小节点群动态转发混合路由方法及相关设备技术

本说明书一个或多个实施例提供一种小节点群动态转发混合路由方法及相关设备。该方法中水下节点通过节点发现建立若干个节点组，每个节点组内包括发起节点发现的主节点、随后加入的副节点和普通节点；进行数据传输时，主节点和未成组的水下节点向除自身外的水下节点转发数据包，副节点和普通节点将接收到的数据包转发给本组的主节点；在传输过程中，还定时检查节点组是否存在，通过检查确认分组存在后继续传输数据并等待下一次检查，否则由被判断为不存在分组的副节点进行节点发现，重新建立分组。在不需要获取节点精确的位置信息的情况下可以达到较高的数据递送率并降低了端到端延迟及能量消耗，从而延长网络寿命。

【技术实现步骤摘要】
小节点群动态转发混合路由方法及相关设备
本说明书一个或多个实施例涉及水下通信
，尤其涉及一种小节点群动态转发混合路由方法及相关设备。
技术介绍
水声网络具有高时延、信道资源有限等缺点，而且相比于地面无线通信信道，水声信道复杂多变。水下节点的能量有限且采用电池供电，更换供电电池十分困难。由于水声网络的特点使得极大多数现有的地面上的路由协议无发直接应用于水声网络。目前，水下网络的路由协议的研发获得了越来越多的关注，已经有很多路由协议提出。能量感知路由考虑水下节点能量受限的因素，在路径选择时考虑通信消耗以及节点能量的剩余情况；基于轨迹的路由协议根据数据包转发的历史轨迹作为新路径建立的参考；基于地理信息的路由协议(如DFR定向泛洪协议)需要获得源节点和目的节点准确的位置信息，从而可以选择最优的邻居节点作为下一跳。因为水下节点的位置动态变化，导致整个网络拓扑结构发生变化，现有的基于簇的路由协议设置的簇的规模较大而且过程复杂，很难及时进行簇的维护与更新；基于节点地理位置信息的路由协议对于不能使用GPS的水下网络对节点进行精确定位是困难的。
技术实现思路
有鉴于此，本说明书一个或多个实施例的目的在于提出一种小节点群动态转发混合路由方法及相关设备，以解决现有技术中面临的问题。基于上述目的，本说明书一个或多个实施例提供了一种小节点群动态转发混合路由方法，包括：随机部署模拟网络结构中的若干个水下节点，使每个所述水下节点进行节点发现以建立节点组；其中，所述节点组包括主节点、副节点和普通节点；每个所述水下节点都能够产生数据包，所述数据包以所述模拟网络结构中的宿节点为目的地址；基于所述节点组，在所有所述水下节点间进行所述数据包的接收和转发；其中，当存在与所述宿节点的通信路径时，所述主节点能够将其产生和接收到的所述数据包以单播方式转发至所述宿节点；当不存在与所述宿节点的通信路径时，所述主节点能够将其产生和接收到的所述数据包以多播方式转发至通信范围内的其他全部所述水下节点；所述副节点能够将其产生和接收到的所述数据包以单播方式转发至同一所述节点组内的所述主节点；所述普通节点能够将其产生和接收到的所述数据包以单播方式转发至同一所述节点组内的所述主节点。基于同一专利技术目的，本说明书一个或多个实施例还提供了一种小节点群动态转发混合路由装置，包括：节点组建立模块，随机部署模拟网络结构中的若干个水下节点，每个所述水下节点进行节点发现以建立节点组；其中，所述节点组包括主节点、副节点和普通节点；数据包传输模块，基于所述节点组，在所有所述水下节点间进行所述数据包的接收和转发；其中，当存在与所述宿节点的通信路径时，所述主节点能够将其产生和接收到的所述数据包以单播方式转发至所述宿节点；当不存在与所述宿节点的通信路径时，所述主节点能够将其产生和接收到的所述数据包以多播方式转发至通信范围内的其他全部所述水下节点；所述副节点能够将其产生和接收到的所述数据包以单播方式转发至同一所述节点组内的所述主节点；所述普通节点能够将其产生和接收到的所述数据包以单播方式转发至同一所述节点组内的所述主节点。基于同一专利技术目的，本专利技术书一个或多个实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现小节点群动态转发混合路由方法。从上面所述可以看出，本说明书一个或多个实施例提供的一种小节点群动态转发混合路由方法及相关设备：通过建立小规模分组提高了网络的灵活性，便于分组的检查和及时更新；结合了单播与多播的转发策略，让不同状态下的节点基于不同的数据转发策略进行数据传输从而减少数据包的冲突，提高数据包投递率，减少冗余数据传输能耗；而且路由协议简单，易于实施，路由决策时依赖较少的网络拓扑结构信息；同时水下节点仅需要保存其成组的信息无需保存过多的其他节点的信息，可以减少节点的内存消耗以及附加能耗，延长网络寿命。附图说明为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书一个或多个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本说明书一个或多个实施例提供的一种小节点群动态转发混合路由方法的流程图；图2为本说明书一个或多个实施例提供的建立节点组的流程图；图3为本说明书一个或多个实施例提供的随机部署水下节点的网络拓扑图；图4为本说明书一个或多个实施例提供的进行数据包传输的网络拓扑图；图5为本说明书一个或多个实施例提供的分组检查的流程图；图6为本说明书一个或多个实施例提供的种小节点群动态转发混合路由装置结构示意图；图7为本说明书一个或多个实施例提供的电子设备结构示意图。具体实施方式为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。需要说明的是，除非另外定义，本说明书一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。如
技术介绍
部分所述，因为水下节点的位置动态变化，导致整个网络拓扑结构发生变化，现有的基于簇的路由协议设置的簇的规模较大而且过程复杂，很难及时进行簇的维护与更新；基于节点地理位置信息的路由协议对于不能使用GPS的水下网络对节点进行精确定位是困难的。为解决此问题，本说明书一个或多个实施例提供了一种小节点群动态转发混合路由方法及相关设备，该方法中除宿节点外的所有水下节点通过节点发现建立若干个节点组，每个节点组内包括发起节点发现的主节点、副节点和普通节点；进行数据传输时，主节点和未成组的水下节点向除自身外的水下节点转发数据包，位于节点组内的副节点和普通节点将接收到的数据包转发给本组的主节点；在传输过程中，还采用了隐式检查方式检查节点组是否存在，设置观察时间如果期间收到同组内节点转发的数据包则认为分组存在；若未收到同一组内节点转发的数据包则进行分组检查数据包的发送；收到分组存在确认数据包则认为分组存在否则建立新的分组。本说明书一个或多个实施例提供的一种小节点群动态转发混合路由方法及相关设备，在不需要获取节点精确的位置信息的情况下可以达到较高的数据递送率并且降低了端到端延迟以及能量消耗从而延长网络寿命。参考图1，本说明书一个或多个实施例提供的一种小节点群动态转发混合路由方法的步骤如下。步骤S101,随机部署模拟网络结构中的若干个水下节点，使每个所述水下节点进行节点发现以建立节点组。...

