[发明专利]高密度物联网中的分布式信道分配方法

说明书

为了解决高密度动态分布式网络中信道接入的问题，本发明目的在于提供一种高密度物联网中的分布式信道分配方法。当节点建立可用信道列表后，当前节点将根据可用信道列表进行接入。当节点在所在信道没有收到其它节点发送的HELLO数据包或者当前节点在所在信道没有检测到其它节点正在该信道上进行数据传输时，将发送HELLO数据包以向其它节点宣布占用此信道。否则，将以信道跳变概率重新选择一个信道进行接入。本发明克服了集中式信道分配的复杂度高，信息交互频繁等缺点，其不需要中心节点控制，各个节点自主决策接入信道，保证在较短的时间内完成信道分配。同时还保证了新节点的加入后选择的信道不影响原节点的信道使用。本发明还具有一定抗干扰性能。

技术领域

本发明属于无线物联网技术领域，涉及一种分布式高密度无线网络实现信道分配方法。

背景技术

在大规模的无线通信网络中，高密度的移动智能终端和有限的频谱资源之间的矛盾日益严峻。多信道MAC协议设计对于解决多个终端同时进行数据传输提供了良好的支撑。在多信道网络通信中最为重要的一个问题是保证节点无干扰地接入信道，因此信道分配对于多信道无线通信网络的性能有着极其重要的作用。

信道分配在多信道的无线网络中得到了深入的研究，信道分配算法可以分为集中式信道分配和分布式信道分配。在集中式信道分配中，中心节点能够掌控全网络的信息，因此能够提出优化的方案并且指导节点的具体行为，以此来实现全局最优。但是在高密度终端的通信网络中主要存在以下三方面的问题：(1)中心节点根据全网信息做出最优化的方案，但是在大规模的网络中，优化算法的算法复杂度高，对于中心节点的计算能力提出了高的要求。(2)在动态的网络环境中，节点的位置实时进行移动，节点之间的干扰也在不断地动态变化当中。中心节点需要与各个节点之间进行频繁、大量的数据交互，导致碰撞，重传等网络业务繁忙。(3)在网络中，中心节点不一定总是存在的，中心节点会被恶意节点攻击。

在这种情况下，分布式信道分配更加适应于大规模的动态网络。在分布式信道分配中，各个节点能够感知到周围其他节点的干扰以及可用资源的限制，但是在以往的分布式信道分配，节点需要周期性地跳至公共信道进行协商通信，并根据协商结果指导下一步的通信行为。在这一类的方法设计中，全网同步和公共信道起到了决定性的作用，但是全网同步的维护带来较多的额外开销，公共信道易拥堵饱和，且易受到恶意攻击。因此，在这些方法设计中并未真正实现“完全自主控制”的分布式网络。

发明内容

为了解决高密度动态分布式网络中信道接入的问题，本发明目的在于提供一种高密度物联网中的分布式信道分配方法，其在无中心节点控制下，各个节点自主决策接入信道，保证互补干扰地并行传输。本发明能够保证分布式节点在较短时间内完成信道分配，提高了通信的有效性。同时还保证了新节点的加入后选择的信道不影响原节点的信道使用。不仅如此，节点能够自适应地动态调整节点接入的信道，具有一定抗干扰性能。

为实现本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：

一种高密度物联网中的分布式信道分配方法，当前节点建立可用信道列表后，当前节点将根据可用信道列表进行接入；

当当前节点在所在信道没有收到其它节点发送的HELLO数据包或者当前节点在所在信道没有检测到其它节点正在该信道上进行数据传输时，将发送HELLO数据包以向其它节点宣布占用此信道；

当当前节点在所在信道收到其它节点发送的HELLO数据包或者当前节点在所在信道检测到其它节点正在该信道上进行数据传输时，当前节点随机生成γ，且0＜γ＜1；将γ与根据此时状态计算得到的信道跳变概率p进行比较，若γ＜p，则当前节点按照已建立的可用信道列表接入下一个信道；若γ≥p，则当前节点仍然选择接入当前所在信道，并发送HELLO数据包以向其它节点宣布占用此信道。

进一步地，本发明中，节点在信道分配之前(即节点在进行信道跳变之前)，节点通过随机排序的方法生成其对应的可用信道列表。