一種基于低速率無線網(wǎng)絡(luò)的自組網(wǎng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線低速率網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域，具體是一種基于低速率無線網(wǎng)絡(luò)的自組網(wǎng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前無線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)時(shí)常常采用W1-Fi技術(shù)和6LowPAN技術(shù)，其中，W1-Fi技術(shù)采用星型拓?fù)?，網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍為無線路由器的信號(hào)覆蓋范圍。6 LowPAN是目前最被看好的無線組網(wǎng)技術(shù)，其因支持IPV6而被預(yù)言成物聯(lián)網(wǎng)最終走向統(tǒng)一的必由之路。
[0003]在低速率無線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)時(shí)，受限于功耗的要求，單點(diǎn)之間的通信距離往往被約束在50米左右，若使用W1-Fi技術(shù)的無線拓?fù)?，需要骨干?jié)點(diǎn)通信距離必須足夠遠(yuǎn)，星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的W1-Fi技術(shù)顯然不適用。6LowPAN技術(shù)在組網(wǎng)完成后為了維持網(wǎng)絡(luò)的需要，仍需進(jìn)行很高頻率的數(shù)據(jù)通信，其通信的目的是為了測(cè)算信號(hào)品質(zhì)，動(dòng)態(tài)地進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的維護(hù)。6LowPAN技術(shù)應(yīng)用于低功率無線網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)時(shí)，因低功率無線網(wǎng)絡(luò)本身的傳輸速率較低，多數(shù)時(shí)候并沒有多少數(shù)據(jù)流量，此時(shí)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)仍有大量的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)數(shù)據(jù)在流轉(zhuǎn)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)需要進(jìn)行大量數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，網(wǎng)絡(luò)維護(hù)數(shù)據(jù)包并不會(huì)停止，這就導(dǎo)致大量數(shù)據(jù)包同時(shí)傳輸，無線信號(hào)并發(fā)導(dǎo)致信道擁塞，信道擁塞則會(huì)導(dǎo)致組網(wǎng)數(shù)據(jù)包不能傳輸，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性變差，甚至造成網(wǎng)絡(luò)崩潰。因此，6LowPAN技術(shù)在低功率無線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)時(shí)顯然也不適用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于低速率無線網(wǎng)絡(luò)的自組網(wǎng)方法，其應(yīng)用于低速率無線網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)時(shí)不會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)擁堵，并會(huì)大大降低網(wǎng)絡(luò)并發(fā)風(fēng)暴的概率。
[0005]本發(fā)明解決上述問題主要通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種基于低速率無線網(wǎng)絡(luò)的自組網(wǎng)方法，包括以下步驟:
步驟一、對(duì)待組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)；
步驟二、選取一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為組網(wǎng)發(fā)起節(jié)點(diǎn)，其中，組網(wǎng)發(fā)起節(jié)點(diǎn)中保存有待組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)編號(hào)的空路由表；
步驟三、組網(wǎng)發(fā)起節(jié)點(diǎn)與待組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)依次通信，并根據(jù)通信成功率和通信穩(wěn)定性來確認(rèn)各個(gè)節(jié)點(diǎn)是否作為其一級(jí)節(jié)點(diǎn)，對(duì)于確認(rèn)可作為一級(jí)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)，組網(wǎng)發(fā)起節(jié)點(diǎn)記錄進(jìn)其路由表中，并發(fā)送相應(yīng)的控制指令給該節(jié)點(diǎn)，告知該節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)發(fā)起節(jié)點(diǎn)為其上級(jí)節(jié)點(diǎn)，任何上傳至組網(wǎng)發(fā)起節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)都需要經(jīng)過該節(jié)點(diǎn)；
步驟四、組網(wǎng)發(fā)起節(jié)點(diǎn)輪詢完待組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)后，若確認(rèn)待組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)均可作為其一級(jí)節(jié)點(diǎn)，則組網(wǎng)結(jié)束，否則進(jìn)入下一步驟；
