無線自組織網(wǎng)絡(luò)中自適應(yīng)核心轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)的建立系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種無線自組織網(wǎng)絡(luò)中自適應(yīng)核心轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)的建立系統(tǒng)，包括天線、無線電收發(fā)機(jī)、自組織網(wǎng)絡(luò)控制器和上位機(jī)，所述天線和無線電收發(fā)機(jī)雙向通信連接，所述無線電收發(fā)機(jī)和自組織網(wǎng)絡(luò)控制器雙向通信連接，所述自組織網(wǎng)絡(luò)控制器和上位機(jī)雙向通信連接。提出在DSP中實現(xiàn)完整的物理層，媒體控制層以及網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。通過使用DSP對數(shù)字信號處理的靈活性，可以把整個硬件和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議封裝在獨立的自組織網(wǎng)絡(luò)控制器內(nèi)，終端用戶只需連接該控制器到上位機(jī)，就可以直接進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)，而無需考慮具體的組網(wǎng)過程。從而達(dá)到降低網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴發(fā)生的目的。
【專利說明】
無線自組織網(wǎng)絡(luò)中自適應(yīng)核心轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)的建立系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實用新型涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種無線自組織網(wǎng)絡(luò)中自適應(yīng)核心 轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)的建立系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 無線自組織網(wǎng)絡(luò)是一種無中心的，完全分布式的網(wǎng)絡(luò)。不同于傳統(tǒng)的具有主從結(jié) 構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，無線自組織網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點與節(jié)點之間沒有相互的依賴關(guān)系，任何節(jié)點都有能力 接收信息，也可以對接收到的信息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。如果通信的雙方節(jié)點不在點對點的直接無線 通信距離內(nèi)，消息可以從源節(jié)點出發(fā)，通過中間節(jié)點進(jìn)行多次轉(zhuǎn)發(fā)，最終到達(dá)目的節(jié)點。這 種通信方式的使用，可以消除傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中對基站節(jié)點的依賴，以實現(xiàn)完全分布式部署的目 標(biāo)。但是，多跳工作方式的基礎(chǔ)，是在從源節(jié)點到目的節(jié)點的路徑上的中間節(jié)點，都已經(jīng)具 有相應(yīng)的路由表，即每個節(jié)點都知道將消息轉(zhuǎn)發(fā)給某個特點的鄰居節(jié)點，通過該鄰居節(jié)點 的轉(zhuǎn)發(fā)，消息可以正確到達(dá)目的地。由于在無線多跳網(wǎng)絡(luò)中不存在固定的中心管理單元，每 個節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)剛初始化的時候不具有這種路由表。無線多跳網(wǎng)絡(luò)需要相應(yīng)的路由協(xié)議來完 成路由表的建立。
[0003] 由于沒有中心管理單元存在于無線多跳網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)一個節(jié)點需要在網(wǎng)絡(luò)中建立一 條到達(dá)另外一個節(jié)點的多跳路徑時，一般會使用廣播的方式進(jìn)行詢問。網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點對 路由詢問進(jìn)行不斷地轉(zhuǎn)發(fā)廣播，直到該詢問被目的節(jié)點收取。目的節(jié)點作出相應(yīng)的回應(yīng)后， 從源節(jié)點到目的節(jié)點路徑上所需要的其它節(jié)點可以建立正確的路由信息，源節(jié)點才開始發(fā) 送數(shù)據(jù)。廣播消息的使用在路由建立，或者是詢問其它節(jié)點的過程中有著重要的作用，可以 幫助無中心網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點盡最大努力獲取想要的信息。但是如果網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點數(shù)量過多，并 且每個節(jié)點都參與到轉(zhuǎn)發(fā)廣播的過程中時，廣播的效率會變得非常低，同時也影響正常的 數(shù)據(jù)通信。值得注意的是，無線通信不同于有線通信的一個重要特點是當(dāng)一個節(jié)點發(fā)送信 息時，處于該節(jié)點直接通信距離內(nèi)的節(jié)點都可以收到通信的內(nèi)容。圖1簡要演示了無線多跳 網(wǎng)絡(luò)中各個節(jié)點對廣播信息的接收和轉(zhuǎn)發(fā)。
