一种短距多节点接力式自适应无线组网方法技术

本发明专利技术一种短距多节点接力式自适应无线组网方法，网络中所有节点通过跳频发送、通过邻居扩散、再通过接收和筛选方式，建立邻居列表和最佳路径路由表，并按照设定的节拍持续进行维护或更新；当新节点接入网络时，首先搜索邻居，向邻居发送自身信息，接收其它节点信息，自适应地建立自己的邻居列表和最佳路径路由表；如果某节点因为自身故障或者断电等原因，经过设定的时间后仍没有恢复，该节点被认为脱离网络，网络中所有节点自动感知后，在路由表中将其删除，并重新优化和更新邻居列表和路由表。本发明专利技术一种短距多节点接力式自适应无线组网方法，组网方便且成本低廉。

A relay adaptive wireless network method with short distance and multi nodes

【技术实现步骤摘要】
一种短距多节点接力式自适应无线组网方法
本专利技术所述的一种短距多节点接力式自适应无线组网方法，主要应用于组网节点数多、节点之间距离短、对信息交换时效性要求低、数据量不大、低成本的应用场合。例如，用于路灯控制、桥梁安全监测等领域。
技术介绍
2018世界物联网博览会期间发布的《2017-2018年中国物联网发展年度报告》中提到：2017年，中国物联网市场规模已突破1万亿元人民币，年复合增长率超过25％；中国物联网重点上市企业营收达4833.8亿元人民币，同比增长20.7％；无锡作为中国物联网发展“核心区”物联网年营收超2000亿元人民币，拥有物联网企业超过2000家，专利技术专利申请量2500多件，承接的物联网工程遍及全球700多座城市。目前具有代表性的、已成熟可用的物联网技术主要有：WaveMesh协议、WirelessHART协议、ZigBee协议、Lora协议、NB-IOT协议等。WaveMesh协议采用私有多径路由协议，能充分利用网络中的冗余路由，数据链路具有优异的自愈性和稳定性。网络不需要初始化，节点上电可以立即进行无线通信，支持规模大、拓扑结构变化快的移动网络，是无线移动自组网的理想协议。所有节点都是平等的，都可以休眠。网络性能优异，易于部署，可裁剪性好、自愈性好。协议栈代码尺寸小、容错性高，即使出现供电等硬件故障也会在极短时间内自我恢复。凭借在诸多网络特性上的绝对优势，WaveMesh协议已经在很多行业中得到应用。WirelessHART协议是第一个开放式的可互操作无线通信标准，用于满足流程工业对于实时工厂应用中可靠、稳定和安全的无线通信的关键需求。灵活性满足不同应用的要求，WirelessHART协议支持多种报文模式，包括过程和控制值单向发布、异常自发通知、ad-hoc请求/响应和海量数据包的自动分段成组传输(auto-segmentedblocktransfers)。这些能力允许按应用要求定制通信，因此降低功率使用和费用。ZigBee协议是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术，它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。主要用于近距离无线连接。它依据802.15.4标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个网络节点传到另一个节点，所以它们的通信效率非常高。LoRa协议是LPWAN通信技术中的一种，是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。这一方案改变了以往关于传输距离与功耗的折衷考虑方式，为用户提供一种简单的能实现远距离、长电池寿命、大容量的系统，进而扩展传感网络。目前，LoRa主要在全球免费频段运行，包括433、868、915MHz等。LoRa技术具有远距离、低功耗(电池寿命长)、多节点、低成本的特性。NB-IOT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。但对于路灯控制、桥梁安全监测等这种节点较多、节点之间距离较短的这类应用，采用上述上述无线组网技术，会显得大材小用，导致建设成本高，为此亟需一种新型的短距多节点无线组网技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述不足，提供一种短距多节点接力式自适应无线组网方法，能够为节点数量较多、节点之间距离较短、对信息交换时效性要求低、数据量不大、组网成本要求低廉的应用场合，提供一种无线组网方法。