[发明专利]一种适合于移动自组网的虚拟骨干网算法

说明书

本发明公开了一种适合于移动自组网的虚拟骨干网算法，采用了TDMA机制，将系统时间分割为多个连续的时帧；每个时帧由多个时隙组成，包括专用数据时隙(共D个)，用于骨干节点实时数据传输；随机数据时隙(共R个)，用于非骨干节点通过竞争的方式传输信令；随机接入时隙(共1个)，是刚开机节点申请入网以及网络时间同步所提供的时隙；开机后，发起节点首先成为骨干节点，按照算法规则，未入网节点依次入网成为非骨干节点或骨干节点；在网络工作过程中，通过相应的算法规则保障了网络的连通性和鲁棒性。本发明允许的网络节点的时间同步不依赖于某个特殊的节点(时间基准节点)，具有收敛速度较快、抗毁性能较强等特点。

技术领域

本发明涉及网络算法技术领域，具体为一种适合于移动自组网的虚拟骨干网算法。

背景技术

目前常用的无线网络一般依赖大量的基础设施，然而网络的建设和维护需要大量的人力物力，以及在自然灾害，野外救援等一些特殊场景中，设备一旦被破坏，会使得网络陷入瘫痪。无线移动自组织网络具有无中心，不依赖基础设施，能够快速部署等特点，在许多场景下发挥着重要作用。在移动自组网节点数量很大的情况下，网络的维护开销急剧增长，导致网络性能降低。为了克服此问题，可选取网络中的部分节点构建“骨干网络”，从而使网络维护简单化。但在给定的拓扑图中，创建一个最小骨干网是一个NP难问题，以及如何创建一个合适的虚拟骨干网也成为讨论的热点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种适合于移动自组网的虚拟骨干网算法，解决了现有技术的部分技术问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种适合于移动自组网的虚拟骨干网算法，采用了TDMA机制，将系统时间分割为多个连续的时帧；每个时帧由多个时隙组成，包括专用数据时隙(共D个)，用于骨干节点实时数据传输；随机数据时隙(共R个)，用于非骨干节点通过竞争的方式传输信令；随机接入时隙(共1个)，是刚开机节点申请入网以及网络时间同步所提供的时隙；

开机后，发起节点首先成为骨干节点，按照算法规则，未入网节点依次入网成为非骨干节点或骨干节点；在网络工作过程中，通过相应的算法规则保障了网络的连通性和鲁棒性。

网络中的任意节点均处于“未入网状态”，“非骨干状态”，“骨干状态”之一。其中“未入网状态”指的是还未开机或刚开机但还未入网处于监听的状态，这些节点只能使用随机接入时隙发送数据；“非骨干状态”指的是该节点已入网，但只能使用随机数据时隙传送数据；“骨干状态”指的是该节点已入网，它作为网络的核心点具有路由转发功能，它能够使用专用数据时隙或者随机数据时隙传输数据。

这三个状态的状态转移图如图2所示。

对于网络中处于“未入网状态”的节点执行以下步骤：

Step 1.等待一小段时间(如一个时隙的时间)。

Step 2.若本节点为发起节点，那么本节点的状态设置为“骨干状态”，结束。

Step 3.若有一个邻节点为骨干节点则通过该邻节点申请入网，成为“非骨干状态”，结束。

Step 4.跳转至Step1。

对于网络中处于“非骨干状态”的节点执行以下步骤：

Step 1.等待一小段时间(如一个时隙的时间)。

Step 2.若本节点满足规则一，那么本节点的状态设置为“骨干状态”，结束。

Step 3.若本节点满足规则五，那么本节点的状态设置为“骨干状态”，结束。

Step 4.若本节点存在挂机重启或失联等情况，转为“未入网状态”，结束。

Step 5.跳转至Step1。