[0004] 圖1中，能通過箭頭相連的節(jié)點表示處于互相的直接通信距離內(nèi)。處于相鄰兩條實 線上的對應(yīng)節(jié)點處于最大直接通信距離內(nèi)，相同地，在相鄰兩條虛線上的對應(yīng)節(jié)點也處于 最大直接通信距離內(nèi)。在相鄰的實線和虛線上對應(yīng)位置的節(jié)點處于雙方通信距離以內(nèi)（假 設(shè)相當(dāng)于最大通信距離的一半）。如果沒有適當(dāng)?shù)膬?yōu)化措施，所有節(jié)點都會參與到廣播中 來。比如節(jié)點1開始第一次廣播，節(jié)點2, 3, 4收到后進(jìn)行廣播轉(zhuǎn)發(fā)，該轉(zhuǎn)發(fā)會被節(jié)點1，11， 7，12，8，13收到。節(jié)點11，7，12，8，13再進(jìn)行廣播轉(zhuǎn)發(fā)，此時圖中除了節(jié)點1，其他 所有節(jié)點都會收到本次廣播轉(zhuǎn)發(fā)。
[0005] 所有的節(jié)點參與到廣播中來，雖然可以確保所有的節(jié)點都收到信息，但是會導(dǎo)致 網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴的產(chǎn)生。 【實用新型內(nèi)容】
[0006] 本實用新型的目的在于，針對上述問題，提出一種無線自組織網(wǎng)絡(luò)中自適應(yīng)核心 轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)的建立系統(tǒng)，以實現(xiàn)降低網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴發(fā)生的優(yōu)點。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是：
[0008] 一種無線自組織網(wǎng)絡(luò)中自適應(yīng)核心轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)的建立系統(tǒng)，包括天線、無線電收發(fā) 機(jī)、自組織網(wǎng)絡(luò)控制器和上位機(jī)，所述天線和無線電收發(fā)機(jī)雙向通信連接，所述無線電收發(fā) 機(jī)和自組織網(wǎng)絡(luò)控制器雙向通信連接，所述自組織網(wǎng)絡(luò)控制器和上位機(jī)雙向通信連接。
[0009] 優(yōu)選的，所述無線電收發(fā)機(jī)，包括射頻接收電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和 射頻發(fā)射電路，所述自組織網(wǎng)絡(luò)控制器采用DSP芯片電路，所述射頻接收電路的輸出端與模 數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸出端與DSP芯片電路的輸入端連接，所述 DSP芯片電路的輸出端與數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的輸出端與射頻 發(fā)射電路的輸入端連接。
[0010] 本實用新型的技術(shù)方案具有以下有益效果：
[0011] 本實用新型的技術(shù)方案，通過對無線自組織網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點進(jìn)行自我判斷，從而停 止非核心節(jié)點執(zhí)行轉(zhuǎn)發(fā)功能，從而使得信息只要在核心轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)內(nèi)不斷地被轉(zhuǎn)發(fā)，就可以保 證網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點都收到消息。從而達(dá)到降低網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴發(fā)生的目的。本實用新型技術(shù)方案 提出在DSP中實現(xiàn)完整的物理層，媒體控制層以及網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。通過使用DSP對數(shù)字信號處 理的靈活性，可以把整個硬件和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議封裝在獨立的自組織網(wǎng)絡(luò)控制器內(nèi)，終端用戶只 需連接該控制器到上位機(jī)，就可以直接進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)，而無需考慮具體的組網(wǎng)過程。同時 DSP可以被配置成適用于多種無線電調(diào)制模式，比如FSK，ASK等。當(dāng)無線信號進(jìn)入自組織網(wǎng) 絡(luò)控制器后，在控制器內(nèi)部完成解調(diào)，信道解碼，幀內(nèi)容分析，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧執(zhí)行等過程。從而 簡單的完成無線自組織網(wǎng)絡(luò)中核心轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)的建立。
