CN106604410A - 基于冲突检测和竞争方式实现无线自组织网络建立的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无线通信技术领域，公开了一种基于冲突检测和竞争方式实现无线自组织网络建立的方法。具体包括以下过程：在网络中设置N个无线网络节点来侦听通信信道，所述N为大于1的自然数，检测信道的使用情况；无线网络节点检测到信道空闲时，发送节点广播信息，同时接收本身以外的N‑1个无线网络节点的广播信息并记录；重复步骤1～2来完成枚举过程，直至确定网络的网络中心节点；网络中心节点采用时分复用的方式，完成资源分配信息的交互；网络中心节点与本身以外的N‑1个无线网络节点通过三次握手交互的方式，完成网络的建立。本方案能够适应无线自组织网络拓扑结构多变，无线网络节点数量较多的情况，使无线传感器探测覆盖范围更广。

Description

基于冲突检测和竞争方式实现无线自组织网络建立的方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别是一种基于冲突检测和竞争方式实现无线自组织网络建立的方法。
背景技术
随着无线传感器技术的发展，无线传感器以其方便的采集手段、低廉的价格进入环境监控、智能交通、战场检测等领域，成为物联网领域重要的技术实现手段与推动力量。在传统恶劣环境与损伤性场景等不适宜人体生存的环境检测中，无线传感器也发挥了巨大的优势。
但是，随着单个无线传感器探测覆盖范围有限，传统无线传感器单节点采集处理的方式已经不满足要求。通过无线传感器网络技术，将多个孤立的无线传感器集成到一个网络中，使无线传感器能够共享数据，协同处理，成为当前的热点技术。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供了一种基于冲突检测和竞争方式实现无线自组织网络建立的方法。
本发明采用的技术方案如下：一种基于冲突检测和竞争方式实现无线自组织网络建立的方法，具体包括以下过程：步骤1、在网络中设置N个无线网络节点来侦听通信信道，所述N为大于1的自然数，检测信道的使用情况；步骤2、无线网络节点检测到信道空闲时，发送节点广播信息，同时接收本身以外的N-1个无线网络节点的广播信息并记录；步骤3、重复步骤1～2来完成枚举过程，直至确定网络的网络中心节点；步骤4、网络中心节点采用时分复用的方式，完成资源分配信息的交互；步骤5、网络中心节点与本身以外的N-1个无线网络节点通过三次握手交互的方式，完成网络的建立。
进一步的，所述步骤1中，所述无线网络节点包括无线传感器、无线通信收发通道和收发天线，所述无线传感器通过无线通信收发通道和收发天线检测信道的使用情况。
进一步的，所述步骤2的具体过程为：无线网络节点如果检测到信道被占用，无线传感器生成随机退避时间，在退避时间后再次侦听；无线网络节点如果检测到信道空闲，则立即发送节点广播信息，在退避时间内，同时接收本身以外的N-1个无线网络节点的广播信息并记录。
进一步的，所述步骤3的具体过程为：重复步骤1～2，如果无线网络节点在侦听通信信道时，发现本身节点信息已经包含在本身以外的无线网络节点的广播信息中，则退出竞争发送过程，停止发送节点广播信息；在重复侦听的过程中，直至只有一个节点的广播信息，则设定这一个节点为网络中心节点，完成无线网络节点的枚举过程。
进一步的，所述步骤4的具体过程中，网络中心节点将时间资源划分为时帧与时元，时间资源由多个时帧组成，每个时帧含有多个时元，获取时隙组合，每一个时隙只与唯一的无线网络节点通信，下一个时隙等待接收该无线网络节点的信息，完成资源分配信息的交互。
进一步的，所述步骤5的具体过程为：步骤51、所述网络中心节点给除本身以外的N-1个无线网络节点发送入网建立广播，无线网络节点接收到网络中心节点的广播信息后，向网络中心节点发送网络接入请求，完成第一次握手交互；步骤52、网络中心节点接受到无线网络节点的网络接入请求后，向无线网络节点发送网络接入响应，完成第二次握手交互；步骤53、无线网络节点接收到网络中心节点的响应后，完成第三次握手交互，完成网络接入过程。
与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：采用多个无线网络节点采集处理，使无线传感器探测覆盖范围更广，无线传感器之间能够共享数据；该方法实现简单，能够适应无线自组织网络拓扑结构多变，无线网络节点数量较多的情况，为无线自组织网络快速建立的一种可靠的方式；发送节点广播信息采用冲突检测的方法实现，能够在不依赖任何无线传感器先验信息的情况下，完成网络的快速建立。
附图说明
图1是本发明无线网络节点组成原理结构示意图。
图2是本发明握手交互过程的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
一种基于冲突检测和竞争方式实现无线自组织网络建立的方法，具体包括以下过程：步骤1、在网络中设置N个无线网络节点来侦听通信信道，所述N为大于1的自然数，检测信道的使用情况；步骤2、通过冲突检测的方法，N个无线网络节点中无线网络节点X检测到信道空闲时，所述无线网络节点X表示N个无线网络节点中任一个无线网络节点，无线网络节点X发送节点广播信息，同时接收无线网络节点X以外的N-1个无线网络节点的广播信息并记录；步骤3、重复步骤1～2来完成枚举过程，直至确定网络的网络中心节点；步骤4、网络中心节点采用时分复用的方式，完成资源分配信息的交互；步骤5、网络中心节点与本身以外的N-1个无线网络节点通过三次握手交互的方式，完成网络的建立。该网络建立方法实现简单，采用冲突检测的方式，在信道空闲时发送广播信息，能够适应无线自组织网络拓扑结构多变、无线网络节点数量较多的情况，实现无线自组织网络的快速建立。
