專利名稱：一種實(shí)現(xiàn)頻段切換、拓?fù)淇刂频姆椒把b置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種實(shí)現(xiàn)頻段切換、拓樸控制的方 法及裝置。
背景技術(shù)：
無線通信技術(shù)的發(fā)展越來越難滿足人們?cè)跓o線接入領(lǐng)域的需求，為了緩 解這一矛盾，人們利用新的頻段不斷開發(fā)出新的無線接入技術(shù)，但是，由于 無線接入技術(shù)所使用的節(jié)點(diǎn)天線的尺寸和功率的限制，可以用于無線接入技
術(shù)的頻段非常有限。認(rèn)知無線電(CR, Cognitive Radio)技術(shù)的出現(xiàn)，為解 決節(jié)點(diǎn)可用于無線接入技術(shù)的頻段非常有限這一 問題，開創(chuàng)了嶄新的局面。
CR技術(shù)是指包含智能收發(fā)器的無線通信技術(shù)，該收發(fā)器能夠智能檢測(cè)出 在無線網(wǎng)絡(luò)中，哪些頻段未被占用和/或哪些頻段正在被使用，當(dāng)檢測(cè)出有未 被使用的頻段時(shí)，具有CR技術(shù)的節(jié)點(diǎn)就可以使用檢測(cè)出的未被使用的頻段進(jìn) 行通信。
也就是說，CR技術(shù)具有可以智能地感知無線信道環(huán)境的能力，即可以智 能地感知無線網(wǎng)絡(luò)中信道的可用頻段，并根據(jù)感知到的可用頻段進(jìn)行頻段切 換。具有CR技術(shù)的節(jié)點(diǎn)通過改變網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的工作參數(shù)，可以實(shí)時(shí)地適應(yīng)無線 信道環(huán)境，從而可以在任意時(shí)刻、任何地點(diǎn)提供可靠的通信，而且，通過將 自身頻段切換到感知到的信道的可用頻段，可以高效地使用無線信道資源。
為了便于描述，將具有CR技術(shù)的節(jié)點(diǎn)組成的無線網(wǎng)絡(luò)稱為CR網(wǎng)絡(luò)。
對(duì)于CR技術(shù)的研究，現(xiàn)有進(jìn)行頻段切換的技術(shù)為C.Xin等人提出的根 據(jù)CR網(wǎng)絡(luò)中路由需求進(jìn)行頻段切換。具體為C.Xin等人對(duì)CR網(wǎng)絡(luò)提出了 一種分層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用的原則是同 一層上的節(jié)點(diǎn)使用相 同頻段的信道。在現(xiàn)有技術(shù)中，采用了具體的算法，將CR網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)使用 的頻段計(jì)算出來，根據(jù)計(jì)算出的結(jié)果進(jìn)行分層，并在分層的無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上 研究路由計(jì)算和頻段切換問題。路由計(jì)算的思想是創(chuàng)造一個(gè)盡量精確的圖來 描述出無線網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)可能的連通關(guān)系，然后給連通關(guān)系分配權(quán)值，按照最短路由算法找出最短路徑。頻段切換就是根據(jù)路由計(jì)算進(jìn)行的，節(jié)點(diǎn)配 備有兩個(gè)端口，當(dāng)節(jié)點(diǎn)感知到有可用頻段時(shí)，根據(jù)路由計(jì)算得到的最短路徑 對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)，通過調(diào)整節(jié)點(diǎn)使用的端口，進(jìn)行頻段切換，即把節(jié)點(diǎn)當(dāng)前工作 頻段切換至最短路徑對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)的工作頻段，完成頻段的切換。現(xiàn)有技術(shù)的 缺點(diǎn)是，節(jié)點(diǎn)僅由路由需求進(jìn)行頻段的切換，而在無線網(wǎng)絡(luò)中，存在一些特 殊的節(jié)點(diǎn)，它們對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)的連通起著至關(guān)重要的作用，如果這些節(jié)點(diǎn)從原 有無線網(wǎng)絡(luò)的拓樸結(jié)構(gòu)中切換出去，對(duì)于原有無線網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)來說，這些 節(jié)點(diǎn)不再存在，這將導(dǎo)致原有拓樸結(jié)構(gòu)出現(xiàn)分割，原有層面斷開，造成節(jié)點(diǎn) 無法正常通信?，F(xiàn)有技術(shù)沒有考慮這些特殊節(jié)點(diǎn)對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)造成的 影響，即沒有考慮頻段切換對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)連通性帶來的威脅，所以，現(xiàn)有技術(shù) 進(jìn)行頻段切換無法保證無線網(wǎng)絡(luò)的連通性。
除此之外，對(duì)于CR技術(shù)的研究，長(zhǎng)期以來，研究的重心集中在如何進(jìn)行 頻譜偵聽及主用戶檢測(cè)、動(dòng)態(tài)頻譜分配、功率控制等問題上，而對(duì)于其網(wǎng)絡(luò) 層以上，即高層協(xié)議的研究還處于初級(jí)階段。
拓樸控制技術(shù)是一種涉及網(wǎng)絡(luò)層以上的協(xié)議的技術(shù)。在無線網(wǎng)絡(luò)生成的 網(wǎng)絡(luò)拓樸中，可以直接通信的每?jī)蓚€(gè)節(jié)點(diǎn)之間存在一條拓樸邊，如果沒有拓 樸控制，所有節(jié)點(diǎn)都會(huì)以最大的發(fā)射功率進(jìn)行工作，在這種情況下， 一方面， 節(jié)點(diǎn)有限的能量將被快速消耗，降低了無線網(wǎng)絡(luò)的生存周期，而且，每個(gè)節(jié) 點(diǎn)的無線信號(hào)將會(huì)大量覆蓋其它節(jié)點(diǎn)，造成無線信號(hào)沖突頻繁，影響節(jié)點(diǎn)的 通信質(zhì)量，降低網(wǎng)絡(luò)的吞吐率。另一方面，將會(huì)使生成的網(wǎng)絡(luò)拓樸中存在大 量的邊，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓樸的信息量大，路由計(jì)算復(fù)雜。因此，需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓樸 進(jìn)行控制。拓樸控制技術(shù)在保證網(wǎng)絡(luò)連通的前提下，通過調(diào)整節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功 率，延長(zhǎng)無線網(wǎng)絡(luò)生存周期，提高無線網(wǎng)絡(luò)吞吐量，降低無線信號(hào)的干擾， 節(jié)約節(jié)點(diǎn)資源。
現(xiàn)有技術(shù)的 一 種拓樸控制技術(shù)為，S.Narayanaswamy等人提出的 COMPOW協(xié)議。COMPOW協(xié)議根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)選擇一個(gè)供網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有節(jié) 點(diǎn)共同使用的發(fā)送功率，基本思想為網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)使用同一個(gè)發(fā)射功 率，在保證網(wǎng)絡(luò)連通的前提下，將功率最小化。在網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)分布均勻的情況下，COMPOW協(xié)議具有較好的性能。但 是在節(jié)點(diǎn)分布不均勻的情況下，各節(jié)點(diǎn)位置有的密集，有的相對(duì)較遠(yuǎn)，比如 孤立節(jié)點(diǎn)(網(wǎng)絡(luò)邊緣的節(jié)點(diǎn))，而位置密集的節(jié)點(diǎn)需要的發(fā)射功率小，位置較 遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)需要的發(fā)射功率大，根據(jù)COMPOW協(xié)議的規(guī)定，所有節(jié)點(diǎn)需要使 用同一個(gè)發(fā)射功率，并且在保證網(wǎng)絡(luò)連通的前提下，將使用的發(fā)射功率最小 化，因此，勢(shì)必需要使用位置較遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)所需的發(fā)射功率，這樣，對(duì)于所需 發(fā)射功率較小的節(jié)點(diǎn)來說，無疑是一種浪費(fèi)。因此，COMPOW協(xié)議不適用于 節(jié)點(diǎn)分布不均勻的情況。
由于CR技術(shù)可以智能地感知無線通信系統(tǒng)中的信道的可用頻段，并將節(jié) 點(diǎn)頻段切換到感知到的信道的可用頻段，若使用COMPOW協(xié)議，由于CR技 術(shù)的切換行為使無線通信網(wǎng)絡(luò)的拓樸結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)分布不均勻， 因此COMPOW協(xié)議不適用于CR技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例所要解決的技術(shù)問題是提供一種實(shí)現(xiàn)頻段切換、拓樸控制 的方法，用以針對(duì)現(xiàn)有CR技術(shù)的問題，提供一種新型頻段切換、拓樸控制的 方法。