【技术保护点】
1.一种小节点群动态转发混合路由方法，包括：/n随机部署模拟网络结构中的若干个水下节点，使每个所述水下节点进行节点发现以建立节点组；其中，所述节点组包括主节点、副节点和普通节点；每个所述水下节点都能够产生数据包，所述数据包以所述模拟网络结构中的宿节点为目的地址；/n基于所述节点组，在所有所述水下节点间进行所述数据包的接收和转发；/n其中，当存在与所述宿节点的通信路径时，所述主节点能够将其产生和接收到的所述数据包以单播方式转发至所述宿节点；当不存在与所述宿节点的通信路径时，所述主节点能够将其产生和接收到的所述数据包以多播方式转发至通信范围内的其他全部所述水下节点；/n所述副节点能够将其产生和接收到的所述数据包以单播方式转发至同一所述节点组内的所述主节点；/n所述普通节点能够将其产生和接收到的所述数据包以单播方式转发至同一所述节点组内的所述主节点。/n

【技术特征摘要】
1.一种小节点群动态转发混合路由方法，包括：
随机部署模拟网络结构中的若干个水下节点，使每个所述水下节点进行节点发现以建立节点组；其中，所述节点组包括主节点、副节点和普通节点；每个所述水下节点都能够产生数据包，所述数据包以所述模拟网络结构中的宿节点为目的地址；
基于所述节点组，在所有所述水下节点间进行所述数据包的接收和转发；
其中，当存在与所述宿节点的通信路径时，所述主节点能够将其产生和接收到的所述数据包以单播方式转发至所述宿节点；当不存在与所述宿节点的通信路径时，所述主节点能够将其产生和接收到的所述数据包以多播方式转发至通信范围内的其他全部所述水下节点；
所述副节点能够将其产生和接收到的所述数据包以单播方式转发至同一所述节点组内的所述主节点；
所述普通节点能够将其产生和接收到的所述数据包以单播方式转发至同一所述节点组内的所述主节点。


2.根据权利要求1所述的路由方法，其中，使每个所述水下节点进行节点发现以建立节点组之后，部分所述水下节点成为未成组节点；
当存在与所述宿节点的通信路径时，所述未成组节点能够将其产生和接收到的所述数据包以单播方式转发至所述宿节点；当不存在与所述宿节点的通信路径时，所述未成组节点能够将其产生和接收到的所述数据包以多播方式转发至通信范围内的其他全部所述水下节点。


3.根据权利要求1所述的路由方法，其中，在所述数据包的接收和转发过程中，响应于确定定时检查发现所述节点组内的所述水下节点间的通信路径断开，由该所述节点组内的所述副节点重新进行所述节点发现并建立新的所述节点组。


4.根据权利要求3所述的路由方法，其中，所述定时检查，包括：
所述主节点成功建立所述节点组后，设置分组检查等待时间，分组检查等待时间结束后，对所述节点组进行所述定时检查；
为待检查的所述节点组设定观察时间，响应于确定所述主节点在观察时间内接收到来自待检查的所述节点组内的其他所述水下节点转发的所述数据包，确认所述节点组存在；
否则由所述主节点向待检查的所述水下节点主动发送分组存在检查包并设定等待时间，在所述等待时间结束前收到待检查的所述水下节点回复的分组存在确认包则认为所述节点组存在；
否则，判断所述节点组内的所述主节点其余所述水下节点间不存在通信路径，即所述节点组不存在；此时需重新建立所述节点组，由原所述节点组的所述副节点进行所述节点发现并建立新的所述节点组。


5.根据权利要求2所述的路由方法，其中，所述每个所述水下节点进行节点发现以建立节点组，包括：
根据每个所述水下节点与所述宿节点间的距离为每个所述水下节点设定延时等待时间，所述水下节点与所述宿节点间的距离越长，所述延时等待时间越长；
每个所述水下节点的所述延时等待时间结束后，该所述水下节点以所述主节点的身份向其通信范围内所有所述水下节点发送节点发现包，接收到所述节点发现包的所述水下节点向所述主节点回复节点存在包；...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛凯，贺志强，牛增君，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11