本發(fā)明屬于分布式異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于分布式異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

背景技術(shù)：

異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的通訊系統(tǒng)采用不同的接入技術(shù)實(shí)現(xiàn)相互通訊的網(wǎng)絡(luò)。利用現(xiàn)有的無(wú)線通訊系統(tǒng)，通過(guò)系統(tǒng)間融合的方式，使多系統(tǒng)間取長(zhǎng)補(bǔ)短，是滿足未來(lái)移動(dòng)通信業(yè)務(wù)需求的一種有效手段。

工廠生產(chǎn)過(guò)程中使用多種傳感器檢測(cè)產(chǎn)品的生產(chǎn)狀態(tài)信息，不同傳感器采集的數(shù)據(jù)量不同甚至差異很大，因此為了控制生產(chǎn)成本，不同種類傳感器間的連接采用不同的通信協(xié)議。例如溫度傳感器采集到的數(shù)據(jù)量很小，使用zigbee協(xié)議即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，攝像頭采集到的數(shù)據(jù)量很大，使用wifi的方式傳輸數(shù)據(jù)等。這些使用不同通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)組成了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。

在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)都通過(guò)網(wǎng)關(guān)與核心網(wǎng)絡(luò)相連接。在實(shí)際生產(chǎn)中，子網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，這些傳感器節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò)主要有三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：

第一種結(jié)構(gòu)是星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即這些傳感器節(jié)點(diǎn)不具備路由功能，采集到的數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)。這種網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)是：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳感器節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)成本低。缺點(diǎn)是：網(wǎng)關(guān)必須位于傳感器節(jié)點(diǎn)的天線覆蓋范圍之內(nèi)，否則傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)無(wú)法傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)，網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模受傳感器節(jié)點(diǎn)天線覆蓋范圍的影響。

第二種結(jié)構(gòu)是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)都具有路由功能，采集到的數(shù)據(jù)以多跳的形式傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)。這種網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)是：網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍很大。缺點(diǎn)是具有路由功能的傳感器節(jié)點(diǎn)價(jià)格較高。

第三種結(jié)構(gòu)是星型網(wǎng)狀混合網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)具備了星型網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)，以較低的成本實(shí)現(xiàn)了覆蓋范圍很大的網(wǎng)絡(luò)。只是這種網(wǎng)絡(luò)面臨一個(gè)技術(shù)難題——路由節(jié)點(diǎn)的布局問(wèn)題。

實(shí)際應(yīng)用中，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的位置、傳感器節(jié)點(diǎn)的位置是事先確定的，為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)通，需要將在網(wǎng)絡(luò)中添加路由節(jié)點(diǎn)。顯然在滿足通信需求的情況下，添加的路由節(jié)點(diǎn)的數(shù)量越少，成本越低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于分布式異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以能夠合理分布路由節(jié)點(diǎn)，降低設(shè)備成本。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于分布式異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，包括網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)、傳感器節(jié)點(diǎn)以及路由節(jié)點(diǎn)，其中，所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的收發(fā)距離為R，傳感器節(jié)點(diǎn)的收發(fā)距離為r，R>r，所述路由節(jié)點(diǎn)的布局包括下述步驟：

步驟一，將異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)劃分成若干子網(wǎng)絡(luò)區(qū)域；

步驟二，針對(duì)每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)區(qū)域建立兩個(gè)集合，分別為集合X和集合Y；

步驟三，以網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)為圓心，r為半徑作圓，將同一子網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)被該圓覆蓋的傳感器節(jié)點(diǎn)記錄在該子網(wǎng)絡(luò)區(qū)域?qū)?yīng)的集合X上；

步驟四，以網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)為圓心，R為半徑作圓，將同一子網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)被該圓覆蓋且不在集合X上的傳感器節(jié)點(diǎn)記錄在該子網(wǎng)絡(luò)區(qū)域?qū)?yīng)的集合Y上；

步驟五，若集合Y上記錄有傳感器節(jié)點(diǎn)，分別以集合Y中記錄的傳感器節(jié)點(diǎn)為圓心，r為半徑作圓，找出各圓重合次數(shù)最多并被步驟四所作圓覆蓋的區(qū)域，并在該區(qū)域布置路由節(jié)點(diǎn)；

若集合Y上沒(méi)有記錄傳感器節(jié)點(diǎn)，則在沒(méi)有被記錄在集合X上的傳感器節(jié)點(diǎn)中找出與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)距離最近的傳感器節(jié)點(diǎn)，并以該傳感器節(jié)點(diǎn)為圓心，r為半徑作圓，該傳感器節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)之間的連線與該圓的交點(diǎn)處布置路由節(jié)點(diǎn)；

清空集合Y；

步驟六，將新布置的路由節(jié)點(diǎn)為圓心，r為半徑作圓，將同一子網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)被該圓覆蓋的傳感器節(jié)點(diǎn)記錄在該子網(wǎng)絡(luò)區(qū)域?qū)?yīng)的集合X里；

