一種網絡拓撲建立的方法
2023-06-12 15:24:16
一種網絡拓撲建立的方法
【專利摘要】本發明公開了一種網絡拓撲建立的方法，主要包括：在預設的網絡拓撲表中加入能夠進行數據傳輸的傳感器節點，將該傳感器節點稱為樹節點；將暫未加入網絡拓撲表的傳感器節點稱為非樹節點；網關通過廣播樹節點的心跳消息的方式，初始化網絡拓撲的建立過程；基於網絡拓撲建立過程的初始化結果，非樹節點競爭加入網絡拓撲表後，通過發出自身的心跳消息的方式，募集更多的傳感器節點，建立所需網絡拓撲結構。本發明所述網絡拓撲建立的方法，可以克服現有技術中數據傳輸靈活性差和適用範圍小等缺陷，以實現數據傳輸靈活性好和適用範圍大的優點。
【專利說明】一種網絡拓撲建立的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及通信【技術領域】，具體地，涉及一種網絡拓撲建立的方法。
【背景技術】
[0002]拓撲控制用於維持強健的基於網絡網關的數據採集體系(樹狀)。這種拓撲控制機制保證了節點可以獨立地處置網絡的變化，包括在鏈路質量下降以及節點故障的情況下。
[0003]雖然在傳感器網絡領域有一些生成樹的方法，但是它們往往只關註上傳方向的數據傳輸。
[0004]在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術中至少存在數據傳輸靈活性差和適用範圍小等缺陷。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在於，針對上述問題，提出一種網絡拓撲建立的方法，以實現數據傳輸靈活性好和適用範圍大的優點。
[0006]為實現上述目的，本發明採用的技術方案是:一種網絡拓撲建立的方法，主要包括:
a、在預設的網絡拓撲表中加入能夠進行數據傳輸的傳感器節點，將該傳感器節點稱為樹節點；將暫未加入網絡拓撲表的傳感器節點稱為非樹節點；
b、網關通過廣播樹節點的心跳消息的方式，初始化網絡拓撲的建立過程；
C、基於網絡拓撲建立過程的初始化結果，非樹節點競爭加入網絡拓撲表後，通過發出自身的心跳消息的方式，募集更多的傳感器節點，建立所需網絡拓撲結構。
[0007]進一步地，在步驟b中，所述網關是整個樹的根節點，網關會周期性地發送心跳消息；
當一個節點加入到樹種之後，節點會等待其父節點發來的第二個心跳消息，此心跳消息會觸發該節點發送自己的心跳消息；心跳消息中明確標明了該節點的哪些父節點和子節點處於活動狀態；
如果一個節點在預設時間段無法從其父節點得到心跳消息，則該節點認為其父節點已經不可達，並會將自己重新回復到掃描的狀態；
同樣地，父節點也會將子節點從拓撲表中刪除，如果長時間沒有收到子節點的心跳數據。
[0008]進一步地，在步驟b中，所述網關通過廣播樹節點的心跳消息的方式，初始化網絡拓撲的建立過程的操作，具體包括:
網關發送心跳消息；
節點收到心跳消息,加入樹；
網關再次發送心跳消息，包含節點的信息；
節點確認加入網絡，並向外廣播自身的心跳消息。[0009]進一步地，在步驟c中，所述通過發出自身的心跳消息的方式，募集更多的傳感器節點的操作，具體包括:
非樹節點進入初始化的掃描狀態，主動地偵聽網絡中的心跳消息；非樹節點通過以下的方式來確立父節點:
⑴確保捕獲的心跳消息的信號強度超過閾值；
⑵檢查發送心跳消息的潛在父節點的子節點列表，確定該父節點是否已經達到所允許子節點數目的最大值；
⑶通過計算總傳輸計數ETTC來確定節點到網關的上行鏈路的質量。
[0010]進一步地,在步驟⑶中，ETTC的計算如公式如下:
【權利要求】