[0012] 下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【附圖說明】
[0013] 圖1為現(xiàn)有的無線多跳網(wǎng)絡(luò)中的廣播和轉(zhuǎn)發(fā)的結(jié)構(gòu)原理框圖；
[0014] 圖2為采用本實用新型技術(shù)方案構(gòu)造的無線多跳網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)原理框圖；
[0015] 圖3為本實用新型技術(shù)方案中第一輪廣播后無線多跳網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)原理示意圖；
[0016] 圖4為本實用新型實施例所述的核心轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點判定流程圖；
[0017] 圖5為無線自組織網(wǎng)絡(luò)中自適應(yīng)核心轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)的建立系統(tǒng)的原理框圖；
[0018] 圖6為在可編程DSP模塊中實現(xiàn)核心轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)節(jié)點的判定算法和相關(guān)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的原 理框圖。
【具體實施方式】
[0019] 以下結(jié)合附圖對本實用新型的優(yōu)選實施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu) 選實施例僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0020] 如圖5所示，一種無線自組織網(wǎng)絡(luò)中自適應(yīng)核心轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)的建立系統(tǒng)，包括天線、 無線電收發(fā)機(jī)、自組織網(wǎng)絡(luò)控制器和上位機(jī)，所述天線和無線電收發(fā)機(jī)雙向通信連接，所述 無線電收發(fā)機(jī)和自組織網(wǎng)絡(luò)控制器雙向通信連接，所述自組織網(wǎng)絡(luò)控制器和上位機(jī)雙向通 信連接。
[0021] 如圖6所示，無線電收發(fā)機(jī)，包括射頻接收電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和射 頻發(fā)射電路，所述自組織網(wǎng)絡(luò)控制器采用DSP芯片電路，所述射頻接收電路的輸出端與模數(shù) 轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸出端與DSP芯片電路的輸入端連接，所述 DSP芯片電路的輸出端與數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的輸出端與射頻 發(fā)射電路的輸入端連接。
[0022] 本實用新型技術(shù)方案思考點味：如果在網(wǎng)絡(luò)中挑選出某些特定節(jié)點，并要求只有 這些節(jié)點參與到廣播過程中，那么不需要所有節(jié)點都進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)廣播，同樣可以達(dá)到全網(wǎng)廣 播的目的。
[0023] 如圖2所示的簡化過后的全網(wǎng)廣播結(jié)構(gòu)?；疑?jié)點7, 8，16，17將不參與廣播轉(zhuǎn) 發(fā)的過程。因為灰色節(jié)點處于其它仍在廣播的節(jié)點有效覆蓋范圍內(nèi)，通過網(wǎng)絡(luò)中其它節(jié)點 的廣播轉(zhuǎn)發(fā)，灰色節(jié)點仍舊可以收到信息，同時由于它們停止執(zhí)行轉(zhuǎn)發(fā)功能，使得網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴 的機(jī)會大大降低。由其他節(jié)點連接起來構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，可以被稱為核心轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)信息只要 在核心轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)內(nèi)被轉(zhuǎn)發(fā)，就可以保證網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點都收到消息。如果灰色節(jié)點需要和其 他節(jié)點通信，可以把路由請求遞交給最近的核心轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)成員節(jié)點，利用核心轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)將請求 傳遞到目的節(jié)點，建立起相應(yīng)的路由表項。
