CN105657774B - 无线自组织网络中自适应核心转发网络的建立方法和*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线自组织网络中自适应核心转发网络的建立方法和***。其中，无线自组织网络中自适应核心转发网络的建立***，包括天线、无线电收发机、自组织网络控制器和上位机，所述天线和无线电收发机双向通信连接，所述无线电收发机和自组织网络控制器双向通信连接，所述自组织网络控制器和上位机双向通信连接。提出在DSP中实现完整的物理层，媒体控制层以及网络层协议。通过使用DSP对数字信号处理的灵活性，可以把整个硬件和网络协议封装在独立的自组织网络控制器内，终端用户只需连接该控制器到上位机，就可以直接进行应用开发，而无需考虑具体的组网过程。从而达到降低网络风暴发生的目的。

Description

无线自组织网络中自适应核心转发网络的建立方法和***

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体地，涉及一种无线自组织网络中自适应核心转发网络的建立方法和***。

背景技术

无线自组织网络是一种无中心的，完全分布式的网络。不同于传统的具有主从结构的网络，无线自组织网络中的节点与节点之间没有相互的依赖关系，任何节点都有能力接收信息，也可以对接收到的信息进行转发。如果通信的双方节点不在点对点的直接无线通信距离内，消息可以从源节点出发，通过中间节点进行多次转发，最终到达目的节点。这种通信方式的使用，可以消除传统网络中对基站节点的依赖，以实现完全分布式部署的目标。但是，多跳工作方式的基础，是在从源节点到目的节点的路径上的中间节点，都已经具有相应的路由表，即每个节点都知道将消息转发给某个特点的邻居节点，通过该邻居节点的转发，消息可以正确到达目的地。由于在无线多跳网络中不存在固定的中心管理单元，每个节点在网络刚初始化的时候不具有这种路由表。无线多跳网络需要相应的路由协议来完成路由表的建立。

由于没有中心管理单元存在于无线多跳网络中，当一个节点需要在网络中建立一条到达另外一个节点的多跳路径时，一般会使用广播的方式进行询问。网络中其他节点对路由询问进行不断地转发广播，直到该询问被目的节点收取。目的节点作出相应的回应后，从源节点到目的节点路径上所需要的其它节点可以建立正确的路由信息，源节点才开始发送数据。广播消息的使用在路由建立，或者是询问其它节点的过程中有着重要的作用，可以帮助无中心网络中的节点尽最大努力获取想要的信息。但是如果网络中节点数量过多，并且每个节点都参与到转发广播的过程中时，广播的效率会变得非常低，同时也影响正常的数据通信。值得注意的是，无线通信不同于有线通信的一个重要特点是当一个节点发送信息时，处于该节点直接通信距离内的节点都可以收到通信的内容。图1简要演示了无线多跳网络中各个节点对广播信息的接收和转发。

图1中，能通过箭头相连的节点表示处于互相的直接通信距离内。处于相邻两条实线上的对应节点处于最大直接通信距离内，相同地，在相邻两条虚线上的对应节点也处于最大直接通信距离内。在相邻的实线和虚线上对应位置的节点处于双方通信距离以内（假设相当于最大通信距离的一半）。如果没有适当的优化措施，所有节点都会参与到广播中来。比如节点1开始第一次广播，节点2， 3， 4收到后进行广播转发，该转发会被节点1， 11，7， 12， 8， 13收到。节点 11， 7， 12， 8， 13再进行广播转发，此时图中除了节点1， 其他所有节点都会收到本次广播转发。

所有的节点参与到广播中来，虽然可以确保所有的节点都收到信息，但是会导致网络风暴的产生。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种无线自组织网络中自适应核心转发网络的建立方法和***，以实现降低网络风暴发生的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种无线自组织网络中自适应核心转发网络的建立方法，包括以下步骤：

