基于异步双向探测的邻居发现方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910719444.3 (22)申请日 2019.08.06 (71)申请人 南京邮电大学 地址 210012 江苏省南京市雨花台区宁双 路28号 (72)发明人 高金成骆冰清吉程郭亚旻 (74)专利代理机构 南京正联知识产权代理有限 公司 32243 代理人 张玉红 (51)Int.Cl. H04W 8/00(2009.01) H04W 40/24(2009.01) H04W 48/10(2009.01) H04W 52/02(2009.01) (54)发明名称 一种基于。

2、异步双向探测的邻居发现方法 (57)摘要 一种基于异步双向探测的邻居发现方法， 所 述邻居发现方法中， 一段时间被分割成大小相等 的时间间隔， 每个时间间隔称为时间插槽， 每t个 连续的时间插槽构成一个周期； 两个节点在一个 周期中， 通过对时间插槽的状态调度， 实现节点 间的双向探测， 进而在多个周期内， 保证节点间 的相互发现； 所述节点即邻居。 本发明是对于一 般异步探测方法的改进， 将少数活跃插槽分为静 态活跃插槽和动态活跃插槽， 并给予动态活跃插 槽一定变化策略， 在降低设备邻居发现能耗的同 时， 提高了节点间邻居发现的效率， 一定程度上 可以提高设备的使用时长和寿命。 权利要求书2。

3、页 说明书5页 附图3页 CN 110602684 A 2019.12.20 CN 110602684 A 1.一种基于异步双向探测的邻居发现方法， 其特征在于： 所述邻居发现方法中， 一段时间被分割成大小相等的时间间隔， 每个时间间隔称为时 间插槽， 每t个连续的时间插槽构成一个周期； 两个节点在一个周期中， 通过对时间插槽的 状态调度， 实现节点间的双向探测， 进而在多个周期内， 保证节点间的相互发现； 所述节点 即邻居； 所述邻居发现方法包含如下3个步骤： 步骤1， 对时间插槽状态进行初始化， 用于确定初始时刻的时间插槽状态； 步骤2， 时间插槽状态调度， 提出一种计算动态活跃插槽位置的。

4、方法以及不同状态时间 插槽的变法策略； 步骤3， 基于时间插槽状态调度策略， 实现节点间的邻居发现。 2.根据权利要求1所述的一种基于异步双向探测的邻居发现方法， 其特征在于： 步骤1 中， 时间插槽状态被分为睡眠状态， 静态活跃状态和动态活跃状态； 根据周期中包含的时间 插槽数t和具体时间插槽时刻t0来确定每个时间插槽的具体状态。 3.根据权利要求2所述的一种基于异步双向探测的邻居发现方法， 其特征在于： 所述确 定每个时间插槽的具体状态的实施步骤如下： 步骤1-1， 判断t0值， 若t00， 则转步骤1-2； 步骤1-2， 判断t0值， 若t0modt0， 则设置该时刻的时间插槽状态为活跃。

5、； 若非0， 则转步 骤1-3； 步骤1-3， 判断t0值， 若则设置该时刻的 时间插槽状态为活跃； 若非0， 则转步骤1-4； 步骤1-4， 判断t0值， 若则设置该时刻 的时间插槽状态为活跃； 若非0， 则转步骤1-5； 步骤1-5， 判断t0值， 若且t0modt|t|-1则设置该时刻 的时间插槽状态为活跃； 若非0， 则转步骤1-6； 步骤1-6， 判断t0值， 若 且则设置该时刻的时间插 槽状态为活跃； 若非0， 则设置该时刻的时间插槽状态为睡眠状态。 4.根据权利要求1所述的一种基于异步双向探测的邻居发现方法， 其特征在于： 所述步 骤2中， 所述时间插槽状态， 分为静态活跃插槽和。

