[发明专利]一种低冲突概率的无线网络邻居发现方法

说明书

本发明提供一种低冲突概率的无线网络邻居发现方法，采用短帧结构加退避机制，降低冲突发生概率，使用超时与退避机制相结合解决接入请求节点信道竞争问题；采用多次超时机制进行一轮邻居发现的终止判定；邻居发现采用主从探索请求确认模式，是一种调度式方法，节点无需信道空闲侦听机制，邻居发现过程具有高确定性，相比随机接入方法，本发明的调度式方法更可靠；逆向请求确认模式，使得接入请求节点也建立可靠的邻居列表，即接入请求节点确认自己的邻居列表存在可靠的通信链路。

技术领域

本申请涉及无线网络邻居发现方法，具体涉及一种低冲突概率的无线网络邻居发现方法。

技术背景

随着Bluetooth、Wi-Fi、UWB、NB-IoT等无线技术的不断进步以及4G、5G网络、Adhoc网络、无线传感器网络、物联网的蓬勃发展，无线移动通信已经成为全球通信业发展最受关注的产业领域之一。同时无线通信的使用领域在不断扩大：高铁、地铁、商场、住宅区、办公区等室内场景，智慧城市、环境监测、智能农业等低功耗广域大连接场景，车联网、工业控制、虚拟现实、可穿戴设备等低时延高可靠场景，国防军事、公共卫生事业场景等都越来越依赖于无线通信技术的支持，这些场景同无线通信技术相结合，又激发了新的消费需求，除了解决人和人之间的无线通信、无线上网的问题之外，实现“人与人、人与物、物与物之间的连接”，万物互联将是大势所趋。

无线网络具有可移动性强、网络扩展性能强等特点，摆脱了有线网络部署空间和时间方面的限制，但同时由于网络具有拓扑不确定性，邻居发现也是无线网络特别是无线传感器网络、Adhoc网络、物联网等自组织网络面临的一个基础性问题。由于网络的自组织特性和多跳传输特性以及各类网络协议包括MAC协议、路由协议、拓扑控制协议等都需要使用邻居信息，出于对网络相邻节点连接的维护需求，邻居发现协议通常是此类网络中非常重要的组成部分，是一项基础服务支撑技术。只有在邻居发现拓扑关系建立以后，网络才能真正实现互联互通。

邻居发现的实时性和无线网络的动态性是无线网络邻居发现面临的两个重要挑战，邻居发现应确保在给定的时间内发现所有的邻居节点，而由于网络的动态性，节点的加入、退出和位置移动等都会影响网络拓扑，邻居发现的结果随时可能会失效，因此邻居发现必须是一个持续的具有实时性特性的过程。

现有的邻居发现包括时间同步、Mac设计(如B-Mac和S-Mac)和NDP(邻居发现协议)。如果能有精确的时钟同步则邻居发现可用时隙的方式进行收发，邻居发现将会变得简单，然而，节点一旦使用了GPS来进行精确时间同步，节点的成本会随之提高。在没有精确时钟同步的情况下，对于邻居发现的实时性特性而言，降低邻居发现时的网络冲突或碰撞，是提升实时性的一个有效途径。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种低冲突概率的无线网络邻居发现方法，用于解决现有技术中网络冲突或碰撞较高的技术问题。

采用主从探索请求确认模式进行调度式邻居发现，通过逆向请求确认机制进行确认，由邻居探索节点发送探索帧发起邻居探索过程，收到探索帧的接入请求节点发起接入请求，邻居探索节点收到接入请求节点的接入请求后回复确认帧进行接入请求确认，接入请求节点收到确认帧完成此次邻居接入；

建立可靠的邻居列表，邻居探索节点收到请求帧后，从请求帧中获取接入请求节点的ID，与邻居发现序列号SN一起加入到自己的邻居列表中，并发送携带接入请求节点ID的确认帧，发起接入确认过程，同时网络接入请求节点也建立邻居信息表，将邻居探索节点的ID与序列号SN加入到自己的邻居列表中；

利用随机退避的方式进行信道竞争，当接入请求节点在收到探索帧后，通过识别确认帧中的序列号SN与ID确认已完成邻居接入则退出接入请求竞争；

采用多次超时机制进行一轮邻居发现的终止判定，首先进行数据接收过滤，没有被过滤掉的请求帧与邻居发现序列号SN一起加入到邻居列表中，发送携带接入请求节点ID的确认帧，并开始超时计算；

一次邻居接入的时间期望E(Tr)为：