[发明专利]高可靠高安全无线网络拓扑控制系统

说明书

一种高可靠高安全无线网络拓扑控制系统，包括控制器节点、若干普通节点以及后端工作站。普通节点通过广播数据包获取局部网络邻居节点信息，并根据控制器节点的请求将局部网络邻居节点信息反馈给控制器节点；控制器节点感知全网拓扑状态，生成全网拓扑连接状态图，形成全网传感节点路由表并下发到各普通节点；控制器节点通过以太网与后端工作站相连，实现前后端测试信息远距离通信与系统间信息交互。本发明减少有线方式带来的铺设、测试等繁琐工作，无需架设网络基础设施即可完成快速、自动组网，将数控分离的思想引入到无线传感网络架构设计中，实现无线链路的自主控制，保证了传感数据传输过程的可追溯性，并降低了传感节点的功耗。

技术领域

本发明涉及一种高可靠高安全无线网络拓扑控制系统，属于通信网络系统设计领域。

背景技术

目前我国测控系统较多采用传统的有线方式，可以通过工控机实现网络拓扑人工控制，但面临着电缆铺设、撤收、测试等工作较为繁琐等问题，增加了测试人力资源成本，降低了工作效率。并且随着智能终端大规模运用及发展，完全采用有线测试网络不仅使得网络拓扑日趋复杂，难以有效管理，大幅增加系统的研制成本、使用成本和保障成本，而且一套有线网络固定的拓扑难以满足众多项目的应用需求。

无线传感网络架构日益兴起，如传统无线Mesh网络、无线Adhoc网络等，虽然得到了不同程度的应用，但在传输可靠性、安全性及数据追溯性等方面仍有待提高，如传统AP模式无线传感网络覆盖面积小，对于较远节点需要额外添加中继器，增加网络传输成本；而完全自组织的Adhoc网络使得传输过程不受控制，难以最优化网络拓扑，且对于较多节点数据传输，一旦发生数据丢包无法进行追溯。另外当节点增加或删减时，可能会引起整个网络状态的波动，对传输性能造成较大影响。这些都使得传统的无线传感网络较难适应某些对数据传输要求比较严格的场合。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种高可靠高安全无线网络拓扑控制系统，减小有线方式带来的铺设、测试等繁琐工作，无需架设网络基础设施即可完成快速、自动组网，并实现无线链路的自主控制及手动配置，提高数据传输的安全性和可靠性，保证数据传输过程的可追溯性。

本发明的技术解决方案是：

高可靠高安全无线网络拓扑控制系统，包括控制器节点、若干普通节点以及后端工作站；

普通节点通过广播数据包获取局部网络邻居节点信息，并根据控制器节点的请求将局部网络邻居节点信息反馈给控制器节点；

控制器节点感知全网拓扑状态，获取全网节点数量以及各节点间链路质量，生成全网拓扑连接状态图，并获得各个普通节点到控制器节点的最优化路由，形成全网传感节点路由表并下发到各普通节点；

控制器节点通过以太网与后端工作站相连，实现前后端测试信息远距离通信与系统间信息交互。

普通节点通过邻居发现算法获取局部网络邻居节点信息，具体实现方法如下：

(2.1)第i个普通节点每隔时间t1向外无线广播一组邻居发现包b1_s，记录回复邻居确认包b1_r的邻居节点地址，每个邻居节点每回复一次，该邻居节点到第i个普通节点的链路质量加1；

(2.2)当广播邻居发现包b1_s总个数达到规定数N1时，b1_s包总数清零，第i个普通节点生成自身的邻居节点信息及对应的链路质量表，i＝1，2，……，n，n为普通节点总个数。

普通节点根据控制器节点的请求将局部网络邻居节点信息反馈给控制器节点的实现方式如下：

(3.1)当第i个普通节点接收到控制器节点发送的拓扑发现请求包t_s时，将自身邻居节点信息及对应的链路质量表发送给控制器节点，同时向各邻居节点转发控制器节点的t_s包；