[发明专利]一种定向自组网邻居发现方法

说明书

本发明公开了一种定向自组网邻居发现方法，在定向自组网中，每个节点装载多副多波束天线，每副天线同时形成多个波束，邻居发现使用专有频段和波束，邻居发现时帧由新入网节点发现时段T1和在网节点发现时段T2组成，新入网节点发现时段T1包含2a+1个时隙，在网节点发现时段T2包含b个时隙；每个节点在初始化完成后，通过邻居发现波束按照既定波位图轮询扫描，进行邻居发现，且以时帧为周期依次进入新入网节点发现和在网节点发现；发现新邻居节点后，通过邻居发现波束以外的波束完成建链及通信流程。本发明对新入网节点与在网节点的邻居发现进行区分，直接从时段上进行明确划分，采用不同的交互建链流程，大大提升了邻居发现效率。

技术领域

本发明属于无线自组织网络通信技术领域，涉及一种定向自组网邻居发现方法。

背景技术

传统自组网进行数据收发时使用全向天线，这种天线覆盖面广，但针对特定方向上的有效功率却不大，容易造成功率浪费，还会给周围其他节点的通信带来干扰，降低网络容量和通信质量。随着天线技术的发展，定向天线应用于自组网网络中，极大地提高了网络容量，减少了干扰问题，提高了安全性，并增大了通信距离。目前，定向天线中的相控阵天线具备高带宽、高增益和波束捷变等优点，能够为隐形飞行平台提供高速安全的数据交互。

早期自组网通信方式主要是利用节点地面控制站或组网中作为控制中心的节点进行集群组网通信，各组网网络节点通过地面控制站或控制中心节点进行数据中继转发，组网节点不能直接进行通信。该种通信方式的弊端在于，当地面控制站或控制中心节点无法正常工作时，自组网网络将直接瘫痪。为此，领域内又催生出无中心自组网通信，实现集群网络节点的多跳、无中心和自组织的无线网络。

由于没有中心控制节点，无中心自组网中的每个节点在网络中具有相同功能，网络中任意一个节点发生故障，不会对整个通信网络造成很大影响。因此，无中心自组网具有很强的鲁棒性和抗毁性。

自组网中的每个节点都能够进行邻居发现，发现的邻居可能是未入网节点，也可能是未连接的在网节点。为提升邻居发现效率，对于这两类不同的邻居节点，宜采用不同的操作流程。然而，在现有的邻居发现解决方案中均没有对二者进行区分处理的介绍。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种定向自组网邻居发现方法，将邻居发现从时段上划分为新入网节点发现和在网节点发现，并设计不同的建链流程，以提升邻居发现效率。

一种定向自组网邻居发现方法，在定向自组网中，每个节点装载多副多波束天线，每副天线同时形成多个波束，邻居发现使用专有频段和波束；

邻居发现时帧由新入网节点发现时段T1和在网节点发现时段T2组成，新入网节点发现时段T1包含2a+1个时隙，在网节点发现时段T2包含b个时隙，其中a为波位图的波位数，，K为定向自组网可容纳得到最大节点数，表示向上取整，时隙为邻居发现过程中的最小时间单位，时隙长度设置为波位驻留时间的二分之一；

每个节点在初始化完成后，通过邻居发现波束按照既定波位图轮询扫描，进行邻居发现，且以时帧为周期依次进入新入网节点发现和在网节点发现；发现新邻居节点后，通过邻居发现波束以外的波束完成建链及通信流程。

进一步的，新入网节点发现流程具体包括以下步骤：

步骤A1，在网节点A在T1时段按照既定波位图轮询扫描，在每个波位上驻留2个时隙，第1个时隙是发送时隙，用于发送Hello消息，第2个时隙是接收时隙，用于接收Hello-Reply消息；

步骤A2，新入网节点B采用多波束进行全向持续接收；

若新入网节点B在既定时间范围内接收到在网节点A发送的Hello消息，则根据其中携带的时间信息进行时间粗同步校正，并根据其中携带的位置信息调整波束指向并切换至窄波束发送状态，向在网节点A回复Hello-Reply消息，然后再切换回多波束全向接收状态，同时重置接收计时器；