一种无线网络自组网方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种无线网络自组网方法和系统，该方法通过获取每个节点的坐标和地址；通过每个节点广播检测信号，以获得每两个相邻节点之间的信号强度值，基于信号强度值判断每两个相邻节点之间的连通性；基于每个节点的坐标计算每两个连通的相邻节点之间的距离；根据每两个连通的相邻节点之间的距离，计算中心节点分别至每个节点之间的最优传输路径，并基于地址和最优传输路径生成路由表；通过中心节点依据路由表中的参数为其余节点分配通信信道参数，并向其余节点发送路由表中的参数，以生成无线网络的自组网；若存在节点为离线节点，则重新生成新的路由表，以生成新的无线网络的自组网。本发明专利技术能够降低整个网络的成本，能够自动修复自组网。自动修复自组网。自动修复自组网。

【技术实现步骤摘要】
一种无线网络自组网方法和系统


[0001]本专利技术涉及无线通信
，具体涉及一种无线网络自组网方法和系统。

技术介绍

[0002]在环境监测等相关
，往往存在一些缺乏蜂窝网络的场景，Lora作为一种远距离无线通信技术，通过节点之间的连接自组网，通过中心节点实现数据传输，得到了广泛的应用。传统的Lora网络是星型网络结构，即一个中心节点和多个节点连接，每个节点不会彼此连接，这种方式的覆盖范围受中心节点和节点的通信距离限制。
[0003]现有技术上，有的技术方法是增加中心节点的数量以达到扩展通信覆盖范围的目的，也有的方法是通过增加中继节点来转发数据实现扩展通信覆盖范围的目的，这些技术方法需要增加硬件设备，提高了网络系统的成本，同时组网过程中，需要人工干预来指定节点的连接路径，一旦节点出现故障，将无法自动修复通信能力。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种无线网络自组网方法和系统，能够降低整个网络的成本，能够自动修复自组网，避免了节点出现故障时无法自动修复通信的问题。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种无线网络自组网方法，包括步骤：
[0007]获取每个节点的坐标和地址；通过每个所述节点广播检测信号，以获得每两个相邻节点之间的信号强度值，基于所述信号强度值判断每两个相邻节点之间的连通性；
[0008]根据每两个相邻节点之间的连通性，基于每个所述节点的坐标计算每两个连通的相邻节点之间的距离；
[0009]根据每两个连通的相邻节点之间的距离，计算中心节点分别至每个节点之间的最优传输路径，并基于所述地址和所述最优传输路径生成路由表；其中所述最优传输路径是指中心节点到每个节点之间的距离最短；
[0010]通过所述中心节点依据所述路由表中的参数为其余节点分配通信信道参数，并向所述其余节点发送所述路由表中的参数，以生成无线网络的自组网；
[0011]通过所述中心节点检测每个所述节点的通信状态，若存在所述节点为离线节点，则根据在线节点中的每两个连通的相邻节点之间的距离重新生成新的路由表，并按照所述新的路由表中的参数为所有在线节点分配通信信道参数，并向所有在线节点发送所述路由表中的参数，以生成新的无线网络的自组网。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的第一方面具有以下有益效果：
[0013]本方法获取每个节点的坐标和地址；通过每个节点广播检测信号，以获得每两个相邻节点之间的信号强度值，基于信号强度值判断每两个相邻节点之间的连通性；根据每两个相邻节点之间的连通性，基于每个节点的坐标计算每两个连通的相邻节点之间的距
离；根据每两个连通的相邻节点之间的距离，计算中心节点分别至每个节点之间的最优传输路径，并基于地址和最优传输路径生成路由表；其中最优传输路径是指中心节点到每个节点之间的距离最短；通过中心节点依据路由表中的参数为其余节点分配通信信道参数，并向其余节点发送路由表中的参数，以生成无线网络的自组网；通过中心节点检测每个节点的通信状态，若存在节点为离线节点，则根据在线节点中的每两个连通的相邻节点之间的距离重新生成新的路由表，并按照新的路由表中的参数为所有在线节点分配通信信道参数，并向所有在线节点发送路由表中的参数，以生成新的无线网络的自组网。
[0014]因此，本方法通过获取相邻节点之间的信号强度值作为通信的条件，获取可通信连接的两个相邻节点，根据计算获得的每两个连通的相邻节点之间的距离，能够获取中心节点分别至每个节点之间的最优传输路径，并基于地址和最优传输路径生成路由表，路由表直接通过中心节点下发控制，不需要其余节点进行检测组网，极大的减少了自组网的复杂度，同时无线通信的信道参数是直接根据路由表中的参数自动划分，减少了通信干扰，增强了整个系统的通信的可靠性；并且通过中心节点的管理，能够有效地实现其余节点之间的互相通信，每个节点可以用来中继转发数据，无需增加中继节点来转发数据，降低了整个系统网络的成本；通过中心节点检测每个所述其余节点之间的通信情况，在检测到离线节点时，重新获取路由表中的参数，自动修复自组网，避免了节点出现故障时无法自动修复通信的问题。
[0015]根据本专利技术的一些实施例，所述基于所述信号强度值判断每两个相邻节点之间的连通性，包括：
[0016]根据所述信号强度值与阈值比较，若信号强度值大于或等于阈值，则所述相邻节点之间可通信连接；若信号强度值小于阈值，则所述相邻节点之间不可通信连接。
[0017]根据本专利技术的一些实施例，所述根据每两个连通的相邻节点之间的距离，计算中心节点分别至每个节点之间的最优传输路径，包括：
[0018]计算每两个连通的所述相邻节点之间的距离，获得所述相邻节点之间的权值；