步骤1：在无线自组织网络中，使用无线自组织网络中X个节点周期性主动发起全网广播，下文将X个节点简称为发起节点，其中，广播消息中包含两部分信息，一部分是广播消息的发起者信息即发起节点信息，另一部分是当前转发广播消息的节点在最近一段时间内侦听到的其邻居节点的地址；

步骤2：当无线自组织网络的除发起节点外的其他一个节点收到上述广播信息后，根据该广播消息已经传播的次数，确定当前节点到发起节点之间的最短距离，然后将当前节点的邻居信息放入到广播消息中的邻居节点地址域中；

步骤3：对广播消息中的邻居节点地址进行分析，具体为：将邻居节点信息与接收到的广播消息的转发者以及转发者的邻居信息做比较，如，当前节点所有邻居都能被其中部分邻居节点通过一次无线通信覆盖到，当前节点就会判断在不影响全网广播的前提下，自己不需要参与到广播消息的转发，如，不能确保广播消息能经由当前节点的某些邻居节点到达当前节点的全部邻居节点，当前节点就把自身设为核心转发节点以保证消息的到达性；

步骤4：依据步骤1到步骤3中的步骤，经过多次全网广播后，完成无线自组织网络中每个节点的设定，从而实现自适应核心转发网络的建立。

优选的，所述步骤3中对广播消息中的邻居节点地址进行分析结束后，当前节点如需要对广播消息转发，当前节点需要：

保留广播消息的发起者信息；

将最近一段时间内当前节点侦听到的其他消息的发送节点地址更新进广播消息，从而覆盖该广播消息内原本携带的前一个转发者的邻居信息，然后进行转发。

优选的，

无线自组织网络中的每个节点的邻居信息通过记录收到过的广播消息的转发者地址建立。

优选的，所述广播消息采用的数据包格式包括：

发起者地址：2字节，表示广播消息的发起者地址；

发送者地址：2字节，表示广播消息转发者的地址；

目的地址：2字节，表示广播消息的目的地址；

数据包长度：2字节，表示数据包的总长度；

数据包类型：1字节，表示数据包类型；

发送者类型：1字节，表示广播消息转发者类型；

跳数：1字节，表示数据包已经经过的转发次数；

序列号：2字节，表示数据包的ID；

发送者邻居节点数量：2字节，表示当前广播消息中包含多少个消息转发者的邻居。

优选的，所述转发者类型，包括普通转发者、核心转发者、临时核心转发者和非转发者。

优选的，所述序列号在从发起节点发出的广播消息中是以递增的方式存在，目的是让广播消息接收者判断广播消息的唯一性，防止重复接收后的重复处理。

优选的，当自适应核心转发网络的建立完成后，节点收到广播消息后，进行核心节点判断的步骤包括：

步骤701、记录下广播消息的发出者地址信息和跳数，以及该转发者的类型，用以完善当前节的邻居信息；

步骤702、如果当前数据包类型是请求更新核心转发网，或者广播消息的转发者以前没有存在于当前节点的邻居信息中，进入核心转发节点判定过程，否则如果当前节点不是转发者，结束；如果当前节点是转发者，准备转发广播信息；

步骤703、当前节点的邻居信息保存在邻居节点列表中，如果邻居节点列表中的节点到达广播信息发起者的距离不大于当前节点到达广播信息发起者的距离，则不考虑这些邻居节点列表中的节点；

步骤704、判断是否有邻居节点列表中的节点到达广播信息发起者的距离大于当前节点到达广播信息发起者的距离，如果没有，则当前节点不作为核心转发节点，如果有，进入下一步；

步骤705、邻居节点列表中的节点到达广播信息发起者的距离大于当前节点到达广播信息发起者的距离的节点称为剩余邻居节点，如果每个剩余邻居节点的邻居节点也是当前节点的邻居，并且该邻居被标记为核心转发节点，则这个剩余邻居节点能通过核心转发节点接收广播消息，当前节点无需再考虑该剩余邻居节点，当前节点设定为非转发节点；