本专利技术的目的是这样实现的：一种短距多节点接力式自适应无线组网方法，网络中所有节点通过跳频发送、通过邻居扩散、再通过接收和筛选方式，建立邻居列表和最佳路径路由表，并按照设定的节拍持续进行维护或更新；当新节点接入网络时，首先搜索邻居，向邻居发送自身信息，接收其它节点信息，自适应地建立自己的邻居列表和最佳路径路由表；如果某节点因为自身故障或者断电等原因，经过设定的时间后仍没有恢复，该节点被认为脱离网络，网络中所有节点自动感知后，在路由表中将其删除，并重新优化和更新邻居列表和路由表；如果某节点由于自身、天气或其它环境等因素导致信号强度降低，网络会保留其在路由表中的位置并降低优先级；各节点根据其它节点位置和信号强度等实际情况以及网络配置参数获取合理数量的邻居节点数并建立合理数量的最佳路径；已组建好的网络会随网络中节点的接入、退出、移动、变化等情况不断地、动态地调整，所有节点能自适应网络的变化；当某节点需要传输邻居传来的数据或自身载体的数据时，首先从路由表中依据信号强度、节跳数等最佳路径选择原则选取最佳路径，向其邻居发送信息，邻居收到信息后，依据信息的目标节点，依据同样的原则从其路由表中选取最佳路径，向其邻居发送信息；依最佳原则选取出的节点依次接力，最终将信息传输给目标节点。本专利技术一种短距多节点接力式自适应无线组网方法，网络中传输的数据包的结构，数据包包含三部分：包头、包尾和数据；其中包头部分包含包类型、节点地址等信息；包尾部分包含验证码，数据部分主要是需要传输的数据。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术具有如下优点：1、组网投资少、运行费用低；2、网络中每个节点独立维护自己的路由信息，不需要节点之间进行路由设定；3、采用私有多路径路由协议，最大限度地减少路由建立和维护过程的开销，能够在多条路径中并行发送数据报文，按照设定的节拍更新新路由；4、可扩展性好，节点可以随时加入或离开网络；5、自适应能力强，可适应快速变化的网络拓扑结构；6、整个网络初始化迅捷，节点上电后可以立即进行通信；7、健壮性好、全网抗电磁干扰能力强、运行可靠稳定。附图说明图1为基于本专利技术构建的典型的网络结构。其中：网关1、节点上的组网模块2、无线路由线路3。图2为网络中输送的数据包的结构。其中：第1部分为数据包类型，第2部分为路由信息、第3部分为数据。图3为网络中各节点组网模块运行的软件的流程图。图4为网络中各节点组网模块运行的软件的功能模块架构。具体实施方式参见图1～4，本专利技术涉及的一种短距多节点接力式自适应无线组网方法；图1为基于一种短距多节点接力式自适应无线组网协议组建的一个典型网络；网络中所有节点通过跳频发送、通过邻居扩散、再通过接收和筛选方式，建立邻居列表和最佳路径路由表，并按照设定的节拍持续进行维护或更新；当新节点接入网络时，首先搜索邻居，向邻居发送自身信息，接收其它节点信息，自适应地建立自己的邻居列表和最佳路径路由表；如果某节点因为自身故障或者断电等原因，经过设定的时间后仍没有恢复，该节点被认为脱离网络，网络本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种短距多节点接力式自适应无线组网方法，其特征在于：/n网络中所有节点通过跳频发送、通过邻居扩散、再通过接收和筛选方式，建立邻居列表和最佳路径路由表，并按照设定的节拍持续进行维护或更新；/n当新节点接入网络时，首先搜索邻居，向邻居发送自身信息，接收其它节点信息，自适应地建立自己的邻居列表和最佳路径路由表；/n如果某节点因为自身故障或者断电等原因，经过设定的时间后仍没有恢复，该节点被认为脱离网络，网络中所有节点自动感知后，在路由表中将其删除，并重新优化和更新邻居列表和路由表；/n如果某节点由于自身、天气或其它环境等因素导致信号强度降低，网络会保留其在路由表中的位置并降低优先级；各节点根据其它节点位置和信号强度等实际情况以及网络配置参数获取合理数量的邻居节点数并建立合理数量的最佳路径；/n已组建好的网络会随网络中节点的接入、退出、移动、变化等情况不断地、动态地调整，所有节点能自适应网络的变化；/n当某节点需要传输邻居传来的数据或自身载体的数据时，首先从路由表中依据信号强度、节跳数等最佳路径选择原则选取最佳路径，向其邻居发送信息，邻居收到信息后，依据信息的目标节点，依据同样的原则从其路由表中选取最佳路径，向其邻居发送信息；依最佳原则选取出的节点依次接力，最终将信息传输给目标节点。/n...

【技术特征摘要】
1.一种短距多节点接力式自适应无线组网方法，其特征在于：
网络中所有节点通过跳频发送、通过邻居扩散、再通过接收和筛选方式，建立邻居列表和最佳路径路由表，并按照设定的节拍持续进行维护或更新；
当新节点接入网络时，首先搜索邻居，向邻居发送自身信息，接收其它节点信息，自适应地建立自己的邻居列表和最佳路径路由表；
如果某节点因为自身故障或者断电等原因，经过设定的时间后仍没有恢复，该节点被认为脱离网络，网络中所有节点自动感知后，在路由表中将其删除，并重新优化和更新邻居列表和路由表；
如果某节点由于自身、天气或其它环境等因素导致信号强度降低，网络会保留其在路由表中的位置并降低优先级；各节点根据其它节点位置和信号强度等实际情况以及网络配置参数获取合理数量的邻居节点...

【专利技术属性】
技术研发人员：周明宝，李晓伟，胡科，李正浩，徐天宇，
申请(专利权)人：无锡道驰光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32