邻居发现冲突协调方法、系统、计算机设备及存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种邻居发现冲突协调方法，包括：S1，初始化；S2，判断节点是否需要发送数据帧，若为是，运行S3，若为否，运行S6；S3，发送数据帧并检测数据帧是否冲突，若为是，执行S4，若为否，执行S2；S4，计算冲突概率并判断冲突概率是否大于冲突处理门限，若为是，执行S5，若为否，执行S2；S5，更新冲突次数，执行S8；S6，接收数据帧并检测所接收的数据帧是否成功接收，若为是，执行S7，若为否，执行S2；S7，更新邻居发现列表并重置冲突次数；S8，更新时隙长度并执行S2。本发明专利技术还公开了一种邻居发现冲突协调系统、计算机设备及计算机可读存储介质。本发明专利技术既能根据网络状态自适应调整时隙长度以进行冲突协调，又能保证邻居发现，灵活性强。灵活性强。灵活性强。

【技术实现步骤摘要】
邻居发现冲突协调方法、系统、计算机设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种邻居发现冲突协调方法、一种邻居发现冲突协调系统、一种计算机设备及一种计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]随着数以百万计的个人移动设备不断增加，产生了大量由物联网设备组成的无线网络。设备之间建立网络的首要步骤是获取在其通信范围内其他设备的信息。物联网设备在网络中作为节点在初始化过程中与其他节点进行交互并动态发现其他节点的过程，被称为邻居发现。而由于物联网设备可能具有移动性，因此每个物联网设备都需要不断发现其邻居。
[0003]在分布式网络的条件下，节点间进行邻居发现需要互相接收到对方的信息。因此，如何设计节点的激活和休眠调度规则，使得节点间能够互相接收到对方的信息，被称为邻居发现问题(Neighbor Discovery)。通常，研究人员会将连续的时间离散化为连续数段分割的时间长度，称为时隙模型。
[0004]目前，科研人员对于邻居发现问题已经进行了广泛的研究。由于移动设备的能量是有限的，因此研究人员用占空比(节点的一个工作周期中激活的时间占工作周期总时间的比例)衡量节点的能量，因此现有的邻居发现协议设计目标主要有以下两点：(1)保证邻居发现能在有限的时间内完成；(2)尽可能地降低邻居发现的发现延迟。
[0005]大部分协议假设一对节点只要在相同的时刻同时激活节点就能互相发现，通过设计节点激活/休眠时间序列，使得节点能更快地达到在同一时间激活的状态，以达到降低发现延迟的目的。如Disco协议设计了一种基于两个素数生成的时间序列，使得协议能够在给定占空比的情况下进行有发现延迟理论上界的邻居发现。U
‑
connect协议设计了一种基于一个素数生成的时间序列，序列中节点每经过素数的倍数个时隙，则在一段长度为素数的一半的时隙中连续激活。Quorum类协议则是设计了一种根据占空比生成矩阵形式的时间序列的方法。Hello协议通过是针对无线传感器网络的能源效率问题，提出的包含可变参数的确定性邻居发现方法，通过调整邻居发现的单次会合周期时长和会合所需周期数以适应各个应用场景。Nihao通过在休眠时隙中增加发送信标，来减少节点的唤醒时隙数量。
[0006]然而，在邻居发现协议的实际应用中，不同节点发送的信标产生冲突也是影响节点发现延迟的重要因素。其中一种冲突处理方法是冲突后改变时隙长度。但是时隙长度快速地增长会使节点工作周期过长、浪费过多的时间资源，导致节点发现延迟上升；而时隙长度增长过慢则会导致节点无法应对冲突频繁的网络状况。因此，如何根据网络状态进行冲突处理是一个值得关注的问题。
[0007]北京大学的边凯归团队提出了基于信标冲突检测的邻居发现信标冲突避免的协议。这两种方法采用了信标冲突后加倍时隙长度的冲突处理机制，但是这两种方法并未充分考虑改变时隙长度对发现延迟的影响，在降低了节点信标冲突概率的同时邻居发现仍然具有较高的发现延迟。在节点数量较多的情况下，若某个节点出现连续信标冲突，会导致单
个节点时隙以指数倍增的速度迅速增长，即使当前整体网络冲突并不频繁，邻居发现所需的时间也会急剧上升。仅从信标冲突处理的角度考虑信标冲突问题而忽略了整体的网络状态，机械而又粗糙地调整时隙长度导致了此类冲突机制在处理邻居发现信标冲突问题时效果不佳。
[0008]综上，为了保证在实际应用场景中分布式无线网络的邻居发现能够在有限的时间内互相发现，加强邻居发现协议的实用性，需要一种能够充分解决邻居发现协议信标冲突问题的方法。由于在分布式的无线网络中信标冲突的问题是难以避免的，因此解决这个问题的关键在于冲突发生以后，如何进行一种无需额外节点信息、能够根据网络状态自适应调整时隙长度进行冲突协调的同时又能保证邻居发现的方法，这正是本专利技术致力于解决的问题和实现的目标。