步骤706、如果还有剩余邻居节点不满足步骤705的要求，检查如果通过当前节点的某个邻居节点到达该不满足要求的剩余邻居节点，是否会增加邻居节点到达广播发起者的距离，如果会增加距离，则当前节点必须设置为核心转发节点，如果不会增加，则当前节点设置为暂时核心转发节点，等待进一步的信息；

步骤707、如果当前节点设置为核心转发节点，或者暂时核心转发节点，检查当前广播消息的发起者信息和消息序列号，如果已经处理过，则不做处理，等待下次广播更新时候发送，如果未处理过，则使用当前节点信息和当前节点邻居信息替换广播消息内的信息，并作转发。

同时本发明技术方案还公开一种无线自组织网络中自适应核心转发网络的建立***，包括天线、无线电收发机、自组织网络控制器和上位机，所述天线和无线电收发机双向通信连接，所述无线电收发机和自组织网络控制器双向通信连接，所述自组织网络控制器和上位机双向通信连接。

优选的，所述无线电收发机，包括射频接收电路、模数转换电路、数模转换电路和射频发射电路，所述自组织网络控制器采用DSP芯片电路，所述射频接收电路的输出端与模数转换电路的输入端连接，所述模数转换电路的输出端与DSP芯片电路的输入端连接，所述DSP芯片电路的输出端与数模转换电路的输入端连接，所述数模转换电路的输出端与射频发射电路的输入端连接。

本发明的技术方案具有以下有益效果：

本发明的技术方案，通过对无线自组织网络中的节点进行自我判断，从而停止非核心节点执行转发功能，从而使得信息只要在核心转发网内被转发，就可以保证网络中所有节点都收到消息。从而达到降低网络风暴发生的目的。本发明技术方案提出在DSP中实现完整的物理层，媒体控制层以及网络层协议。通过使用DSP对数字信号处理的灵活性，可以把整个硬件和网络协议封装在独立的自组织网络控制器内，终端用户只需连接该控制器到上位机，就可以直接进行应用开发，而无需考虑具体的组网过程。同时DSP可以被配置成适用于多种无线电调制模式，比如FSK,ASK等。当无线信号进入自组织网络控制器后，在控制器内部完成解调，信道解码，帧内容分析，网络协议栈执行等过程。从而简单的完成无线自组织网络中核心转发网的建立。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为现有的无线多跳网络中的广播和转发的结构原理框图；

图2为采用本发明技术方案构造的无线多跳网络的结构原理框图；

图3为本发明技术方案中第一轮广播后无线多跳网络的结构原理示意图；

图4为本发明实施例所述的核心转发节点判定流程图；

图5为无线自组织网络中自适应核心转发网络的建立***的原理框图；

图6为在可编程DSP模块中实现核心转发网节点的判定算法和相关网络协议的原理框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明技术方案基本思路为：如果在网络中挑选出某些特定节点，并要求只有这些节点参与到广播过程中，那么不需要所有节点都进行转发广播，同样可以达到全网广播的目的。

如图2所示的简化过后的全网广播结构。灰色节点7， 8， 16， 17将不参与广播转发的过程。因为灰色节点处于其它仍在广播的节点有效覆盖范围内，通过网络中其它节点的广播转发，灰色节点仍旧可以收到信息，同时由于它们停止执行转发功能，使得网络风暴的机会大大降低。由其他节点连接起来构成的网络，可以被称为核心转发网。网络信息只要在核心转发网内被转发，就可以保证网络中所有节点都收到消息。如果灰色节点需要和其他节点通信，可以把路由请求递交给最近的核心转发网成员节点，利用核心转发网将请求传递到目的节点，建立起相应的路由表项。

核心转发网的建立需要节点之间有一定的交互过程。为了更新网络的拓扑信息，会使用周期性的信息在网络中广播，各个节点通过分析收到的信息来做出判断。当收到的信息越完整，判断会越准确，也就可以进行核心转发网的建立。核心转发网的建立是基于一个原则：不参与转发广播的节点，其所有的邻居节点都可以通过这个不参与转发广播的节点的某个邻居节点获得广播信息。一个节点如果能够判断出在自己的邻居节点中，存在一个或者几个邻居节点，使得所有其他邻居节点，包括其自身，都可以收到广播信息，那么这个节点就不需要参与到广播转发过程中。

