一种基于三角剖分的移动mesh网络拓扑控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于三角剖分的移动mesh网络拓扑控制方法，该方法为：计算出节点所在的三角，通过计算得的节点所在的三角生成节点所在的双三角；计算节点的安全区域和容忍区域；在求得的安全区域的基础上，节点以群组的方式向网络中的热点区域进行移动。本发明专利技术通过在初始的网络中，网络中的节点以DT的方式形成拓扑结构，在之后的移动周期中，节点以群组的方式移动，移动时节点依然保持与当前连通节点的连接；在每个周期的移动过程中，节点计算各自的安全范围，节点的移动不超出安全区域，保证网络的DT特性不被破坏。本发明专利技术在保证网络DT特性的基础上，使节点获得了良好的移动性，提高了移动mesh网络的吞吐量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于三角剖分的移动mesh网络拓扑控制方法
本专利技术属于通信
，尤其涉及一种基于三角剖分的移动mesh网络拓扑控制方法。
技术介绍
目前，在一些特殊环境中，如科学考察、海洋探索、地质勘探、灾后救援和军事作战等特殊应用领域，由于部署区域内的终端节点移动范围较大，若路由节点位置固定，为了使得终端节点在静止时或者移动中一直维持与路由节点的数据通信，必然要求部署大量的路由节点，使其完全覆盖遍历过的区域，而之前经过的区域由于已无终端节点，大量的路由节点处于闲置状态，因此，静态无线Mesh网(StationaryWirelessMeshNetwork，SWMN)无法满足需求，而由各种机载(如汽车、机器人和飞机等)具有移动能力的路由节点组成的移动无线Mesh网(MobileWirelessMeshNetwork，MWMN)，具有弥补这种常规的SWMN不足的潜在优势。参考点组移动模型描述了群组移动的移动节点之间的逻辑关系，每个组中都存在一个逻辑中心，称之为参考中心，它的移动又伴随着组内其它节点的移动，也就是说，中心节点的移动决定了整个组的移动，包括位置，速度，方向及加速度，因此，中心节点的移动路径决定了整个组的移动轨迹，通常，在一个组的范围内，节点是均匀分布的，每一个节点根据群组的移动方向都分配有一个参考节点，在每一步移动的过程中，移动节点随机的分布在参考节点的周围，参考点组移动模型中除了允许组移动外还允许单个节点随机移动。Delaunay三角剖分在很多领域都被广泛地应用，包括固体物理学、计算流体力学、统计学、计算几何学、气象学等，随着MWN中路由技术的发展，很多可以保证网络任意节点对之间分组顺利传输的几何路由协议被提出，而这些协议的网络基础拓扑同样可以用Delaunay三角剖分的思想来实现。但是三角剖分具有很好的理论基础和数学特性，但在将其应用到引入MWMN之后，由于路由节点的移动不可避免地影响到网络的物理拓扑结构，最终使得基于DT得到的逻辑拓扑结构发生改变。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种基于三角剖分的移动mesh网络拓扑控制方法，旨在解决三角剖分应用到MWMN，由于路由节点的移动不可避免地影响到网络的物理拓扑结构，使得基于DT得到的逻辑拓扑结构发生改变的问题。本专利技术实施例是这样实现的，一种基于三角剖分的移动mesh网络拓扑控制方法，该基于三角剖分的移动mesh网络拓扑控制方法包括以下步骤：步骤一，计算出节点所在的三角，通过计算得的节点所在的三角生成节点所在的双三角；步骤二，基于步骤一生成的双三角，计算节点的安全区域和容忍区域，节点在安全区域或容忍区域内移动不会影响到网络的Delaunay三角剖分特性；步骤三，在步骤二求得的安全区域的基础上，节点以群组的方式向网络中的热点区域进行移动，包括基于保持整体DT特性和基于保持群组内DT特性2种移动方式，一种要求网络中所有节点间都保持DT特性，另一种在保证网络连通性的前提下，节点只保证与本群组内的节点保持DT特性。进一步，在步骤一中，三角的计算方法为：节点需要获取2跳内的节点信息。进一步，在步骤一中，双三角的生成方式为：当节点得到自己的三角集合之后，广播一个Triangle消息，其中包含了节点所处的三角形信息，当收到来自邻居节点的Triangle之后，有一条公共边的三角形对，有一条公共边的三角之间生成一个双三角，节点将所有邻居节点的Triangle消息处理之后，去除重复的双三角之后可以得到自己的双三角集合。进一步，在步骤二中，节点通过信息的交换获得各自的位置信息和ID，用于安全区域的计算。进一步，在步骤二中，在一个双三角中，它的每个节点存在一个安全区域，当节点在这个安全区域内移动时，不会改变双三角的DT性质，而在一个规模较大的DT图中，一个节点通常位于多个双三角中，安全区域是它在多个双三角中的安全区域的交集，先确定节点移动方向，再计算可移动距离的方式来确定节点在安全区域中在某个方向上的可移动范围。进一步，在步骤二中，容忍区域是安全区域中以节点本身为圆点的最大圆，求出容忍区域的半径，容忍区域必然和一个中圈内切或外切，在计算时分为2种情况：节点位于内圈和节点位于外圈，令所有节点u位于内圈或外圈的双三角的容忍区域半径中最小半径的圆即为容忍区域。进一步，在步骤三中，首先确定参考节点的移动方向和距离，参考节点首先广播自己的位置信息，当普通节点收到该广播信息时，回复自己的位置信息以及在上一周期的吞吐量，参考节点根据每个普通节点的吞吐量求得群组中的平均吞吐量，之后与附近的参考节点交换平均吞吐量信息，平均吞吐量较高的区域被认为是热点区域，则附近的群组都向该方向移动。