6、动态活跃插槽； 所述静态活跃插槽， 用S表示， 在每个时间周期中静态活跃插槽拥有固定位置， 即每个 周期第一个时间插槽， 即时间插槽数值为0的位置； 权利要求书 1/2 页 2 CN 110602684 A 2 所述动态活跃插槽， 用D表示， 其中D0,D1,D2分别表示三个动态活跃插槽； 动态活跃插槽 在每个周期中， 规律性地变化自己的位置； 在每个动态活跃插槽时间内， 节点处于激活状 态， 通过发送广播包对其他节点的对应时间插槽状态进行探测。 5.根据权利要求4所述的一种基于异步双向探测的邻居发现方法， 其特征在于： 所述时 间插槽状态调度， 即异步双向探测方法中一个周期内三种状态的时间插。

7、槽变化方法， 具体 的变化规律如下： 动态活跃插槽D0， D1分别从的位置相向变化位置， 每隔一个周 期移动一个时间插槽； 具体地， 采用公式(1)(2)(3)来分别计算三个动态活跃插槽在每个周 期中所处的位置： 式中为第i个周期中D0活跃插槽的位置， 根据此位置由公式(1)可计算出i+1个周 期中， D0状态的时间插槽位置； 根据此位置由公式(2)可计算出i+1个周期中， D1状态的时间 插槽位置；为第i个周期中D1活跃插槽的位置，为第i个周期中D2活跃插槽的位 置， 根据由公式(3)可计算出i个周期中， D2状态的时间插槽位置； 初始化为1和根据三个公式的计算， 三个动态时间插槽的位置遵循。

8、周 期性的模式。 6.根据权利要求1所述的一种基于异步双向探测的邻居发现方法， 其特征在于： 所述步 骤3中， 根据步骤1和步骤2， 双向探测方法包含三种情况： 静态活跃插槽与静态活跃插槽(S- S)， 静态活跃插槽与动态活跃插槽(S-D)， 动态活跃插槽与动态活跃插槽(D-D)之间的相互 探测， 实现邻居发现。 权利要求书 2/2 页 3 CN 110602684 A 3 一种基于异步双向探测的邻居发现方法 技术领域 0001 本发明涉及无线网络领域， 具体涉及一种基于异步双向探测的邻居发现方法。 背景技术 0002 邻居发现是指无线网络中节点与节点之间互相发现并建立连接的过程， 是网络中 。

9、节点之间能够通信的前提。 在无线传感器网络与无线通信技术不断发展的过程中， 邻居发 现问题一直是广受人们关注的重要问题之一， 如今的多用户移动社交网络中， 邻居发现更 是许多用户交互应用服务的基础。 0003 现有的一些邻居发现方法由于设备高能耗的限制， 在一定程度上增加了发现延 迟， 降低了应用服务的用户体验。 另外， 在移动传感网络中， 由于节点的运动和能量限制， 现 有部分邻居发现协议较难实现。 发明内容 0004 本发明针对上述问题， 提出一种基于异步双向探测的邻居发现方法， 将周期时间 进行离散化， 通过对时间插槽的状态调度实现节点的双向探测； 提出了时间插槽状态的初 始化方法与动态。

10、活跃插槽的调度方法， 该方法可以根据一个周期内时间插槽状态和初始化 位置来计算下一周期不同动态活跃插槽的具体位置； 提出了一种基于双向探测的邻居发现 方法， 该方法通过活跃插槽时间内的双向探测， 实现三种情况下的邻居发现。 0005 一种基于异步双向探测的邻居发现方法， 所述邻居发现方法中， 一段时间被分割 成大小相等的时间间隔， 每个时间间隔称为时间插槽， 每t个连续的时间插槽构成一个周 期； 两个节点在一个周期中， 通过对时间插槽的状态调度， 实现节点间的双向探测， 进而在 多个周期内， 保证节点间的相互发现； 所述节点即邻居； 0006 所述邻居发现方法包含如下3个步骤： 0007 步骤。