1.一種網絡拓撲建立的方法，其特徵在於，主要包括: a、在預設的網絡拓撲表中加入能夠進行數據傳輸的傳感器節點，將該傳感器節點稱為樹節點；將暫未加入網絡拓撲表的傳感器節點稱為非樹節點； b、網關通過廣播樹節點的心跳消息的方式，初始化網絡拓撲的建立過程； C、基於網絡拓撲建立過程的初始化結果，非樹節點競爭加入網絡拓撲表後，通過發出自身的心跳消息的方式，募集更多的傳感器節點，建立所需網絡拓撲結構。
2.根據權利要求1所述的網絡拓撲建立的方法，其特徵在於，在步驟b中，所述網關是整個樹的根節點，網關會周期性地發送心跳消息； 當一個節點加入到樹種之後，節點會等待其父節點發來的第二個心跳消息，此心跳消息會觸發該節點發送自己的心跳消息；心跳消息中明確標明了該節點的哪些父節點和子節點處於活動狀態； 如果一個節點在預設時間段無法從其父節點得到心跳消息，則該節點認為其父節點已經不可達，並會將自己重新回復到掃描的狀態; 同樣地，父節點也會將子節點從拓撲表中刪除，如果長時間沒有收到子節點的心跳數據。
3.根據權利要求1所述的網絡拓撲建立的方法，其特徵在於，在步驟b中，所述網關通過廣播樹節點的心跳消息的方式，初始化網絡拓撲的建立過程的操作，具體包括: 網關發送心跳消息； 節點收到心跳消息,加入樹； 網關再次發送心跳消息，包含節點的信息； 節點確認加入網絡，並向外廣播自身的心跳消息。
4.根據權利要求1所述的網絡拓撲建立的方法，其特徵在於，在步驟c中，所述通過發出自身的心跳消息的方式，募集更多的傳感器節點的操作，具體包括: 非樹節點進入初始化的掃描狀態，主動地偵聽網絡中的心跳消息；非樹節點通過以下的方式來確立父節點: ⑴確保捕獲的心跳消息的信號強度超過閾值； ⑵檢查發送心跳消息的潛在父節點的子節點列表，確定該父節點是否已經達到所允許子節點數目的最大值； ⑶通過計算總傳輸計數ETTC來確定節點到網關的上行鏈路的質量。
5.根據權利要求4所述的網絡拓撲建立的方法，其特徵在於，在步驟⑶中，ETTC的計算如公式如下:
6.根據權利要求4所述的網絡拓撲建立的方法，其特徵在於，在步驟c中，所述通過發出自身的心跳消息的方式，募集更多的傳感器節點的操作，具體還包括:當非樹節點進入初始化的掃描狀態的掃描結束時，非樹節點選擇總傳輸計數最小的上行節點來作為潛在的父節點，並發送加入樹的請求； 該潛在父節點會估算從此鏈路上的鏈路狀況； 如果鏈路質量能夠被接受，該潛在父節點就會向發出請求的子節點發送授權消息，以確認其加入到樹拓撲中；如果鏈路狀況不佳，則不會向子節點進行授權，子節點此時會變為超時狀態，並繼續偵聽網絡中的心跳消息廣播。
7.根據權利要求1-6中任一項所述的網絡拓撲建立的方法，其特徵在於，在步驟b或步驟c中，廣播心跳消息時，具體是通過混合機制來廣播心跳消息，父節點分配預定時長的片段給子節點。
8.根據權利要求1-6中任一項所述的網絡拓撲建立的方法，其特徵在於，在步驟b和步驟c中，所述心跳消息包含的欄位，包括相應傳感器節點的狀態、相應傳感器節點距離根節點的躍點距離、以及相應傳感器節點所在父節點的序列號和子節點的列表；所述子節點列表用於協調心跳消息的傳輸。
9.根據權利要求8所述的網絡拓撲建立的方法，其特徵在於，所述子節點列表即能夠用於進行本地時分多路復用的分時計劃，子節點使用的時間窗口的計算公式如下:
【文檔編號】H04L12/46GK103763172SQ201310749280
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月31日 優先權日:2013年12月31日
【發明者】徐葳 申請人:江蘇寧克傳感器科技有限公司