本發(fā)明的另 一個(gè)目的是提供一種實(shí)現(xiàn)頻段切換的裝置和實(shí)現(xiàn)拓樸控制技 術(shù)的裝置，從而保證該方法的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用。
一種實(shí)現(xiàn)頻段切換的方法，所述方法包括
節(jié)點(diǎn)觸發(fā)頻段切換；
若所述頻段切換為從授權(quán)頻段切換至非授權(quán)頻段，根據(jù)收集的所述節(jié)點(diǎn) 的鄰節(jié)點(diǎn)信息探測(cè)所述節(jié)點(diǎn)是否為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，如果是，拒絕切換，否則，進(jìn) 行切換；若所述頻段切換為從非授權(quán)頻段切換至授權(quán)頻段，則進(jìn)行切換。
一種實(shí)現(xiàn)頻段切換的裝置，所述裝置包括
頻段觸發(fā)單元，用于觸發(fā)頻段切換； 探測(cè)單元，用于若所述頻段觸發(fā)單元觸發(fā)的頻段切換為從授權(quán)頻段切換 至非授權(quán)頻段時(shí)，根據(jù)節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)信息探測(cè)所述節(jié)點(diǎn)是否為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)；切換單元，用于若所述頻段觸發(fā)單元觸發(fā)的頻段切換為從授權(quán)頻段切換 至非授權(quán)頻段時(shí)，如果所述探測(cè)單元探測(cè)出所述節(jié)點(diǎn)是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，拒絕切換，
否則，進(jìn)行切換；若所述頻段觸發(fā)單元觸發(fā)的頻段切換為從非授權(quán)頻段切換 至授權(quán)頻段時(shí)，則進(jìn)行切換。
一種實(shí)現(xiàn)拓樸控制的方法，所述方法包括
節(jié)點(diǎn)觸發(fā)頻段切換；
若所述頻段切換為從授權(quán)頻段切換至非授權(quán)頻段，根據(jù)收集的所述節(jié)點(diǎn) 的鄰節(jié)點(diǎn)信息探測(cè)所述節(jié)點(diǎn)是否為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，如果是，拒絕切換，流程結(jié)束， 否則，進(jìn)行切換；若所述頻段切換為從非授權(quán)頻段切換至授權(quán)頻段，則進(jìn)行 切換；
若所述節(jié)點(diǎn)的對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)小于預(yù)設(shè)門限值，調(diào)整所述節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功 率直到所述對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)大于或者等于所述門限值，或者，調(diào)整所述節(jié)點(diǎn) 的發(fā)射功率為預(yù)設(shè)的發(fā)射功率上限。
一種實(shí)現(xiàn)拓樸控制的裝置，所述裝置包括
頻段觸發(fā)單元，用于觸發(fā)頻段切換；
探測(cè)單元，用于若所述頻段觸發(fā)單元觸發(fā)的頻段切換為從授權(quán)頻段切換 至非授權(quán)頻段時(shí)，根據(jù)節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)信息探測(cè)所述節(jié)點(diǎn)是否為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)；
切換單元，用于若所述頻段觸發(fā)單元觸發(fā)的頻段切換為從授權(quán)頻段切換 至非授權(quán)頻段時(shí)，如果所述探測(cè)單元探測(cè)出所述節(jié)點(diǎn)是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，拒絕切換， 否則，進(jìn)行切換；若所述頻段觸發(fā)單元觸發(fā)的頻段切換為從非授權(quán)頻段切換 至授權(quán)頻段時(shí)，則進(jìn)行切換；
優(yōu)化單元，用于在所述切換單元進(jìn)行切換后，當(dāng)所述節(jié)點(diǎn)的對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn) 個(gè)數(shù)小于預(yù)設(shè)的門限值時(shí)，調(diào)整節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率，直到所述對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù) 大于或者等于所述門限值，或者，調(diào)整所述節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率為預(yù)設(shè)的發(fā)射功 率上限。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果節(jié)點(diǎn)探測(cè)自身是否為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，若是，當(dāng)節(jié)點(diǎn)需要從授權(quán)頻段切換到非 授權(quán)頻段時(shí)，不進(jìn)行切換，若否，進(jìn)行切換。由于關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)是無線網(wǎng)絡(luò)拓樸 結(jié)構(gòu)中對(duì)網(wǎng)絡(luò)連通起著關(guān)鍵作用的節(jié)點(diǎn)，若節(jié)點(diǎn)是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，意味著該節(jié)點(diǎn) 不能離開所在的拓樸結(jié)構(gòu)，所以，該節(jié)點(diǎn)不能進(jìn)行切換，若節(jié)點(diǎn)不是關(guān)鍵節(jié) 點(diǎn)，意味著該節(jié)點(diǎn)離開所在的拓樸結(jié)構(gòu)，對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)的連通性不會(huì)帶來影響， 所以，可以進(jìn)行切換，這樣，從無線網(wǎng)絡(luò)的連通性入手，節(jié)點(diǎn)的切換行為保 證了無線網(wǎng)絡(luò)的連通。當(dāng)需要從非授權(quán)頻段切換到授權(quán)頻段時(shí)，對(duì)授權(quán)頻段 來說，節(jié)點(diǎn)增加，意味著無線網(wǎng)絡(luò)的連通性增強(qiáng)，增加了節(jié)點(diǎn)之間可達(dá)的可
能性，所以直接切換即可?？梢?，本發(fā)明實(shí)施例提供的方法在CR技術(shù)下，進(jìn)
行頻段切換時(shí)，保證了無線網(wǎng)絡(luò)的連通性。而且，本發(fā)明實(shí)施例中引入可調(diào) 功率等級(jí)的概念，當(dāng)節(jié)點(diǎn)的對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)大于或等于對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)的門 限值時(shí)，不進(jìn)行發(fā)射功率的調(diào)整，當(dāng)節(jié)點(diǎn)的對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)小于對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn) 個(gè)數(shù)的門限值時(shí)，調(diào)整節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率，使節(jié)點(diǎn)的功率等級(jí)增加，進(jìn)而增加 了節(jié)點(diǎn)的覆蓋范圍，即增加了可達(dá)的節(jié)點(diǎn)數(shù)量，直到節(jié)點(diǎn)的對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù) 大于或等于對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)的門限值，或者，直到可調(diào)功率等級(jí)達(dá)到最大值，從
而實(shí)現(xiàn)了對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)的拓樸結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化?？梢钥闯觯景l(fā)明實(shí)施例為CR技 術(shù)提供了一種新型拓樸控制技術(shù)，此外，本發(fā)明實(shí)施例提供的方法，還可以 有效地降低無線網(wǎng)絡(luò)的能耗，減少功率的浪費(fèi)，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生存期。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的頻段切換方法流程圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的進(jìn)行頻段切換的方法流程圖3為本發(fā)明具體實(shí)例提供的構(gòu)造鄰接矩陣方法流程圖4為本發(fā)明具體實(shí)例提供的探測(cè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)方法流程圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的拓樸控制方法流程圖6為本發(fā)明具體實(shí)例才是供的仿真網(wǎng)絡(luò)生存期示意圖7為本發(fā)明具體實(shí)施例提供的仿真網(wǎng)絡(luò)剩余能量示意圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的頻段切換裝置結(jié)構(gòu)圖；圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的拓樸控制裝置結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附 圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
