一种无线自组网建网方法技术

本发明专利技术公开一种无线自组网建网方法

【技术实现步骤摘要】
一种无线自组网建网方法、电子设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及无线自组网领域，具体是一种无线自组网建网方法
、
电子设备及存储介质
。

技术介绍

[0002]为适应铁路运输安全
、
高效
、
低成本要求，铁路货运逐步向数字化
、
智能化方向发展
。
现有技术中可通过对货运列车运行状态及货物状态的实时监控与跟踪，实现对货物的安全高质运输
。
由于存在货物拆分重组
、
货车重复编组
、
布线复杂等因素，通常通过部署无线传感器节点对货车及货物状态进行监测，无线传感器节点采集货车及货物状态数据，并基于无线自组网技术形成无线传感器网络，将各无线传感器节点采集的数据汇聚到车载终端，再由车载终端通过无线通讯模块将数据传输给地面服务器，实现对货车及货物状态的高实时性采集和传输
。
[0003]无线自组网的建网过程通常可以分为两个阶段：邻居发现阶段和网络形成阶段
。
邻居发现阶段，节点通过广播自身信息并监听邻居信息来发现可通信的节点
。
网络的形成阶段主要关注网络结构的选择，按照网络的结构层次，一般可以分为两种结构：平面结构和分级结构
。
在平面结构中，所有节点的地位平等
、
功能相同，每个节点都可以进行数据传输
。
同时自主更新
、
维护整个网络，不需要特意选出一些节点来单独管理网络
。
因此，平面结构型网络较为稳定
、
可靠，个别节点的损坏对整个网络的性能影响不大，但是随着网络节点规模的增大，会带来控制开销大
、
网络组织混乱
、
时隙资源紧张等问题，很难应用于大规模网络节点场景，可扩展性较差
。
在分级结构中，按照一定的分簇策略将一个簇头和多个簇内成员划入一个簇，整个网络由若干个簇域网络构成，簇头负责簇域网络的维护与管理工作
。
分级结构比较适合大规模网络场景，网络规模不再成为瓶颈，可扩展性较强，但是，稳定性弱于平面结构网络，一旦网络中的一些关键节点损坏，可能会导致部分网络瘫痪的风险，同时分级结构网络的复杂性要大于平面网络结构
。
[0004]针对大规模网络节点场景，现有技术中通常是基于其最大网络节点规模预先设定为采用分簇结构进行自组网，在待入网节点发现邻居后，基于分簇策略加入
/
形成分簇网络
。
但由于自组织网络节点可自由加入及退出的特性，网络节点规模可能并不稳定，存在网络节点规模由小到大
、
由大到小的情况
。
而现有技术通常固定了自组网结构类型，不能根据实时网络节点规模自适应调整自组网结构类型，存在自组网结构类型与实时网络节点规模不匹配，影响网络性能的问题
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决现有技术的上述问题，提供了一种无线自组网建网方法
、
电子设备及存储介质，在不存在簇节点时，待入网节点可直接加入
/
形成平面网络结构，提升建网效率；形成网络后，网络中节点可获取实时网络规模，并根据实时网络规模自适应调整自组网结构类型，提升网络性能
。
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种无线自组网建网方法，所述方法包括，待入网节点广播自身的节点信息，并监听邻居的节点信息；所述节点信息包括节点标识
、
节点类型
、
节点参数；节点类型包括待入网节点
、
平面节点和簇节点，簇节点又包括簇头节点和簇内节点；节点参数包括节点位置，和节点跳数
、
节点负载
、
节点能量中的一个或多个；若待入网节点监听到的均为待入网节点，则基于节点参数与节点质量最优的待入网节点建立通信连接，形成平面网络，并将自身节点类型变更为平面节点；若待入网节点监听到存在平面节点而不存在簇节点，则基于节点参数与节点质量最优的平面节点建立通信连接，加入平面网络，并将自身节点类型变更为平面节点；平面网络的各平面节点监测网络规模，在网络规模超出平面阈值时进行面
‑
簇变换操作，将自身节点类型变更为簇节点；基于面
‑
簇变换操作，平面网络变换为分簇网络；若待入网节点监听到存在簇节点，则基于节点参数与节点质量最优的簇节点建立通信连接，加入分簇网络；分簇网络的各簇节点监测网络规模，在网络规模低于分簇阈值时进行簇
‑
面变换操作，将自身节点类型变更为平面节点；基于簇
