本發(fā)明屬于無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于鄰近服務(wù)的D2D節(jié)點發(fā)現(xiàn)方法。

背景技術(shù)：

D2D(device-to-device，設(shè)備到設(shè)備)技術(shù)是新一代通信領(lǐng)域的研究熱點之一，而D2D節(jié)點搜索是這項技術(shù)實現(xiàn)的重點。沒有外部架構(gòu)的輔助，D2D節(jié)點就必須“盲目”地搜索其它節(jié)點，這種移動終端如果沒有能耗的限制，節(jié)點發(fā)現(xiàn)就簡單多了，可以讓每臺設(shè)備周期性地發(fā)送信標(biāo)以便其它設(shè)備能及時快速地發(fā)現(xiàn)它的存在。然而，某種程度上來說，設(shè)備的能源效率和快速發(fā)現(xiàn)是一對矛盾的問題。為了實現(xiàn)節(jié)點的快速發(fā)現(xiàn)，設(shè)備需要發(fā)送的信標(biāo)周期較短，這意味著消耗更多的能量。

設(shè)備可以按照一定比例的占空比，在大部分時間里讓無線接口保持在休眠狀態(tài)中，并定期將其喚醒以執(zhí)行搜索任務(wù)。當(dāng)然，兩個互相搜索的設(shè)備要想發(fā)現(xiàn)對方，必須保持喚醒狀態(tài)，所以應(yīng)該制定合適的占空比方案來確保兩個鄰近設(shè)備的喚醒時間是重疊的。通過時間的同步可以讓設(shè)備同時處于喚醒狀態(tài)，而且這并不難實現(xiàn)。然而，同步需要基礎(chǔ)設(shè)施的支持(4G/無線基站)，或使用車載GPS組件，但不能一直使用，因為能耗巨大。因此，在無法獲得同步時鐘且保證低占空比的情況下，為了確保鄰近設(shè)備的喚醒時間在合理的時間內(nèi)重疊，客觀上需要探討異步搜索的解決方案。

關(guān)于可伸縮性的問題，節(jié)點搜索協(xié)議應(yīng)當(dāng)能在高度密集的環(huán)境中正常工作。如果希望許多設(shè)備能同時被搜索到，那么所有設(shè)備將在同一時間內(nèi)一同發(fā)送信標(biāo)，這些信標(biāo)信號的傳輸有可能導(dǎo)致信號流量擁塞，從而使一些設(shè)備不能發(fā)現(xiàn)，因此需要有效解決可伸縮性的問題。

另外，WiFi和藍(lán)牙技術(shù)在節(jié)點搜索中各有優(yōu)缺點。WiFi覆蓋范圍大但能耗也大，而藍(lán)牙能耗雖小但覆蓋范圍也小。為了節(jié)省能量，而又能保證節(jié)點的快速發(fā)現(xiàn)且不減小節(jié)點的搜索范圍，因此如何實現(xiàn)藍(lán)牙與WiFi搜索的融合，節(jié)省發(fā)射功率也是亟需解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對上述問題提出一種基于鄰近服務(wù)的D2D節(jié)點發(fā)現(xiàn)方法，節(jié)點通過組建藍(lán)牙群組的方式，輪流發(fā)送WiFi信標(biāo)，信標(biāo)主要包含群列表消息。WiFi覆蓋范圍大但能耗也大，而藍(lán)牙能耗雖小但覆蓋范圍也小，這樣既能節(jié)省移動終端的能量，又能保證節(jié)點的快速發(fā)現(xiàn)且不減小節(jié)點的搜索范圍。群組內(nèi)部成員設(shè)備的搜索采用藍(lán)牙4.0廣播技術(shù)，每個群組中每個節(jié)點輪流采用WiFi技術(shù)負(fù)責(zé)向遠(yuǎn)方節(jié)點宣告成員設(shè)備以及服務(wù)信息。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種基于鄰近服務(wù)的D2D節(jié)點發(fā)現(xiàn)方法，包括如下步驟：