參考圖1,示出了本發(fā)明的一種實(shí)現(xiàn)頻段切換的方法實(shí)施例的流程圖，可
以包括以下步驟
步驟101:節(jié)點(diǎn)觸發(fā)頻段切換；
步驟102:若所述頻段切換為從授權(quán)頻段切換至非授權(quán)頻段，根據(jù)收集的 所述節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)信息探測(cè)所述節(jié)點(diǎn)是否為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，如果是，拒絕切換， 否則，進(jìn)行切換；若所述頻段切換為從非授權(quán)頻段切換至授權(quán)頻段，則進(jìn)行 切換。
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)圖1所示各步進(jìn)行詳細(xì)說明。
首先，需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例采用了邏輯分層的網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)， 邏輯分層的網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)是指根據(jù)節(jié)點(diǎn)使用的頻率將分布在同 一區(qū)域內(nèi)的節(jié) 點(diǎn)劃分為不同的邏輯層面，位于同 一邏輯層面的節(jié)點(diǎn)使用同 一個(gè)頻率進(jìn)行工 作，可以直接進(jìn)行通信，從而使用同一個(gè)頻率進(jìn)行工作的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成該邏輯層 面上的網(wǎng)絡(luò)邏輯拓樸結(jié)構(gòu)。本發(fā)明實(shí)施例涉及的各步驟均是位于不同邏輯層 面的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行的通信。
在CR環(huán)境下實(shí)現(xiàn)頻段切換，首先要保證無線網(wǎng)絡(luò)的連通性，為了保證無 線網(wǎng)絡(luò)的連通，本發(fā)明實(shí)施例引入關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的概念，在需要切換頻段時(shí)，若 節(jié)點(diǎn)自身是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，表明該節(jié)點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)連通起著關(guān)鍵的作用，若沒有該節(jié) 點(diǎn)，無法保證無線網(wǎng)絡(luò)的連通性，因此，該節(jié)點(diǎn)不能切換頻段，若節(jié)點(diǎn)自身 不是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，表明該節(jié)點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)連通的作用不大，若沒有該節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)仍 能維持連通，因此，該節(jié)點(diǎn)可以切換頻段。為了對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)進(jìn)行控 制，本發(fā)明實(shí)施例還進(jìn)行了拓樸優(yōu)化。下面分為各步驟進(jìn)行說明。
本發(fā)明實(shí)施例提供頻段切換的方法在CR技術(shù)下，在節(jié)點(diǎn)進(jìn)行頻段切換 時(shí)，首先判斷節(jié)點(diǎn)是否為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，如果是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)且從授權(quán)頻段切換到非授權(quán)頻段，拒絕切換，保證了無線網(wǎng)絡(luò)的連通性。
參見圖2,示出了本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行頻段切換的方法流程圖。
步驟201:周期性收集鄰節(jié)點(diǎn)信息，建立鄰節(jié)點(diǎn)表。
節(jié)點(diǎn)間通過發(fā)送、接收分組，交換彼此信息，從而各節(jié)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)出至少包 含鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)、發(fā)送分組的節(jié)點(diǎn)等鄰節(jié)點(diǎn)信息，4艮據(jù)鄰節(jié)點(diǎn)信息建立鄰節(jié)點(diǎn) 表。
步驟202:根據(jù)鄰節(jié)點(diǎn)表周期性探測(cè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。
節(jié)點(diǎn)間交換鄰節(jié)點(diǎn)表，利用鄰節(jié)點(diǎn)表獲取拓樸信息，進(jìn)而探測(cè)出無線網(wǎng) 絡(luò)中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，置關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)標(biāo)志位。
步驟203:節(jié)點(diǎn)觸發(fā)頻段切換。
對(duì)可能出現(xiàn)的以下兩種情況分別進(jìn)行處理
(1) 若節(jié)點(diǎn)需要從授權(quán)頻段切換至非授權(quán)頻段，進(jìn)入步驟204,
步驟204:檢查自己是否為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，若是關(guān)4建節(jié)點(diǎn)，則進(jìn)入步驟205， 否則，進(jìn)入步驟206。
步驟205:拒絕切換，流程結(jié)束。
步驟206:進(jìn)行切換，流程結(jié)束。
(2) 若節(jié)點(diǎn)需要從非授權(quán)頻段切換至授權(quán)頻段，進(jìn)入步驟207。 步驟207:進(jìn)行切換，流程結(jié)束。
節(jié)點(diǎn)從授權(quán)頻段切換至非授權(quán)頻段，對(duì)于授權(quán)頻段來說，節(jié)點(diǎn)減少，意 味著無線網(wǎng)絡(luò)的連通性減弱，減小了節(jié)點(diǎn)之間可達(dá)的可能性，因此，需要檢 查自身是否為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，對(duì)于關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，不進(jìn)行切換，以保證無線網(wǎng)絡(luò)的連 通性。
節(jié)點(diǎn)從非授權(quán)頻段切換至授權(quán)頻段，對(duì)于授權(quán)頻段來說，節(jié)點(diǎn)增加，意 味著無線網(wǎng)絡(luò)的連通性增強(qiáng)，增加了節(jié)點(diǎn)之間可達(dá)的可能性，因此，不需要 進(jìn)行檢查，可以直接進(jìn)行切換。
下面結(jié)合一個(gè)具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。在具體實(shí)例中，無線網(wǎng)絡(luò)為無線局域網(wǎng)(WLAN, Wireless Local-area Network),授權(quán)頻段為wlan頻段，非授權(quán)頻段為WiMax頻段。
為清楚準(zhǔn)確地描述具體實(shí)例，僅以任意節(jié)點(diǎn)u為例進(jìn)行說明。節(jié)點(diǎn)u在 進(jìn)行拓樸優(yōu)化之前，需要開機(jī)，并進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，節(jié)點(diǎn)u開機(jī)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài) 后，進(jìn)行初始化，即令節(jié)點(diǎn)u的發(fā)射功率PU = P。， P。為發(fā)射功率最小值，清 空鄰節(jié)點(diǎn)表，廣播分組序號(hào)置零。廣播分組序號(hào)的作用是保證節(jié)點(diǎn)僅發(fā)送一 次同樣的拓樸更新信息，以及區(qū)別較早發(fā)送的廣播分組與新發(fā)送的廣播分組， 通信過程有可能發(fā)生阻塞現(xiàn)象，如果發(fā)生阻塞，較早發(fā)送的廣播分組與新發(fā) 送的廣播分組容易發(fā)生混淆，因此，需要對(duì)廣播分組添加序號(hào)，以區(qū)別各分 組。初始化時(shí)，節(jié)點(diǎn)工作在wlan頻^殳。初始化后，可以進(jìn)行以下步驟
節(jié)點(diǎn)u使用hello分組及ack分組周期性收集鄰節(jié)點(diǎn)信息，建立鄰節(jié)點(diǎn)表。
節(jié)點(diǎn)u構(gòu)建hello分組，使用自己的頻段廣播所述hello分組。若某鄰節(jié) 點(diǎn)接收到所述hello分組，則構(gòu)建ack分組，對(duì)節(jié)點(diǎn)u回復(fù)所述ack分組，并 銷毀所述hello分組，當(dāng)節(jié)點(diǎn)u接收到所述ack分組后，將發(fā)送ack分組的鄰 節(jié)點(diǎn)信息添加到自身鄰節(jié)點(diǎn)表中，并銷毀所述ack分組。
