[发明专利]基于分布式无线汇聚网络的分级路由方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于分布式无线汇聚网络的分级路由算法，其特征是根据无线信息交互网络的分簇算法，以及基于多信道构建的分布式无线汇聚网络，提出基于分布式无线汇聚网络的分级路由算法，并设计整个网络的体系结构和主要实现流程，使得网络协议能够进行迅速、准确的路由发现和路由选择，便于大型工业自组织无线信息交互网络的构建和扩展。

背景技术

在传统的无线自组织网络中，节点的频繁加入和退出使得网络拓扑结构不断变化，使端到端的数据发送变得非常复杂。虽然几种典型的无线自组织网络路由协议，如DSDV、DSR、LAR、AODV、ZRP等，能够进行迅速、准确的路由发现和路由选择，实现较高的网络效率，但是在自组织无线信息交互网络中，由于信道共享、采用All to All的通信模式，信道内的端到端通信不需要路由，只有处在不同信道的节点互相通信时才需要路由，主要是进行数据发送路径的选择。这就与传统的无线自组织网络路由协议存在巨大差别，因而需要针对无线信息交互网络重新设计路由算法，为无线网络扩展和信息交互过程中端到端的数据传输提供服务，也便于整个信息交互网络的集中控制。

发明内容

针对上述问题和不足，本发明公布了一种基于分布式无线汇聚网络的分级路由算法，其特征在于，首先采用无线信息交互网络的分簇策略，构建多个子网，每个子网包含多个普通节点和一个簇主节点，并在簇主节点的协调控制下，进行分簇管理和簇内信息交互；然后利用一系列汇聚节点，在无线信息交互网络分簇的基础上，构建分布式分局无线汇聚网络，为分布式信息交互网络提供簇间信息交互和网络集中管理；最后，在所述的分簇算法和分布式无线汇聚网络的基础上，提出一种轻量级的路由协议，对网络进行路由管理，并对网内所有节点进行寻址路由。

为实现上述目的，所述的基于分布式无线汇聚网络的分级路由算法，具体包括如下步骤：

步骤A、无线信息交互网络的分簇策略

所述无线信息交互网络的分簇策略，其特征在于，基于无线信息交互网络的分簇算法，构建多个分簇，每个分簇包含多个普通节点和一个簇主节点，并在簇主节点的控制下，进行分簇管理和簇内信息交互。分簇与路由协议结合，可以以较小的通信开销和计算量，实现网络的高效扩展，使其快速覆盖大型复杂网络内的所有节点。所述的分簇策略，具体包括如下两个方面内容：

a、分簇策略设计

对于自组织高效无线信息交互网络，每个簇的大小优选为8个节点，采用非交叠簇结构，每个节点有明确的归属簇，簇内节点进行全功能的高效无线信息交互，簇间连接控制不需要专门的簇间网关。簇主节点在网络建立的过程中通过随机竞争产生，并赋予最小的ID号，后续加入节点的ID号依次增大。

所述的分簇生成，其特征在于，当在通信范围内的节点检测到簇主节点发送的信息，则依次加入簇；若该簇内节点数已达上限，就选择另一信道随机竞争簇主节点，成功后其余节点依次加入；当节点不完全在通信范围内，就重新选择信道。

b、分簇维护

所述的分簇维护，其特征在于，对分簇形成后新节点加入、节点正常或意外退出、主节点丢失、分簇合并进行协调处理。

新节点加入：新上线节点加入某个未达成员数上限的分簇，与网络初始化时簇成员节点的加入完全一样。

节点退出：任何簇节点的退出将会引起所在簇成员列表的更新，并使其后续节点的ID号递减。

主节点丢失：当簇主节点丢失时，簇内最小ID号的节点自动成为新的簇主节点。

分簇合并：当相邻分簇的节点数之和小于单个分簇的节点数上限，且这些分簇的通信距离范围存在包含关系时，则将这些分簇合并。

步骤B、分布式分级无线汇聚网络

所述的分布式分级无线汇聚网络，其特征在于，首先，以普通节点为第一级网络、簇主节点间为第二级网络、汇聚节点为第三级网络，构建分布式分级网络体系结构；其次，汇聚节点监听并读取无线信息交互网络簇内所有节点的信息，并通过无线汇聚网络实现节点间的高速信息交互；然后，将无线信息交互网络簇主节点路由探测的范围限制在一跳，两跳及以上的路由通过汇聚节点完成，有效避免路由环路的形成；最后，将汇聚节点接入互联网，并利用汇聚节点和簇主节点所形成的分级结构，进行集中式网络控制。

为实现上述目的，所述的分布式无线汇聚网络，具体包括如下两个方面内容：

a、分布式分级网络体系结构设计