[0024]核心轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)的建立需要節(jié)點之間有一定的交互過程。為了更新網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔ⅲ?會使用周期性的信息在網(wǎng)絡(luò)中廣播，各個節(jié)點通過分析收到的信息來做出判斷。當(dāng)收到的 信息越完整，判斷會越準(zhǔn)確，也就可以產(chǎn)生核心轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)的建立。核心轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)的建立是基于一 個原則：不參與轉(zhuǎn)發(fā)廣播的節(jié)點，其所有的鄰居節(jié)點都可以通過其某個鄰居節(jié)點獲得廣播 信息。一個節(jié)點如果能夠判斷出在自己的鄰居節(jié)點中，存在一個或者幾個鄰居節(jié)點，使得所 有其他鄰居節(jié)點，包括其自身，都可以收到廣播信息，那么這個節(jié)點就不需要參與到廣播轉(zhuǎn) 發(fā)過程中。
[0025]本實用新型采用的技術(shù)方案是：
[0026] 無線自組織網(wǎng)絡(luò)中自適應(yīng)核心轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)的建立方法，包括以下步驟：
[0027] 步驟1:在無線自組織網(wǎng)絡(luò)中，使用無線自組織網(wǎng)絡(luò)中X個節(jié)點周期性主動發(fā)起全 網(wǎng)廣播，下文將X個節(jié)點簡稱為發(fā)起節(jié)點，其中，廣播消息中包含兩部分信息，一部分是廣播 消息的發(fā)起者信息即發(fā)起節(jié)點信息，另一部分是當(dāng)前發(fā)送廣播消息的節(jié)點在最近一段時間 內(nèi)偵聽到的鄰居節(jié)點信息；
[0028] 步驟2:當(dāng)無線自組織網(wǎng)絡(luò)的除發(fā)起節(jié)點外的其他一個節(jié)點收到上述廣播信息后， 根據(jù)該廣播消息已經(jīng)傳播的次數(shù)，確定當(dāng)前節(jié)點到發(fā)起節(jié)點之間的最短距離，然后將當(dāng)前 節(jié)點的鄰居信息放入到廣播消息中的鄰居節(jié)點地址中；
[0029] 步驟3:對廣播消息中的鄰居節(jié)點地址進(jìn)行分析，具體為:將鄰居節(jié)點信息與當(dāng)前 節(jié)點的鄰居信息做比較，如，當(dāng)前節(jié)點所有鄰居都能被其中一個或者多個鄰居節(jié)點通過一 次無線通信覆蓋到，當(dāng)前節(jié)點就會判斷在不影響全網(wǎng)廣播的前提下，自己不需要參與到廣 播消息的轉(zhuǎn)發(fā)，如，不能確保廣播消息能經(jīng)由當(dāng)前節(jié)點的某些鄰居節(jié)點到達(dá)當(dāng)前節(jié)點的全 部鄰居節(jié)點，當(dāng)前節(jié)點就把自身設(shè)為核心轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點；
[0030] 步驟4:依據(jù)步驟1到步驟3中的步驟，經(jīng)過多次全網(wǎng)廣播后，完成無線自組織網(wǎng)絡(luò) 中每個節(jié)點的設(shè)定，從而實現(xiàn)自適應(yīng)核心轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)的建立。
[0031] 具體為在無線自組織網(wǎng)絡(luò)中，使用一個或者有限個節(jié)點周期性主動發(fā)起全網(wǎng)廣 播。廣播消息中包含兩部分信息，一部分是廣播消息的發(fā)起者信息，另一部分是當(dāng)前發(fā)送廣 播消息的節(jié)點在最近一段時間內(nèi)偵聽到的鄰居節(jié)點的信息。當(dāng)一個節(jié)點收到廣播信息后， 首先記錄廣播消息的發(fā)起者并進(jìn)行分析，根據(jù)該消息已經(jīng)傳播的次數(shù)，確定當(dāng)前節(jié)點到消 息的發(fā)起者之間的最短距離。然后將消息的發(fā)送者(轉(zhuǎn)發(fā)者)放入消息中的鄰居節(jié)點地址進(jìn) 行分析。分析過程同時需要當(dāng)前節(jié)點的鄰居信息做比較。如果當(dāng)前節(jié)點所有的鄰居都可以 被某一個或者幾個鄰居節(jié)點覆蓋到，當(dāng)前節(jié)點就會判斷自己不需要再進(jìn)行廣播消息的轉(zhuǎn) 發(fā)。如果有一個或者多個鄰居節(jié)點不能確保廣播消息可以經(jīng)由其它鄰居節(jié)點到達(dá)，當(dāng)前節(jié) 點就把自身設(shè)為核心轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點。分析結(jié)束后，如果需要對廣播消息轉(zhuǎn)發(fā)，當(dāng)前節(jié)點需要1)保 留廣播消息的發(fā)起者信息，2)將最近一段時間內(nèi)當(dāng)前節(jié)點偵聽到的鄰居節(jié)點信息地址更新 進(jìn)廣播消息，覆蓋該消息原本攜帶的前一個發(fā)送者的相關(guān)內(nèi)容，然后行轉(zhuǎn)發(fā)。每個節(jié)點的鄰 居信息可以通過記錄收到過的廣播消息的發(fā)起者(轉(zhuǎn)發(fā)者)地址來建立。
[0032] 本方案中采用的數(shù)據(jù)包格式如表1:
[0033]
[0034]表1、數(shù)據(jù)包格式表。