步驟七，將新布置的路由節(jié)點(diǎn)為圓心，R為半徑作圓，將同一子網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)被該圓覆蓋且不在集合X上的傳感器節(jié)點(diǎn)記錄在該子網(wǎng)絡(luò)區(qū)域?qū)?yīng)的集合Y上；

步驟八，若集合Y上記錄有傳感器節(jié)點(diǎn)，分別以集合Y中記錄的傳感器節(jié)點(diǎn)為圓心，r為半徑作圓，找出各圓重合次數(shù)最多并被步驟七所作圓覆蓋的區(qū)域，并在該區(qū)域布置路由節(jié)點(diǎn)；

若集合Y上沒(méi)有記錄傳感器節(jié)點(diǎn)，則在沒(méi)有被記錄在集合X上的傳感器節(jié)點(diǎn)中找出與新布置的路由節(jié)點(diǎn)距離最近的傳感器節(jié)點(diǎn)，并以該傳感器節(jié)點(diǎn)為圓心，r為半徑作圓，該傳感器節(jié)點(diǎn)和新布置的路由節(jié)點(diǎn)之間的連線與該圓的交點(diǎn)處布置路由節(jié)點(diǎn)；

清空集合Y；

步驟九，依次重復(fù)步驟六、步驟七以及步驟八，直至異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)子網(wǎng)絡(luò)區(qū)域中所有傳感器節(jié)點(diǎn)都被記錄到對(duì)應(yīng)的集合X里。

通過(guò)上述步驟，使得分布式異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的路由節(jié)點(diǎn)得到合理的布置，在使分布式異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中各傳感器節(jié)點(diǎn)都在網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)或路由節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的同時(shí)，減少所布置的路由節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，降低設(shè)備成本以及安裝成本。

作為本發(fā)明所述的一種基于分布式異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的改進(jìn)，所述子網(wǎng)絡(luò)區(qū)域劃分不超過(guò)4個(gè)。由于各個(gè)子網(wǎng)絡(luò)區(qū)域中的路由節(jié)點(diǎn)之間的布置關(guān)系沒(méi)有關(guān)系，劃分的子網(wǎng)絡(luò)區(qū)域太多，路由的布置數(shù)量也會(huì)相應(yīng)增加，因此限制所述子網(wǎng)絡(luò)區(qū)域劃分個(gè)數(shù)不超過(guò)4個(gè)，以減少路由節(jié)點(diǎn)布置數(shù)量。

本發(fā)明的有益效果在于：提供一種基于分布式異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，包括網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)、傳感器節(jié)點(diǎn)以及路由節(jié)點(diǎn)，其中，所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的收發(fā)距離為R，傳感器節(jié)點(diǎn)的收發(fā)距離為r，R>r，通過(guò)以網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)或路由節(jié)點(diǎn)為圓心，以距離R和r為半徑作圓，在離網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)或路由節(jié)點(diǎn)距離為r至R的區(qū)域內(nèi)若有傳感器節(jié)點(diǎn)，則以這些傳感器節(jié)點(diǎn)為圓心，r為半徑分別圓，找出該區(qū)域內(nèi)被傳感器節(jié)點(diǎn)為圓心所作圓覆蓋次數(shù)最多的位置，并在該位置布置新的路由節(jié)點(diǎn)；又或在離網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)或路由節(jié)點(diǎn)距離為r至R的區(qū)域內(nèi)沒(méi)傳感器節(jié)點(diǎn)時(shí)，找出與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)或路由節(jié)點(diǎn)距離最近的傳感器節(jié)點(diǎn)，以該傳感器節(jié)點(diǎn)為圓心，r為半徑所作圓與該傳感器節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)或路由節(jié)點(diǎn)之間連接的交點(diǎn)上布置新的路由節(jié)點(diǎn)，以使路由節(jié)點(diǎn)得到合理的布置，降低成本。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明傳感器節(jié)點(diǎn)劃分成子網(wǎng)絡(luò)區(qū)域示意圖。

圖2為圖1中劃分的其中一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)區(qū)域示意圖。

圖3為圖2中的子網(wǎng)絡(luò)區(qū)域布置有路由節(jié)點(diǎn)的示意圖之一。

圖4為圖2中的子網(wǎng)絡(luò)區(qū)域布置有路由節(jié)點(diǎn)的示意圖之二。

圖5為當(dāng)距網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)距離為r至R的區(qū)域沒(méi)有傳感器節(jié)點(diǎn)時(shí)路由節(jié)點(diǎn)的布置圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明及其有益效果作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但是，本發(fā)明的具體實(shí)施方式并不局限于此。

如圖1到5所示，一種基于分布式異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，包括網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)、傳感器節(jié)點(diǎn)以及路由節(jié)點(diǎn)，其中，所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的收發(fā)距離為R，傳感器節(jié)點(diǎn)的收發(fā)距離為r，R>r，所述路由節(jié)點(diǎn)的布局包括下述步驟：