技术实现思路

[0009]本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种邻居发现冲突协调方法、系统、计算机设备及计算机可读存储介质，既能根据网络状态自适应调整时隙长度以进行冲突协调，又能保证邻居发现，灵活性强，准确性高。
[0010]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种邻居发现冲突协调方法，包括：
[0011]S1，初始化时隙长度、冲突次数及冲突概率；
[0012]S2，判断节点是否需要发送数据帧，判断为是时，则运行步骤S3，判断为否时，则运行步骤S6；
[0013]S3，发送数据帧，并检测所发送的数据帧是否冲突，判断为是时，则执行步骤S4，判断为否时，则执行步骤S2；
[0014]S4，计算冲突概率，并判断所述冲突概率是否大于预设的冲突处理门限，判断为是时，则执行步骤S5，判断为否时，则执行步骤S2；
[0015]S5，更新所述冲突次数，执行步骤S8；
[0016]S6，接收数据帧，并检测所接收的数据帧是否成功接收，判断为是时，则执行步骤S7，判断为否时，则执行步骤S2；
[0017]S7，更新邻居发现列表，并重置所述冲突次数；
[0018]S8，根据所述冲突次数及预设的最优时隙长度更新所述时隙长度，并重新执行步骤S2。
[0019]作为上述方案的改进，初始化所述时隙长度时，将所述时隙长度设置为与预设的最优时隙长度相等。
[0020]作为上述方案的改进，所述最优时隙长度的计算方法包括：根据公式SL0＝[0.182
×
N+1.889]+1，计算最优时隙长度SL0，其中，[0.182
×
N+1.889]为取整函数，N为节点数。
[0021]作为上述方案的改进，初始化所述冲突次数及冲突概率时，将所述冲突次数及冲突概率均设置为0。
[0022]作为上述方案的改进，所述冲突概率为历史冲突次数与总工作时隙数之商。
[0023]作为上述方案的改进，所述根据冲突次数及预设的最优时隙长度更新时隙长度的方法包括：根据公式SL＝(Count+1)SL0，更新时隙长度SL，其中，Count为冲突次数，SL0为最优时隙长度。
[0024]相应地，本专利技术还提供了一种邻居发现冲突协调系统，包括初始化单元、发送检测单元、冲突检测单元、冲突计数单元、冲突更新单元、接收检测单元、列表更新单元及时隙长度更新单元:所述初始化单元用于初始化时隙长度及冲突次数，并驱动所述发送检测单元进行处理；所述发送检测单元用于判断节点是否需要发送数据帧，判断为是时，驱动所述冲突检测单元进行处理，判断为否时，则驱动所述接收检测单元进行处理；所述冲突检测单元用于发送数据帧，并检测所发送的数据帧是否冲突，判断为是时，则驱动所述冲突计数单元进行处理，判断为否时，则驱动所述发送检测单元进行处理；所述冲突计数单元用于计算冲突概率，并判断所述冲突概率是否大于预设的冲突处理门限，判断为是时，则驱动所述冲突更新单元进行处理，判断为否时，则驱动所述发送检测单元进行处理；所述冲突更新单元用于更新所述冲突次数，并驱动所述时隙长度更新单元进行处理；所述接收检测单元用于接收本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种邻居发现冲突协调方法，其特征在于，包括：S1，初始化时隙长度、冲突次数及冲突概率；S2，判断节点是否需要发送数据帧，判断为是时，则运行步骤S3，判断为否时，则运行步骤S6；S3，发送数据帧，并检测所发送的数据帧是否冲突，判断为是时，则执行步骤S4，判断为否时，则执行步骤S2；S4，计算冲突概率，并判断所述冲突概率是否大于预设的冲突处理门限，判断为是时，则执行步骤S5，判断为否时，则执行步骤S2；S5，更新所述冲突次数，执行步骤S8；S6，接收数据帧，并检测所接收的数据帧是否成功接收，判断为是时，则执行步骤S7，判断为否时，则执行步骤S2；S7，更新邻居发现列表，并重置所述冲突次数；S8，根据所述冲突次数及预设的最优时隙长度更新所述时隙长度，并重新执行步骤S2。2.如权利要求1所述的邻居发现冲突协调方法，其特征在于，初始化所述时隙长度时，将所述时隙长度设置为与预设的最优时隙长度相等。3.如权利要求1或2所述的邻居发现冲突协调方法，其特征在于，所述最优时隙长度的计算方法包括：根据公式SL0＝[0.182
×
N+1.889]+1，计算最优时隙长度SL0，其中，[0.182
×
N+1.889]为取整函数，N为节点数。4.如权利要求1所述的邻居发现冲突协调方法，其特征在于，初始化所述冲突次数及冲突概率时，将所述冲突次数及冲突概率均设置为0。5.如权利要求1所述的邻居发现冲突协调方法，其特征在于，所述冲突概率为历史冲突次数与总工作时隙数之商。6.如权利要求1所述的邻居发现冲突协调方法，其特征在于，所述根据冲突次数及预设的最优时隙长度更新时隙长度的方法包括：根据公式SL＝(Count+1)SL0，更新时隙长度SL，其中，Count为冲突次数，SL0为最优时隙长度。7.一种邻居发现冲突协调系统，其特征在于，包括初始化单元、发送检测单元、冲突检测单元、冲突...

【专利技术属性】
技术研发人员：林智勇，易淙铭，魏纵横，温剑丰，刘海，余璐，
申请(专利权)人：广东技术师范大学，
类型：发明
国别省市：