【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于认知无线自组网，具体涉及一种基于crahn的防撞异质信道选择广播方法及系统。
技术介绍
1、认知无线电自组织网络(crahn)的组成节点被分为一级用户(primary user，pu)和二级用户(secondary user，su)。其中，pu节点具有固定信道使用的权限，而su节点则是通过对通信环境的实时监测寻找并使用空闲信道。su节点通常会生成自己专有的信道集，用于对监测到的可用信道信息进行收集并维护。显然，根据su节点的不同特点及不同监测能力，这些信道集是非匀质的。非匀质的概念也可以理解为每个su节点的可用信道编号和信道数量是不一样的，同时，这些信息还会随着网络环境的改变而改变。两个su节点进行有效的广播通信当且仅当数据传输和接收同时刻发生在同一信道之上。然而，认知无线自组网节点的分布式和异质多信道特征使这一个过程变得具有挑战性。也就是说，在认知无线自组网的异质多信道环境进行数据广播，需要首先解决信道匹配的问题。
2、现有的几种异质多信道广播方案主要存在以下问题：
3、(1)两个su之间的通信信道根据随机选择方法产生，信道可匹配率可能很小，甚至为0％。
4、(2)如果让发送端su和接收端su按照某种顺序将信道集中的每个信道都发送一次或接收以此信息，成功连接的可能性确实可能在一定程度上有所提升，但是当su的数量和可用信道的数量较大时，通信延迟代价会非常高，
5、同时也会因为拓扑动态变化造成不稳定。
6、冲突可能频繁发生，因为有多个su试图同时通过相同的信
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种基于crahn的防撞异质信道选择广播方法及系统，解决了实时信道选择和异质信道数据传输，通过有效控制信道冲突问题提高数据到达率。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、一种基于crahn的防撞异质信道选择广播方法，包括以下步骤：
4、初始化网络节点su；其中，所述网络节点su为在crahn中，参与网络通信的二级用户节点；
5、广播初始化后的网络节点su中的信标数据包beacons；
6、基于广播的信标数据包beacons，生成广播序列bseqs和监听序列lseqr；
7、基于广播序列bseqs和监听序列lseqr，利用防撞策略进行数据转发。
8、优选的，初始化网络节点su的方法包括：设置默认参数start＝0，end＝1，初始化数组：发送节点si{id}，接收节点ri{id}，可用信道集c{s,r,nb}{}，信标数据包beacons{ids,cs}，邻居表nbr{idnb,cnb}，邻居表副本nbs’{}，广播序列bseqs{}，new_bseqs{}，监听序列lseqr{}，new_lseqr{}，空闲信道idle_c{}，信道使用次数累计表dc{}，关键信道转发序列ecs{}；其中，所述发送节点si{id}为网络节点su中发送信息的节点；所述接收节点ri{id}为网络节点su中接收信息的节点；所述可用信道集c{s,r,nb}{}为每个su节点通过监听和信息交互获得自己的可用于数据传输的信道id集合；所述信标数据包beacons{ids,cs}为发送节点si{id}向一跳邻居节点发送自己编号id和可用信道集c的数据包；所述邻居表nbr{idnb,cnb}用于接收邻居节点的id和c信息；所述广播序列bseqs{}为当节点执行信道选择和防撞机制后，生成的最小数量、最高质量的信道传输序列；所述监听序列lseqr{}为网络节点su保持在网络中进行监听，并根据信道选择机制生成的最小数量、最高质量的信道监听序列。
9、优选的，广播信标数据包beacons的方法包括：
10、网络中源节点si通过可用信道集合cs发送信标数据包beacons，其中，源节点si为发起信息传输请求的su节点，即传播链的首节点；
11、基于所述信标数据包beacons，源节点si的一跳邻居节点r向所述源节点si反馈邻居信息表nbr，其中，所述邻居信息表nbr包括r的一跳邻居节点集idnb、可用信道集cnb以及两跳邻居节点idnb’、可用信道集cnb’；
12、源节点si对所述邻居信息表nbr进行解析，获取有用信息构造或更新源节点si自身的nbs，所述nbs包括源节点si的一跳邻居节点idnb及其可用信道集cnb以及两跳邻居节点idnb’及其可用信道集cnb’。
13、优选的，生成广播序列bseqs的方法包括：
14、s1：源节点si复制nbs中一跳邻居节点信息，得到nbs’＝{idnb，cnb}；
15、s2：源节点si计算每个信道编号的出现次数，计入信道使用次数累计表dcsi；
16、s3：将dcsi中的最高值所对应的信道编号计入关键信道转发序列ecs中；
17、s4：从nbs’＝{idnb，cnb}中删除信道编号为1的所有邻居节点；
18、s5：重复所述s1、所述s2、所述s3和所述s4，直到idnb、cnb全部为空集，得到完整的关键信道转发集ecssi；
