基于异构网络的功率控制的组网方法
【专利摘要】本发明提供一种基于异构网络的功率控制的组网方法。根据本发明所述方法，先将位于第一网络且能与第二网络中的节点进行通信的通信设备，作为所述第二网络中的一个所述节点；基于所述第二网络中的每一个所述节点所覆盖的通信范围、以及各所述节点之间的位置关系，来确定各所述节点之间进行组网通信的概率；接着基于各所述概率、以及每一个所述概率对应的所述节点进行通信的条件信息，来确定能与所述通信设备进行组网通信的各所述节点进行组网通信的功率值，并基于所确定的每一个所述节点所对应的功率值生成功率控制表；并将所述功率控制表发送至所述通信设备。由此，使得所述第二网络中的各节点以适当的功率值进行组网。
【专利说明】基于异构网络的功率控制的组网方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种组网方法，特别是涉及一种基于异构网络的功率控制的组网方法。
【背景技术】
[0002]近年来，由于通信技术的飞速发展，使越来越多的无线通信系统为用户提供了各 种异构网络环境。无线传感网(如Zigbee),无线个域网(如Bluetooth),无线局域网(如 W1-Fi),公众移动通信网(如2G，3G)等通信网络日臻成熟。上述网络为用户提供了无处不 在，无时不在的信息通信服务。而为了给用户提供更好的接入服务，使网络具有更优的拓扑 结构及可扩展性，实现真正意义上的自组织，自适应，并实现具有端到端服务质量(QoS)保 证的服务，异构网络从异构到融合成为不可避免的发展趋势。目前为止，异构网络融合技术 中如何最高效的利用彼此网络的优势，优化蜂窝网及传感网的接入及数据传输，改善传感 网能耗问题，延长网络的生命周期是目前异构网络融合技术研究中的重点方向。
[0003]在无线传感网络中，我们能通过减少通信竞争冲突来达到高吞吐量。其中一种方 法就是通过自适应的调节每个传感节点的发射功率。因为无线传感网络中中的节点用最大 发射功率发射在扩大传感节点覆盖范围的同时也增加了节点间的干扰，影响吞吐量。在先 前研究中有一些自适应的功率控制机制来实现最优吞吐量，延长网络生命周期。
[0004]例如,本地平均算法(LMA, Local Mean Algorithm)通过周期性地对节点的发射功 率在关联网络拓扑的基础上进行调节，实现降低节点能耗。首先设定每一个节点都有一个 ID标识符，LMA算法的实现步骤如下:
[0005]1.LMA机制定义了节点度，指示下一跳邻居节点的个数，定义了节点度得最大阈值 Tfflax和最小阈值Tmin。每个节点在算法开始时有相同的发射功率PTO，并周期性地对外广播发 送一个包含自身ID标识的Beacon消息。
[0006]2.网络中的其他节点接收到Beacon消息后，回复一个也包含自身ID标识的 Beacon应答消息。
[0007]3.最初广播发送Beacon消息的节点在下一次重新广播发送Beacon消息之前,计 算出接收到的Beacon应答消息的具体数目，这个数目就是该节点的节点度NodeResp。
[0008]4.如果NodeResp>Tmax,则节点广播发送Beacon消息时的发射功率减小,但仍然要 满足P>BminPT()，这里的P表示节点的发送功率，并且遵从以下关系式:
[0009]P=max {BminPT0, Adec[1- (NodeResp-Tmax) ]PT0}
[0010]式中，B-和Ad6。是两个可调参数，通过设置来调整功率调节的精度和范围。
[0011]如果N0deReSp〈Tmin，则节点广播发送Beacon消息时发射功率要增大，发射功率的 适宜值满足P ( BmaxP10,同时满足以下关系式:
[0012]P=min {BmaxPT0, Ain[1- (Tmin-NodeResp) ]PT0}
[0013]式中，Bmax和Ain是两个调整功率调节精度和范围的参数。
[0014]由上述实例可以看出现有的功率算法存在以下限制:一方面，先前的方法都是依靠没有资源限制的理想化的控制机制，例如存储能力，计算能力及电池续航能力等来设定初始的功率值，这无法适用于实际工作环境中；另一方面，节点本身在拓扑和网络信息上存在局限性，无法获取网络的全局信息，故在组网过程中，消耗了大量的储备能量来计算发射功率的适宜值。
[0015]因此，需要对现有的组网方法进行改进。
【发明内容】
[0016]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基于异构网络的功率控制的组网方法，以减少传感网组网时的功率消耗。
