[发明专利]一种基于邻近服务的D2D节点发现方法

说明书

本发明公开了一种基于邻近服务的D2D节点发现方法，节点通过组建群组的方式，轮流发送群列表消息，群组内部成员设备的维护采用蓝牙技术，通过引入加入窗，联系窗和更新窗的概念，详细描述了整个过程。每个群组中的设备成员轮流采用WiFi技术负责向远方节点宣告所有群组成员设备以及进行WiFi扫描，这样，远方节点只需要接收到一个WiFi广播信标就能搜索到整个群组的设备，所以群组成员越多，节能效果就越明显。本发明在保证节点能快速发现的情况下，减少了每个节点的能耗。蓝牙能耗低但搜索范围小，WiFi搜索范围大但能耗高，本发明融合了蓝牙和WiFi两种技术，跟单纯的蓝牙搜索或WiFi搜索相比，既保证了节点的搜索范围，又解决了移动节点的能耗问题。

技术领域

本发明属于无线网络通信技术领域，具体涉及一种基于邻近服务的D2D节点发现方法。

背景技术

D2D(device-to-device，设备到设备)技术是新一代通信领域的研究热点之一，而D2D节点搜索是这项技术实现的重点。没有外部架构的辅助，D2D节点就必须“盲目”地搜索其它节点，这种移动终端如果没有能耗的限制，节点发现就简单多了，可以让每台设备周期性地发送信标以便其它设备能及时快速地发现它的存在。然而，某种程度上来说，设备的能源效率和快速发现是一对矛盾的问题。为了实现节点的快速发现，设备需要发送的信标周期较短，这意味着消耗更多的能量。

设备可以按照一定比例的占空比，在大部分时间里让无线接口保持在休眠状态中，并定期将其唤醒以执行搜索任务。当然，两个互相搜索的设备要想发现对方，必须保持唤醒状态，所以应该制定合适的占空比方案来确保两个邻近设备的唤醒时间是重叠的。通过时间的同步可以让设备同时处于唤醒状态，而且这并不难实现。然而，同步需要基础设施的支持(4G/无线基站)，或使用车载GPS组件，但不能一直使用，因为能耗巨大。因此，在无法获得同步时钟且保证低占空比的情况下，为了确保邻近设备的唤醒时间在合理的时间内重叠，客观上需要探讨异步搜索的解决方案。

关于可伸缩性的问题，节点搜索协议应当能在高度密集的环境中正常工作。如果希望许多设备能同时被搜索到，那么所有设备将在同一时间内一同发送信标，这些信标信号的传输有可能导致信号流量拥塞，从而使一些设备不能发现，因此需要有效解决可伸缩性的问题。

另外，WiFi和蓝牙技术在节点搜索中各有优缺点。WiFi覆盖范围大但能耗也大，而蓝牙能耗虽小但覆盖范围也小。为了节省能量，而又能保证节点的快速发现且不减小节点的搜索范围，因此如何实现蓝牙与WiFi搜索的融合，节省发射功率也是亟需解决的问题。

发明内容

本发明针对上述问题提出一种基于邻近服务的D2D节点发现方法，节点通过组建蓝牙群组的方式，轮流发送WiFi信标，信标主要包含群列表消息。WiFi覆盖范围大但能耗也大，而蓝牙能耗虽小但覆盖范围也小，这样既能节省移动终端的能量，又能保证节点的快速发现且不减小节点的搜索范围。群组内部成员设备的搜索采用蓝牙4.0广播技术，每个群组中每个节点轮流采用WiFi技术负责向远方节点宣告成员设备以及服务信息。

为达到上述目的，本发明提出的技术方案为一种基于邻近服务的D2D节点发现方法，包括如下步骤：

步骤1：加入操作和群组操作

步骤1-1:加入操作

一个设备A进入系统，假定在系统中有一个群组，里面至少有一个成员，A会先按照一个周期T_c扫描，发现现有的信标，如果该设备接收到群组成员设备发送的蓝牙广播信标，假设此时刻为0时刻，则该设备可以计算出下一个加入窗的开始时间为t时刻，加入过程遵循三次握手，首先，该设备将发送一个加入请求到群组成员设备，其次，如果群组成员设备接受来自该设备的加入请求，则发送一个加入响应给该设备，最后，如果该设备接收到这个加入响应，就回复一个应答消息确认接收，否则，如果加入窗口结束却没有收到群组成员设备的加入响应，该设备将扫描另一个周期继续寻找信标；

步骤1-2:群组操作