[发明专利]无线自组织网络系统的组网方法及其介质

说明书

本发明提供了一种无线自组织网络节点装置及其通信方法与组网方法和介质，将节点装置工作模式集合中的一种工作模式设定为节点装置的当前工作模式；根据所述节点装置的当前工作模式，管理一个或多个无线收发单元；设定允许节点装置处于的连接状态；所述节点装置工作模式集合包括顶级工作模式、双向工作模式、末级工作模式。本发明提供的技术方案能在使用较低复杂度路由协议支持节点间通信的同时，最大限度地充分利用节点装置所具备的无线连接能力，有效提高了节点的网络连接鲁棒性和数据传输能力。

技术领域

本发明涉及网络通信技术，并且更具体地涉及无线自组织网络节点装置及其通信方法与组网方法和介质。

背景技术

与蜂窝网络相比，无线自组织网络中的节点间通信不依赖于任何通信基础设施，整个网络分布式运行。一个无线自组织网络依靠节点之间的相互协作来完成网络的建立和维护，且随时可能有节点接入或离开网络。一个无线自组织网络中的所有节点和节点间的无线信道构成了该网络的拓扑结构。设计适用的网络拓扑及其组网方法是无线自组织网络的关键技术点。网络拓扑及其组网方法的设计直接影响到无线自组织网络的节点容量、可扩展性、覆盖范围、网络带宽、数据传输时延、路由协议性能等关键网络性能指标的优劣。一个设计良好的无线自组织网络拓扑及其组网方法应能在适应网络拓扑动态变化的同时提供较好的上述网络性能指标。

现有技术中，研究人员提出了多种基于网络广播的无线自组织网络拓扑和组网方法。专利文献CN105282777A“无线自组织网络、中心节点动态选择方法及中心节点”中提出的组网方法依赖于网络中心节点向其它联网节点发送广播消息来管理和维护节点间的通信。该组网方法及其对应的网络拓扑简化了无线自组织网络的管理机制，但不利于提供良好的网络覆盖和路由维护性能。专利文献CN101394410B“一种无线自组织网络中的通信方法”中提出的无线自组织网络通信方法所对应的组网方式要求网络中的各节点循环地作为广播源节点向网络发送广播消息。该方法较为简单易行，但其采用的网络内各节点共享通信信道的通信方法要求网络内各节点在时域上串行发送广播信息，无线传输效率较低，且不利于获得较好的网络节点容量、网络覆盖范围、网络带宽、节点间数据传输时延等性能指标。

为了提高无线自组织网络内的无线传输效率并提供便于维护且高效的路由协议，研究人员提出了基于树形拓扑的无线自组织网络及其组网方法。专利文献CN100346617C“一种新型核心树自组织动态路由算法”中提出了一种树形拓扑无线自组织网络的生成过程、动态维护过程和路由选择过程。专利文献CN101179499B“用于监控系统的无线自组网形成树形路由方法”中将一个无线自组织网络构造成仅在根部相连的多个相对独立的树形拓扑结构，进而提出了一种用于监控系统的无线自组织网络树形路由方法。基于树形拓扑的无线自组织网络可支持联网节点之间的并发数据传输和处理，适用于网络节点分布式计算，具备自适应能力强、无环路、路由计算与维护控制开销少、可扩展性好等特点。但由于树形拓扑要求网络中的每个非根节点仅能连接一个父节点，故不利于充分利用节点装置所具备的无线连接能力，不利于提高节点的网络连接鲁棒性和数据传输能力。对于处在网络拓扑中树叶位置的节点，上述负面影响尤为突出。在某些应用场景中，上述负面影响易产生网络通信瓶颈。

为了便于充分利用网络节点装置所具备的无线连接能力，以提高节点的网络连接鲁棒性和数据传输能力，研究人员提出了基于有向无环图(DAG，Directed Acyclic Graph)的无线自组织网络拓扑。在该类网络拓扑中，一个节点可以同时连接多个父节点，进而利于充分利用节点装置所具备的无线连接能力提高节点的网络连接鲁棒性和数据传输能力。然而，不加额外约束的基于有向无环图的网络拓扑具有路由协议复杂度过高的弊端。专利文献CN101167315B“自组织网络、移动路由器和方法”和专利文献CN102971988B “用于有向无环图(dag)路由的替代下行路径”中提出了在基于有向无环图的网络拓扑中降低路由协议复杂度的方法，但其路由计算的复杂度仍较高且仅适用于网络顶端节点与其它节点间的双向路由，并不能支持网络中任意两节点间不经由网络顶端节点的通信。