[发明专利]一种电力载波照明控制系统中的分布式自组织路由方法

摘要

本发明公开了一种电力载波照明控制系统中的分布式自组织路由方法，实现电力载波通信系统中的分布式自组织路由，保证了网络的通畅；本发明从电力载波网络的特点出发，采用分布式自组织的路由方式用于电力载波通信系统，降低了对每个节点的硬件资源要求；提升了路由线路的可靠稳定性，减少了信息丢失率和不必要的信息重传；相比其他动态路由算法，降低了路由开销。

主权项

1.一种电力载波照明控制系统中的分布式自组织路由方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：（一）电力载波照明控制系统运行，电力载波照明控制系统中每个节点（路灯控制器）按心跳周期周期性地发送心跳包，当有数据分组或其它分组需要发送时，分为两种情况进行处理：（1）若数据或其它分组的发送时间距下一个心跳包的发送时间相差小于或等于探测窗口值，此时，数据或其它分组被心跳标记并发送，而原计划将被发送的心跳包被丢弃；下一个心跳包的发送时间调整到距此心跳标记分组发送时间后一个完整心跳周期；周围的节点侦听到心跳标记的分组后，按处理心跳包的方法处理心跳标记的内容（共享介质的节点能收到介质上传输的任意信息）；（2）若数据或其它分组的发送时间距下一个心跳包的发送时间相差大于探测窗口值：此时分组和心跳包都被直接发送；其中，心跳包指的是一个携带有发送节点地址，接收节点地址，此节点最新序列号和发送节点已知的一个邻居节点地址的广播分组；邻居节点指的是与发送节点一跳可达的其他节点；心跳标记指的是在其他分组的数据内容中插入心跳包所携带的信息；心跳周期指的是网络中每个节点周期性发送心跳包或心跳分组的时间周期；探测窗口值是本发明的路由方法的一个参数，值在0到二分之一个心跳周期之间；网络中每个节点按照第一步所描述的方法周期性发送心跳包或带有心跳标记的分组，同时也收到周围节点的心跳包或带有心跳标记的分组；心跳包或带有心跳标记的分组携带有发送节点已知的一个邻居节点的地址信息；（二）网络中每个节点都会收到周围节点发送的心跳包或心跳标记分组，收到分组后按以下机制处理：（1）收到来自某个节点的心跳分组（为心跳包或心跳标记分组），为方便起见，命名此节点为a；节点邻居表中新建节点a的表项；状态被标记为无效，，初始化链路质量值，，，为有效阈值，为失效阈值；状态为无效的邻居节点不参与路由活动；到步骤2；（2）对于邻居节点a，分为两种情况：（21）下一个心跳周期，本节点收到来自邻居节点a的心跳分组：本节点检查值，如果，邻居表和路由表中关于节点a的表项不更新，返回步骤2；若值高于有效阈值，节点a处于有效状态，邻居表中节点a的表项的状态，生存时间等参数被更新；路由表中目的节点为a的表项如果没有则被建立，有则更新；邻居节点a参与到本节点的路由活动中；返回步骤2；（22）下一个心跳周期，本节点没有收到来自节点a的心跳分组：节点a视为无效状态，邻居表中节点a的表项标记为失效，；进一步，如果，则删除邻居表中节点a的表项，检查路由表表项，如果存在包含节点a为下一跳地址或目的地址的路由条目，则广播路由错误分组以通知周围节点相应的路由拓扑变化，结束；如果，返回步骤2；（23）收到路由错误分组的节点检查分组中每个路由条目，如果本节点有相同目的节点的条目，且广播路由错误分组的节点是此路由条目中的下一跳节点，则删除符合条件的路由条目，并再次按以上方法广播或接收处理路由错误分组，直到网络中没有受到影响的路由线路存在；（3）和值的计算在路由方法运行期间一直运行，邻居表中不断记录更新的和值：（31）标识邻居节点a的链路质量值，通过统计过去N个心跳周期内本节点收到来自邻居节点a的心跳分组（心跳包或心跳标记分组）的个数得到，；（32）双向度用来衡量链路的双向性，节点收到来自邻居节点的心跳信息，并且信息中包含本节点的地址，则判定相应的链路是双向的；MAC层的数据确认机制也可提供链路是否为双向的信息；通过以上方法确认双向通信链路的邻居节点的值为255，再次确认双向性前则按照心跳周期递减；初始值为127；当时，链路被判断为单向状态，并且状态置为失效，；所述邻居表指的是网络中节点存储的一张包含全部已知邻居节点的表，表中每个表项包含一个邻居节点的地址，状态，链路质量信息，双向度以及生存时间；路由表指的是网络中节点存储的一张包含全部已知路由线路的表，表中每个表项包含目的节点地址，下一跳节点地址，跳数，序列号以及生存时间；（三）电力载波网络中节点需要到目的节点的路由线路时，查找路由表，没有相关条目时广播路由请求分组，并等待接收相应的路由回复分组；路由请求分组包含：源节点的地址、目的节点的地址、跳数值、路径值以及序列号；包含源节点地址，目的节点地址和序列号的信息组合称为请求标志，唯一标识路由请求分组；广播路由请求分组之前发起节点必须将目的节点的路由表项中的序列号加1作为路由请求分组的序列号，如果找不到则不填写；（四）只有有效状态下的邻居节点响应路由请求分组；具体的：（41）收到路由请求分组后，有效邻居节点根据最优路径选择公式计算路径值，并同标识一起暂存n个心跳周期，其中，为收到的路由请求分组中的跳数值，n为路由参数值，代表网络最大跳数，一般设为10；A，B，C为相应的权重值，根据具体应用场景可调整）；这段时间内只响应请求标志更新（序列号更大）的路由请求分组，或同一个请求标志中路径值更小的路由请求分组；如果之前收到同一个请求标志且路径值更小的路由请求分组，则丢弃此分组；（42）如果之前没有收到同一标识更小路径值的路由请求分组，节点会接着判断本节点是否为目的节点，如果满足条件，则发送路由回复分组到源节点；反之则更新路由请求分组：将跳数值加1，根据最优路径选择公式更新路径值，然后广播更新后的路由请求分组；（43）当网络中节点收到路由请求分组时，会建立一条指向源节点的反向路径到路由表中，反向路径中，路由条目中目的节点为源节点，下一跳地址为发送此路由请求分组的节点地址；（五）路由回复分组在第四步中某些条件下发送和接收，具体的：（51）路由回复分组包含：源节点地址、目的节点地址、序列号、跳数值的信息；（52）在目的节点生成路由回复分组以响应路由请求分组之前，它必须在相关节点的路由表项中更新它自己的序列号，新的值是它目前的序列号和路由请求分组中序列号的较大者；（53）在路由回复分组返回到源节点的过程中，中间处于有效状态的邻居节点才会响应这个分组，符合条件的邻居节点收到路由回复分组后，建立一条指向目的节点的正向路径到路由表中，路由条目中，目的节点为产生路由回复分组的节点，下一跳地址为转发此路由回复分组的节点，然后跟据第四步提到的反向路径转发路由回复分组到上游节点，直到路由回复分组到达源节点；（六）发起路由请求的节点在2*n个心跳周期内收到路由回复分组，n为路由参数值，则根据第五步的方法可以建立起到目的节点的路由线路；没有收到路由回复分组，则将路由请求分组的序列号加1，再次广播更新后的路由请求分组；当重复次数到达重复最大阈值时，则宣告路由发起失败。