本发明采用的技术方案是：

无线自组织网络中自适应核心转发网络的建立方法，包括以下步骤：

步骤1：在无线自组织网络中，使用无线自组织网络中X个节点周期性主动发起全网广播，下文将X个节点简称为发起节点，其中，广播消息中包含两部分信息，一部分是广播消息的发起者信息即发起节点信息，另一部分是当前转发广播消息的节点在最近一段时间内侦听到的其邻居节点的地址；

步骤2：当无线自组织网络的除发起节点外的其他一个节点收到上述广播信息后，根据该广播消息已经传播的次数，确定当前节点到发起节点之间的最短距离，然后将当前节点的邻居信息放入到广播消息中的邻居节点地址域中；

步骤3：对广播消息中的邻居节点地址进行分析，具体为：将邻居节点信息与接收到的广播消息的转发者以及转发者的邻居信息做比较，如，当前节点所有邻居都能被其中部分（一个或者多个）邻居节点通过一次无线通信覆盖到，当前节点就会判断在不影响全网广播的前提下，自己不需要参与到广播消息的转发，如，不能确保广播消息能经由当前节点的某些邻居节点到达当前节点的全部邻居节点，当前节点就把自身设为核心转发节点；

步骤4：依据步骤1到步骤3中的步骤，经过多次全网广播后，完成无线自组织网络中每个节点的设定，从而实现自适应核心转发网络的建立。

具体为在无线自组织网络中，使用一个或者有限个节点周期性主动发起全网广播。广播消息中包含两部分信息，一部分是广播消息的发起者信息，另一部分是当前转发发送广播消息的节点在最近一段时间内侦听到的邻居信息。当一个节点收到广播信息后，首先记录广播消息的发起者并进行分析，根据该消息已经传播的次数，确定当前节点到消息的发起者之间的最短距离。然后将消息的发送者（转发者）放入消息中的邻居节点地址进行分析。分析过程同时需要当前节点的邻居信息做比较。如果当前节点所有的邻居都可以被某一个或者几个邻居节点覆盖到，当前节点就会判断自己不需要再进行广播消息的转发。如果有一个或者多个邻居节点不能确保广播消息可以经由其它邻居节点到达，当前节点就把自身设为核心转发节点。分析结束后，如果需要对广播消息转发，当前节点需要1）保留广播消息的发起者信息，2）将最近一段时间内当前节点侦听到的邻居信息更新进广播消息，覆盖该消息原本携带的前一个发送者的相关内容，然后行转发。每个节点的邻居信息可以通过记录收到过的广播消息的发起者（转发者）地址来建立。

本方案中采用的数据包格式如表1：

表1、数据包格式表。

发起者地址：2字节，表示该广播消息的发起者地址；

发送者地址：2字节，表示该广播消息的发送者或者是转发者的地址；

目的地址：2字节，表示该消息的目的地址，通常为0XFFFF，表示这是广播消息；

数据包长度：2字节，表示该数据包的总长度；

数据包类型：1字节，表示该数据包类型；

发送者类型：1字节，表示该广播消息的发送者或是转发者类型，包括普通转发者，核心转发者，临时核心转发者，和非转发者；

跳数：1字节，表示该数据包已经经过的转发次数；

序列号：2字节，表示该数据包的ID；

发送者邻居节点数量：2字节，表示当前消息中包含多少个消息发送者或者是转发者的邻居。

网络中的节点对于是否加入核心转发网的判断的过程依赖于邻居节点和广播消息的内容，因此需要经过多次全网广播后才能完成。以图3为例，假设节点1是广播消息的发起者，并且开始第一轮的全网广播。在本次广播中，由于还没有选择出核心转发网的成员节点，所有节点都将自己标记为普通转发者。同时因为邻居列表也没有建立起来，所以最开始的时候节点1的广播消息中邻居节点信息长度为0，相应的邻居节点地址内容也为空。节点1将消息内容中的跳数设为1，同时对当前消息设定一个序列号。序列号在当前以及之后所有的从节点1发出的广播消息中是以递增的方式存在，目的是让消息接收者判断消息的唯一性，防止重复接收后的重复处理。