19、s6：源节点si复制nbs中两跳邻居节点的部分，得到nbs”，重复所述s1、所述s2、所述s3、所述s4和所述s5，得到完整的邻居关键信道转发集ecssi’；
20、s7：基于完整的关键信道转发集ecssi和完整的邻居关键信道转发集ecssi’，生成广播序列bseqs。
21、优选的，生成监听序列lseqr的方法包括：
22、非源节点si按照所述s1、所述s2、所述s3、所述s4、所述s5和所述s6的全部过程，生成ecs和ecs’表；
23、基于所述ecs和ecs’表，创建监听序列lseqsi＝ecssi，所述监听序列lseqsi＝ecssi的长度设置为len，公式如下：len＝max(length(ecssi),length(ecssi’))。
24、优选的，利用防撞策略进行数据转发的方法包括：
25、如果同一时刻两个节点选择同一信道进行数据传输，则出现信道冲突，节点si会启动防碰撞机制；
26、如果网络中不存在信道冲突，节点si根据ecssi进行数据传输或监听。
27、优选的，所述防碰撞机制包括以下步骤：
28、基于节点si，计算出空闲信道数i_chan＝sizeof(idle_c)；
29、基于所述空闲信道数i_chan＝sizeof(idle_c)，生成随机数θ＝random(1，i_chan)；
30、根据所述随机数θ＝random(1，i_chan)的数值，节点si在关键信道转发集ecs上执行θ次右旋循环移位，生成新的转发序列new_bseqsi或监听序列本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于CRAHN的防撞异质信道选择广播方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于CRAHN的防撞异质信道选择广播方法，其特征在于，初始化网络节点SU的方法包括：设置默认参数start＝0，end＝1，初始化数组：发送节点Si{ID}，接收节点Ri{ID}，可用信道集C{S,R,nb}{}，信标数据包BeaconS{IDS,CS}，邻居表NBR{IDnb,Cnb}，邻居表副本NBS’{}，广播序列BSeqS{}，new_BSeqS{}，监听序列LSeqR{}，new_LSeqR{}，空闲信道idle_C{}，信道使用次数累计表DC{}，关键信道转发序列ECS{}；其中，所述发送节点Si{ID}为网络节点SU中发送信息的节点；所述接收节点Ri{ID}为网络节点SU中接收信息的节点；所述可用信道集C{S,R,nb}{}为每个SU节点通过监听和信息交互获得自己的可用于数据传输的信道ID集合；所述信标数据包BeaconS{IDS,CS}为发送节点Si{ID}向一跳邻居节点发送自己编号ID和可用信道集C的数据包；所述邻居表NBR{IDnb,Cnb}用于接
3.根据权利要求2所述的基于CRAHN的防撞异质信道选择广播方法，其特征在于，广播信标数据包BeaconS的方法包括：
4.根据权利要求3所述的基于CRAHN的防撞异质信道选择广播方法，其特征在于，生成广播序列BSeqS的方法包括：
5.根据权利要求4所述的基于CRAHN的防撞异质信道选择广播方法，其特征在于，生成监听序列LSeqR的方法包括：
6.根据权利要求5所述的基于CRAHN的防撞异质信道选择广播方法，其特征在于，利用防撞策略进行数据转发的方法包括：
7.根据权利要求6所述的基于CRAHN的防撞异质信道选择广播方法，其特征在于，所述防碰撞机制包括以下步骤：
8.一种基于CRAHN的防撞异质信道选择广播系统，其特征在于，包括：初始化模块、广播模块、序列生成模块和数据转发模块；
...【技术特征摘要】
1.一种基于crahn的防撞异质信道选择广播方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于crahn的防撞异质信道选择广播方法，其特征在于，初始化网络节点su的方法包括：设置默认参数start＝0，end＝1，初始化数组：发送节点si{id}，接收节点ri{id}，可用信道集c{s,r,nb}{}，信标数据包beacons{ids,cs}，邻居表nbr{idnb,cnb}，邻居表副本nbs’{}，广播序列bseqs{}，new_bseqs{}，监听序列lseqr{}，new_lseqr{}，空闲信道idle_c{}，信道使用次数累计表dc{}，关键信道转发序列ecs{}；其中，所述发送节点si{id}为网络节点su中发送信息的节点；所述接收节点ri{id}为网络节点su中接收信息的节点；所述可用信道集c{s,r,nb}{}为每个su节点通过监听和信息交互获得自己的可用于数据传输的信道id集合；所述信标数据包beacons{ids,cs}为发送节点si{id}向一跳邻居节点发送自己编号id和可用信道集c的数据包；所述邻居表nbr{idnb,cnb}用于接收邻居节...
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