进一步，在步骤三中，当移动方式基于保持整体DT特性时普通节点在收到移动向量信息之后，进行移动方向和移动距离的判断，移动方向的决定受到参考节点移动方向以及本身与参考节点之间的距离的影响，若普通节点与参考节点的距离过大时，普通节点尽量向参考节点靠近。进一步，在步骤三中，当移动方式基于保持群组内DT特性时，同一群组中的节点拓扑结构保持DT特性，在保证这个网络连通性的情况下，允许不同群组间的节点不再维持DT特性。本专利技术提供的基于三角剖分的移动mesh网络拓扑控制方法，通过在初始的网络中，网络中的节点以DT的方式形成拓扑结构，在之后的移动周期中，节点以群组的方式移动，移动时节点依然保持与当前连通节点的连接；在每个周期的移动过程中，节点计算各自的安全范围，节点的移动不超出安全区域，保证网络的DT特性不被破坏。本专利技术在保证网络DT特性的基础上，使节点获得了良好的移动性，并且通过向热点区域移动，使得移动mesh网络的吞吐量得到提升。附图说明图1是本专利技术实施例提供的基于三角剖分的移动mesh网络拓扑控制方法的流程图；图2是本专利技术实施例提供的双三角示意图；图3是本专利技术实施例提供的安全区域和容忍区域示意图；图4是本专利技术实施例提供的参考节点方向选取示意图；图5是本专利技术实施例提供的基于保持整体DT特性群组移动示意图；图6是本专利技术实施例提供的基于保持群组内DT特性群组移动示意图；图7是本专利技术实施例提供的容忍区域计算示意图；具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面结合附图及具体实施例对本专利技术的应用原理作进一步描述。如图1所示，本专利技术实施例的基于三角剖分的移动mesh网络拓扑控制方法包括以下步骤：S101：计算出节点所在的三角，通过计算得的节点所在的三角生成节点所在的双三角；S102：基于生成的双三角，计算节点的安全区域和容忍区域，节点在安全区域或容忍区域内移动不会影响到网络的Delaunay三角剖分特性；S103：在求得的安全区域的基础上，节点以群组的方式向网络中的热点区域进行移动。在步骤S101中，三角的计算方法为：节点需要获取2跳内的节点信息，由于三角剖分的特性，2个邻居节点的邻居节点集合必然存在交集，则必然至少存在一个节点与这两个节点形成一个三角；双三角的生成方式为：当节点得到自己的三角集合之后，广播一个“Triangle”消息，其中包含了节点所处的三角形信息，当收到来自邻居节点的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于三角剖分的移动mesh网络拓扑控制方法，其特征在于，该基于三角剖分的移动mesh网络拓扑控制方法包括以下步骤：步骤一，计算出节点所在的三角，通过计算得的节点所在的三角生成节点所在的双三角；步骤二，基于步骤一生成的双三角，计算节点的安全区域和容忍区域，节点在安全区域或容忍区域内移动不会影响到网络的delaunay三角剖分特性；步骤三，在步骤二求得的安全区域的基础上，节点以群组的方式向网络中的热点区域进行移动，包括基于保持整体DT特性和基于保持群组内DT特性2种移动方式，一种要求网络中所有节点间都保持DT，另一种在保证网络连通性的前提下，节点只保证与本群组内的节点保持DT特性。

【技术特征摘要】
1.一种基于三角剖分的移动mesh网络拓扑控制方法，其特征在于，该基于三角剖分的移动mesh网络拓扑控制方法包括以下步骤：步骤一，计算出节点所在的三角，通过计算得出的节点所在的三角生成节点所在的双三角；步骤二，基于步骤一生成的双三角，计算节点的安全区域和容忍区域，节点在安全区域或容忍区域内移动不会影响到网络的Delaunay三角剖分DT特性；步骤三，在步骤二求得的安全区域的基础上，节点以群组的方式向网络中的热点区域进行移动，包括基于保持整体DT特性和基于保持群组内DT特性2种移动方式，一种要求网络中所有节点间都保持DT特性，另一种在保证网络连通性的前提下，节点只保证与本群组内的节点保持DT特性。2.如权利要求1所述的基于三角剖分的移动mesh网络拓扑控制方法，其特征在于，在步骤一中，三角的计算方法为：(1)网络中的每个节点向外广播其位置信息,同时侦听来自它的单跳跳邻节点的位置信息；(2)每个节点收集其邻节点集中各节点的位置信息,计算包括其单跳邻节点在内的Delaunay三角剖分；(3)每个节点找到并标注其所有的Gabriel边，注意节点间的欧氏距离≤1,且圆内不再包含任何节点；(4)每个节点从它的Delaunay三角剖分中找出所有3条边都不超过1的三角形，同时节还要侦听来自周围节点的信息.；(5)当节点接收到消息，如果其三角划分属于节点的1-跳Delaunay三角剖分，则节点接受Delaunay三角剖分构造的建议,并向外广播消息；否则,节点拒绝该建议,并向外发送消息。3.如权利要求1所述的基于三角剖分的移动mesh网络拓扑控制方法，其特征在于，在步骤一中，双三角的生成方式为：当节点得到自己的三角集合之后，广播一个Triangle消息，其中包含了节点所处的三角形信息，当收到来自邻居节点的Triangle之后，有一条公共边的三角形对，有一条公共边的三角之间生成一个双三角，节点将所有邻居节点的Triangle消息处理之后，去除重复的双三角之后可以得到自己的双三角集合。4.如权利要求1所述的基于三角剖分的移动mesh网...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄廷磊，张姿，
申请(专利权)人：黄廷磊，张姿，
类型：发明
国别省市：