步驟1：加入操作和群組操作

步驟1-1:加入操作

一個設(shè)備A進(jìn)入系統(tǒng)，假定在系統(tǒng)中有一個群組，里面至少有一個成員，A會先按照一個周期T_c掃描，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的信標(biāo)，如果該設(shè)備接收到群組成員設(shè)備發(fā)送的藍(lán)牙廣播信標(biāo)，假設(shè)此時刻為0時刻，則該設(shè)備可以計算出下一個加入窗的開始時間為t時刻，加入過程遵循三次握手，首先，該設(shè)備將發(fā)送一個加入請求到群組成員設(shè)備，其次，如果群組成員設(shè)備接受來自該設(shè)備的加入請求，則發(fā)送一個加入響應(yīng)給該設(shè)備，最后，如果該設(shè)備接收到這個加入響應(yīng)，就回復(fù)一個應(yīng)答消息確認(rèn)接收，否則，如果加入窗口結(jié)束卻沒有收到群組成員設(shè)備的加入響應(yīng)，該設(shè)備將掃描另一個周期繼續(xù)尋找信標(biāo)；

步驟1-2:群組操作

(1)在一個加入窗口中，如果設(shè)備A被設(shè)備B接受，B就把A添加到群組列表中的上鏈，并更新自己的群組列表，然后通過藍(lán)牙廣播幀將現(xiàn)有的群組列表信息發(fā)送給設(shè)備A，設(shè)備A存儲該列表，同樣，A視B為它的下鏈，此時，群組循環(huán)周期T由公式T＝N*t得到更新，然后，以加入時間為0時刻，A將更新窗的起始時間安排在(N-1)t時刻，設(shè)備A的下一個藍(lán)牙信標(biāo)發(fā)送時間為T時刻，其中N是設(shè)備A所在群組列表中的設(shè)備成員總數(shù)，t為的群組成員間隔；

(2)在一個更新窗，如果設(shè)備B從它的上鏈設(shè)備A接收到一個信標(biāo)，則B更新其群組列表，并且，如果A的群組列表包含B，B給A發(fā)送一個應(yīng)答消息，

如果A的群組列表不包含B，那么B就離開了群組，

如果B沒有接收到A的信標(biāo)，B就從群組列表中移除它的上鏈A；

步驟2：發(fā)送WiFi廣播信標(biāo)

在每個設(shè)備的聯(lián)系窗之后，設(shè)備按照一定占空比進(jìn)行WiFi掃描，在WiFi掃描的過程中會發(fā)送信標(biāo)，這個設(shè)備僅在這個群組循環(huán)周期T內(nèi)發(fā)送WiFi信標(biāo)，等到下一個周期T，該設(shè)備就停止WiFi掃描和發(fā)送WiFi信標(biāo)，進(jìn)入休眠狀態(tài)，該設(shè)備的下鏈設(shè)備繼續(xù)按照相同的占空比發(fā)送WiFi信標(biāo)，進(jìn)行WiFi掃描。

進(jìn)一步，上述步驟1-1中，加入操作是利用加入窗與其它設(shè)備進(jìn)行藍(lán)牙信標(biāo)交互實現(xiàn)的。

上述藍(lán)牙采用藍(lán)牙4.0廣播幀，群組設(shè)備成員都擁有一張成員列表，通過加入窗，群組成員設(shè)備可以更新自己的群組列表。

上述步驟1-2中，群組操作可以通過聯(lián)系窗和更新窗調(diào)節(jié)成員列表。

上述步驟2中，每個群組成員設(shè)備都有一份成員列表，這些設(shè)備可以通過發(fā)送WiFi廣播信標(biāo)的方式來通知遠(yuǎn)方設(shè)備。

上述遠(yuǎn)方設(shè)備是指藍(lán)牙搜索不到，但WiFi可以搜索到的設(shè)備。

作為優(yōu)選，上述應(yīng)答消息可以為ACK消息。

上述WiFi信標(biāo)的內(nèi)容包括所有群組成員的列表。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明提供了一種群組搜索方案，節(jié)點通過組建群組的方式，輪流發(fā)送群列表消息，在保證節(jié)點快速發(fā)現(xiàn)的情況下，減少了每個節(jié)點的能耗。

2、藍(lán)牙能耗低但搜索范圍小，WiFi搜索范圍大但能耗高，本發(fā)明融合了藍(lán)牙和WiFi兩種技術(shù)，跟單純的藍(lán)牙搜索或WiFi搜索相比，既保證了節(jié)點的搜索范圍，又解決了移動節(jié)點的能耗問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的群組成員的信標(biāo)發(fā)送模式。