[0017]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于异构网络的功率控制的组网方法，其包括:1)将位于第一网络且能与第二网络中的节点进行通信的通信设备，作为所述第二网络中的一个所述节点；基于所述第二网络中的每一个所述节点所覆盖的通信范围、以及各所述节点之间的位置关系，来确定各所述节点之间进行组网通信的概率，其中， 所覆盖的通信范围包括不确定通信的范围和所述节点在无干扰环境下所能覆盖的通信范围；2)基于各所述概率、以及每一个所述概率对应的所述节点进行组网通信的条件信息，来确定能与所述通信设备进行组网通信的各所述节点进行组网通信的功率值，并基于所确定的每一个所述节点所对应的功率值生成功率控制表；3)将所述功率控制表发送至所述通信设备，以使所述通信设备以所述功率控制表中对应的功率值来发送包含所述功率控制表的组网信息，进而由接收到所述组网信息的各所述节点基于所述功率控制表中对应的功率值来逐级发送所述组网信息，以使所述第二网络中的相应的所述节点与所述通信设备进行组网通信。
[0018]优选地，所述步骤3)包括:将所述功率控制表封装在信令中，并将所述信令发送至所述通信设备。
[0019]优选地，所述步骤I)还包括:1-1)基于所述异构网络覆盖范围内的影响通信的因素来取得不确定通信的范围；1_2)以所述节点在无干扰环境下所能覆盖的通信范围减去所述不确定通信的范围之间的区域，来确定为所述节点与其他节点之间进行组网通信的概率为I ;以所述节点在无干扰环境下所能覆盖的通信范围加上所述不确定通信的范围以外的区域，来确定所述节点与其他节点之间进行组网通信的概率为0 ;其他区域内所述节点与其他节点之间进行组网通信的概率在(0，I)之间。
[0020]
型为:
优选地，所述概率采用预定的概率特征模型来取得，其中，所述预定的概率特征模
[0021] pi
U-P)
[0022]
[0023]
[0024]
[0025]
[0026]
【权利要求】
1.一种基于异构网络的功率控制的组网方法，其特征在于，所述方法至少包括:1)将位于第一网络且能与第二网络中的节点进行通信的通信设备，作为所述第二网络中的一个所述节点；基于所述第二网络中的每一个所述节点所覆盖的通信范围、以及各所述节点之间的位置关系，来确定各所述节点之间进行组网通信的概率，其中，所覆盖的通信范围包括不确定通信的范围和所述节点在无干扰环境下所能覆盖的通信范围；2)基于各所述概率、以及每一个所述概率对应的所述节点进行组网通信的条件信息， 来确定能与所述通信设备进行组网通信的各所述节点进行组网通信的功率值，并基于所确定的每一个所述节点所对应的功率值生成功率控制表；3)将所述功率控制表发送至所述通信设备，以使所述通信设备以所述功率控制表中对应的功率值来发送包含所述功率控制表的组网信息，进而由接收到所述组网信息的各所述节点基于所述功率控制表中对应的功率值来逐级发送所述组网信息，以使所述第二网络中的相应的所述节点与所述通信设备进行组网通信。
2.根据权利要求1所述的基于异构网络的功率控制的组网方法，其特征在于，所述步骤3)还包括:将所述功率控制表封装在信令中，并将所述信令发送至所述通信设备。
3.根据权利要求1所述的基于异构网络的功率控制的组网方法，其特征在于，所述步骤I)还包括:基于所述异构网络覆盖范围内的影响通信的因素来取得不确定通信的范围；以所述节点在无干扰环境下所能覆盖的通信范围减去所述不确定通信的范围之间的区域，来确定为所述节点与其他节点之间进行组网通信的概率为I ;以所述节点在无干扰环境下所能覆盖的通信范围加上所述不确定通信的范围以外的区域，来确定所述节点与其他节点之间进行组网通信的概率为0 ;其他区域内所述节点与其他节点之间进行组网通信的概率在(0，I)之间。
4.根据权利要求3所述的基于异构网络的功率控制的组网方法，其特征在于，所述概率采用预定的概率特征模型来取得，其中，所述预定的概率特征模型为:
5.根据权利要求1所述的基于异构网络的功率控制的组网方法，其特征在于，所述条件信息至少包括:所述第二网络中的所述节点的数量、所述节点在无干扰情况下所覆盖的通信范围的半径、不确定通信范围的半径、各所述节点之间的距离、各所述节点所剩余的能量、利用所述通信设备建立组网的范围、所述第二网络单路径的最大跳数、进行组网范围内的影响通信的因素、各所述节点发送所述组网信息的功率值。
6.根据权利要求5所述的基于异构网络的功率控制的组网方法，其特征在于，所述功率值采用预定函数来表示，其中，所述预定函数为:
7.根据权利要求1所述的基于异构网络的功率控制的组网方法，其特征在于，所述方法还包括:`基于统计各所述节点的服务质量来调整部分所述节点的功率值，并更新所述功率控制表，并将更新的所述功率控制表通过所述通信设备发送至组网范围内的其他所述节点。
8.根据权利要求1所述的基于异构网络的功率控制的组网方法，其特征在于，所述第二网络为能以盲区方式存在的自组织网络。
【文档编号】H04W84/18GK103517393SQ201210219668
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年6月28日 优先权日:2012年6月28日
【发明者】欧阳玉玲, 胡宏林, 尹菲, 王海峰, 郦振红 申请人:上海无线通信研究中心