[发明专利]基于LoRa的无中心自组织网络的实现方法

摘要

本发明提出了一种基于LoRa的无中心自组织网络的实现方法，主要解决现有WSN中通信距离短、网络开销大、鲁棒性差的问题，其实现步骤是在物理层使用LoRa技术进行无线传输；在mac层进行路由各节点发送域定时器帧、链路状态帧和数据帧，且前两者定期发送，数据帧按需发送；各节点接收消息帧，并判断帧类型若是域定时器帧，则进行域定时器帧处理，若是链路状态帧，则进行链路状态帧处理，若是数据帧，则进行数据帧处理；各节点使用软状态方法探测链路是否崩溃，若发生链路崩溃，从邻居节点表和拓扑结构表中删除相应记录。本发明通信距离远、网络开销小、鲁棒性好，可用于LoRa无线自组织网络中多个节点之间的远距离通信。

主权项

一种基于LoRa的无中心自组织网络的实现方法，包括：(1)在mac层发送节点发送三种消息帧，即域定时器帧、链路状态帧和数据帧；(2)在mac层接收节点接收消息帧，并判断帧类型，若接收的为定时器帧，则执行步骤(2a),若接收的为链路状态帧，则执行步骤(2b)，若接收的为数据帧，则执行步骤(2c)；2a)对域定时器帧进行如下处理：2a1)从域定时器帧中获取当前“域级”的信息；2a2)检查邻居节点表是否存在过期的邻居节点，若有，删除过期邻居节点，并采用迪杰斯特拉Dijkstra算法计算最短路径，更新拓扑结构表中的邻居节点信息，并将需发送标志设为真，再执行(2a3)；否则，直接执行步骤(2a3)；2a3)判断拓扑结构表中的节点是否位于该域级内，将“域级”内节点的链路状态信息插入链路状态帧中，并将链路状态帧广播给邻居节点；2a4)待所有需要发送的链路状态信息都处理完后，再预约下一次“域级”定时器，执行步骤(3)；2b)对链路状态帧进行如下处理：2b1)查看本地邻居节点表中的邻居节点信息项，判断该表内是否已有链路状态帧中发送节点的地址信息，若没有，则表明发现一个新的邻居节点，将该节点插入到邻居节点表中，执行步骤(2b2)；否则，更新该节点的时间戳，执行步骤(2b2)；2b2)查看本地拓扑结构表中的链路状态信息项，判断该表内是否已有链路状态帧中目的节点的地址信息，若没有，则表明发现一个新的目的节点，增加拓扑节点项，将该节点的链路状态信息插入到拓扑结构表中，并将需发送标志项设为“真”，执行步骤(2b5)；否则，执行步骤(2b3)；2b3)判断链路状态帧中该节点的序列号是否等于表中该节点的序列号，若是，执行步骤(2b5)，否则，执行步骤(2b4)；2b4)判断链路状态信息是否发生变化，若是，则更新链路状态信息，并将需发送标志项设为“真”，执行步骤(2b5)；否则，仅更新序列号和建立时间信息，并将需发送标志项设为“真”，执行步骤(2b5)；2b5)当邻居节点表和拓扑结构表发生变化，即需发送标志项为“真”时，采用迪杰斯特拉Dijkstra算法计算最短路径，并同时更新路由表的相关项信息；2c)对数据帧进行如下处理：2c1)判断数据帧中的数据目的ID是否是自己的ID，若是，则接收数据，不再转发；否则，执行步骤(2c2)；2c2)判断数据帧中的物理目的ID是否是自己的ID，若是，则从本地路由表中查询到达目的节点的下一跳地址，以该地址替代数据帧中的物理目的ID，并将该数据帧广播出去；否则，丢弃该数据帧。(3)各节点用软状态方法探测链路是否崩溃：如果在时间间隔之内，节点还没有从邻居节点那里接收到链路状态消息，则认为该链路崩溃，并从邻居列表中删除该邻居节点，同时从拓扑结构表中删除该邻居节点的链路状态记录；否则，不进行处理。