‑
面变换操作，分簇网络变换为平面网络
。
[0007]优选地，所述平面网络的各平面节点监测网络规模包括：单个平面节点基于自身直连节点标识生成直连节点列表，并将自身直连节点列表向其直连节点发送，此外单个平面节点接收到直连节点列表后向其直连节点转发；在设定的查询期后，单个平面节点将自身直连节点列表和接收到的所有直连节点列表融合去重后作为网络节点列表，基于网络节点列表确定网络规模
。
[0008]优选地，所述平面节点进行面
‑
簇变换操作包括：平面节点与平面网络其余平面节点进行信息交互，获取所有平面节点的节点信息；平面节点基于获取到的所有节点信息判定自身是否为预先设定的计算节点；若是，平面节点基于所有平面节点的节点参数，进行簇头选举计算，得到簇头标识后发送给平面网络其余平面节点；与簇头标识一致的平面节点变更自身节点类型为簇头节点，并广播自身节点信息；未变更为簇头节点的平面节点监听邻居的节点信息，选择与节点质量最优的簇头节点或簇内节点建立通信连接，并变更自身节点类型为簇内节点
。
[0009]优选地，所述节点参数还包括节点连通度，节点连通度即为节点能够监听到的邻居数量；簇头选举计算包括：作为计算节点的平面节点基于平面网络所有平面节点的连通度确定连通度均值，基于平面网络的网络规模和连通度均值确定簇头数量；按簇头数量选择连通度和节点能量综合最优的若干个平面节点为簇头节点，得到簇头标识
。
[0010]优选地，所述分簇网络的各簇节点获取网络规模包括：单个簇头节点与其簇域网络的簇内节点进行信息交互，确定自身簇域网络的规模，并将自身簇域网络的规模向其可通信簇域网络的簇头节点发送，此外单个簇头节点接收其余簇域网络的规模后向其可通信簇域网络的簇头节点转发；在设定的查询期后，单个簇头节点将自身簇域网络的规模和接收到的所有簇域网络的规模累加，得到整个分簇网络的网络规模，并将所述网络规模下发至其簇域网络的簇内节点
。
[0011]优选地，所述簇节点进行簇
‑
面变换操作包括：簇节点变更自身节点类型为平面节点，然后监听邻居的节点信息，基于节点参数与节点质量最优的邻居节点建立通信连接，形成平面网络
。
[001本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种无线自组网建网方法，其特征在于，所述方法包括：待入网节点广播自身的节点信息，并监听邻居的节点信息；所述节点信息包括节点标识
、
节点类型
、
节点参数；节点类型包括待入网节点
、
平面节点和簇节点，簇节点又包括簇头节点和簇内节点；节点参数包括节点位置，和节点跳数
、
节点负载
、
节点能量中的一个或多个；若待入网节点监听到的均为待入网节点，则基于节点参数与节点质量最优的待入网节点建立通信连接，形成平面网络，并将自身节点类型变更为平面节点；若待入网节点监听到存在平面节点而不存在簇节点，则基于节点参数与节点质量最优的平面节点建立通信连接，加入平面网络，并将自身节点类型变更为平面节点；平面网络的各平面节点监测网络规模，在网络规模超出平面阈值时进行面
‑
簇变换操作，将自身节点类型变更为簇节点；基于面
‑
簇变换操作，平面网络变换为分簇网络；若待入网节点监听到存在簇节点，则基于节点参数与节点质量最优的簇节点建立通信连接，加入分簇网络；分簇网络的各簇节点监测网络规模，在网络规模低于分簇阈值时进行簇
‑
面变换操作，将自身节点类型变更为平面节点；基于簇
‑
面变换操作，分簇网络变换为平面网络
。2.
根据权利要求1所述的无线自组网建网方法，其特征在于，所述平面网络的各平面节点监测网络规模包括：单个平面节点基于自身直连节点标识生成直连节点列表，并将自身直连节点列表向其直连节点发送，此外单个平面节点接收到直连节点列表后向其直连节点转发；在设定的查询期后，单个平面节点将自身直连节点列表和接收到的所有直连节点列表融合去重后作为网络节点列表，基于网络节点列表确定网络规模
。3.
根据权利要求1所述的无线自组网建网方法，其特征在于，所述平面节点进行面
‑
簇变换操作包括：平面节点与平面网络其余平面节点进行信息交互，获取所有平面节点的节点信息；平面节点基于获取到的所有节点信息判定自身是否...

【专利技术属性】
技术研发人员：戚建淮，张莉，宋晶，罗俊炘，成飏，汪暘，王飞，
申请(专利权)人：成都市以太节点科技有限公司，
类型：发明
国别省市：