[发明专利]无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持方法及系统

说明书

本发明提供一种无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持方法及系统，属于无线自组织网络通信技术领域，在网络建立阶段选择主用簇首和备用簇首，备用簇首的选择不增加网络建立时间，主用簇首和备用簇首间，通过独立于通信频点的频点进行较高频次的关键信息交互；从而，通过建立主用簇首和备用簇首的双冗余簇首机制，给出主备用簇首推举和维持方法。应用本发明，当网络中主用簇首和备用簇首状态发生变化，能够快速切换主用簇首，减少网络状态改变对网络通信的影响。

技术领域

本发明属于无线自组织网络通信技术领域，具体涉及一种无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持方法、系统、电子设备以及存储介质。

背景技术

无线自组织网络（mobile ad-hoc network）是一个由几十到上百个节点组成的、采用无线通信方式的、动态组网的多跳的移动性对等网络。不需要固定设备支持，各节点即用户终端自行组网，通信时，由其他用户节点进行数据的转发。这种网络形式突破了传统无线蜂窝网络的地理局限性，能够更加快速、便捷、高效地部署，适合于一些紧急场合的通信需要。但无线自组织网络也存在网络带宽受限、对实时性业务支持较差、安全性不高的弊端。

无线自组织网络的拓扑结构可以分为平面结构和分级结构。

在平面结构中，所有网络节点的地位平等、功能相同，节点之间通常采用单一的路由策略。当节点的随机移动性、节点加入或脱离网络的不可预测性等引起的网络拓扑结构变化，可能会导致通信节点间路由频繁失效，通信节点间重新建立起有效的通信路径可能会导致较长的时延和较大的网络开销。

在分级结构中，按照某种特定规则将网络节点划分成若干个簇，每个簇由一个簇首节点和若干个簇成员节点组成。每个簇按特定规则选举产生簇首，簇首节点不仅负责本簇内成员节点的通信，还负责簇间数据的转发。分级结构减少了参与路由维护的节点数目，有效解决了平面结构中路由时延长和网络开销大等问题。另外，采用特定的分簇策略还能够将网络划分成不同的稳定子网络，从而降低网络拓扑的动态变化对路由协议性能的影响，提高网络的通信效率。

分簇算法是分层路由协议的关键，包括最小ID分簇算法、最高节点度分簇算法(最大连接度算法)、最低移动性分簇算法、加权分簇算法、自适应按需加权分簇算法等。这些算法通过一定规则，对节点进行分簇，并选择出簇首。

但是，无线自组织网络的节点移动性，会导致网络结构变化，从而引起重新分簇和簇首选择，影响通信效率。在自组织网络节点移动的情况下，如何减少簇首选择时间、减少网络重新建立的时间和通信开销，是提升自组织网络通信效率的关键问题。

发明内容

基于现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持方法，通过建立主用簇首和备用簇首的双冗余簇首机制，给出主备用簇首推举和维持方法，从而在当网络中主用簇首和备用簇首状态发生变化时，能够快速切换主用簇首，减少网络状态改变对网络通信的影响。

为实现上述目的，本发明提供一种无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持方法，包括：

在无线自组织网络的建立阶段，根据每个节点发送和接收的广播报文建立相邻节点表，以预设节点通信距离为分簇划分标准将所述相邻节点表中处于预设节点通信距离内的节点集合划分为一个分簇；

按照基于优先级的簇首确定规则，在所述分簇内选取优先级最高的节点作为主用簇首，同步选取优先级次高的节点作为备用簇首，并在簇内进行广播确认；其中，所述主用簇首用于所述分簇内节点之间的通信和分簇间数据的转发；

在与所述网络通信的当前通信频率不同的另一频点，进行所述主用簇首和所述备用簇首之间的周期性信息交互；

其中，当所述分簇的网络状态发生改变时，根据所述主用簇首和所述备用簇首的合法性启动备用簇首的切换或者更新。