一段時(shí)間TO以后，各節(jié)點(diǎn)完成鄰節(jié)點(diǎn)信息的收集工作。
鄰節(jié)點(diǎn)信息收集工作完成以后，需要構(gòu)建鄰接矩陣，探測(cè)出自身是否為 關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，網(wǎng)絡(luò)的連通性是網(wǎng)絡(luò)通信的前提條件。此 處，引入關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的概念，將關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)作為節(jié)點(diǎn)是否進(jìn)行頻段切換的準(zhǔn)則， 保證了節(jié)點(diǎn)在切換頻段時(shí)，WLAN的連通性。參見圖3，構(gòu)建鄰接矩陣可以 包括以下步驟
步驟301:節(jié)點(diǎn)u構(gòu)建并發(fā)送flood分組(flood即為鄰節(jié)點(diǎn)表)。 flood分組結(jié)構(gòu)如表1所示。
表1
TypeSendNodeRevNodeSendNumNeighborNumNeighours
在本實(shí)施例中，發(fā)送節(jié)點(diǎn)的地址為節(jié)點(diǎn)u自身的地址，目的地址置為廣 播地址，將節(jié)點(diǎn)u當(dāng)前的廣播分組序號(hào)填入，并將鄰節(jié)點(diǎn)信息填入flood分組,發(fā)送所述flood分組，并更新當(dāng)前的廣播分組序號(hào)。
步驟302:節(jié)點(diǎn)u接收來自鄰節(jié)點(diǎn)的分組，根據(jù)分組的Type域檢查是否 為flood分組，若是，進(jìn)入步驟303，若否，銷毀該分組。
步驟303:節(jié)點(diǎn)u4企查flood分組的SendNode是否是自己的對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)， 若是，進(jìn)入步驟304,若否，銷毀該flood分組。
對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)表示兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間能夠雙向可達(dá)。
步驟304:以SendNode作為鄰接矩陣某行的首元素，讀取該flood分組 的Neighbors域，4巴對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)信息存》文在鄰接矩陣中SendNode所在的行。
在存儲(chǔ)過程中，剔除對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)信息中表示節(jié)點(diǎn)u的信息。
這里，鄰接矩陣用于對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的探測(cè)。
一段時(shí)間Tl以后，flood分組接收完畢，節(jié)點(diǎn)u開始探測(cè)自身是否為關(guān) 鍵節(jié)點(diǎn)。探測(cè)節(jié)點(diǎn)是否為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)是運(yùn)行K跳關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)探測(cè)算法，檢查鄰接 矩陣能否構(gòu)成連通圖，在本具體實(shí)例中，節(jié)點(diǎn)u通過flood分組，得到兩條拓 樸信息，利用該拓樸信息運(yùn)行兩跳關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)探測(cè)算法。參見圖4，具體可以包 括以下步驟
步驟401:構(gòu)建空集合。
步驟402:在鄰接矩陣中任選一行放入所述空集合，構(gòu)成集合。
步驟403:依次檢查鄰接矩陣剩余行與步驟402中任選的一行是否有公共 節(jié)點(diǎn)。
一旦有與任選的 一行有公共節(jié)點(diǎn)的剩余行，則表明該行可以添加到集合 中，進(jìn)入步驟404,如果沒有公共節(jié)點(diǎn)，則在步驟403中繼續(xù)檢查，直到檢查 完所有剩余行。
步驟404:將可以添加到集合中的行添加進(jìn)集合直到把所有可以添加到集 合中的行添加完畢，進(jìn)入步驟405。
步驟405:檢查鄰接矩陣的所有行是否都添加到所述集合中。
如果是，則證明了鄰接矩陣可以構(gòu)成連通圖，即去掉節(jié)點(diǎn)u之后，剩余節(jié)點(diǎn)仍能保證wlan連通，節(jié)點(diǎn)u不是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，結(jié)束流程。否則，鄰接矩陣不能構(gòu)成連通圖，即去掉節(jié)點(diǎn)u之后，剩余節(jié)點(diǎn)不能保證WLAN連通，節(jié)點(diǎn)u是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，進(jìn)入步驟406。
步驟406:置節(jié)點(diǎn)u關(guān)^l建節(jié)點(diǎn)標(biāo)志位，結(jié)束流程。
節(jié)點(diǎn)u的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)探測(cè)工作完成。
當(dāng)出現(xiàn)切換請(qǐng)求時(shí)，節(jié)點(diǎn)u對(duì)切換請(qǐng)求進(jìn)行分析，按照以下兩種情況分別進(jìn)行處理
節(jié)點(diǎn)u由非授權(quán)頻段切換回wlan頻段此時(shí)，對(duì)于WLAN,增加了新的節(jié)點(diǎn)，意味著網(wǎng)絡(luò)的連通性增強(qiáng)，增加了節(jié)點(diǎn)之間可達(dá)的可能性，因此，節(jié)點(diǎn)u直接進(jìn)行切換即可。
節(jié)點(diǎn)u由wlan頻段切換回非授權(quán)頻段此時(shí)，對(duì)于WLAN,減少了原有的節(jié)點(diǎn)，意味著網(wǎng)絡(luò)的連通性減弱，減小了節(jié)點(diǎn)之間可達(dá)的可能性，因此，需要首先檢查自身是否為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，若是，則拒絕切換請(qǐng)求，否則，進(jìn)行切換。
本發(fā)明上述實(shí)施例提供的方法，通過構(gòu)造鄰接矩陣，運(yùn)行K跳關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)探測(cè)算法，檢查鄰接矩陣能否構(gòu)成連通圖來判斷進(jìn)行頻段切換的節(jié)點(diǎn)是否為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，如果是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)且從授權(quán)頻段切換到非授權(quán)頻段時(shí)，該節(jié)點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)連通起著關(guān)鍵作用，所以不能進(jìn)行切換，若節(jié)點(diǎn)不是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，意味著該節(jié)點(diǎn)離開所在的拓樸結(jié)構(gòu)，對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)的連通性不會(huì)帶來影響，所以，可以進(jìn)行切換。
本發(fā)明提供的另 一 實(shí)施例在執(zhí)行前述的實(shí)施例的步驟之后，由于節(jié)點(diǎn)的切換行為導(dǎo)致無線網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，節(jié)點(diǎn)原來的發(fā)射功率可能不再適合新的拓樸結(jié)構(gòu)，所以，需要對(duì)節(jié)點(diǎn)切換后的拓樸結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，為此，引入可調(diào)功率等級(jí)的概念，當(dāng)節(jié)點(diǎn)的對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)大于或等于對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)的門限值時(shí)，不進(jìn)行發(fā)射功率的調(diào)整，當(dāng)節(jié)點(diǎn)的對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)小于對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)的門限值時(shí)，調(diào)整節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率，使節(jié)點(diǎn)的功率等級(jí)增加，直到節(jié)點(diǎn)的對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)大于或等于對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)的門限值，或者，直到可調(diào)功率等級(jí)達(dá)到最大值。參考圖5,示出了本發(fā)明的一種實(shí)現(xiàn)拓樸控制的方法實(shí)施例的流程圖，可
以包括以下步驟
步驟501:節(jié)點(diǎn)觸發(fā)頻段切換；
