傳輸頻段、不同編碼方式的多種信道稱為異構(gòu)。同一個(gè)異構(gòu)名稱下，所研究的對(duì)象不同，環(huán)境和存在的問題也有很大的差異。所得到的結(jié)論之間缺乏可比性。除了需要定性地定義異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)含義以外，還需要認(rèn)識(shí)到，不同異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)程度可以有巨大差異。
因此，有必要給出一個(gè)可量化的異構(gòu)性度量機(jī)制，衡量異構(gòu)的差異性，從而把現(xiàn)有的異構(gòu)網(wǎng)放在同一個(gè)可以比較的尺度下加以研究，而異構(gòu)性度量機(jī)制的研究前提是對(duì)異構(gòu)無線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確描述。另外，通過研究我們注意到，現(xiàn)有的路由協(xié)議開銷里有很大一部分是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口及連通性通告信息。這些信息周期性地在網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)之間交互。隨著網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，每個(gè)節(jié)點(diǎn)連接的接口和類型越來越多，周期性的通告開銷將越來越大。而這些節(jié)點(diǎn)接口及連通性通告信息往往屬于靜態(tài)的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)信息，因此，有必要將靜態(tài)的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)信息與動(dòng)態(tài)的拓?fù)浜瓦B通信息分離處理。目前對(duì)節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)信息的描述尚需一種高效的方法。本發(fā)明提出一種異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)描述及傳播方法，該方法以結(jié)構(gòu)向量來描述各節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)。通過結(jié)構(gòu)描述可以使每個(gè)參與組網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)有整體認(rèn)知，進(jìn)一步提煉出網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性度量，為異構(gòu)網(wǎng)高效組網(wǎng)提供服務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種適用于包含多種接口類型的一種異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)描述及傳播方法，各節(jié)點(diǎn)利用該方法在對(duì)異構(gòu)網(wǎng)的整體結(jié)構(gòu)和其他節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)有所認(rèn)知后，可對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行特征識(shí)別，然后借助識(shí)別出的特征識(shí)別靈活選擇組網(wǎng)信息的傳播方式與傳播途徑，從而提高整體的組網(wǎng)效率。該方法可應(yīng)用在節(jié)點(diǎn)端口數(shù)多于一個(gè)的綜合性異構(gòu)無線網(wǎng)狀網(wǎng)中，尤其適用于多信道多類型的異構(gòu)組網(wǎng)環(huán)境。技術(shù)方案無線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)信息是相對(duì)靜態(tài)的，因此完全可以從周期性的路由通告消息中脫離出來，這樣一方面可以減少路由通告的開銷，另一方面可以利用此信息計(jì)算異構(gòu)性度量，進(jìn)而利用已知的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)信息實(shí)現(xiàn)高效路由，并盡可能地在異構(gòu)環(huán)境下依據(jù)用戶的服務(wù)質(zhì)量需求為用戶提供端到端服務(wù)。本發(fā)明采用結(jié)構(gòu)向量來描述節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)。節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)指節(jié)點(diǎn)的接口數(shù)目以及每個(gè) 接口的屬性，一旦節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)并投入使用，其結(jié)構(gòu)基本將不再變動(dòng)。考慮到同一種信道上可能運(yùn)行不同的信道接入控制協(xié)議或不同的高層協(xié)議，從而在吞吐量、時(shí)延等方面帶來差異，因此可以將相同信道、不同信道接入控制協(xié)議的接口看成是不同的接口類型。這樣，一種接口類型實(shí)際上就代表了一種波形，它不僅包括底層的物理信道，還包含信道接入控制協(xié)議以及高層協(xié)議。只有波形相同的接口類型才有可能互通。本發(fā)明的異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)描述及傳播方法為
節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的描述
I )、確定全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一的接口類型判別方法，包括接口類型及順序等接口特征；
2)、經(jīng)過步驟I)后，節(jié)點(diǎn)根據(jù)本節(jié)點(diǎn)的接口類型和個(gè)數(shù)確定其結(jié)構(gòu)向量的維數(shù)以及每一維上的數(shù)字，從而構(gòu)成本節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)向量，這樣每個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)自身的結(jié)構(gòu)信息構(gòu)成一個(gè)結(jié)構(gòu)向量并擴(kuò)散到其他節(jié)點(diǎn)；
3)、經(jīng)過步驟I)和步驟2)，各節(jié)點(diǎn)在收到其他節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)向量后將各結(jié)構(gòu)向量按行排列得到一個(gè)結(jié)構(gòu)矩陣，此矩陣描述了整個(gè)異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)信息；
傳播的具體步驟
4)、節(jié)點(diǎn)首先根據(jù)自身的結(jié)構(gòu)信息構(gòu)成一個(gè)結(jié)構(gòu)向量，此結(jié)構(gòu)向量只在入網(wǎng)時(shí)擴(kuò)散一次，如果之后個(gè)別節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)信息發(fā)生變化，則只需要通告更新對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)信息；