[0035]發(fā)起者地址:2字節(jié)，表示該廣播消息的發(fā)起者地址；
[0036] 發(fā)送者地址:2字節(jié)，表示該廣播消息的發(fā)送者或者是轉(zhuǎn)發(fā)者的地址；
[0037] 目的地址:2字節(jié)，表示該消息的目的地址，通常為0XFFFF，表示這是廣播消息；
[0038] 數(shù)據(jù)包長度:2字節(jié)，表示該數(shù)據(jù)包的總長度；
[0039] 數(shù)據(jù)包類型：1字節(jié)，表示該數(shù)據(jù)包類型；
[0040] 發(fā)送者類型：1字節(jié)，表示該廣播消息的發(fā)送者或是轉(zhuǎn)發(fā)者類型，包括普通轉(zhuǎn)發(fā)者， 核心轉(zhuǎn)發(fā)者，臨時核心轉(zhuǎn)發(fā)者，和非轉(zhuǎn)發(fā)者；
[0041] 跳數(shù):1字節(jié)，表示該數(shù)據(jù)包已經(jīng)經(jīng)過的轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)；
[0042] 序列號:2字節(jié)，表示該數(shù)據(jù)包的ID;
[0043]發(fā)送者鄰居節(jié)點數(shù)量:2字節(jié)，表示當(dāng)前消息中包含多少個消息發(fā)送者或者是轉(zhuǎn)發(fā) 者的鄰居。
[0044]網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點對于是否加入核心轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)的判斷的過程依賴于鄰居節(jié)點和廣播消 息的內(nèi)容，因此需要經(jīng)過多次全網(wǎng)廣播后才能完成。以圖3為例，假設(shè)節(jié)點1是廣播消息的發(fā) 起者，并且開始第一輪的全網(wǎng)廣播。在本次廣播中，由于還沒有選擇出核心轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)的成員節(jié) 點，所有節(jié)點都將自己標(biāo)記為普通轉(zhuǎn)發(fā)者。同時因為鄰居列表也沒有建立起來，所以最開始 的時候節(jié)點1的廣播消息中鄰居節(jié)點信息長度為〇,相應(yīng)的鄰居節(jié)點地址內(nèi)容也為空。節(jié)點1 將消息內(nèi)容中的跳數(shù)設(shè)為1，同時對當(dāng)前消息設(shè)定一個序列號。序列號在當(dāng)前以及之后所有 的從節(jié)點1發(fā)出的廣播消息中是以遞增的方式存在，目的是讓消息接收者判斷消息的唯一 性，防止重復(fù)接收后的重復(fù)處理。
[0045] 圖3中，節(jié)點2，3, 4可以直接收到節(jié)點1的廣播消息，因此節(jié)點2,3,4在自身的路 由表中建立路由項，標(biāo)記到達(dá)節(jié)點1的距離為1跳，同時將節(jié)點1作為鄰居節(jié)點放入鄰居表 中。接下來以節(jié)點2為例，由于節(jié)點2已經(jīng)有了節(jié)點1作為鄰居節(jié)點，因此節(jié)點2將節(jié)點1的信 息放入廣播消息中，然后對消息內(nèi)容中的跳數(shù)加1，再將消息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)廣播。
[0046] 節(jié)點2轉(zhuǎn)發(fā)的廣播消息將被節(jié)點7和節(jié)點11獲取。通過同樣的處理，節(jié)點11和節(jié)點7 可以計算出到達(dá)節(jié)點1的距離為2。節(jié)點11和節(jié)點7進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)廣播之前，分別對消息內(nèi)容中的 跳數(shù)加1，并且都將鄰居節(jié)點信息替換為2。
[0047 ]節(jié)點11將再次收到廣播消息。通過比較發(fā)起者地址和消息序列號，節(jié)點11確定該 消息已經(jīng)被接收過。因此只對該消息進(jìn)行分析，不進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。分析的結(jié)果，可以得知節(jié)點7是 節(jié)點11的鄰居，節(jié)點7到達(dá)節(jié)點1的距離為2,節(jié)點7有和節(jié)點11 一樣的鄰居節(jié)點2。節(jié)點11將 信息記錄到鄰居列表中，然后拋棄該消息。
[0048]廣播轉(zhuǎn)發(fā)持續(xù)進(jìn)行，直到所有節(jié)點都收到廣播消息。同時由于節(jié)點廣播過程有先 后次序，為了確保鄰居節(jié)點的信息收集完整，整個廣播過程需要反復(fù)進(jìn)行，進(jìn)行的次數(shù)由節(jié) 點數(shù)量決定。
[0049 ]當(dāng)鄰居節(jié)點信息收集完整后，每個節(jié)點都應(yīng)該建立了鄰居節(jié)點信息表。以節(jié)點7和 節(jié)點12為例，表2和表3展示了這兩個節(jié)點的鄰居節(jié)點信息。
[0053]表3、節(jié)點12的鄰居節(jié)點信息表。
[0054]節(jié)點7的分析過程為：
[0055] 1、鄰居節(jié)點2到廣播發(fā)起者節(jié)點1的距離為1，小于節(jié)點7到節(jié)點1的距離，因此節(jié)點 2的廣播到達(dá)性由到達(dá)節(jié)點1距離更短的節(jié)點負(fù)責(zé)（當(dāng)前情況下就是節(jié)點1)，因此節(jié)點7不考 慮節(jié)點2的情況