图3中，节点2， 3， 4可以直接收到节点1的广播消息，因此节点2,3,4在自身的路由表中建立路由项，标记到达节点1的距离为1跳，同时将节点1作为邻居节点放入邻居表中。接下来以节点2为例，由于节点2已经有了节点1作为邻居节点，因此节点2将节点1的信息放入广播消息中，然后对消息内容中的跳数加1，再将消息进行转发广播。

节点2转发的广播消息将被节点7和节点11获取。通过同样的处理，节点11和节点7可以计算出到达节点1的距离为2。节点11和节点7进行转发广播之前，分别对消息内容中的跳数加1，并且都将邻居节点信息替换为2。

节点11将再次收到广播消息。通过比较发起者地址和消息序列号，节点11确定该消息已经被接收过。因此只对该消息进行分析，不进行转发。分析的结果，可以得知节点7是节点11的邻居，节点7到达节点1的距离为2，节点7有和节点11一样的邻居节点2。节点11将信息记录到邻居列表中，然后抛弃该消息。

广播转发持续进行，直到所有节点都收到广播消息。同时由于节点广播过程有先后次序，为了确保邻居节点的信息收集完整，整个广播过程需要反复进行，进行的次数由节点数量决定。

当邻居节点信息收集完整后，每个节点都应该建立了邻居节点信息表。以节点7和节点12为例，表2 和表3展示了这两个节点的邻居节点信息。

表2、节点7的邻居节点信息表。

表3、节点12的邻居节点信息表。

节点7的分析过程为：

1、邻居节点2到广播发起者节点1的距离为1，小于节点7到节点1的距离，因此节点2的广播到达性由到达节点1距离更短的节点负责（当前情况下就是节点1），因此节点7不考虑节点2的情况

2、邻居节点3的情况和节点2的情况一致，因此节点7不考虑节点3的情况

3、邻居节点11到节点1的距离是2，和节点7到节点1的距离一致，因此节点11的广播到达性应该由到节点1距离更近的节点负责，节点7不需要考虑节点11

4、邻居节点16到节点1的距离为3，大于节点7到节点1的距离。进一步分析节点16的邻居节点，其中节点20和21不是节点7的邻居，所以不考虑这两个节点的有效性。节点7就是当前节点，也不进行考虑。节点11和12到达节点1的距离都为2，和节点7相同，由于节点11和12是否会选择成为核心转发网的成员目前还不确定，因此暂时节点7将自己设定为临时核心转发节点。临时核心转发者仍旧会转发广播消息，直到进一步的信息获取。

5、邻居节点12到节点1的距离为2，和 节点7到节点1的距离相同，因此节点7不考虑节点12。

当前分析完成后，节点7可以产生如下表所示的结果：

表4、节点7初步分析结果表。

在之后的广播消息转发过程中，节点7的转发类型为“临时核心转发者”。

节点12的分析过程：

1、邻居节点3到节点1的距离小于节点12到节点1的距离，因此节点12不考虑该邻居节点

2、邻居节点7到节点1的距离等于节点12到节点1的距离，因此节点12不考虑该邻居节点

3、邻居节点8到节点1的距离等于节点12到节点1的距离，因此节点12不考虑该邻居节点

4、邻居节点16到节点1的距离为3，大于节点12到节点1的距离。进一步分析节点16的邻居节点，其中节点11不为节点12的邻居节点，不对其进行考虑。节点7到节点1的距离和节点12到节点1的距离相同，当前无法确定节点7是否会成为核心转发网节点。节点12为自身节点，暂时不考虑。节点20不是节点12的邻居节点，不对其进行考虑。节点21到节点1的距离为3，大于节点12到节点1的距离，需要注意的是，节点16到节点1的距离也为3，如果节点16需要由节点21来负责转发，其距离将会变成4，有可能产生循环路由，因此节点16需要由节点12负责转发。因此，节点12将自身设定为核心转发者。