步驟502:若所述頻段切換為從授權(quán)頻段切換至非授權(quán)頻段，根據(jù)收集的所述節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)信息探測(cè)所述節(jié)點(diǎn)是否為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，如果是，拒絕切換，流程結(jié)束，否則，進(jìn)行切換；若所述頻段切換為從非授權(quán)頻段切換至授權(quán)頻段，則進(jìn)行切換；
步驟503:若所述節(jié)點(diǎn)的對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)小于預(yù)設(shè)門限值，調(diào)整所述節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率直到所述對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)大于或者等于所述門限值，或者，調(diào)整所述節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率為預(yù)設(shè)的發(fā)射功率上限。
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)圖5所示各步進(jìn)行詳細(xì)說明。
步驟501、 502的實(shí)施例與步驟201、 202、 203基本相同，在此不再贅述。
對(duì)于步驟503,即為節(jié)點(diǎn)切換頻段后，通過調(diào)整發(fā)射功率進(jìn)行拓樸優(yōu)化。
節(jié)點(diǎn)的切換行為使得授權(quán)頻段邏輯層面的網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，當(dāng)節(jié)點(diǎn)的對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)大于或等于對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)的門限值時(shí)，不進(jìn)行發(fā)射功率的調(diào)整，當(dāng)節(jié)點(diǎn)的對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)小于對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)的門限值時(shí)，調(diào)整節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率，使節(jié)點(diǎn)的功率等級(jí)增加，以增加節(jié)點(diǎn)的覆蓋范圍，即增加了可達(dá)的節(jié)點(diǎn)數(shù)量，直到節(jié)點(diǎn)的對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)大于或等于對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)的門限值，或者，直到可調(diào)功率等級(jí)達(dá)到最大值，進(jìn)行拓樸優(yōu)化。
下面結(jié)合一個(gè)具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
用于說明步驟501、502的具體實(shí)例與前文進(jìn)行頻段切換的具體實(shí)例相同，不再贅述。
對(duì)于步驟503，本具體實(shí)例為Klevel,并引入可調(diào)功率等級(jí)的概念，設(shè)定對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)的門卩艮值，比較節(jié)點(diǎn)u的對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)與對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)門卩艮值的大小，若節(jié)點(diǎn)u的對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)大于或者等于對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)門限值(即節(jié)點(diǎn)u的節(jié)點(diǎn)度數(shù)過大)，則不用進(jìn)行發(fā)射功率的調(diào)整，若節(jié)點(diǎn)u的對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)小于對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)門限值(即節(jié)點(diǎn)u的節(jié)點(diǎn)度數(shù)過小)，節(jié)點(diǎn)u調(diào)整發(fā)射功率，直到節(jié)點(diǎn)U的對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)大于或者等于對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)門限值為止，或者，直到可調(diào)功率等級(jí)為最大值為止。具體請(qǐng)參見以下描述。
節(jié)點(diǎn)u完成切換后，WLAN的拓樸結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，如果結(jié)構(gòu)更加密集，節(jié)點(diǎn)u可以不再使用之前的發(fā)射功率，使用較小的發(fā)射功率即可，如果結(jié)構(gòu)更加疏遠(yuǎn)，節(jié)點(diǎn)u之前的發(fā)射功率可能不再合適，需要更大的發(fā)射功率。所以，還需要對(duì)切換后的拓樸結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，使節(jié)點(diǎn)u完成切換后，在新的拓樸結(jié)構(gòu)中使用更加合適的發(fā)射功率。本發(fā)明具體實(shí)例進(jìn)行拓樸優(yōu)化的方法是采用基于節(jié)點(diǎn)度數(shù)的k-NEIGHLEV算法，調(diào)整節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率，即對(duì)節(jié)點(diǎn)度數(shù)過大的節(jié)點(diǎn)減小發(fā)射功率，降低節(jié)點(diǎn)度數(shù)，對(duì)節(jié)點(diǎn)度數(shù)過小的節(jié)點(diǎn)增加發(fā)射功率，增大節(jié)點(diǎn)度數(shù)。具體為
本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，通常用無向圖G(V，E)來表示拓樸圖，其中，V表示頂點(diǎn)集，|"=節(jié)點(diǎn)總數(shù)，￡ = {(","|節(jié)點(diǎn)^能收到節(jié)點(diǎn)"的分組}。
在本發(fā)明具體實(shí)例中，節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率可調(diào)，引入可調(diào)功率等級(jí)的概念，令可調(diào)功率等級(jí)卜0， 1,m, m表示節(jié)點(diǎn)可調(diào)的最大發(fā)射功率等級(jí)。為便于理解，引入節(jié)點(diǎn)u之外的另一節(jié)點(diǎn)v，定義如下三種節(jié)點(diǎn)u的鄰節(jié)點(diǎn)集合
入鄰節(jié)點(diǎn)集合iV,(w) = {veF:(v,w)e￡},表示節(jié)點(diǎn)v向節(jié)點(diǎn)u單向可達(dá)；
出鄰節(jié)點(diǎn)集合iV。(w) = {ver:(M，v)e￡},表示節(jié)點(diǎn)U向節(jié)點(diǎn)v單向可達(dá)；
對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)集合iVs(w) = iV,(w)niV。(w) = {veF:(M,v)e￡&(",v)e￡}，表示節(jié)點(diǎn)u與節(jié)點(diǎn)v雙向可達(dá)。
可見，節(jié)點(diǎn)u和其鄰節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率的調(diào)整會(huì)改變節(jié)點(diǎn)u的上述三個(gè)鄰節(jié)點(diǎn)集合。節(jié)點(diǎn)u改變自己的發(fā)射功率，能夠直接影響出鄰節(jié)點(diǎn)集合，間接影響對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)集合，而對(duì)于節(jié)點(diǎn)u，可以直接測(cè)量的是入鄰節(jié)點(diǎn)集合。在這樣的條件下，拓樸優(yōu)化的目標(biāo)是調(diào)整節(jié)點(diǎn)u的發(fā)射功率，使得對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)集合Ns (u):門限值K,或者比K稍大?？梢园ㄒ韵虏襟E
步驟A:節(jié)點(diǎn)u令卜0，節(jié)點(diǎn)u廣播beacon分組，用以通知鄰節(jié)點(diǎn)自身的發(fā)射功率，置自身為active狀態(tài)。步驟B: —段時(shí)間T2以后，節(jié)點(diǎn)u4企查自己的對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)數(shù)目是否大于或者等于門限值K,若是，則置自身為inactive狀態(tài)，并且只響應(yīng)除自身以外其它節(jié)點(diǎn)的beacon分組，否則，進(jìn)入步驟C。
在拓樸優(yōu)化的過程中，節(jié)點(diǎn)u與其它節(jié)點(diǎn)共同執(zhí)行各步驟，它們可以多次發(fā)送分組，因此，節(jié)點(diǎn)u還可以響應(yīng)除自身以外其它節(jié)點(diǎn)的help分組。
