[发明专利]一种邻居发现与广度优先算法相结合的无线网络拓扑发现方法

说明书

本发明提供一种邻居发现与广度优先算法相结合的无线网络拓扑发现方法，以邻居发现作为拓扑发现的基础功能，通过命令触发的方式进行调用，调度逻辑清晰，响应速度快；采用广度优先调度方式，网络碰撞只发生在邻居发现过程中，低冲突概率的邻居发现机制决定了网络拓扑发现的低冲突概率特性；基于邻居表自建多跳路由，不受其他路由功能限制，不受载波侦听冲突避免机制影响；采用拓扑发现列表的排列方式进行拓扑发现调度，使得拓扑发现过程与拓扑发现列表更新过程低耦合，易于实现拓扑发现调度方式的多算法扩展。

技术领域

本申请涉及无线网络拓扑发现方法，具体涉及一种邻居发现与广度优先算法相结合的无线网络拓扑发现方法。

背景技术

室内定位的应用场景十分广泛。例如在火灾救援，城市反恐这类紧急应用中，能即时的获取到高精度的人员位置信息是至关重要甚至生死攸关的。这需要能够随机播撒节点，并同时进行定位，没有时间进行锚点位置的手动标注。而在商场导览、博物馆内基于位置的语音讲解、仓储物流和工业4.0这类应用中，需要在大范围内布置节点，如果对每个或每组节点逐一设置位置，安装节点的工作将变得繁重无比。因此需要有一种方法自动的将节点的拓扑位置信息获取出来。

许多研究团队利用Wi-Fi、ZigBee、蓝牙和UFH实现室内定位，然而，这些技术都不能解决室内环境中的多径效应问题。基于距离测量技术(如UWB测量，超声波测距技术等)的定位方法，可提供了高精度的定位服务，但在比较复杂的室内环境中，受多径效应的影响，高精度的定位依赖于锚点的部署，而这很大程度上提高了定位系统的部署维护成本，也提高了施工人员的技术门槛。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种邻居发现与广度优先算法相结合的无线网络拓扑发现方法，包含多个网络节点，构成多跳传输网络，指定一个节点为调度节点，由调度节点发起拓扑发现过程；拓扑发现过程的具体步骤如下：

a)调度节点发起邻居发现过程，获得邻居信息表，邻居信息与调度节点进行双向可靠的信息传输；

b)调度节点将邻居信息表中的邻居信息加入到拓扑发现列表中，标记所有邻居信息为“未调度”；

c)如果拓扑发现列表中无标记为“未调度”的邻居，跳转至步骤g)；

d)找到拓扑发现列表中第一个标记为“未调度”的邻居Ni，通过邻居信息表构成的单跳或多跳路由，对该邻居Ni发起调度，发送命令帧命令该邻居Ni发起邻居发现过程；

e)邻居Ni发起邻居发现过程，获得邻居信息表，并将邻居信息表通过网络拓扑结果按原路由返回至调度节点；

f)调度节点在收到节点邻居Ni返回的邻居信息表后，将该邻居Ni标记为“已调度”节点，将该邻居Ni的邻居信息中“未调度”的节点更新至拓扑发现列表中，转步骤c)；

g)拓扑发现过程结束。

进一步地，步骤d)中按照距离调度节点最短跳数进行节点排列，采用广度优先算法对拓扑发现列表进行更新，

进一步地，步骤d)中，当邻居Ni接收到命令帧时，确认命令帧的目标是自己，则执行邻居发现过程后向调度节点A发送网络拓扑结果，其中包含结束标记，调度节点A接收到结束标记后，继续选择下一个目标发送命令帧。

进一步地，调度节点按层遍历网络，每个访问节点的路由表中到调度节点的跳数记录了该访问节点存在的确切层。

进一步地，调度节点接收到邻居节点发送的网络拓扑结果时，根据网络拓扑结果更新路由表、网络拓扑表和拓扑发现列表。

本发明的有益效果

1.本发明可高度可靠地获得全网拓扑信息；

2.每个网络节点在接收到NTC和NTR时都知道重定向帧的最短路径，有利于路由设计与优化；