5、邻居节点21到达节点1的距离为3，大于节点12到达节点1的距离。进一步分析节点21的邻居节点，其中节点12为自身，暂时不考虑。节点16和17都是节点12的邻居节点，且到达节点1的距离都为3，大于节点12到达节点1的距离。如果节点12不成为核心转发节点，而由节点16或者17负责转发，那么节点21到达节点1的距离会变成4，导致循环路由，因此节点12将自身设为核心转发点。

6、邻居节点17到达节点1的距离为3，大于节点12到达节点1的距离。进一步分析节点17的邻居节点，其中节点12为自身节点，暂时不考虑。节点22和13不是节点12的邻居节点，不考虑。节点8到节点1的距离小于节点12到节点1的距离，但是无法确定节点8是否会成为核心转发点。节点21到节点1的距离为3，如果由节点21负责节点17的转发，节点17到节点1的距离将为4，导致路由循环，因此节点12将自身设为核心转发节点。

分析结束后，节点12设定为核心转发者。该信息将会被包括到之后节点12转发的广播信息中。

到目前为止，节点7设定自身为临时核心转发者，节点12设定自身为核心转发者。当下一次全网广播进行后，节点7将会得到节点12的身份信息，并判断出节点12会负责广播转发，由此节点7的邻居节点16可以被保证广播信息的到达性。因此节点7设定自身为非转发者，不再对广播消息进行转发。直到以下两种情况之一产生：

1、某个节点发起全网广播请求，主动要求更新核心转发网的组成。

2、节点7发现有新的节点加入网络，该节点不存在于本节点原有的邻居列表中。

网络中节点判断自身是否设定为核心转发网节点的流程图如图4所示。

当一个节点收到广播消息后：

1、记录下广播消息的发送或者转发者地址信息，跳数，以及该发送或者转发者的类型，用以完善邻居表的信息

2、如果当前数据包类型是请求更新核心转发网，或者这个广播消息的发送者以前没有存在于当前节点的邻居列表中，进入核心转发节点判定过程。否则如果当前节点是非转发者，结束。如果当前节点不是非转发者，准备转发广播。

3、进入分析邻居节点广播到达性过程

4、邻居节点列表中，如果有节点到达广播发起者的距离小于或者等于当前节点到达广播发起者的距离，则不考虑这些邻居节点。

5、是否还有剩余节点。如果没有剩余节点，则当前节点不需要作为核心转发节点。如果有剩余节点，进入下一步。

6、根据之前的判断，剩余邻居节点到达广播发起者的距离大于当前节点到达广播发起者的距离。如果每个剩余邻居节点的邻居节点也是当前节点的邻居，并且该邻居被标记为核心转发节点，则这个剩余邻居节点可以通过核心转发节点接收广播消息。当前节点无需再考虑该邻居节点。当前节点可以设定为非转发节点。

7、如果还有邻居节点不满足步骤6的要求，检查如果通过当前节点的某个邻居节点到达该不满足要求的邻居节点，是否会增加邻居节点到达广播发起者的距离。如果会增加距离，则当前节点必须设置为核心转发节点，以防止出现循环路由的情况。如果不会增加，则当前节点设置为暂时核心转发节点，等待进一步的信息。

8、如果当前节点设置为核心转发节点，或者暂时核心转发节点，检查当前广播消息的发起者信息和消息序列号，如果已经处理过，则不做处理，等待下次广播更新时候发送，以避免重复处理。如果未处理过，则将当前节点信息和当前节点邻居信息替换广播消息内的信息，并作转发。过程结束。