步驟C:進(jìn)入對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)增加階段(ISN， Increase Symmetric Neighbors )。
在ISN階段，節(jié)點(diǎn)u廣播help分組，用以調(diào)整自身對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)數(shù)目，直到對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)數(shù)目大于或者等于K,或者，直到卜m時(shí)，停止。
在拓樸優(yōu)化過程中，節(jié)點(diǎn)u對(duì)收到的beacon分組和help分組分別進(jìn)行如下處理
對(duì)于beacon分組，用v表示該beacon分組來自節(jié)點(diǎn)v，用1￥表示節(jié)點(diǎn)v的發(fā)射功率等級(jí)，lu表示節(jié)點(diǎn)u的發(fā)射功率等級(jí)。節(jié)點(diǎn)u檢查節(jié)點(diǎn)v是否屬于入鄰節(jié)點(diǎn)集合，若屬于，則銷毀beacon分組，若不屬于，將節(jié)點(diǎn)v添加進(jìn)節(jié)點(diǎn)u的入鄰節(jié)點(diǎn)集合，將lv記錄在lv(u)中，lv (u)表示節(jié)點(diǎn)u可達(dá)節(jié)點(diǎn)v的最小發(fā)射功率等
級(jí)，若lu〉lv,則將節(jié)點(diǎn)V添加進(jìn)節(jié)點(diǎn)U的對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)集合中。若lu〈lv，則不作處理。
對(duì)于help分組，也可以用v表示該help分組來自節(jié)點(diǎn)v，用ly表示節(jié)點(diǎn)v的發(fā)射功率等級(jí)。節(jié)點(diǎn)u檢查hdp分組是否是第一次接收到的來自節(jié)點(diǎn)v的數(shù)據(jù)包，
若是，將節(jié)點(diǎn)V添加進(jìn)節(jié)點(diǎn)U的入鄰節(jié)點(diǎn)集合，并將lv記錄在lv(U)中，當(dāng)lu〉lv時(shí)，將節(jié)點(diǎn)V添加進(jìn)節(jié)點(diǎn)U的對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)集合，若lu〈lv,則節(jié)點(diǎn)U增大發(fā)射功率，使Kv,并將節(jié)點(diǎn)V添加進(jìn)節(jié)點(diǎn)U的對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)集合。在節(jié)點(diǎn)U將發(fā)射功率從lv(U)增大到lv的過程中，節(jié)點(diǎn)U在lu+l—lv的每個(gè)功率等級(jí)上，廣播一系列
beacon分組，用以使除了節(jié)點(diǎn)u以外某節(jié)點(diǎn)(設(shè)為節(jié)點(diǎn)w)記錄的1 (w)中，保存的是節(jié)點(diǎn)w到節(jié)點(diǎn)u所需的最小發(fā)射功率等級(jí)；
若節(jié)點(diǎn)u檢查到help分組不是第一次接收到的來自節(jié)點(diǎn)v的數(shù)據(jù)包，表明節(jié)點(diǎn)v屬于入鄰節(jié)點(diǎn)集合，并且節(jié)點(diǎn)u已知到節(jié)點(diǎn)v的最小發(fā)射功率等級(jí)。此時(shí)，節(jié)點(diǎn)u檢查節(jié)點(diǎn)v是否屬于對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)集合，若屬于，則表明節(jié)點(diǎn)v是節(jié)點(diǎn)u的對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)，銷毀help分組；若不屬于，則說明lu〈lv，那么，將lu增加到lv(u)，并將節(jié)點(diǎn)V添加到對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)集合中。同樣，在功率等級(jí)增加的過程中，節(jié)點(diǎn)
u在lu + l — lv(u)的每個(gè)功率等級(jí)上廣播beacon分組，用以確保節(jié)點(diǎn)w記錄的lu(w)中，保存的是節(jié)點(diǎn)w到節(jié)點(diǎn)u所需的最小發(fā)射功率等級(jí)；
至此，拓樸優(yōu)化完成。
本發(fā)明實(shí)施例中引入可調(diào)功率等級(jí)的概念，當(dāng)節(jié)點(diǎn)的對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)大于或等于對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)的門限值時(shí)，不進(jìn)行發(fā)射功率的調(diào)整，當(dāng)節(jié)點(diǎn)的對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)小于對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)的門限值時(shí)，調(diào)整節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率，使節(jié)點(diǎn)的功率等級(jí)增加，進(jìn)而增加了節(jié)點(diǎn)的覆蓋范圍，即增加了可達(dá)的節(jié)點(diǎn)數(shù)量，
直到節(jié)點(diǎn)的對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)大于或等于對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)的門限值，或者，直到可調(diào)功率等級(jí)達(dá)到最大值，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)的拓樸結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而
有效地降低無線網(wǎng)絡(luò)的能耗，減少功率的浪費(fèi)，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生存期。下面結(jié)合一個(gè)仿真實(shí)例對(duì)上述具體實(shí)例進(jìn)行說明。
在1000 x 1 OOOm2的區(qū)域里隨機(jī)分布了 25個(gè)WLAN的節(jié)點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)以AdHoc方式組網(wǎng)，并進(jìn)行通信。每個(gè)節(jié)點(diǎn)配置了一套CR的收發(fā)器，具備感知非授權(quán)頻段Wimax頻段的能力，并能夠工作在Wimax頻段。各節(jié)點(diǎn)采用功率多極可調(diào)的無線網(wǎng)卡，可調(diào)功率分別為lmw, 5mw, 20mw, 30mw， 50mw， 100mw。選耳又對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)的門限值為7，節(jié)點(diǎn)采用隨機(jī)路點(diǎn)運(yùn)動(dòng)(RWP， RandomWaypoint)運(yùn)動(dòng)模型作無間歇的持續(xù)性運(yùn)動(dòng)。仿真過程中，采用了以下三種方法未進(jìn)行功率控制(即節(jié)點(diǎn)以最大功率發(fā)射maxpower) ， COMPOW控制方法以及本發(fā)明實(shí)施例纟是供的方法(Klevel)。通過仿真，上述三種方法在運(yùn)行過程中，網(wǎng)絡(luò)始終以98%的概率保持連通，說明了本發(fā)明實(shí)施例能夠保證網(wǎng)絡(luò)在節(jié)點(diǎn)有切換行為時(shí)，以較高的概率維持網(wǎng)絡(luò)的連通性，基本無孤立節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)。
參考圖6，示出了在保證網(wǎng)絡(luò)連通的前提下，本發(fā)明實(shí)施例與未進(jìn)行功率控制和釆用COMPOW控制方法進(jìn)行功率控制時(shí)，網(wǎng)絡(luò)生存期的比較。參考圖7，示出了仿真過程中，網(wǎng)絡(luò)總的剩余能量，可以得出，本發(fā)明實(shí)施例能夠有效地節(jié)省能量消耗。因此，本發(fā)明實(shí)施例能夠在保證網(wǎng)絡(luò)連通的前提下，有效地節(jié)省網(wǎng)絡(luò)的能量消耗，從而延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)的生存期。本發(fā)明實(shí)施例為CR技 術(shù)提供了高層協(xié)議，使CR技術(shù)本身的優(yōu)勢(shì)得以體現(xiàn)，并且更具實(shí)用性。
參考圖8，示出了本發(fā)明的一種實(shí)現(xiàn)頻段切換的裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖， 可以包括
頻段觸發(fā)單元801 ，用于觸發(fā)頻段切換切換；
探測(cè)單元802,用于若所述頻段觸發(fā)單元801觸發(fā)的頻段切換為從授權(quán)頻 段切換至非授權(quán)頻段時(shí)，根據(jù)節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)信息探測(cè)所述節(jié)點(diǎn)是否為關(guān)鍵節(jié)
點(diǎn)；
切換單元803,用于若所述頻段觸發(fā)單元801觸發(fā)的頻段切換為從授權(quán)頻 段切換至非授權(quán)頻段時(shí)，如果所述探測(cè)單元探測(cè)出所述節(jié)點(diǎn)是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，拒 絕切換，否則，進(jìn)行切換；若所述頻段觸發(fā)單元801觸發(fā)的頻段切換為從非 授權(quán)頻段切換至授權(quán)頻段時(shí)，則進(jìn)行切換。
