基于異構網絡的功率控制的組網方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于異構網絡的功率控制的組網方法。根據本發(fā)明所述方法，先將位于第一網絡且能與第二網絡中的節(jié)點進行通信的通信設備，作為所述第二網絡中的一個所述節(jié)點；基于所述第二網絡中的每一個所述節(jié)點所覆蓋的通信范圍、以及各所述節(jié)點之間的位置關系，來確定各所述節(jié)點之間進行組網通信的概率；接著基于各所述概率、以及每一個所述概率對應的所述節(jié)點進行通信的條件信息，來確定能與所述通信設備進行組網通信的各所述節(jié)點進行組網通信的功率值，并基于所確定的每一個所述節(jié)點所對應的功率值生成功率控制表；并將所述功率控制表發(fā)送至所述通信設備。由此，使得所述第二網絡中的各節(jié)點以適當的功率值進行組網。
【專利說明】基于異構網絡的功率控制的組網方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種組網方法，特別是涉及一種基于異構網絡的功率控制的組網方法。
【背景技術】
[0002]近年來，由于通信技術的飛速發(fā)展，使越來越多的無線通信系統(tǒng)為用戶提供了各 種異構網絡環(huán)境。無線傳感網(如Zigbee),無線個域網(如Bluetooth),無線局域網(如 W1-Fi),公眾移動通信網(如2G，3G)等通信網絡日臻成熟。上述網絡為用戶提供了無處不 在，無時不在的信息通信服務。而為了給用戶提供更好的接入服務，使網絡具有更優(yōu)的拓撲 結構及可擴展性，實現真正意義上的自組織，自適應，并實現具有端到端服務質量(QoS)保 證的服務，異構網絡從異構到融合成為不可避免的發(fā)展趨勢。目前為止，異構網絡融合技術 中如何最高效的利用彼此網絡的優(yōu)勢，優(yōu)化蜂窩網及傳感網的接入及數據傳輸，改善傳感 網能耗問題，延長網絡的生命周期是目前異構網絡融合技術研究中的重點方向。
[0003]在無線傳感網絡中，我們能通過減少通信競爭沖突來達到高吞吐量。其中一種方 法就是通過自適應的調節(jié)每個傳感節(jié)點的發(fā)射功率。因為無線傳感網絡中中的節(jié)點用最大 發(fā)射功率發(fā)射在擴大傳感節(jié)點覆蓋范圍的同時也增加了節(jié)點間的干擾，影響吞吐量。在先 前研究中有一些自適應的功率控制機制來實現最優(yōu)吞吐量，延長網絡生命周期。
[0004]例如,本地平均算法(LMA, Local Mean Algorithm)通過周期性地對節(jié)點的發(fā)射功 率在關聯網絡拓撲的基礎上進行調節(jié)，實現降低節(jié)點能耗。首先設定每一個節(jié)點都有一個 ID標識符，LMA算法的實現步驟如下:
[0005]1.LMA機制定義了節(jié)點度，指示下一跳鄰居節(jié)點的個數，定義了節(jié)點度得最大閾值 Tfflax和最小閾值Tmin。每個節(jié)點在算法開始時有相同的發(fā)射功率PTO，并周期性地對外廣播發(fā) 送一個包含自身ID標識的Beacon消息。
[0006]2.網絡中的其他節(jié)點接收到Beacon消息后，回復一個也包含自身ID標識的 Beacon應答消息。
[0007]3.最初廣播發(fā)送Beacon消息的節(jié)點在下一次重新廣播發(fā)送Beacon消息之前,計 算出接收到的Beacon應答消息的具體數目，這個數目就是該節(jié)點的節(jié)點度NodeResp。
[0008]4.如果NodeResp>Tmax,則節(jié)點廣播發(fā)送Beacon消息時的發(fā)射功率減小,但仍然要 滿足P>BminPT()，這里的P表示節(jié)點的發(fā)送功率，并且遵從以下關系式:
[0009]P=max {BminPT0, Adec[1- (NodeResp-Tmax) ]PT0}
[0010]式中，B-和Ad6。是兩個可調參數，通過設置來調整功率調節(jié)的精度和范圍。
[0011]如果N0deReSp〈Tmin，則節(jié)點廣播發(fā)送Beacon消息時發(fā)射功率要增大，發(fā)射功率的 適宜值滿足P ( BmaxP10,同時滿足以下關系式:
[0012]P=min {BmaxPT0, Ain[1- (Tmin-NodeResp) ]PT0}
[0013]式中，Bmax和Ain是兩個調整功率調節(jié)精度和范圍的參數。
[0014]由上述實例可以看出現有的功率算法存在以下限制:一方面，先前的方法都是依靠沒有資源限制的理想化的控制機制，例如存儲能力，計算能力及電池續(xù)航能力等來設定初始的功率值，這無法適用于實際工作環(huán)境中；另一方面，節(jié)點本身在拓撲和網絡信息上存在局限性，無法獲取網絡的全局信息，故在組網過程中，消耗了大量的儲備能量來計算發(fā)射功率的適宜值。
[0015]因此，需要對現有的組網方法進行改進。

【發(fā)明內容】

[0016]鑒于以上所述現有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種基于異構網絡的功率控制的組網方法，以減少傳感網組網時的功率消耗。
[0017]為實現上述目的及其他相關目的，本發(fā)明提供一種基于異構網絡的功率控制的組網方法，其包括:1)將位于第一網絡且能與第二網絡中的節(jié)點進行通信的通信設備，作為所述第二網絡中的一個所述節(jié)點；基于所述第二網絡中的每一個所述節(jié)點所覆蓋的通信范圍、以及各所述節(jié)點之間的位置關系，來確定各所述節(jié)點之間進行組網通信的概率，其中， 所覆蓋的通信范圍包括不確定通信的范圍和所述節(jié)點在無干擾環(huán)境下所能覆蓋的通信范圍；2)基于各所述概率、以及每一個所述概率對應的所述節(jié)點進行組網通信的條件信息，來確定能與所述通信設備進行組網通信的各所述節(jié)點進行組網通信的功率值，并基于所確定的每一個所述節(jié)點所對應的功率值生成功率控制表；3)將所述功率控制表發(fā)送至所述通信設備，以使所述通信設備以所述功率控制表中對應的功率值來發(fā)送包含所述功率控制表的組網信息，進而由接收到所述組網信息的各所述節(jié)點基于所述功率控制表中對應的功率值來逐級發(fā)送所述組網信息，以使所述第二網絡中的相應的所述節(jié)點與所述通信設備進行組網通信。
[0018]優(yōu)選地，所述步驟3)包括:將所述功率控制表封裝在信令中，并將所述信令發(fā)送至所述通信設備。
[0019]優(yōu)選地，所述步驟I)還包括:1-1)基于所述異構網絡覆蓋范圍內的影響通信的因素來取得不確定通信的范圍；1_2)以所述節(jié)點在無干擾環(huán)境下所能覆蓋的通信范圍減去所述不確定通信的范圍之間的區(qū)域，來確定為所述節(jié)點與其他節(jié)點之間進行組網通信的概率為I ;以所述節(jié)點在無干擾環(huán)境下所能覆蓋的通信范圍加上所述不確定通信的范圍以外的區(qū)域，來確定所述節(jié)點與其他節(jié)點之間進行組網通信的概率為0 ;其他區(qū)域內所述節(jié)點與其他節(jié)點之間進行組網通信的概率在(0，I)之間。
[0020]
型為:
優(yōu)選地，所述概率采用預定的概率特征模型來取得，其中，所述預定的概率特征模
[0021] pi
U-P)
[0022]
[0023]
[0024]
[0025]