具體實施方式

以下結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

現(xiàn)對本發(fā)明的方法流程進(jìn)行說明，包含以下步驟：

步驟1：加入操作和群組操作

加入操作規(guī)定設(shè)備如何選擇群組以及如何被群組接受。群組設(shè)備成員都擁有一張成員列表，成員將按照列表上的順序輪流發(fā)送信標(biāo)，而群組操作可以調(diào)節(jié)成員列表，比如新成員設(shè)備的添加或從列表中刪除一個成員。為了實現(xiàn)這兩個操作，引入了三個窗：加入窗，聯(lián)系窗和更新窗。加入窗可以通過藍(lán)牙掃描發(fā)現(xiàn)其它設(shè)備，發(fā)現(xiàn)設(shè)備之后，通過聯(lián)系窗利用藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)行聯(lián)系，以便開始下一步的操作，更新窗可以聯(lián)系其它設(shè)備，獲取或通知對方已更新的成員列表。最后，在藍(lán)牙信標(biāo)內(nèi)容里添加了一個信息元素：加入狀態(tài)。加入狀態(tài)信息元素可以防止兩個節(jié)點同一時間互相加入的競爭狀況的出現(xiàn)。

步驟1-1:加入操作

一個設(shè)備A剛剛進(jìn)入系統(tǒng)。假定在系統(tǒng)中有一個群組(至少有一個成員)。A會先按照周期T_c掃描發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的信標(biāo)。如果A接收到群組成員發(fā)送的藍(lán)牙廣播信標(biāo)，假設(shè)此時刻為0時刻，設(shè)定群組成員發(fā)送藍(lán)牙信標(biāo)間隔為t，則A可以計算出下一個加入窗的開始時間為t時刻，加入過程遵循三次握手。首先，該設(shè)備將發(fā)送一個加入請求到群組成員設(shè)備。其次，如果群組成員設(shè)備接受來自該設(shè)備的加入請求，則發(fā)送一個加入響應(yīng)給該設(shè)備。第三，如果該設(shè)備接收到這個加入響應(yīng)，就回復(fù)一個ACK消息確認(rèn)接收。否則，如果加入窗口結(jié)束卻沒有收到群組成員設(shè)備的加入響應(yīng)，該設(shè)備將掃描另一個周期繼續(xù)尋找信標(biāo)。

步驟1-2:群組操作

(1)在一個加入窗口中，如果設(shè)備A被設(shè)備B接受，B就把A添加到群組列表中的上鏈并更新自己的群組列表，然后通過藍(lán)牙廣播幀將現(xiàn)有的群組列表信息發(fā)送給設(shè)備A，設(shè)備A存儲該列表。同樣，A視B為它的下鏈，此時，群組循環(huán)周期T由公式T＝N*t得到更新。然后，以加入時間為0時刻，A將更新窗的起始時間安排在(N-1)t時刻，設(shè)備A的下一個藍(lán)牙信標(biāo)發(fā)送時間為T時刻，其中N是設(shè)備A所在群組列表中的設(shè)備成員總數(shù)，t為的群組成員間隔。

(2)在一個更新窗，如果設(shè)備B從它的上鏈設(shè)備A接收到一個信標(biāo)：

B更新其群組列表，并且，如果A的群組列表包含B，B給A發(fā)送一個ACK消息。

如果A的群組列表不包含B，那么B就離開了群組。

如果B沒有接收到A的信標(biāo)，B就從群組列表中移除它的上鏈A。請注意，當(dāng)信標(biāo)被廣播，下鏈設(shè)備需要回復(fù)的一個ACK消息。該附加特征被包括在內(nèi)，是因為信標(biāo)發(fā)送是廣播傳輸，這是不可靠的。通過包括額外的ACK機(jī)制，如果未接收到ACK消息，信標(biāo)可以被重傳。

步驟2：發(fā)送WiFi廣播信標(biāo)

每個群組成員設(shè)備都有一份成員列表，這些設(shè)備可以通過發(fā)送WiFi廣播信標(biāo)的方式來通知遠(yuǎn)方設(shè)備(指藍(lán)牙搜索不到，但WiFi可以搜索到的設(shè)備)，所以只要讓每個設(shè)備輪流發(fā)送整個群組的列表信息，遠(yuǎn)方設(shè)備就能通過WiFi掃描搜索到整個群組的設(shè)備。這其中主要涉及到兩個方面：WiFi信標(biāo)的發(fā)送調(diào)度和WiFi信標(biāo)的內(nèi)容。