步驟五、組網(wǎng)發(fā)起節(jié)點(diǎn)委托其下一級(jí)節(jié)點(diǎn)與待組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中除組網(wǎng)發(fā)起節(jié)點(diǎn)和一級(jí)節(jié)點(diǎn)外的其余節(jié)點(diǎn)依次通信，并根據(jù)這些節(jié)點(diǎn)與一級(jí)節(jié)點(diǎn)的通信成功率和通信穩(wěn)定性來確認(rèn)各個(gè)節(jié)點(diǎn)是否作為組網(wǎng)發(fā)起節(jié)點(diǎn)的二級(jí)節(jié)點(diǎn)，對(duì)于確認(rèn)可作為二級(jí)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)，一級(jí)節(jié)點(diǎn)將獲得二級(jí)節(jié)點(diǎn)的信息反饋給組網(wǎng)發(fā)起節(jié)點(diǎn)，組網(wǎng)發(fā)起節(jié)點(diǎn)記錄進(jìn)其路由表中，并通過一級(jí)節(jié)點(diǎn)發(fā)送相應(yīng)的控制指令給二級(jí)節(jié)點(diǎn)，告知該節(jié)點(diǎn)其對(duì)應(yīng)的一級(jí)節(jié)點(diǎn)為其上級(jí)節(jié)點(diǎn)，任何上傳至組網(wǎng)發(fā)起節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)都需要經(jīng)過該節(jié)點(diǎn)，其中，當(dāng)組網(wǎng)發(fā)起節(jié)點(diǎn)存在多個(gè)一級(jí)節(jié)點(diǎn)時(shí)，根據(jù)各個(gè)一級(jí)節(jié)點(diǎn)的編號(hào)依次與待組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中其余節(jié)點(diǎn)通信，前一個(gè)一級(jí)節(jié)點(diǎn)輪詢完后才進(jìn)行下一個(gè)一級(jí)節(jié)點(diǎn)輪詢工作；
步驟六、判斷是否待組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)與組網(wǎng)發(fā)起節(jié)點(diǎn)已建立了上下級(jí)通信連接，若是則組網(wǎng)結(jié)束，若否則采用步驟五的方式繼續(xù)查找下一級(jí)節(jié)點(diǎn)，并反復(fù)應(yīng)用步驟五的查找方式和進(jìn)行步驟六的判斷方式，直至所有節(jié)點(diǎn)與組網(wǎng)發(fā)起節(jié)點(diǎn)已建立了上下級(jí)通信連接。其中，本發(fā)明的節(jié)點(diǎn)為網(wǎng)絡(luò)中存在的可以進(jìn)行通信的設(shè)備。本發(fā)明應(yīng)用時(shí)組成的網(wǎng)絡(luò)并非星型拓?fù)?，而是網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，本發(fā)明應(yīng)用時(shí)組網(wǎng)算法根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行調(diào)整，不做大而全的組網(wǎng)算法，針對(duì)每一種環(huán)境進(jìn)行精細(xì)化定制。本發(fā)明所支持的節(jié)點(diǎn)數(shù)量，根據(jù)芯片資源可動(dòng)態(tài)調(diào)整，甚至可支持65535個(gè)無線節(jié)點(diǎn)。
[0006]進(jìn)一步的，所述步驟二和步驟五中根據(jù)通信成功率和通信穩(wěn)定性來確認(rèn)下級(jí)節(jié)點(diǎn)的具體操作步驟如下:
步驟a、尋找下級(jí)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)作為信號(hào)發(fā)送節(jié)點(diǎn)向未與組網(wǎng)發(fā)起節(jié)點(diǎn)建立上下級(jí)通信連接的節(jié)點(diǎn)逐個(gè)發(fā)送指明要求返回的命令，其中，信號(hào)發(fā)送節(jié)點(diǎn)向每個(gè)節(jié)點(diǎn)連續(xù)發(fā)送命令N次，N為大于或等于5的正整數(shù)；
步驟b、信號(hào)接收節(jié)點(diǎn)收到信號(hào)發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)送的命令后，解析并發(fā)出答復(fù)信號(hào)；
步驟C、信號(hào)發(fā)送節(jié)點(diǎn)在設(shè)定時(shí)間內(nèi)收到信號(hào)接收節(jié)點(diǎn)發(fā)出的答復(fù)信號(hào)后，其收到信號(hào)統(tǒng)計(jì)值加I ;
步驟d、N次詢問完成后，得到成功通信的次數(shù)n，成功通信率真p=n/N，若p大于或等于設(shè)定的成功通信率閾值P，則該信號(hào)接收節(jié)點(diǎn)為信號(hào)發(fā)送節(jié)點(diǎn)的下級(jí)節(jié)點(diǎn)，否則該信號(hào)接收節(jié)點(diǎn)不能成為信號(hào)發(fā)送節(jié)點(diǎn)的下級(jí)節(jié)點(diǎn)。如此，本發(fā)明在具體實(shí)施時(shí)，利用瞬態(tài)的通信成功率表征兩節(jié)點(diǎn)之間的信號(hào)質(zhì)量，用以確定是否存在層級(jí)關(guān)系。
[0007]進(jìn)一步的，所述步驟c還包括以下步驟:當(dāng)信號(hào)發(fā)送節(jié)點(diǎn)向同一信號(hào)接收節(jié)點(diǎn)連續(xù)發(fā)送k次命令均未收到答復(fù)信號(hào)，則確認(rèn)該信號(hào)接收節(jié)點(diǎn)不能作為信號(hào)發(fā)送節(jié)點(diǎn)的下級(jí)節(jié)點(diǎn)，對(duì)該節(jié)點(diǎn)詢問過程終止，其中，k大于或等于3且小于N。
[0008]進(jìn)一步的，所述N=20，P=90%o