探測(cè)單元802根據(jù)收集的鄰節(jié)點(diǎn)信息，探測(cè)節(jié)點(diǎn)自身是否為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，當(dāng) 節(jié)點(diǎn)的頻段切換為從授權(quán)頻段切換至非授權(quán)頻段時(shí)，若探測(cè)單元802探測(cè)節(jié)點(diǎn) 是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，則拒絕切換，若探測(cè)單元802探測(cè)節(jié)點(diǎn)不是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，則進(jìn)行切 換，當(dāng)節(jié)點(diǎn)從非授權(quán)頻段切換至授權(quán)頻段時(shí)，直接進(jìn)行切換。
本發(fā)明實(shí)施例提供的實(shí)現(xiàn)頻段切換的裝置還可以包括鄰接矩陣構(gòu)建單元 804,用于構(gòu)建鄰接矩陣；所述探測(cè)單元802,用于根據(jù)所述鄰接矩陣構(gòu)建單 元804構(gòu)建的鄰接矩陣探測(cè)所述節(jié)點(diǎn)是否為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。
此外，本發(fā)明實(shí)施例提供的實(shí)現(xiàn)頻段切換的裝置還包括優(yōu)化單元805，用 于選取對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)的門限值，當(dāng)所述對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)小于所述門限值時(shí)， 調(diào)整節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率，直到所述對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)大于或者等于所述門限值為 止，或者，直到發(fā)射功率等級(jí)等于預(yù)設(shè)的上限為止。
參考圖9，示出了本發(fā)明的一種拓樸控制的的裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖，可 以包括
頻段觸發(fā)單元901,用于觸發(fā)頻段切換；
探測(cè)單元902,用于若所述頻段觸發(fā)單元卯l觸發(fā)的頻段切換為從授權(quán)頻段切換至非授權(quán)頻段時(shí)，根據(jù)節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)信息探測(cè)所述節(jié)點(diǎn)是否為關(guān)鍵節(jié)
點(diǎn)；
切換單元903,用于若所述頻段觸發(fā)單元901觸發(fā)的頻段切換為從授權(quán)頻 段切換至非授權(quán)頻段時(shí)，如果所述探測(cè)單元901探測(cè)出所述節(jié)點(diǎn)是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)， 拒絕切換，否則，進(jìn)行切換；若所述頻段觸發(fā)單元觸發(fā)的頻段切換為從非授 權(quán)頻段切換至授權(quán)頻段時(shí)，則進(jìn)行切換；
優(yōu)化單元904，用于在所述切換單元903進(jìn)行切換后，當(dāng)所述節(jié)點(diǎn)的對(duì)稱 鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)小于預(yù)設(shè)的門限值時(shí)，調(diào)整節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率，直到所述對(duì)稱鄰節(jié) 點(diǎn)個(gè)數(shù)大于或者等于所述門限值，或者，調(diào)整所述節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率為預(yù)設(shè)的 發(fā)射功率上限。
本發(fā)明可用于眾多通用或?qū)Ｓ玫挠?jì)算系統(tǒng)環(huán)境或配置中。例如個(gè)人 計(jì)算機(jī)、服務(wù)器計(jì)算機(jī)、手持設(shè)備或便攜式設(shè)備、平板型設(shè)備、多處理器 系統(tǒng)、包括以上任何系統(tǒng)或設(shè)備的分布式計(jì)算環(huán)境等等。
本發(fā)明可以在由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的 一般上下文中描述， 例如程序模塊。 一般地，程序模塊包括執(zhí)行特定任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)特定抽象數(shù)據(jù)類 型的例程、程序、對(duì)象、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等等。也可以在分布式計(jì)算環(huán)境中 實(shí)踐本發(fā)明，在這些分布式計(jì)算環(huán)境中，由通過通信網(wǎng)絡(luò)而被連接的遠(yuǎn)程處 理設(shè)備來執(zhí)行任務(wù)。在分布式計(jì)算環(huán)境中，程序模塊可以位于包括存儲(chǔ)設(shè)備 在內(nèi)的本地和遠(yuǎn)程計(jì)算才幾存儲(chǔ)介質(zhì)中。
最后，還需要說明的是，在本文中，術(shù)語"包括"、"包含"或者其任 何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、 方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他 要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在 沒有更多限制的情況下，由語句"包括一個(gè)……"限定的要素，并不排除 在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種實(shí)現(xiàn)頻段切換、拓樸控制的方法及裝置進(jìn)
闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜 上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1、一種實(shí)現(xiàn)頻段切換的方法，其特征在于，所述方法包括節(jié)點(diǎn)觸發(fā)頻段切換；若所述頻段切換為從授權(quán)頻段切換至非授權(quán)頻段，根據(jù)收集的所述節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)信息探測(cè)所述節(jié)點(diǎn)是否為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，如果是，拒絕切換，否則，進(jìn)行切換；若所述頻段切換為從非授權(quán)頻段切換至授權(quán)頻段，則進(jìn)行切換。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)信息的 收集具體實(shí)現(xiàn)為所述節(jié)點(diǎn)廣播hello分組；所述節(jié)點(diǎn)接收鄰節(jié)點(diǎn)根據(jù)hello分組發(fā)送的ack分組； 所述節(jié)點(diǎn)收集發(fā)送所述ack分組的鄰節(jié)點(diǎn)信息。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根據(jù)收集的所述節(jié) 點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)信息探測(cè)所述節(jié)點(diǎn)是否為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)之前，還包括構(gòu)建鄰接矩陣；根據(jù)收集的所述節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)信息探測(cè)所述節(jié)點(diǎn)是否為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)具體為根據(jù)所述鄰接矩陣探測(cè)所述節(jié)點(diǎn)是否為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述構(gòu)建鄰接矩陣的具體 實(shí)現(xiàn)為所述節(jié)點(diǎn)-接收其鄰節(jié)點(diǎn)的分組；若所述分組為flood分組，檢查flood分組的發(fā)送節(jié)點(diǎn)SendNode是否為所 述節(jié)點(diǎn)的對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)，若是，將對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)的信息作為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)信息添加進(jìn) 所述節(jié)點(diǎn)的鄰接矩陣。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)收集的所述節(jié)點(diǎn) 的鄰節(jié)點(diǎn)信息纟笨測(cè)所述節(jié)點(diǎn)是否為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的具體實(shí)現(xiàn)為在所述節(jié)點(diǎn)的鄰接矩陣中任選一行；檢查所述鄰接矩陣的剩余行與所述任選一行是否有公共節(jié)點(diǎn)，若所有剩 余行與所述任選一行均有公共節(jié)點(diǎn)，則所述節(jié)點(diǎn)不是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，若剩余行的 至少 一行與所述任選一行沒有公共節(jié)點(diǎn)，則所述節(jié)點(diǎn)是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在所述進(jìn)行切換之后，所 述方法還包括若所述對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)小于預(yù)設(shè)門限值，調(diào)整所述節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率直到 所述對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)大于或者等于所述門限值，或者，調(diào)整所述節(jié)點(diǎn)的發(fā)射 功率為預(yù)設(shè)的發(fā)射功率上限。
