[发明专利]基于概率优化的定向自组织网络邻节点发现方法

摘要

本发明提出了一种基于概率优化的定向自组织网络邻节点发现方法，用于解决现有技术中存在的邻节点发现效率低的技术问题，实现步骤为：设置节点的波束选择概率向量；修改各波束方向的波束选择概率值；修改各波束方向执行邻节点查找的次数以及发送信息和接收信息的时隙长度比值；选择执行邻节点查找的波束方向；选择邻节点查找模式；根据接收到的信息更新邻节点表和查找到的邻节点数量。本发明根据节点每个周期在各波束方向查找到的邻节点数量指导下一周期在各波束方向的邻节点发现的执行，通过优化各波束方向执行邻节点发现的波束选择概率，并修改各波束方向的执行次数和发送信息和接收信息的时隙长度，提高了邻节点发现效率。

主权项

1.一种基于概率优化的定向自组织网络邻节点发现方法，包括如下步骤：(1)向定向自组织网络中的每个节点导入网络节点数量N、网络范围S和定向天线的波束角度θ，其中，N≥2，θ∈(0°，180°]；(2)每个节点根据定向天线的波束角度θ计算定向天线的波束个数k，同时根据网络节点数量N和网络范围S，计算每个节点在各波束方向上可能的邻节点数量n₀；(3)每个节点对其在各波束方向的邻节点表和查找到的邻节点数量n进行初始化，且n＝0，同时利用可能的邻节点数量n₀将每个节点在各波束方向上执行邻节点查找的时隙数设置为2·n₀；(4)每个节点判断各波束方向查找到的邻节点数量n是否全部等于0，若是，则执行步骤(5)，否则执行步骤(6)；(5)每个节点设置波束选择概率向量P中各元素的值为0，其中P＝[p_i,0,p_i,1,…,p_i,j,…,p_i,k‑1]，i为节点号，k为定向天线的波束个数，p_i,j为节点i的第j个波束方向被选择执行邻节点查找的波束选择概率，同时每个节点利用rand函数产生k个(0.5,0.8)的随机数，并利用这些随机数对各波束选择概率p_i,j的值进行初始化，然后执行步骤(7)，其中0.5为波束选择概率p_i,j的最小门限值p_min；(6)每个节点根据其各波束方向上查找到的邻节点数量n，对波束选择概率向量P中的各波束选择概率值进行调整，得到优化的波束选择概率值，按如下步骤实现：(6a)判断任一波束方向上邻节点数量n和该波束方向上可能的邻节点数量n₀是否满足n≥n₀，若是，则将该波束方向的波束选择概率值调整为0.5，并执行步骤(7)，否则执行步骤(6b)；(6b)判断该波束方向上邻节点数量n是否满足n＝0，且该波束方向的波束选择概率值是否等于1，若是，则将该波束方向的波束选择概率值调整为0.5，并执行步骤(7)，否则执行步骤(6c)；(6c)将该波束方向的波束选择概率值增加0.1，得到新的波束选择概率值，且增加后的波束选择概率值不超过1；(7)每个节点判断步骤(5)初始化后的波束选择概率向量或步骤(6)调整后的波束选择概率向量中的各波束选择概率值是否全都等于p_min，若是，执行步骤(12)，否则执行步骤(8)；(8)每个节点根据步骤(7)的判断结果，设置其在各波束方向执行邻节点查找的次数向量M和各波束方向发送时隙与接收时隙的比值向量ψ，其中M＝[m₀,m₁,...,m_j,...,m_k‑1]，j为每个节点的第j个波束方向，k为定向天线的波束个数，m_j为每个节点的第j个波束方向被选择执行邻节点查找的次数，为每个节点的第j个波束方向执行邻节点查找时发送时隙和接收时隙的比值；(9)每个节点根据步骤(6)调整后的波束选择概率向量P的值，选择一个波束方向执行邻节点查找，其中查找的次数为该节点的次数向量M中该波束方向的数值m_j；(10)每个节点在其所选择的波束方向上随机选择一种邻节点查找模式，其中邻节点查找模式为：查找模式1：每个节点首先在其所选择的波束方向上的个时隙发送hello信息，再在个时隙接收hello信息，并执行步骤(11)；查找模式2：每个节点首先在其所选择的波束方向上的个时隙接收hello信息，再在个时隙发送hello信息，并执行步骤(11)；(11)每个节点根据其所选择的波束方向上接收到的hello信息，对各波束方向的邻节点表和查找到的邻节点数量n进行更新，并执行步骤(4)；(12)每个节点完成本次邻节点发现过程。