所述步骤1中，所述无线网络节点包括无线传感器、无线通信收发通道和收发天线，所述无线传感器通过无线通信收发通道和收发天线检测信道的使用情况。如图1所述，无线传感器将采集的信号传输给无线通信收发通道，无线通信收发通道与收发天线进行双向传输，可以接受其他无线网络节点的广播信息以及发送自身的广播信息。
所述步骤2的具体过程为：无线网络节点X如果检测到信道被占用，无线传感器生成随机退避时间TR，在退避时间TR后再次侦听；无线网络节点X如果检测到信道空闲，则立即发送节点广播信息，在退避时间TR内，同时接收本身以外即无线网络节点X以外的N-1个无线网络节点的广播信息并记录。
所述步骤3的具体过程为：重复步骤1～2，如果某一个无线网络节点Y在侦听通信信道时，发现本身即无线网络节点Y的节点信息已经包含在本身即无线网络节点Y以外的无线网络节点的广播信息中，则无线网络节点Y退出竞争发送过程，停止发送节点广播信息；在重复侦听的过程中，直至只有一个节点的广播信息，则设定这一个节点为网络中心节点，完成无线网络节点的枚举过程。
所述步骤4的具体过程中，网络中心节点将时间资源划分为时帧与时元，时间资源由多个时帧组成，网络中心时间节点的时间资源配置组合以时帧为重复周期，每个时帧含有多个时元，时元也称作时隙，为最小操作粒度，网络中心节点将时帧内的时隙划分为发送时隙和接收时隙，获取时隙组合，每一个时隙只与唯一的无线网络节点通信，下一个时隙等待接收该无线网络节点的信息，完成资源分配信息的交互。上述过程中，特定的时隙与特定的网络节点进行交互。
如图2所示网络中心节点和其它无线网络节点之间具有三次握手交互的过程。所述步骤5的具体过程为：步骤51、所述网络中心节点给除本身以外的N-1个无线网络节点发送入网建立广播，无线网络节点接收到网络中心节点的广播信息后，向网络中心节点发送网络接入请求，完成第一次握手交互；步骤52、网络中心节点接受到无线网络节点的网络接入请求后，向无线网络节点发送网络接入响应，完成第二次握手交互；步骤53、无线网络节点接收到网络中心节点的响应后，完成第三次握手交互，完成网络接入过程。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种基于冲突检测和竞争方式实现无线自组织网络建立的方法，其特征在于，包括以下过程：步骤1、在网络中设置N个无线网络节点来侦听通信信道，所述N为大于1的自然数，检测信道的使用情况；步骤2、无线网络节点检测到信道空闲时，发送节点广播信息，同时接收本身以外的N-1个无线网络节点的广播信息并记录；步骤3、重复步骤1～2来完成枚举过程，直至确定网络的网络中心节点；步骤4、网络中心节点采用时分复用的方式，完成资源分配信息的交互；步骤5、网络中心节点与本身以外的N-1个无线网络节点通过三次握手交互的方式，完成网络的建立。
2.如权利要求1所述的基于冲突检测和竞争方式实现无线自组织网络建立的方法，其特征在于，所述步骤1中，所述无线网络节点包括无线传感器、无线通信收发通道和收发天线，所述无线传感器通过无线通信收发通道和收发天线检测信道的使用情况。
3.如权利要求2所述的基于冲突检测和竞争方式实现无线自组织网络建立的方法，其特征在于，所述步骤2的具体过程为：无线网络节点如果检测到信道被占用，无线传感器生成随机退避时间，在退避时间后再次侦听；无线网络节点如果检测到信道空闲，则立即发送节点广播信息，在退避时间内，同时接收本身以外的N-1个无线网络节点的广播信息并记录。
4.如权利要求3所述的基于冲突检测和竞争方式实现无线自组织网络建立的方法，其特征在于，所述步骤3的具体过程为：重复步骤1～2，如果无线网络节点在侦听通信信道时，发现本身节点信息已经包含在本身以外的无线网络节点的广播信息中，则退出竞争发送过程，停止发送节点广播信息；在重复侦听的过程中，直至只有一个节点的广播信息，则设定这一个节点为网络中心节点，完成无线网络节点的枚举过程。
5.如权利要求4所述的基于冲突检测和竞争方式实现无线自组织网络建立的方法，其特征在于，所述步骤4的具体过程中，网络中心节点将时间资源划分为时帧与时元，时间资源由多个时帧组成，每个时帧含有多个时元，获取时隙组合，每一个时隙只与唯一的无线网络节点通信，下一个时隙等待接收该无线网络节点的信息，完成资源分配信息的交互。
6.如权利要求5所述的基于冲突检测和竞争方式实现无线自组织网络建立的方法，其特征在于，所述步骤5的具体过程为：步骤51、所述网络中心节点给除本身以外的N-1个无线网络节点发送入网建立广播，无线网络节点接收到网络中心节点的广播信息后，向网络中心节点发送网络接入请求，完成第一次握手交互；步骤52、网络中心节点接受到无线网络节点的网络接入请求后，向无线网络节点发送网络接入响应，完成第二次握手交互；步骤53、无线网络节点接收到网络中心节点的响应后，完成第三次握手交互，完成网络接入过程。
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