[0026]
【權利要求】
1.一種基于異構網絡的功率控制的組網方法，其特征在于，所述方法至少包括:1)將位于第一網絡且能與第二網絡中的節(jié)點進行通信的通信設備，作為所述第二網絡中的一個所述節(jié)點；基于所述第二網絡中的每一個所述節(jié)點所覆蓋的通信范圍、以及各所述節(jié)點之間的位置關系，來確定各所述節(jié)點之間進行組網通信的概率，其中，所覆蓋的通信范圍包括不確定通信的范圍和所述節(jié)點在無干擾環(huán)境下所能覆蓋的通信范圍；2)基于各所述概率、以及每一個所述概率對應的所述節(jié)點進行組網通信的條件信息， 來確定能與所述通信設備進行組網通信的各所述節(jié)點進行組網通信的功率值，并基于所確定的每一個所述節(jié)點所對應的功率值生成功率控制表；3)將所述功率控制表發(fā)送至所述通信設備，以使所述通信設備以所述功率控制表中對應的功率值來發(fā)送包含所述功率控制表的組網信息，進而由接收到所述組網信息的各所述節(jié)點基于所述功率控制表中對應的功率值來逐級發(fā)送所述組網信息，以使所述第二網絡中的相應的所述節(jié)點與所述通信設備進行組網通信。
2.根據權利要求1所述的基于異構網絡的功率控制的組網方法，其特征在于，所述步驟3)還包括:將所述功率控制表封裝在信令中，并將所述信令發(fā)送至所述通信設備。
3.根據權利要求1所述的基于異構網絡的功率控制的組網方法，其特征在于，所述步驟I)還包括:基于所述異構網絡覆蓋范圍內的影響通信的因素來取得不確定通信的范圍；以所述節(jié)點在無干擾環(huán)境下所能覆蓋的通信范圍減去所述不確定通信的范圍之間的區(qū)域，來確定為所述節(jié)點與其他節(jié)點之間進行組網通信的概率為I ;以所述節(jié)點在無干擾環(huán)境下所能覆蓋的通信范圍加上所述不確定通信的范圍以外的區(qū)域，來確定所述節(jié)點與其他節(jié)點之間進行組網通信的概率為0 ;其他區(qū)域內所述節(jié)點與其他節(jié)點之間進行組網通信的概率在(0，I)之間。
4.根據權利要求3所述的基于異構網絡的功率控制的組網方法，其特征在于，所述概率采用預定的概率特征模型來取得，其中，所述預定的概率特征模型為:
5.根據權利要求1所述的基于異構網絡的功率控制的組網方法，其特征在于，所述條件信息至少包括:所述第二網絡中的所述節(jié)點的數量、所述節(jié)點在無干擾情況下所覆蓋的通信范圍的半徑、不確定通信范圍的半徑、各所述節(jié)點之間的距離、各所述節(jié)點所剩余的能量、利用所述通信設備建立組網的范圍、所述第二網絡單路徑的最大跳數、進行組網范圍內的影響通信的因素、各所述節(jié)點發(fā)送所述組網信息的功率值。
6.根據權利要求5所述的基于異構網絡的功率控制的組網方法，其特征在于，所述功率值采用預定函數來表示，其中，所述預定函數為:
7.根據權利要求1所述的基于異構網絡的功率控制的組網方法，其特征在于，所述方法還包括:`基于統(tǒng)計各所述節(jié)點的服務質量來調整部分所述節(jié)點的功率值，并更新所述功率控制表，并將更新的所述功率控制表通過所述通信設備發(fā)送至組網范圍內的其他所述節(jié)點。
8.根據權利要求1所述的基于異構網絡的功率控制的組網方法，其特征在于，所述第二網絡為能以盲區(qū)方式存在的自組織網絡。
【文檔編號】H04W84/18GK103517393SQ201210219668
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月28日 優(yōu)先權日:2012年6月28日
【發(fā)明者】歐陽玉玲, 胡宏林, 尹菲, 王海峰, 酈振紅 申請人:上海無線通信研究中心