11、1， 对时间插槽状态进行初始化， 用于确定初始时刻的时间插槽状态； 0008 步骤2， 时间插槽状态调度， 提出一种计算动态活跃插槽位置的方法以及不同状态 时间插槽的变法策略； 0009 步骤3， 基于时间插槽状态调度策略， 实现节点间的邻居发现 0010 进一步地， 步骤1中， 时间插槽状态被分为睡眠状态， 静态活跃状态和动态活跃状 态； 根据周期中包含的时间插槽数t和具体时间插槽时刻t0来确定每个时间插槽的具体状 态。 0011 进一步地， 所述确定每个时间插槽的具体状态的实施步骤如下： 0012 步骤1-1， 判断t0值， 若t00， 则转步骤1-2； 0013 步骤1-2， 判断t0值。

12、， 若t0modt0， 则设置该时刻的时间插槽状态为活跃； 若非0， 则 转步骤1-3； 0014步骤1-3， 判断t0值， 若则设置该时 说明书 1/5 页 4 CN 110602684 A 4 刻的时间插槽状态为活跃； 若非0， 则转步骤1-4； 0015步骤1-4， 判断t0值， 若则设置该 时刻的时间插槽状态为活跃； 若非0， 则转步骤1-5； 0016步骤1-5， 判断t0值， 若mod20且t0modt|t|-1 则设置该 时刻的时间插槽状态为活跃； 若非0， 则转步骤1-6； 0017 步骤1-6， 判断t0值， 若 0018 0019且则设置该时刻的时 间插槽状态为活跃； 若非。

13、0， 则设置该时刻的时间插槽状态为睡眠状态。 0020 进一步地， 所述步骤2中， 所述时间插槽状态， 分为静态活跃插槽和动态活跃插槽； 0021 所述静态活跃插槽， 用S表示， 在每个时间周期中静态活跃插槽拥有固定位置， 即 每个周期第一个时间插槽， 即时间插槽数值为0的位置； 0022 所述动态活跃插槽， 用D表示， 其中D0,D1,D2分别表示三个动态活跃插槽； 动态活跃 插槽在每个周期中， 规律性地变化自己的位置； 在每个动态活跃插槽时间内， 节点处于激活 状态， 通过发送广播包对其他节点的对应时间插槽状态进行探测。 0023 进一步地， 所述时间插槽状态调度， 即异步双向探测方法中一。

14、个周期内三种状态 的时间插槽变化方法， 具体的变化规律如下： 动态活跃插槽D0， D1分别从的位置 相向变化位置， 每隔一个周期移动一个时间插槽； 具体地， 采用公式(1)(2)(3)来分别计算 三个动态活跃插槽在每个周期中所处的位置： 0024 0025 0026 0027 0028式中为第i个周期中D0活跃插槽的位置， 根据此位置由公式 (1)可计算出i+ 1个周期中， D0状态的时间插槽位置； 根据此位置由公式(2)可计算出i+1个周期中， D1状态的 时间插槽位置；为第i个周期中D1活跃插槽的位置，为第i个周期中D2活跃插槽 的位置， 根据由公式(3)可计算出i个周期中， D2状态的时。

15、间插槽位置； 说明书 2/5 页 5 CN 110602684 A 5 0029初始化为1和根据三个公式的计算， 三个动态时间插槽的位置遵 循周期性的模式。 0030 进一步地， 所述步骤3中， 根据步骤1和步骤2， 双向探测方法包含三种情况： 静态活 跃插槽与静态活跃插槽(S-S)， 静态活跃插槽与动态活跃插槽(S-D)， 动态活跃插槽与动态 活跃插槽(D-D) 之间的相互探测， 实现邻居发现。 0031 本发明达到的有益效果为： 该邻居发现方法是对于一般异步探测方法的改进， 将 少数活跃插槽分为静态活跃插槽和动态活跃插槽， 并给予动态活跃插槽一定变化策略， 在 降低设备邻居发现能耗的同时，。