5)、節(jié)點(diǎn)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)后，先開始偵聽，如果它在信道上發(fā)現(xiàn)有鄰居的信息，但是鄰居的結(jié)構(gòu)信息并不知道，則它將產(chǎn)生一個(gè)結(jié)構(gòu)信息請(qǐng)求消息給鄰居，鄰居收到結(jié)構(gòu)請(qǐng)求消息后，將其所知道的所有結(jié)構(gòu)信息通告給該節(jié)點(diǎn)；
6)、在任何時(shí)候，如果某一節(jié)點(diǎn)i發(fā)現(xiàn)路由和偵聽信息里有節(jié)點(diǎn)X，但是i尚不知節(jié)點(diǎn)X的向量X，則i向周圍節(jié)點(diǎn)發(fā)查詢廣播消息，詢問其他節(jié)點(diǎn)是否知道X的向量信息；如果鄰居知道X的向量信息，則它將向節(jié)點(diǎn)i廣播向量X ;如果鄰居也不知道X的向量信息，按照規(guī)則鄰居也應(yīng)該再發(fā)廣播詢問，直到有X或者知道X結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)開始回送X向量信息；所有中間不知道X向量的節(jié)點(diǎn)都記錄這一向量信息；
7)、經(jīng)過步驟4)、5)、6)后，各節(jié)點(diǎn)在收到其他節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)向量后形成一個(gè)結(jié)構(gòu)矩陣，此矩陣描述了異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)。
有益效果本發(fā)明提出一種異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)描述及傳播方法，在對(duì)異構(gòu)無線網(wǎng)進(jìn)行組網(wǎng)時(shí)該方法通過結(jié)構(gòu)向量來描述各節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，該方法將為異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，其應(yīng)用前景十分廣闊，具體可以體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面
1、可以將靜態(tài)的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)信息與動(dòng)態(tài)的拓?fù)浜瓦B通信息分離處理，只在組網(wǎng)前期擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)信息，而在之后路由協(xié)議中只需周期性通告節(jié)點(diǎn)連通信息，不再通告節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)信息，從而大大減少路由信息的開銷，進(jìn)而可以設(shè)計(jì)基于結(jié)構(gòu)描述的高效路由策略；
2、以節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)描述為基礎(chǔ)，可以計(jì)算異構(gòu)網(wǎng)度量，并以此作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的尺度衡量異構(gòu)組網(wǎng)的難易程度，使得不同的異構(gòu)網(wǎng)研究成果具有可比性；
3、通過結(jié)構(gòu)描述，網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)在對(duì)異構(gòu)網(wǎng)的整體結(jié)構(gòu)和其他節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)有所認(rèn)知后，可對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行特征識(shí)別，然后借助識(shí)別出的特征靈活選擇組網(wǎng)信息的傳播方式與傳播途徑，以此指導(dǎo)異構(gòu)網(wǎng)的設(shè)計(jì)與協(xié)議實(shí)現(xiàn)，提高整體的組網(wǎng)效率。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖I :一種簡(jiǎn)單的異構(gòu)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)描述方法示例。圖2 :—種簡(jiǎn)單的異構(gòu)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)向量示例。圖3 :—種簡(jiǎn)單的異構(gòu)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)矩陣示例。
具體實(shí)施例方式以結(jié)構(gòu)向量來描述異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的思想?yún)⒄請(qǐng)DI可闡述為
每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以定義一個(gè)接口向量(a節(jié)點(diǎn)定義結(jié)構(gòu)向量A，b節(jié)點(diǎn)定義結(jié)構(gòu)向量B)，結(jié)構(gòu)向量的維數(shù)可以定義為全網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口類型的最大數(shù)量，不妨設(shè)為k。向量的每一維則表示了該節(jié)點(diǎn)是否有此種類型的接口，有多少個(gè)(如節(jié)點(diǎn)a擁有η個(gè)第i種類型的接口，則ai=n)。這樣每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)自己的接口類型和數(shù)量生成自己的結(jié)構(gòu)向量。通過結(jié)構(gòu)向量的定義可知，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)可以通信的前提是他們至少在某一維上都存在不為O的分量。以結(jié)構(gòu)向量來描述異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的步驟如下
1、確定全網(wǎng)統(tǒng)一的接口類型判別方法，包括接口類型及順序等接口特征；
2、每個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)自身的結(jié)構(gòu)信息構(gòu)成一個(gè)結(jié)構(gòu)向量，并在組網(wǎng)之初將結(jié)構(gòu)向量以最簡(jiǎn)略的方式傳播到網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點(diǎn)，需要強(qiáng)調(diào)的是結(jié)構(gòu)向量只在組網(wǎng)前期在網(wǎng)絡(luò)中擴(kuò)散一次，如在節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)信息擴(kuò)散完成后，個(gè)別節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)信息發(fā)生變化，只需通告更新對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)信息即可；