[0009]綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果:(1)本發(fā)明在組網(wǎng)過程采用輪詢遍歷的方式，不會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)擁堵，即同一時(shí)間只會(huì)有一個(gè)設(shè)備在發(fā)送無線信號(hào)，可大大降低網(wǎng)絡(luò)并發(fā)風(fēng)暴的概率。
[0010](2)本發(fā)明組網(wǎng)過程中的查詢工作是分布式的，但是路由表的整合是集中式的，路由表由組網(wǎng)發(fā)起節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一進(jìn)行管理，其中，分布式的查詢可以確保最大概率地找到網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，并確定其在網(wǎng)絡(luò)中的位置；集中式路由表管理可以確保路由表的唯一性，且可以提高遍歷查詢的效率。如果沒有分布式的查詢，那么組網(wǎng)發(fā)起節(jié)點(diǎn)只能完成一級(jí)節(jié)點(diǎn)的查詢工作，所能找到的節(jié)點(diǎn)非常有限。如果沒有集中式的路由表管理，那么每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都必須重復(fù)查詢一遍所有的節(jié)點(diǎn)，后續(xù)的遍歷查詢只需要查找沒有在路由表中的節(jié)點(diǎn)，也就是說，如果沒有統(tǒng)一的路由表管理，組網(wǎng)時(shí)間會(huì)大大延長(zhǎng)，而通信時(shí)間加長(zhǎng)會(huì)影響組網(wǎng)的效果O
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步地的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0013]實(shí)施例:
如圖1所示，一種基于低速率無線網(wǎng)絡(luò)的自組網(wǎng)方法，包括以下步驟:步驟1、待組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)編號(hào)；步驟2、選取一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為組網(wǎng)發(fā)起節(jié)點(diǎn)；步驟3、組網(wǎng)發(fā)起節(jié)點(diǎn)查找一級(jí)節(jié)點(diǎn)；步驟4、判斷是否所有節(jié)點(diǎn)可作為一級(jí)節(jié)點(diǎn)，若是則組網(wǎng)結(jié)束，若否則進(jìn)入下一步驟；步驟5、組網(wǎng)發(fā)起節(jié)點(diǎn)委托其下級(jí)節(jié)點(diǎn)查找每個(gè)下級(jí)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的次級(jí)節(jié)點(diǎn)；步驟6、判斷是否所有節(jié)點(diǎn)與組網(wǎng)發(fā)起節(jié)點(diǎn)已建立了上下級(jí)通信連接，若是則組網(wǎng)結(jié)束，否則返回步驟5。
[0014]本實(shí)施例的步驟I在具體實(shí)施時(shí)，需對(duì)待組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)。本實(shí)施例的步驟2在具體實(shí)施時(shí)，組網(wǎng)發(fā)起節(jié)點(diǎn)中保存有待組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)編號(hào)的空路由表。本實(shí)施例步驟3的具體實(shí)施過程為:組網(wǎng)發(fā)起節(jié)點(diǎn)與待組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)依次通信，并根據(jù)通信成功率和通信穩(wěn)定性來確認(rèn)各個(gè)節(jié)點(diǎn)是否作為其下級(jí)節(jié)點(diǎn)，即一級(jí)節(jié)點(diǎn)，對(duì)于確認(rèn)可作為一級(jí)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)，組網(wǎng)發(fā)起節(jié)點(diǎn)記錄進(jìn)其路由表中，并發(fā)送相應(yīng)的控制指令給該節(jié)點(diǎn)，告知該節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)發(fā)起節(jié)點(diǎn)為其上級(jí)節(jié)點(diǎn)，任何上傳至組網(wǎng)發(fā)起節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)都需要經(jīng)過該節(jié)點(diǎn)。本實(shí)施例的步驟4在具體實(shí)施過程中，組網(wǎng)發(fā)起節(jié)點(diǎn)需輪詢完待組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)后。
[0015]本實(shí)施例步驟5和步驟6在具體實(shí)施過程中，具體包括以下步驟:組網(wǎng)發(fā)起節(jié)點(diǎn)先委托其一級(jí)節(jié)點(diǎn)與待組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中除組網(wǎng)發(fā)起節(jié)點(diǎn)和一級(jí)節(jié)點(diǎn)外的其余節(jié)點(diǎn)依次通信，并根據(jù)這些節(jié)點(diǎn)與一級(jí)節(jié)點(diǎn)的通信成功率和通信穩(wěn)定性來確認(rèn)各個(gè)節(jié)點(diǎn)是否作為組網(wǎng)發(fā)起節(jié)點(diǎn)的二級(jí)節(jié)點(diǎn)，對(duì)于確認(rèn)可作為二級(jí)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)，一級(jí)節(jié)點(diǎn)將獲得二級(jí)節(jié)點(diǎn)的信息反饋給組網(wǎng)發(fā)起節(jié)點(diǎn)，組網(wǎng)發(fā)起節(jié)點(diǎn)記錄進(jìn)其路由表中，并通過一級(jí)節(jié)點(diǎn)發(fā)送相應(yīng)的控制指令給二級(jí)節(jié)點(diǎn)，告知該節(jié)點(diǎn)其對(duì)應(yīng)的一