16、 提高了节点间邻居发现的效率， 一定程度上可以提高设备 的使用时长和寿命。 附图说明 0032 图1为本发明所述异步双向探测邻居发现方法的流程图。 0033 图2为本发明所述的时间插槽状态变化策略示意图。 0034 图3为本发明静态活跃插槽与静态活跃插槽的邻居发现示意图。 0035 图4为本发明静态活跃插槽与动态活跃插槽的邻居发现的初始状态示意图。 0036 图5为本发明静态活跃插槽与动态活跃插槽的邻居发现的下一周期示意图。 0037 图6为本发明动态活跃插槽与动态活跃插槽的邻居发现的初始状态示意图。 0038 图7为本发明动态活跃插槽与动态活跃插槽的邻居发现的第一周期示意图。 0039 图8。

17、为本发明动态活跃插槽与动态活跃插槽的邻居发现的第二周期示意图。 具体实施方式 0040 下面结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。 0041 一种基于异步双向探测的邻居发现方法， 所述邻居发现方法中， 一段时间被分割 成大小相等的时间间隔， 每个时间间隔称为时间插槽， 每t个连续的时间插槽构成一个周 期； 两个节点在一个周期中， 通过对时间插槽的状态调度， 实现节点间的双向探测， 进而在 多个周期内， 保证节点间的相互发现； 所述节点即邻居。 0042 所述邻居发现方法包含如下3个步骤： 0043 步骤1， 对时间插槽状态进行初始化， 用于确定初始时刻的时间插槽状态。 0044 。

18、步骤2， 时间插槽状态调度， 提出一种计算动态活跃插槽位置的方法以及不同状态 时间插槽的变法策略。 0045 步骤3， 基于时间插槽状态调度策略， 实现节点间的邻居发现。 0046 步骤1中， 时间插槽状态被分为睡眠状态， 静态活跃状态和动态活跃状态； 根据周 期中包含的时间插槽数t和具体时间插槽时刻t0来确定每个时间插槽的具体状态。 0047 所述确定每个时间插槽的具体状态的实施步骤如下： 0048 步骤1-1， 判断t0值， 若t00， 则转步骤1-2； 0049 步骤1-2， 判断t0值， 若t0modt0， 则设置该时刻的时间插槽状态为活跃； 若非0， 则 转步骤1-3； 说明书 3/。

19、5 页 6 CN 110602684 A 6 0050步骤1-3， 判断t0值， 若则设置该时 刻的时间插槽状态为活跃； 若非0， 则转步骤1-4； 0051步骤1-4， 判断t0值， 若则设置该 时刻的时间插槽状态为活跃； 若非0， 则转步骤1-5； 0052步骤1-5， 判断t0值， 若mod20且t0modt|t|-1 则设置该 时刻的时间插槽状态为活跃； 若非0， 则转步骤1-6； 0053 步骤1-6， 判断t0值， 若 0054 0055且则设置该时刻的时 间插槽状态为活跃； 若非0， 则设置该时刻的时间插槽状态为睡眠状态。 0056 所述步骤2中， 所述时间插槽状态， 分为静态活。

20、跃插槽和动态活跃插槽； 0057 所述静态活跃插槽， 用S表示， 在每个时间周期中静态活跃插槽拥有固定位置， 即 每个周期第一个时间插槽， 即时间插槽数值为0的位置； 0058 所述动态活跃插槽， 用D表示， 其中D0,D1,D2分别表示三个动态活跃插槽； 动态活跃 插槽在每个周期中， 规律性地变化自己的位置； 在每个动态活跃插槽时间内， 节点处于激活 状态， 通过发送广播包对其他节点的对应时间插槽状态进行探测。 0059 所述时间插槽状态调度， 即异步双向探测方法中一个周期内三种状态的时间插槽 变化方法如图2所示(以t16为例)， 其中空白部分为睡眠状态插槽， S为静态活跃插槽， D0、 D。