[0056] 2、鄰居節(jié)點3的情況和節(jié)點2的情況一致，因此節(jié)點7不考慮節(jié)點3的情況
[0057] 3、鄰居節(jié)點11到節(jié)點1的距離是2,和節(jié)點7到節(jié)點1的距離一致，因此節(jié)點11的廣 播到達(dá)性應(yīng)該由到節(jié)點1距離更近的節(jié)點負(fù)責(zé)，節(jié)點7不需要考慮節(jié)點11
[0058] 4、鄰居節(jié)點16到節(jié)點1的距離為3，大于節(jié)點7到節(jié)點1的距離。進(jìn)一步分析節(jié)點16 的鄰居節(jié)點，其中節(jié)點20和21不是節(jié)點7的鄰居，所以不考慮這兩個節(jié)點的有效性。節(jié)點7就 是當(dāng)前節(jié)點，也不進(jìn)行考慮。節(jié)點11和12到達(dá)節(jié)點1的距離都為2,和節(jié)點7相同，由于節(jié)點11 和12是否會選擇成為核心轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)的成員目前還不確定，因此暫時節(jié)點7將自己設(shè)定為臨時 核心轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點。臨時核心轉(zhuǎn)發(fā)者仍舊會轉(zhuǎn)發(fā)廣播消息，直到進(jìn)一步的信息獲取。
[0059] 5、鄰居節(jié)點12到節(jié)點1的距離為2,和節(jié)點7到節(jié)點1的距離相同，因此節(jié)點7不考 慮節(jié)點12。
[0060]當(dāng)前分析完成后，節(jié)點7可以產(chǎn)生如下表所示的結(jié)果：
[0062]表4、節(jié)點7初步分析結(jié)果表。
[0063]在之后的廣播消息轉(zhuǎn)發(fā)過程中，節(jié)點7的轉(zhuǎn)發(fā)類型為"臨時核心轉(zhuǎn)發(fā)者"。
[0064]節(jié)點12的分析過程：
[0065] 1、鄰居節(jié)點3到節(jié)點1的距離小于節(jié)點12到節(jié)點1的距離，因此節(jié)點12不考慮該鄰 居節(jié)點
[0066] 2、鄰居節(jié)點7到節(jié)點1的距離等于節(jié)點12到節(jié)點1的距離，因此節(jié)點12不考慮該鄰 居節(jié)點
[0067] 3、鄰居節(jié)點8到節(jié)點1的距離等于節(jié)點12到節(jié)點1的距離，因此節(jié)點12不考慮該鄰 居節(jié)點
[0068] 4、鄰居節(jié)點16到節(jié)點1的距離為3,大于節(jié)點12到節(jié)點1的距離。進(jìn)一步分析節(jié)點16 的鄰居節(jié)點，其中節(jié)點11不為節(jié)點12的鄰居節(jié)點，不對其進(jìn)行考慮。節(jié)點7到節(jié)點1的距離和 節(jié)點12到節(jié)點1的距離相同，當(dāng)前無法確定節(jié)點7是否會成為核心轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)節(jié)點。節(jié)點12為自 身節(jié)點，暫時不考慮。節(jié)點20不是節(jié)點12的鄰居節(jié)點，不對其進(jìn)行考慮。節(jié)點21到節(jié)點1的距 離為3,大于節(jié)點12到節(jié)點1的距離，需要注意的是，節(jié)點16到節(jié)點1的距離也為3,如果節(jié)點 16需要由節(jié)點21來負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)，其距離將會變成4,有可能產(chǎn)生循環(huán)路由，因此節(jié)點16需要由 節(jié)點12負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)。因此，節(jié)點12將自身設(shè)定為核心轉(zhuǎn)發(fā)者。
[0069] 5、鄰居節(jié)點21到達(dá)節(jié)點1的距離為3,大于節(jié)點12到達(dá)節(jié)點1的距離。進(jìn)一步分析節(jié) 點21的鄰居節(jié)點，其中節(jié)點12為自身，暫時不考慮。節(jié)點16和17都是節(jié)點12的鄰居節(jié)點，且 到達(dá)節(jié)點1的距離都為3,大于節(jié)點12到達(dá)節(jié)點1的距離。如果節(jié)點12不成為核心轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點， 而由節(jié)點16或者17負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)，那么節(jié)點21到達(dá)節(jié)點1的距離會變成4,導(dǎo)致循環(huán)路由，因此節(jié) 點12將自身設(shè)為核心轉(zhuǎn)發(fā)點。
[0070] 6、鄰居節(jié)點17到達(dá)節(jié)點1的距離為3,大于節(jié)點12到達(dá)節(jié)點1的距離。進(jìn)一步分析節(jié) 點17的鄰居節(jié)點，其中節(jié)點12為自身節(jié)點，暫時不考慮。節(jié)點22和13不是節(jié)點12的鄰居節(jié) 點，不考慮。節(jié)點8到節(jié)點1的距離小于節(jié)點12到節(jié)點1的距離，但是無法確定節(jié)點8是否會成 為核心轉(zhuǎn)發(fā)點。節(jié)點21到節(jié)點1的距離為3,如果由節(jié)點21負(fù)責(zé)節(jié)點17的轉(zhuǎn)發(fā)，節(jié)點17到節(jié)點 1的距離將為4，導(dǎo)致路由循環(huán)，因此節(jié)點12將自身設(shè)為核心轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點。
