一种基于双收发信机三信道的移动互联网终端系统(2)

　　4 双收发信机三信道算法

　　4.1 节点初始化

　　节点初始化硬件、加载操作系统镜像后，从三个信道（如c1，c2，c3）中为两个无线端口（ath0端口与ath1端口）随机选择两个不同的信道（如c1，c2；c1，c3或c2，c3）。

　　4.2 信标发送

　　节点周期性发送信标，这些信标包含有信道信息与该信道下邻居节点个数信息。

　　节点使用IEEE 802.11物理层与IEEE 802.11s组网技术，并在IEEE 802.11标准信标格式基础上添加信道信息与该信道上的邻居节点个数信息。信标需增加的信息见表1。

　　信道编号与邻居数的范围介于0～15之间。信标格式如图3所示。

　　表1 信标需增加的信息

　　[序号＼&信息＼&长度＼&1＼&c1的编号与c1

　　下的邻居数信息＼&1 B，其中信道编号占低4 b，

　　邻居数占高4 b＼&2＼&c2的编号与c2下的邻居数信息＼&1 B，其中信道编号占低4 b，

　　邻居数占高4 b＼&]

　　4.3 信标收集

　　节点周期性收集周围邻居节点发出的信标。

　　每个节点通过设定一个随机时间长度的定时器来收集邻居节点发出的信标，定时器超时时间介于2～10 s之间。

　　4.4 双收发信机三信道算法

　　节点信标收集定时器超时后将执行双收发信机三信道算法。

　　现以“[ci]”，“[cj]”表示当前节点的两个信道，“[Nc_节点]”代表某个节点的某个信道选择前的邻居节点个数，“[Nc_节点]”代表某个节点的某个信道选择后的邻居节点个数。

　　（1）当前节点在[ci，cj]两个信道上的信标收集过程中[Nci_自己+Ncj_自己=1]

　　若[N非共有信道_对方节点=0]并且[N共有信道_对方节点>1]时，当前节点将自己的共有信道调整为对方节点的非共有信道。

　　（2）当前节点在两个信道[ci，cj]上的信标收集过程中[Nci_自己+Ncj_自己>1]

　　若当前节点周围至少有一个邻居节点具有一个空闲信道，当前节点计算出自己每个信道上发现的邻居节点个数的差值和两者中的较大者diff[（Nci，Ncj），]max[（Nci，Ncj），]并预测出将自己已经发现的邻居节点个数较大的信道调整为周围邻居节点的空闲信道后的统计结果diff[（N′ci，N′cj）：]若diff[（N′ci，N′cj）<]diff[（Nci，Ncj），]则当前节点进行信道调整，否则不调整信道。

　　该算法相应的流程如图4所示。

　　5 示例与效果评价

　　5.1 示例

　　（1）示例1

　　由于节点A与B具有一个共有信道[c1，]对双方而言[Nci_自己+Ncj_自己=1，]因此双方都执行信道调整算法的a分支。双方的[N非共有信道_对方节点=0]但[N共有信道_对方节点=1，]因此都不做信道调整，如图5所示。

　　（2）示例2

　　由于节点A与B具有两个共有信道[c1]与[c2，]对双方而言，[Nci_自己+Ncj_自己=2，]因此双方都执行信道调整算法的b分支。双方都没有相对于对方的空闲信道，因此双方都不做信道调整，如图6所示。

　　（3）示例3

　　节点C发现周围只有邻居节点B，按示例1，C不作信道调整。节点A发现周围只有邻居节点B，由于节点B没有空闲信道，核心期刊所以A不作信道调整。节点B发现周围有邻居节点A与C并且[Nci_自己+Ncj_自己=3，]因此B执行信道调整策略的b分支。对于节点B，diff[（Nci，Ncj）]为1，max[（Nci，Ncj）]为2，而将发现邻居节点个数较多的信道[c1]调整为[c2]后，diff[（N′ci，N′cj）]为0，因此节点B将信道[c1]调整为[c2。]节点B将信道调整后，三个节点均不再符合信道调整条件，因此均不再进行信道调整，如图7所示。

　　（4）示例4

　　在这种链状三跳网络中，节点B、C与D不具备信道调整条件，而节点A符合信道调整条件。图8中右侧部分给出了节点A调整信道后各节点信道的使用情况。调整后网络的信道使用趋于稳定，各节点均不再进行信道调整，如图8所示。

　　5.2 效果评价

　　（1）该算法能够保证每一对可直接通信的节点在任意时刻至少具有一个共有信道，组网能力强。

　　（2）该算法可对链状多跳网络以及其他结构的节点进行信道选择，通过提高信道使用效率从而增加网络带宽。对于因节点移动而造成的网络拓扑结构变化，该算法明显优于手工配置。

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