本发明提出的广播消息的处理方式和常规的处理方式的不同点在于，节点需要对广播消息的内容进行处理并在有需要的时候做出替换，而常规的处理方式只需要修改数据包内容中的跳数信息，然后完整转发出去。因此本发明提出的方法在网络层处理数据时需要专门的处理流程。为了将网络层协议的处理功能和用户应用层区别开来以方便用户专注于应用开发，本发明提出在数字信号处理模块（DSP）中实现完整的物理层，媒体控制层以及网络层协议。通过使用DSP对数字信号处理的灵活性，可以把整个硬件和网络协议封装在独立的自组织网络控制器内，终端用户只需连接该控制器到上位机，就可以直接进行应用开发，而无需考虑具体的组网过程。同时DSP可以被配置成适用于多种无线电调制模式，比如FSK,ASK等。当无线信号进入自组织网络控制器后，在控制器内部完成解调，信道解码，帧内容分析，网络协议栈执行等过程。同样的，当用户数据从上位机下发后，根据数据的目的地址，自组织网络控制器完成组帧，编码，调制等功能，将数据包发往目的地。如图5所示，展示了自组织网络控制器，无线电收发机，和上位机的连接。如图6所示，展示了自组织网络控制器内部的工作流程。如图5所示，无线自组织网络中自适应核心转发网络的建立***，包括天线、无线电收发机、自组织网络控制器和上位机，天线和无线电收发机双向通信连接，无线电收发机和自组织网络控制器双向通信连接，自组织网络控制器和上位机双向通信连接。

如图6所示，无线电收发机，包括射频接收电路、模数转换电路、数模转换电路和射频发射电路，自组织网络控制器采用DSP芯片电路，射频接收电路的输出端与模数转换电路的输入端连接，模数转换电路的输出端与DSP芯片电路的输入端连接， DSP芯片电路的输出端与数模转换电路的输入端连接，数模转换电路的输出端与射频发射电路的输入端连接。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种无线自组织网络中自适应核心转发网络的建立方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：在无线自组织网络中，使用无线自组织网络中X个节点周期性主动发起全网广播，下文将X个节点简称为发起节点，其中，广播消息中包含两部分信息，一部分是广播消息的发起者信息即发起节点信息，另一部分是当前转发广播消息的节点在最近一段时间内侦听到的其邻居节点的地址；

步骤2：当无线自组织网络的除发起节点外的其他一个节点收到上述广播消息后，根据该广播消息已经传播的次数，确定当前节点到发起节点之间的最短距离，然后将当前节点的邻居信息放入到广播消息中的邻居节点地址域中；

步骤3：对广播消息中的邻居节点地址进行分析，具体为：将邻居节点信息与接收到的广播消息的转发者以及转发者的邻居信息做比较，如，当前节点所有邻居都能被其中部分邻居节点通过一次无线通信覆盖到，当前节点就会判断在不影响全网广播的前提下，自己不需要参与到广播消息的转发，如，不能确保广播消息能经由当前节点的某些邻居节点到达当前节点的全部邻居节点，当前节点就把自身设为核心转发节点以保证消息的到达性；

步骤4：依据步骤1到步骤3中的步骤，经过多次全网广播后，完成无线自组织网络中每个节点的设定，从而实现自适应核心转发网络的建立；当自适应核心转发网络的建立完成后，节点收到广播消息后，进行核心节点判断的步骤包括：

步骤701、记录下广播消息的发出者地址信息和跳数，以及该转发者的类型，用以完善当前节点的邻居信息；

步骤702、如果当前数据包类型是请求更新核心转发网，或者广播消息的转发者以前没有存在于当前节点的邻居信息中，进入核心转发节点判定过程，否则如果当前节点不是转发者，结束；如果当前节点是转发者，准备转发广播信息；