[0071] 分析結(jié)束后，節(jié)點12設(shè)定為核心轉(zhuǎn)發(fā)者。該信息將會被包括到之后節(jié)點12轉(zhuǎn)發(fā)的 廣播信息中。
[0072] 到目前為止，節(jié)點7設(shè)定自身為臨時核心轉(zhuǎn)發(fā)者，節(jié)點12設(shè)定自身為核心轉(zhuǎn)發(fā)者。 當(dāng)下一次全網(wǎng)廣播進(jìn)行后，節(jié)點7將會得到節(jié)點12的身份信息，并判斷出節(jié)點12會負(fù)責(zé)廣播 轉(zhuǎn)發(fā)，由此節(jié)點7的鄰居節(jié)點16可以被保證廣播信息的到達(dá)性。因此節(jié)點7設(shè)定自身為非轉(zhuǎn) 發(fā)者，不再對廣播消息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。直到以下兩種情況之一產(chǎn)生：
[0073] 1、某個節(jié)點發(fā)起全網(wǎng)廣播請求，主動要求更新核心轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)的組成。
[0074] 2、節(jié)點7發(fā)現(xiàn)有新的節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)，該節(jié)點不存在于本節(jié)點原有的鄰居列表中。
[0075]網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點判斷自身是否設(shè)定為核心轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)節(jié)點的流程圖如圖4所示。
[0076]當(dāng)一個節(jié)點收到廣播消息后：
[0077] 1、記錄下廣播消息的發(fā)送或者轉(zhuǎn)發(fā)者地址信息，跳數(shù)，以及該發(fā)送或者轉(zhuǎn)發(fā)者的 類型，用以完善鄰居表的信息
[0078] 2、如果當(dāng)前數(shù)據(jù)包類型是請求更新核心轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)，或者這個廣播消息的發(fā)送者以前 沒有存在于當(dāng)前節(jié)點的鄰居列表中，進(jìn)入核心轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點判定過程。否則如果當(dāng)前節(jié)點是非 轉(zhuǎn)發(fā)者，結(jié)束。如果當(dāng)前節(jié)點不是非轉(zhuǎn)發(fā)者，準(zhǔn)備轉(zhuǎn)發(fā)廣播。
[0079] 3、進(jìn)入分析鄰居節(jié)點廣播到達(dá)性過程
[0080] 4、鄰居節(jié)點列表中，如果有節(jié)點到達(dá)廣播發(fā)起者的距離小于或者等于當(dāng)前節(jié)點到 達(dá)廣播發(fā)起者的距離，則不考慮這些鄰居節(jié)點。
[0081] 5、是否還有剩余節(jié)點。如果沒有剩余節(jié)點，則當(dāng)前節(jié)點不需要作為核心轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點。 如果有剩余節(jié)點，進(jìn)入下一步。
[0082] 6、根據(jù)之前的判斷，剩余鄰居節(jié)點到達(dá)廣播發(fā)起者的距離大于當(dāng)前節(jié)點到達(dá)廣播 發(fā)起者的距離。如果每個剩余鄰居節(jié)點的鄰居節(jié)點也是當(dāng)前節(jié)點的鄰居，并且該鄰居被標(biāo) 記為核心轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，則這個剩余鄰居節(jié)點可以通過核心轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點接收廣播消息。當(dāng)前節(jié)點 無需再考慮該鄰居節(jié)點。當(dāng)前節(jié)點可以設(shè)定為非轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點。
[0083] 7、如果還有鄰居節(jié)點不滿足步驟6的要求，檢查如果通過當(dāng)前節(jié)點的某個鄰居節(jié) 點到達(dá)該不滿足要求的鄰居節(jié)點，是否會增加鄰居節(jié)點到達(dá)廣播發(fā)起者的距離。如果會增 加距離，則當(dāng)前節(jié)點必須設(shè)置為核心轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，以防止出現(xiàn)循環(huán)路由的情況。如果不會增 加，則當(dāng)前節(jié)點設(shè)置為暫時核心轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，等待進(jìn)一步的信息。
