[发明专利]基于天线转速差的双定向天线邻居发现方法

说明书

本发明公开了一种基于天线转速差的双定向天线邻居发现方法，包括以下步骤：为每个节点配备相同的定向天线并分配唯一的标识ID；计算扫描方向的个数N；如果某节点准备发送信息，其开始邻居发现过程，提高自身定向天线转速至空闲节点的N倍，发送邻居发现报文；当邻居节点接收到邻居发现报文后发送回复信息；发现节点接收到回复信息后保存邻居信息，判断发现过程是否结束。本发明充分利用定线天线的优势，邻居发现节点通过提高自身定向天线的旋转角速度，保证在其任何一个邻居节点的定向天线指向自己的时间内，邻居发现节点可以旋转一周向N个方向都发送了邻居发现报文，确保其所有邻居节点收到了发现节点的邻居发现报文。

技术领域

本发明涉及一种无线通信技术领域，更特别地说，是在使用定向天线通信时发现邻居节点的方法。

背景技术

天线按信号覆盖范围可分为全向天线和定向天线。

全向天线拥有360°射频范围，全向天线向各个方向发送信号的强度相同，因此在通信过程中不需要将天线指向对端。定向天线是指在某一个或某几个特定方向上发射及接收电磁波特别强，而在其它的方向上发射及接收信号则为零或极小的一种天线。定向天线与全向天线相比，有如下优点：(1)若使用相同的功率，定向天线能够将信号发送到更远的距离；(2)定向天线只在一个方向发射信号，其他方向的节点不能接收信号，可以使多个节点同时收发信号而不相互干扰，提高空间利用率；(3)如果接收节点确定，定向天线可以使用更低的功率来发送信号。

然而，由于定向天线只能在特定的方向发送和接收信号，因此节点之间能够进行通信的前提是两个节点的定向天线相互对准(或相互指向)，否则就无法接收到对方发送的信号。为了实现这个目的，发送节点要进行邻居节点发现过程，才能找到周围的节点及方向。邻居节点发现是指在没有邻居节点先验信息的条件下，通过一定的互盲或自盲方式迅速找到其通信覆盖范围内的所有其他节点的过程。在移动通信的环境下，节点几乎每次发送数据之前都需要重新进行邻居发现，邻居发现是无线通信过程中的关键步骤之一，有效的邻居发现算法对于大部分基于无线网络的MAC协议、路由算法和拓扑控制算法是必不可少的。邻居发现效率的高低直接影响着网络的性能。

目前实现定向天线邻居发现的方式并不统一，一种方式是使用全向天线来实现邻居发现，然后使用定向天线收发数据，这种方式的邻居发现丧失了定向天线的优势，同时也限制了可以使用的天线的范围；还有一部分扫描邻居节点的方式要求全部节点时间同步，这种方式在很多情况下不合理；有些邻居发现方法复杂度较高，只适合小型网络，在大型网络中效率较低；一些基于概率的邻居节点发现方法中节点是根据概率开始邻居发现，这种方法使节点在没有信息发送时也进行邻居发现，等其需要发送信息时，其保存的邻居节点位置信息可能由于节点移动而变得不可用。

发明内容

本发明目的在于至少解决现有定向天线邻居节点发现方法的不足之一，提供一种高效的简单的邻居节点发现方法。发现节点通过提高定向天线扫描转速来克服异步方式下发现邻居节点时定向天线方向没相互对准的困难，可以充分利用定向天线的优势。

为实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

第一步：通信初始化，包括：每个节点配备一个相同的定向天线，假定每个节点的波束宽度相同，定向天线主波束宽度是ω；为每个节点分配唯一的标识ID或编号；

第二步：节点通信设定，节点根据主波束宽度ω计算扫描方向的个数N，并给每个方向设定一个顺序号，方向顺序号从正北方向开始依顺时针方向设为1、2、3、……、N，相邻方向顺序号之间的角度差是ω；节点在空闲时天线处于接收模式，节点的天线旋转周期是T，角速度

其中ω表示定向天线的主波束角度；T表示空闲节点的定向天线旋转周期。