步骤703、判断是否有邻居节点列表中的节点到达广播信息发起者的距离大于当前节点到达广播信息发起者的距离，如果没有，则当前节点不作为核心转发节点，如果有，进入下一步；

步骤704、邻居节点列表中的节点到达广播信息发起者的距离大于当前节点到达广播信息发起者的距离的节点称为剩余邻居节点，如果每个剩余邻居节点的邻居节点也是当前节点的邻居，并且该邻居被标记为核心转发节点，则这个剩余邻居节点能通过核心转发节点接收广播消息，当前节点无需再考虑该剩余邻居节点，当前节点设定为非转发节点；

步骤705、如果还有剩余邻居节点不满足步骤705的要求，检查如果通过当前节点的某个邻居节点到达该不满足要求的剩余邻居节点，是否会增加邻居节点到达广播发起者的距离，如果会增加距离，则当前节点必须设置为核心转发节点，如果不会增加，则当前节点设置为暂时核心转发节点，等待进一步的信息；

步骤706、如果当前节点设置为核心转发节点，或者暂时核心转发节点，检查当前广播消息的发起者信息和消息序列号，如果已经处理过，则不做处理，等待下次广播更新时候发送，如果未处理过，则使用当前节点信息和当前节点邻居信息替换广播消息内的信息，并作转发。

2.根据权利要求1所述的无线自组织网络中自适应核心转发网络的建立方法，其特征在于，

所述步骤3中对广播消息中的邻居节点地址进行分析结束后，当前节点如需要对广播消息转发，当前节点需要：

保留广播消息的发起者信息；

将最近一段时间内当前节点侦听到的其他消息的发送节点地址更新进广播消息，从而覆盖该广播消息内原本携带的前一个转发者的邻居信息，然后进行转发。

3.根据权利要求1所述的无线自组织网络中自适应核心转发网络的建立方法，其特征在于，

无线自组织网络中的每个节点的邻居信息通过记录收到过的广播消息的转发者地址建立。

4.根据权利要求1或3任一所述的无线自组织网络中自适应核心转发网络的建立方法，其特征在于，所述广播消息采用的数据包格式包括：

发起者地址：2字节，表示广播消息的发起者地址；

发送者地址：2字节，表示广播消息转发者的地址；

目的地址：2字节，表示广播消息的目的地址；

数据包长度：2字节，表示数据包的总长度；

数据包类型：1字节，表示数据包类型；

发送者类型：1字节，表示广播消息转发者类型；

跳数：1字节，表示数据包已经经过的转发次数；

序列号：2字节，表示数据包的ID；

发送者邻居节点数量：2字节，表示当前广播消息中包含多少个消息转发者的邻居。

5.根据权利要求4所述的无线自组织网络中自适应核心转发网络的建立方法，其特征在于，所述转发者类型，包括普通转发者、核心转发者、临时核心转发者和非转发者。

6.根据权利要求4所述的无线自组织网络中自适应核心转发网络的建立方法，其特征在于，所述序列号在从发起节点发出的广播消息中是以递增的方式存在，目的是让广播消息接收者判断广播消息的唯一性，防止重复接收后的重复处理。

7.一种根据权利要求1-6任意一种方法建立的自适应核心转发网络***，其特征在于，包括天线、无线电收发机、自组织网络控制器和上位机，所述天线和无线电收发机双向通信连接，所述无线电收发机和自组织网络控制器双向通信连接，所述自组织网络控制器和上位机双向通信连接，其中所述自组织网络控制器用于实现权利要求1-6任意一项所述的方法。

8.根据权利要求7所述的自适应核心转发网络***，其特征在于，所述无线电收发机，包括射频接收电路、模数转换电路、数模转换电路和射频发射电路，所述自组织网络控制器采用DSP芯片电路，所述射频接收电路的输出端与模数转换电路的输入端连接，所述模数转换电路的输出端与DSP芯片电路的输入端连接，所述DSP芯片电路的输出端与数模转换电路的输入端连接，所述数模转换电路的输出端与射频发射电路的输入端连接。

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