恭喜南京邮电大学朱晓荣获国家专利权
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龙图腾网恭喜南京邮电大学申请的专利基于冲突图的大规模自组织网络信道冲突规避方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116321469B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-14发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310313618.2,技术领域涉及:H04W72/0453;该发明授权基于冲突图的大规模自组织网络信道冲突规避方法是由朱晓荣;崔璨设计研发完成,并于2023-03-28向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于冲突图的大规模自组织网络信道冲突规避方法在说明书摘要公布了:本发明涉及场域网多跳通信技术领域,具体地说,是一种基于冲突图的大规模自组织网络信道冲突规避方法,该方法主要采用跳频技术和着色方法来分配信道,规避信道冲突。主要步骤包括,建立网络拓扑,建立信道模型,计算干扰和信干噪比;生成跳频序列,解决不同网络的节点之间的冲突;建立干扰模型,生成冲突图,建立信道分配问题;引入跳频模式,将信道分配问题转化为时隙分配问题;建立数学模型,解决网络内部的信道冲突;建立优化问题,将时隙分配问题转化为图论中的顶点着色问题;采用图着色算法求解问题。该方法可以减少无线信道冲突,提升数据传输效率,降低端到端传输时延。
本发明授权基于冲突图的大规模自组织网络信道冲突规避方法在权利要求书中公布了:1.一种基于冲突图的大规模自组织网络信道冲突规避方法,其特征在于,具体步骤如下:步骤S1、建立网络拓扑;步骤S2、建立信道模型,计算干扰和信干噪比,分析无线信道模型;步骤S3、生成跳频序列,解决不同网络的节点之间的冲突;步骤S4、建立干扰模型;步骤S5、引入跳频模式;步骤S6、建立数学模型,解决网络内部的信道冲突;步骤S7、建立优化问题;步骤S8、采用图着色算法进行求解;所述步骤S2中,每个支持无线传输的路由汇聚节点和中心主控节点都看作为一个基站,采用对数正态阴影路径损耗模型,路径损耗表示为: 其中,d是两个节点之间的通信距离,d0是近地参考距离,n为路径损耗系数,Xδ是阴影效应造成的均值为0,方差为δ的具有高斯分布的随机变量,令为常数,则PLd=KLdn;设一个通信链路的收发节点分别为i和j,节点i的发射功率为Pi,则节点j接收到的功率为设定天线都是全向天线,节点i的天线增益为信道衰落增益服从莱斯分布,噪声为均值为0、方差为σ2的加性高斯白噪声,通信链路i,j中接收端节点j受到干扰为除发送节点i以外的所有邻居节点的累计干扰In为: 节点j接受到的信干噪比为: 所述步骤S3中,生成跳频序列,解决不同网络的节点之间的冲突,根据实际网络的情况进行调整,如果单个网络使用一部分信道就支持该网络的数据传输,则将可用信道分组后分配给不同的网络;如果单个网络规模比较大,需要使用所有的信道才支持该网络的数据传输,则相邻网络之间的跳频序列需要保证正交的同时,还要保证在一定时隙数内,相邻网络使用的频率集合没有交集,以防止某个网络中由于数据传输未结束的节点占用一个信道过长时间后,相邻网络恰好跳到该频率上进行工作,进而产生网络之间干扰的情况;所述步骤S4中,建立干扰模型,网络节点组网以后,节点位置不再移动,每个节点的发射功率固定为Pt,根据路由算法给出的传输路径,建立一张网络拓扑图G,表示数据传输的路由路径,图G是一个连通图,图中的点表示实际网络中的RN节点,图中的边表示数据传输到下一跳节点的路由路径,通过分析链路中存在的冲突,建立一张冲突图G′表示链路之间存在的冲突,图中的点表示拓扑图中的一条链路,图中的边表示,该边两端的节点代表的链路会产生冲突,需要分配到不同信道;所述步骤S5中,引入跳频模式,场域网采用跳频模式进行无线通信,在一个时隙内整个网络中节点使用的信道相同并且不变,而在当前时隙结束后,整个网络中的节点会同步跳变到下一个时隙对应的信道,信道的跳变规律由组网时生成的跳频序列决定,但是会出现收发节点在占用当前信道的一个时隙内数据没有传输完成的情况,在当前时隙未完成传输的数据的收发节点不随网络中的其它节点同步跳变,而是继续占用当前信道直到数据传输完成,基于该跳频模式,将信道分配问题转化为时隙分配问题;所述步骤步骤S6的具体流程为;流程S6.1、根据路由算法得到的路由路径可以生成邻接矩阵,邻接矩阵E:E={Ei,j|Ei,j∈{0,1}}N×N,是一个N行N列的矩阵,表示节点i和节点j之间的路由关系,Ei,j=0表示不存在节点i到节点j的路由,Ei,j=1表示存在节点i到节点j的路由,其中节点i是发送节点,节点j是接收节点;流程S6.2、根据建立的干扰模型计算出的冲突图生成干扰矩阵I:I={In,k,|In,k,∈{0,1}}N×N,是一个N行N列的矩阵,表示链路n和k同时使用同一信道会产生干扰的情况,如果In,k=10,表示链路n和k在同时使用同一信道时会不会产生干扰;流程S6.3、求解的结果为无干扰分配矩阵A:A={an,m|an,m∈{0,1}}N×M是个N行M列的矩阵,表示了一种可行的时隙分配方案:如果将时隙m分配给链路n,则an,m=1,否则an,m=0,无干扰分配矩阵必须满足满足干扰约束条件:
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