7、 一種實(shí)現(xiàn)頻段切換的裝置，其特征在于，所述裝置包括 頻段觸發(fā)單元，用于觸發(fā)頻段切換；探測(cè)單元，用于若所述頻段觸發(fā)單元觸發(fā)的頻段切換為從授權(quán)頻段切換 至非授權(quán)頻段時(shí)，根據(jù)節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)信息探測(cè)所述節(jié)點(diǎn)是否為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)；切換單元，用于若所述頻段觸發(fā)單元觸發(fā)的頻段切換為從授權(quán)頻段切換 至非授權(quán)頻段時(shí)，如果所述探測(cè)單元探測(cè)出所述節(jié)點(diǎn)是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，拒絕切換， 否則，進(jìn)行切換；若所述頻段觸發(fā)單元觸發(fā)的頻段切換為從非授權(quán)頻段切換 至授權(quán)頻段時(shí)，則進(jìn)行切換。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括 鄰接矩陣構(gòu)建單元，用于構(gòu)建鄰接矩陣；所述探測(cè)單元，用于根據(jù)所述鄰接矩陣單元構(gòu)建的鄰接矩陣探測(cè)所述節(jié) 點(diǎn)是否為關(guān)4定節(jié)點(diǎn)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括優(yōu)化單元，用于當(dāng)所述節(jié)點(diǎn)的對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)小于預(yù)設(shè)的門限值時(shí)，調(diào) 整節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率，直到所述對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)大于或者等于所述門限值，或 者，調(diào)整所述節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率為預(yù)設(shè)的發(fā)射功率上限。
10、 一種實(shí)現(xiàn)拓樸控制的方法，其特征在于，所述方法包括 節(jié)點(diǎn)觸發(fā)頻段切換；若所述頻段切換為從授權(quán)頻段切換至非授權(quán)頻段，根據(jù)收集的所述節(jié)點(diǎn) 的鄰節(jié)點(diǎn)信息探測(cè)所述節(jié)點(diǎn)是否為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，如果是，拒絕切換，流程結(jié)束， 否則，進(jìn)行切換；若所述頻段切換為從非授權(quán)頻段切換至授權(quán)頻段，則進(jìn)行 切換；若所述節(jié)點(diǎn)的對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)小于預(yù)設(shè)門限值，調(diào)整所述節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功 率直到所述對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)大于或者等于所述門限值，或者，調(diào)整所述節(jié)點(diǎn) 的發(fā)射功率為預(yù)設(shè)的發(fā)射功率上限。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)收集的所述節(jié) 點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)信息探測(cè)所述節(jié)點(diǎn)是否為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的具體實(shí)現(xiàn)為在所述節(jié)點(diǎn)的鄰接矩陣中任選一行；檢查所述鄰接矩陣的剩余行與任選的一行是否有公共節(jié)點(diǎn)，若所有剩余 行與任選的一行均有公共節(jié)點(diǎn)，則所述節(jié)點(diǎn)不是關(guān)^l定節(jié)點(diǎn)，若剩余行的至少 一行與任選的一行沒有公共節(jié)點(diǎn)，則所述節(jié)點(diǎn)是關(guān)4定節(jié)點(diǎn)。
12、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，在所述調(diào)整節(jié)點(diǎn)的發(fā)射 功率之后，還包括通知所述節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)調(diào)整之后的發(fā)射功率。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述通知所述節(jié)點(diǎn)的鄰 節(jié)點(diǎn)調(diào)整之后的發(fā)射功率的具體實(shí)現(xiàn)為所述節(jié)點(diǎn)廣纟番beacon分組，所述beacon分組至少包括所述節(jié)點(diǎn)調(diào)整后的 發(fā)射功率。
14、 一種實(shí)現(xiàn)拓樸控制的裝置，其特征在于，所述裝置包括 頻段觸發(fā)單元，用于觸發(fā)頻段切換；探測(cè)單元，用于若所述頻段觸發(fā)單元觸發(fā)的頻段切換為從授權(quán)頻段切換至非授權(quán)頻段時(shí)，根據(jù)節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)信息探測(cè)所述節(jié)點(diǎn)是否為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)；切換單元，用于若所述頻段觸發(fā)單元觸發(fā)的頻段切換為從授權(quán)頻段切換 至非授權(quán)頻段時(shí)，如果所述探測(cè)單元探測(cè)出所述節(jié)點(diǎn)是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，拒絕切換， 否則，進(jìn)行切換；若所述頻段觸發(fā)單元觸發(fā)的頻段切換為從非授權(quán)頻段切換 至授權(quán)頻段時(shí)，則進(jìn)行切換；優(yōu)化單元，用于在所述切換單元進(jìn)行切換后，當(dāng)所述節(jié)點(diǎn)的對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn) 個(gè)數(shù)小于預(yù)設(shè)的門限值時(shí)，調(diào)整節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率，直到所述對(duì)稱鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù) 大于或者等于所述門限值，或者，調(diào)整所述節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率為預(yù)設(shè)的發(fā)射功 率上限。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種實(shí)現(xiàn)頻段切換、拓?fù)淇刂频姆椒把b置。本發(fā)明提供的實(shí)現(xiàn)頻段切換的方法包括節(jié)點(diǎn)觸發(fā)頻段切換；若所述頻段切換為從授權(quán)頻段切換至非授權(quán)頻段，根據(jù)收集的所述節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)信息探測(cè)所述節(jié)點(diǎn)是否為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，如果是，拒絕切換，否則，進(jìn)行切換；若所述頻段切換為從非授權(quán)頻段切換至授權(quán)頻段，則進(jìn)行切換。本發(fā)明提供的實(shí)現(xiàn)頻段切換的裝置包括頻段觸發(fā)單元，探測(cè)單元，切換單元。通過本發(fā)明提供的方法及裝置，為認(rèn)知無線電技術(shù)提供了一種新型拓?fù)淇刂萍夹g(shù)，此外，還可以有效地降低無線網(wǎng)絡(luò)的能耗，減少功率的浪費(fèi)，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生存期。
文檔編號(hào)H04B17/00GK101645744SQ200810134290
公開日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2008年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月4日
發(fā)明者琰 史, 琰 張, 可 王, 野 田, 敏 盛, 鄭麗麗, 馬惠生 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司;西安電子科技大學(xué)