步驟一，如圖1所示，將異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)劃分成兩個(gè)子網(wǎng)絡(luò)區(qū)域；以使分布密集的傳感器節(jié)點(diǎn)劃分在同一個(gè)區(qū)域內(nèi)，從而使路由節(jié)點(diǎn)的布置更加集中，合理。

步驟二，針對(duì)每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)區(qū)域建立兩個(gè)集合，分別為集合X和集合Y；以便于記錄子網(wǎng)絡(luò)區(qū)域中哪些傳感器節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)或路由節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍。

步驟三，如圖2所示，以網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)為圓心，r為半徑作圓，將同一子網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)被該圓覆蓋的傳感器節(jié)點(diǎn)記錄在該子網(wǎng)絡(luò)區(qū)域?qū)?yīng)的集合X上；即將被網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的傳感器節(jié)點(diǎn)記錄在集合X上。

步驟四，以網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)為圓心，R為半徑作圓，將同一子網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)被該圓覆蓋且不在集合X上的傳感器節(jié)點(diǎn)記錄在該子網(wǎng)絡(luò)區(qū)域?qū)?yīng)的集合Y上；

步驟五，如圖3所示，若集合Y上記錄有傳感器節(jié)點(diǎn)，分別以集合Y中記錄的傳感器節(jié)點(diǎn)為圓心，r為半徑作圓，找出各圓重合次數(shù)最多并被步驟四所作圓覆蓋的區(qū)域，并在該區(qū)域布置路由節(jié)點(diǎn)；從而使得盡量多的傳感器節(jié)點(diǎn)被覆蓋在該路由節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)。

如圖5所示，若集合Y上沒(méi)有記錄傳感器節(jié)點(diǎn)，則在沒(méi)有被記錄在集合X上的傳感器節(jié)點(diǎn)中找出與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)距離最近的傳感器節(jié)點(diǎn)，并以該傳感器節(jié)點(diǎn)為圓心，r為半徑作圓，該傳感器節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)之間的連線與該圓的交點(diǎn)處布置路由節(jié)點(diǎn)；以使布置的路由節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)能夠覆蓋傳感器節(jié)點(diǎn)，且其布置位置盡量靠近網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。

清空集合Y；

步驟六，如圖4所示，將新布置的路由節(jié)點(diǎn)為圓心，r為半徑作圓，將同一子網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)被該圓覆蓋的傳感器節(jié)點(diǎn)記錄在該子網(wǎng)絡(luò)區(qū)域?qū)?yīng)的集合X里；

步驟七，將新布置的路由節(jié)點(diǎn)為圓心，R為半徑作圓，將同一子網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)被該圓覆蓋且不在集合X上的傳感器節(jié)點(diǎn)記錄在該子網(wǎng)絡(luò)區(qū)域?qū)?yīng)的集合Y上；

步驟八，若集合Y上記錄有傳感器節(jié)點(diǎn)，分別以集合Y中記錄的傳感器節(jié)點(diǎn)為圓心，r為半徑作圓，找出各圓重合次數(shù)最多并被步驟七所作圓覆蓋的區(qū)域，并在該區(qū)域布置路由節(jié)點(diǎn)；

若集合Y上沒(méi)有記錄傳感器節(jié)點(diǎn)，則在沒(méi)有被記錄在集合X上的傳感器節(jié)點(diǎn)中找出與新布置的路由節(jié)點(diǎn)距離最近的傳感器節(jié)點(diǎn)，并以該傳感器節(jié)點(diǎn)為圓心，r為半徑作圓，該傳感器節(jié)點(diǎn)和新布置的路由節(jié)點(diǎn)之間的連線與該圓的交點(diǎn)處布置路由節(jié)點(diǎn)；

清空集合Y；

步驟九，依次重復(fù)步驟六、步驟七以及步驟八，直至異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)子網(wǎng)絡(luò)區(qū)域中所有傳感器節(jié)點(diǎn)都被記錄到對(duì)應(yīng)的集合X里。

通過(guò)上述步驟，使得分布式異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的路由節(jié)點(diǎn)得到合理的布置，在使分布式異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中各傳感器節(jié)點(diǎn)都在網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)或路由節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的同時(shí)，減少所布置的路由節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，降低設(shè)備成本以及安裝成本。

根據(jù)上述說(shuō)明書(shū)的揭示和教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還能夠?qū)ι鲜鰧?shí)施方式進(jìn)行變更和修改。因此，本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式，凡是本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的基礎(chǔ)上所作出的任何顯而易見(jiàn)的改進(jìn)、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。此外，盡管本說(shuō)明書(shū)中使用了一些特定的術(shù)語(yǔ)，但這些術(shù)語(yǔ)只是為了方便說(shuō)明，并不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成任何限制。