在每個設(shè)備的聯(lián)系窗之后，設(shè)備按照一定占空比進(jìn)行WiFi掃描，在WiFi掃描的過程中會發(fā)送信標(biāo)。這個設(shè)備僅在這個群組循環(huán)周期T內(nèi)發(fā)送WiFi信標(biāo)，等到下一個周期T，該設(shè)備就停止WiFi掃描和發(fā)送WiFi信標(biāo)，進(jìn)入休眠狀態(tài)，該設(shè)備的下鏈設(shè)備繼續(xù)按照相同的占空比發(fā)送WiFi信標(biāo)以及進(jìn)行WiFi掃描。WiFi信標(biāo)的內(nèi)容包括所有群組成員的列表，傳統(tǒng)的WiFi搜索，每個WiFi信標(biāo)中只包含本設(shè)備的標(biāo)識，而本發(fā)明中的WiFi信標(biāo)包含所有成員列表的標(biāo)識。

如圖1所示，左側(cè)圈中的四臺設(shè)備距離在藍(lán)牙覆蓋范圍內(nèi)，并且組成了一個群組，他們相互之間通過藍(lán)牙傳遞群組消息，而在右側(cè)的三臺設(shè)備距離左側(cè)四臺設(shè)備超出藍(lán)牙覆蓋范圍但在WiFi覆蓋范圍內(nèi)，所以左側(cè)四臺設(shè)備可以輪流通過WiFi向右側(cè)三臺設(shè)備發(fā)送消息。

步驟1：加入操作和群組操作

步驟1-1:加入操作

如圖2所示，假設(shè)我們有一個設(shè)備A，剛剛進(jìn)入系統(tǒng)。假定在系統(tǒng)中有一個群組(BCD)。設(shè)備A會先按照一定周期掃描發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的信標(biāo)。假設(shè)設(shè)備A接收到設(shè)備D發(fā)送的藍(lán)牙信標(biāo)，假設(shè)此時刻為0時刻，則設(shè)備A可以計算出下一個加入窗的開始時間為t時刻，例如設(shè)備B的加入窗，加入過程遵循三次握手。首先，設(shè)備A將發(fā)送一個加入請求到設(shè)備B。其次，如果設(shè)備B接受來自設(shè)備A的加入請求，則發(fā)送一個加入響應(yīng)到設(shè)備A。第三，如果設(shè)備A接收到這個加入響應(yīng)，就回復(fù)一個ACK消息確認(rèn)接收。否則，如果加入窗口結(jié)束卻沒有收到設(shè)備A的加入響應(yīng)，設(shè)備A將掃描另一個周期繼續(xù)尋找信標(biāo)。

步驟1-2:群組操作

(1)在一個加入窗口中，如果設(shè)備A被設(shè)備B接受，B就把A添加到群組列表中的上鏈并更新自己的群組列表，然后通過藍(lán)牙廣播幀將現(xiàn)有的群組列表信息發(fā)送給設(shè)備A，設(shè)備A存儲該列表。同樣，A視B為它的下鏈，此時，群組循環(huán)周期T由公式T＝N*t得到更新。然后，以加入時間為0時刻，A將更新窗的起始時間安排在(N-1)t時刻，設(shè)備A的下一個藍(lán)牙信標(biāo)發(fā)送時間為T時刻，其中N是設(shè)備A所在群組列表中的設(shè)備成員總數(shù)，t為如圖2所示的群組成員間隔。

(2)在一個更新窗，如果設(shè)備B從它的上鏈設(shè)備A接收到一個信標(biāo)：

B更新其群組列表，并且，如果A的群組列表包含B，B給A發(fā)送一個ACK消息。

如果A的群組列表不包含B，那么B就離開了群組。

如果B沒有接收到A的信標(biāo)，B就從群組列表中移除它的上鏈A。當(dāng)信標(biāo)被廣播，下鏈設(shè)備需要回復(fù)的一個ACK消息，如果未接收到ACK消息，信標(biāo)將被重新發(fā)送。

步驟2：發(fā)送WiFi廣播信標(biāo)

如圖2所示，在A設(shè)備的聯(lián)系窗之后，設(shè)備按照一定占空比進(jìn)行WiFi掃描，在WiFi掃描的過程中會發(fā)送信標(biāo)。這個設(shè)備僅在這個群組循環(huán)周期T內(nèi)發(fā)送WiFi信標(biāo)，等到下一個周期T，該設(shè)備就停止WiFi掃描和發(fā)送WiFi信標(biāo)，進(jìn)入休眠狀態(tài)，該設(shè)備的下鏈設(shè)備B繼續(xù)按照相同的占空比發(fā)送WiFi信標(biāo)以及進(jìn)行WiFi掃描。WiFi信標(biāo)的內(nèi)容包括所有群組成員的列表。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。