[发明专利]一种M2M网络中面向异构连通服务的分布式拓扑控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及M2M网络中连通服务的拓扑控制方法，具体是一种M2M网络中面向异构连通服务的分布式拓扑控制方法。

背景技术

过去的几年，设备互联的数量在迅速的增长。据Cisco公司预测，连接到网络的设备的数量将不低于15亿，这将会是目前移动和互联网用户数量的三倍。因此主流的通信模式将不可避免地由人与人之间的通信转为机器与机器(M2M)之间的通信。有别于传统的无线自组织网络，M2M网络由称为超级节点和普通节点的两种节点组成，例如一个家庭M2M网络可能由一个汇聚节点和多种多样的日常家用设备组成，比如一些仪器仪表、开关和生物传感器等等。设备类型的高度异构性意味着，M2M网络必须为不同类型的节点设备提供多种多样的服务。

拓扑控制是M2M网络中的一项重要技术，它可以简化网络连接，降低功率消耗，提高网络的生存时间。然而由于拓扑控制特征的特殊性，拓扑控制策略的设计对M2M网络来说是一个挑战。例如在一个家庭M2M网络中，生物医学传感器收集至关重要的信号数据，和从智能仪表中周期性测量的数据相比，医学信号数据需要更高的传输可靠性。

在传统的分布式网络中，多路径路由和路径拼接技术在提高网络连接性方面具有很好的发展前景。然而大多数现有的方法并不适用于M2M网络异构连接需求的情况，因为它们都是假设任何一对节点具有相同的连接需求，因此需要为M2M网络设计新的拓扑控制方法。

发明内容

基于现有技术，本发明目的旨在提供一种用于M2M网络中面向异构连通服务的分布式拓扑控制方法，能够满足M2M网络的异构连接需求，以及提高整个网络传输的成功率，降低整个网络的功率消耗。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是，一种M2M网络中面向异构连通服务的分布式拓扑控制方法，在一个M2M网络中存在称为超级节点和普通节点的两种节点，该分布式方法为每一个超级节点构建和汇聚节点之间的k个不相交的路径，为普通节点至少构建一条路径，满足不同节点和汇聚节点之间的异构连接需求，同时也提高了整个网络传输的成功率，降低了整个网络的功率消耗。

本发明的具体实现步骤如下：

1）初始化，整个M2M网络中的所有超级节点和普通节点均匀分布在长为lh,宽为dh(dh<lh)的二维笛卡尔坐标系中的一个区域中，汇聚节点t位于坐标位置为(0,dh/2)处；

2）建立M2M网络的系统模型，对整个M2M的所有节点以及节点之间的连接组成一个无向图G=(V，E)，V代表所有节点的集合，E代表任何一对邻居节点之间的的连接的集合；

3）汇聚节点t将整个目标域等分成K个子域，节点t将选择每个域中距离各域中心线距离最近的点作为第一层子树的根节点；

4）从第一层子树根节点出发遍历整个目标域，构建k个不相交的子树；并且将未通过遍历加入子树中的所有的其他节点以最近原则与其未加入到子树中的邻居节点连接，形成一个新的树状拓扑结构图G′=(V,E′)，其中E′={e:e∈E(T)}，E(T)代表树T的所有边组成的集合；