[0084] 8、如果當(dāng)前節(jié)點設(shè)置為核心轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，或者暫時核心轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，檢查當(dāng)前廣播消 息的發(fā)起者信息和消息序列號，如果已經(jīng)處理過，則不做處理，等待下次廣播更新時候發(fā) 送，以避免重復(fù)處理。如果未處理過，則將當(dāng)前節(jié)點信息和當(dāng)前節(jié)點鄰居信息替換廣播消息 內(nèi)的信息，并作轉(zhuǎn)發(fā)。過程結(jié)束。
[0085]本實用新型提出的廣播消息的處理方式和常規(guī)的處理方式的不同點在于，節(jié)點需 要對廣播消息的內(nèi)容進(jìn)行處理并在有需要的時候做出替換，而常規(guī)的處理方式只需要修改 數(shù)據(jù)包內(nèi)容中的跳數(shù)信息，然后完整轉(zhuǎn)發(fā)出去。因此本實用新型提出的方法在網(wǎng)絡(luò)層處理 數(shù)據(jù)時需要專門的處理流程。為了將網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的處理功能和用戶應(yīng)用層區(qū)別開來以方便 用戶專注于應(yīng)用開發(fā)，本實用新型提出在數(shù)字信號處理模塊(DSP)中實現(xiàn)完整的物理層，媒 體控制層以及網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。通過使用DSP對數(shù)字信號處理的靈活性，可以把整個硬件和網(wǎng)絡(luò) 協(xié)議封裝在獨立的自組織網(wǎng)絡(luò)控制器內(nèi)，終端用戶只需連接該控制器到上位機(jī)，就可以直 接進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)，而無需考慮具體的組網(wǎng)過程。同時DSP可以被配置成適用于多種無線電調(diào) 制模式，比如FSK，ASK等。當(dāng)無線信號進(jìn)入自組織網(wǎng)絡(luò)控制器后，在控制器內(nèi)部完成解調(diào)，信 道解碼，幀內(nèi)容分析，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧執(zhí)行等過程。同樣的，當(dāng)用戶數(shù)據(jù)從上位機(jī)下發(fā)后，根據(jù)數(shù) 據(jù)的目的地址，自組織網(wǎng)絡(luò)控制器完成組幀，編碼，調(diào)制等功能，將數(shù)據(jù)包發(fā)往目的地。如圖 5所示，展示了自組織網(wǎng)絡(luò)控制器，無線電收發(fā)機(jī)，和上位機(jī)的連接。如圖6所示，展示了自組 織網(wǎng)絡(luò)控制器內(nèi)部的工作流程。
[0086]最后應(yīng)說明的是：以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本 實用新型，盡管參照前述實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員 來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征 進(jìn)行等同替換。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均 應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種無線自組織網(wǎng)絡(luò)中自適應(yīng)核心轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)的建立系統(tǒng)，其特征在于，包括天線、無 線電收發(fā)機(jī)、自組織網(wǎng)絡(luò)控制器和上位機(jī)，所述天線和無線電收發(fā)機(jī)雙向通信連接，所述無 線電收發(fā)機(jī)和自組織網(wǎng)絡(luò)控制器雙向通信連接，所述自組織網(wǎng)絡(luò)控制器和上位機(jī)雙向通信 連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線自組織網(wǎng)絡(luò)中自適應(yīng)核心轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)的建立系統(tǒng)，其特征 在于，所述無線電收發(fā)機(jī)，包括射頻接收電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和射頻發(fā)射電 路，所述自組織網(wǎng)絡(luò)控制器采用DSP芯片電路，所述射頻接收電路的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路 的輸入端連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸出端與DSP芯片電路的輸入端連接，所述DSP芯片電 路的輸出端與數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的輸出端與射頻發(fā)射電路的 輸入端連接。
【文檔編號】H04W40/02GK205545958SQ201620233898
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月24日
【發(fā)明人】姚方, 施寅博
【申請人】無錫士康通訊技術(shù)有限公司