21、1、 D2为动态活跃插槽。 具体的变化规律如下： 动态活跃插槽D0， D1分别从的位置 相向变化位置， 每隔一个周期移动一个时间插槽； 具体地， 采用公式 (1)(2)(3)来分别计算 三个动态活跃插槽在每个周期中所处的位置： 0060 0061 0062 0063 0064式中为第i个周期中D0活跃插槽的位置， 根据此位置由公式 (1)可计算出i+ 1个周期中， D0状态的时间插槽位置； 根据此位置由公式(2)可计算出i+1个周期中， D1状态的 说明书 4/5 页 7 CN 110602684 A 7 时间插槽位置；为第i个周期中D1活跃插槽的位置，为第i个周期中D2活跃插槽 的位置， 根。

22、据由公式(3)可计算出i个周期中， D2状态的时间插槽位置。 0065初始化为1和根据三个公式的计算， 三个动态时间插槽的位置遵 循周期性的模式。 0066 在该方法中， 引入的动态活跃插槽调度方法， 可以确保任意两个节点之间的相对 位置偏移量始终小于等于个时间插槽， 同时D0D1在每个周期内通过交换初始位置加速了 每个周期前一半时间插槽的探测过程。 而引入动态活跃插槽D2， 从t-1的位置到D1+1位置每 个周期交替性变化， 来保证每个周期后半段时间插槽不会完全处于睡眠状态， 进一步提高 邻居发现效率。 0067 所述步骤3中， 根据步骤1和步骤2， 双向探测方法包含三种情况： 静态活跃插槽。

23、与 静态活跃插槽(S-S)， 静态活跃插槽与动态活跃插槽(S-D)， 动态活跃插槽与动态活跃插槽 (D-D)之间的相互探测， 实现邻居发现。 0068 以两个节点a和b， 周期t16的情况为例， 两个节点具有不同相位偏移量和不同时 刻状态下邻居发现方法如下： 0069 (1)静态活跃插槽与静态活跃插槽： 0070 初始状态T0， 两节点相位偏移为0， 两节点的静态活跃插槽相互探测， 实现邻居 发现， 如图3所示。 0071 (2)静态活跃插槽与动态活跃插槽： 0072 初始状态T0， 相位偏移为2， 如图4所示。 0073 下一周期， T1， 节点a的D0时间插槽与节点b的静态活跃插槽 S相互。

24、探测， 实现邻 居发现， 如图5所示。 0074 (3)动态活跃插槽与动态活跃插槽： 0075 初始状态T0， 相位偏移为9， 时间插槽状态图如图6所示。 0076 周期T1， 时间插槽状态变化如图7所示。 0077 周期T2， 时间插槽状态变化如图8所示， 节点a的动态活跃插槽D2与节点b的动态 活跃插槽D1相互探测， 实现邻居发现。 0078 该方法中， 引入的动态活跃插槽调度方法， 可以确保任意两个节点之间的相对位 置偏移量始终小于等于个时间插槽， 同时D0D1在每个周期内通过交换初始位置加速了每 个周期前一半时间插槽的探测过程； 而引入动态活跃插槽D2， 从t-1的位置到D1+1位置每。

25、个 周期交替性变化， 来保证每个周期后半段时间插槽不会完全处于睡眠状态， 进一步提高邻 居发现效率。 0079 以上所述仅为本发明的较佳实施方式， 本发明的保护范围并不以上述实施方式为 限， 但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化， 皆应纳入权 利要求书中记载的保护范围内。 说明书 5/5 页 8 CN 110602684 A 8 图1 说明书附图 1/3 页 9 CN 110602684 A 9 图2 图3 图4 说明书附图 2/3 页 10 CN 110602684 A 10 图5 图6 图7 图8 说明书附图 3/3 页 11 CN 110602684 A 11 。