3、各節(jié)點(diǎn)在收到其他節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)向量后可以形成一個(gè)結(jié)構(gòu)矩陣，此矩陣即描述了異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的整體節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)特征，利用該矩陣運(yùn)算可以獲得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的很多接口屬性，但具體的運(yùn)算方式不在本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明的具體實(shí)施方式
如下
I、確定全網(wǎng)統(tǒng)一的接口類型判別方法，包括接口類型及順序等接口特征。例如，假設(shè)某異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中已知節(jié)點(diǎn)信道速率有兩種，分別為1Mbps、IlMbps,而媒體訪問控制(Media Access Control,以下簡(jiǎn)稱MAC)協(xié)議有三種,分別為802. 11、載波偵聽多路訪問(CarrierSense Media Access, CSMA)、時(shí)分復(fù)用(Time Division Media Access，TDMA),那么總的接口類型應(yīng)該有6種，可以按照速率從高到低，MAC協(xié)議從802. 11、CSMA, TDMA的順序?qū)?種接口進(jìn)行排序，具體如下表1，表中X+n表示MAC協(xié)議為X、信道速率為nMbps的接口。表I
權(quán)利要求
1. 一種異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)描述及傳播方法，其特征在于該方法由節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的 描述和結(jié)構(gòu)信息的傳播構(gòu)成，具體如下節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的描述.1 )、確定全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一的接口類型判別方法，包括接口類型及順序等接口特征；.2)、經(jīng)過步驟1)后，節(jié)點(diǎn)根據(jù)本節(jié)點(diǎn)的接口類型和個(gè)數(shù)確定其結(jié)構(gòu)向量的維數(shù)以及每 一維上的數(shù)字，從而構(gòu)成本節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)向量，這樣每個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)自身的結(jié)構(gòu)信息構(gòu)成一個(gè) 結(jié)構(gòu)向量并擴(kuò)散到其他節(jié)點(diǎn)；.3)、經(jīng)過步驟1)和步驟2)，各節(jié)點(diǎn)在收到其他節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)向量后將各結(jié)構(gòu)向量按行排 列得到一個(gè)結(jié)構(gòu)矩陣，此矩陣描述了整個(gè)異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)信息；傳播的具體步驟.4)、節(jié)點(diǎn)首先根據(jù)自身的結(jié)構(gòu)信息構(gòu)成一個(gè)結(jié)構(gòu)向量，此結(jié)構(gòu)向量只在入網(wǎng)時(shí)擴(kuò)散一 次，如果之后個(gè)別節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)信息發(fā)生變化，則只需要通告更新對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)信息；.5)、節(jié)點(diǎn)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)后，先開始偵聽，如果它在信道上發(fā)現(xiàn)有鄰居的信息，但是鄰居的結(jié) 構(gòu)信息并不知道，則它將產(chǎn)生一個(gè)結(jié)構(gòu)信息請(qǐng)求消息給鄰居，鄰居收到結(jié)構(gòu)請(qǐng)求消息后，將 其所知道的所有結(jié)構(gòu)信息通告給該節(jié)點(diǎn)；.6)、在任何時(shí)候，如果某一節(jié)點(diǎn)i發(fā)現(xiàn)路由和偵聽信息里有節(jié)點(diǎn)X，但是i尚不知節(jié)點(diǎn)x 的向量X，則i向周圍節(jié)點(diǎn)發(fā)查詢廣播消息，詢問其他節(jié)點(diǎn)是否知道x的向量信息；如果鄰 居知道x的向量信息，則它將向節(jié)點(diǎn)i廣播向量X ;如果鄰居也不知道x的向量信息，按照 規(guī)則鄰居也應(yīng)該再發(fā)廣播詢問，直到節(jié)點(diǎn)x或者知道x結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)開始回送X向量信息；所 有中間不知道X向量的節(jié)點(diǎn)都記錄這一向量信息；.7)、經(jīng)過步驟4)、5)、6)后，各節(jié)點(diǎn)在收到其他節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)向量后形成一個(gè)結(jié)構(gòu)矩陣，此 矩陣描述了異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提出一種異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)描述及傳播方法，該方法通過結(jié)構(gòu)向量以及結(jié)構(gòu)矩陣來描述各節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，并通過結(jié)構(gòu)向量在入網(wǎng)時(shí)擴(kuò)散一次，讓每個(gè)節(jié)點(diǎn)掌握全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)信息，從而可以高效準(zhǔn)確地描述異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)特征。利用該方法計(jì)算異構(gòu)網(wǎng)度量，可以以此為標(biāo)準(zhǔn)衡量異構(gòu)組網(wǎng)的難易程度，指導(dǎo)異構(gòu)網(wǎng)的設(shè)計(jì)與協(xié)議實(shí)現(xiàn)，提高整體的組網(wǎng)效率。通過該方法獲取異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征后，路由協(xié)議只需周期性通告節(jié)點(diǎn)連通信息，不再通告節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)信息，據(jù)此可以設(shè)計(jì)基于結(jié)構(gòu)描述的高效路由策略，大大減少路由信息的開銷。
文檔編號(hào)H04W40/24GK102665172SQ20121018440
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月6日
發(fā)明者于衛(wèi)波, 屈毓錛, 王海, 米志超, 董超, 郭曉 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍理工大學(xué)