[0019]通过所述信号强度值，获取可通信连接的相邻节点；
[0020]通过如下步骤计算所述中心节点分别至每个节点之间的最优传输路径：
[0021]步骤S310、初始化节点集合N＝{a}，计算所有不在所述节点集合中的节点到所述节点集合中的中心节点的权值为：
[0022][0023]其中，所述a表示所述节点集合中的中心节点，在所述初始化节点集合中所述中心节点a表示源点，所述v表示不在所述节点集合的节点，所述I(a,v)表示不在所述节点集合中的节点v到所述源点a的权值，所述D(v)表示所述源点a到不在所述节点集合中的节点v之间的距离值；
[0024]步骤S320、比较所有直接通信连接的所述节点v到所述源点a的距离，获取到距离所述源点a最近的所述节点w，并将距离所述源点a最近的所述节点w加入到所述节点集合N中；
[0025]步骤S330、除距离所述源点a最近的所述节点v外，将其余不在节点集合中的节点w到所述源点a的距离值D(w)与节点w到节点v之间的权值I(w,v)相加获得相加值，通过如下
公式比较所述D(v)与所述相加值更新所述D(v)，获得更新后的D(v)，并将所述更新后的D(v)对应的不在节点集合中的节点加入到所述节点集合N中，获得更新后的节点集合N，所述公式为：
[0026]D(v)
←
Min[D(v),D(w)+I(w,v)]；
[0027]步骤S340、重复所述步骤S330，直到所有节点都在所述节点集合N中。
[0028]根据本专利技术的一些实施例，所述通过所述中心节点依据所述路由表中的参数为所述其余节点分配通信信道参数，并向所述其余节点发送所述路由表中的参数，以生成无线网络的自组网，包括：
[0029]所述中心节点根据所述路由表中的参数，为一级节点自动分配通信信道和下发路由表中的参数；若所述一级节点侦测到目标地址一致，则直接反馈给所述中心节点，并记录所述路由表中的参数和所述通信信道；若所述一级节点侦测到所述目标地址不一致，则所述一级节点检测路由表是否需要转发，若需要转发，则所述一级节点自动分配通信信道给二级节点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无线网络自组网方法，其特征在于，包括步骤：获取每个节点的坐标和地址；通过每个所述节点广播检测信号，以获得每两个相邻节点之间的信号强度值，基于所述信号强度值判断每两个相邻节点之间的连通性；根据每两个相邻节点之间的连通性，基于每个所述节点的坐标计算每两个连通的相邻节点之间的距离；根据每两个连通的相邻节点之间的距离，计算中心节点分别至每个节点之间的最优传输路径，并基于所述地址和所述最优传输路径生成路由表；其中所述最优传输路径是指中心节点到每个节点之间的距离最短；通过所述中心节点依据所述路由表中的参数为其余节点分配通信信道参数，并向所述其余节点发送所述路由表中的参数，以生成无线网络的自组网；通过所述中心节点检测每个所述节点的通信状态，若存在所述节点为离线节点，则根据在线节点中的每两个连通的相邻节点之间的距离重新生成新的路由表，并按照所述新的路由表中的参数为所有在线节点分配通信信道参数，并向所有在线节点发送所述路由表中的参数，以生成新的无线网络的自组网。2.根据权利要求1所述的一种无线网络自组网方法，其特征在于，所述基于所述信号强度值判断每两个相邻节点之间的连通性，包括：根据所述信号强度值与阈值比较，若信号强度值大于或等于阈值，则所述相邻节点之间可通信连接；若信号强度值小于阈值，则所述相邻节点之间不可通信连接。3.根据权利要求2所述的一种无线网络自组网方法，其特征在于，所述根据每两个连通的相邻节点之间的距离，计算中心节点分别至每个节点之间的最优传输路径，包括：计算每两个连通的所述相邻节点之间的距离，获得所述相邻节点之间的权值；通过所述信号强度值，获取可通信连接的相邻节点；通过如下步骤计算所述中心节点分别至每个节点之间的最优传输路径：步骤S310、初始化节点集合N＝{a}，计算所有不在所述节点集合中的节点到所述节点集合中的中心节点的权值为：其中，所述a表示所述节点集合中的中心节点，在所述初始化节点集合中所述中心节点a表示源点，所述v表示不在所述节点集合的节点，所述I(a,v)表示不在所述节点集合中的节点v到所述源点a的权值，所述D(v)表示所述源点a到不在所述节点集合中的节点v之间的距离值；步骤S320、比较所有直接通信连接的所述节点v到所述源点a的距离，获取到距离所述源点a最近的所述节点w，并将距离所述源点a最近的所述节点w加入到所述节点集合N中；步骤S330、除距离所述源点a最近的所述节点v外，将其余不在节点集合中的节点w到所述源点a的距离值D(w)与节点w到节点v之间的权值I(w,v)相加获得相加值，通过如下公式比较所述D(v)与所述相加值更新所述D(v)，获得更新后的D(v)，并将所述更新后的D(v)对应的不在节点集合中的节点加入到所述节点集合N中，获得更新后的节点集合N，所述公式为：
D(v)
←
Min[D(v),D(w)+I(w,v)]；步骤S340、重复所述步骤S330，直到所有节点都在所述节点集合N中。4.根据权利要求3所述的一种无线网络自组网方法，其特征在于，所述通过所述中心节点依据所述路由表中的参数为所述其余节点分配通信信道参数，并向所述其余节点发送所述路由表中的参数，以生成无线网络的自组网，包括：所述中心节点根据所述路由表中的参数，为一级节点自动分配通信信道和下发路由表中的参数；若所述一级节点侦测到目标地址一致，...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺云飞，甘雨，杨世忠，
申请(专利权)人：湖南北斗微芯产业发展有限公司，
类型：发明
国别省市：