基于集中式网络架构的水面编队节点角色管理方法及系统技术方案

本申请提供基于集中式网络架构的水面编队节点角色管理方法及系统，节点角色包含中心节点

【技术实现步骤摘要】
基于集中式网络架构的水面编队节点角色管理方法及系统


[0001]本专利技术涉及水面平台编队无线网络管理领域，尤其基于集中式网络架构的水面编队节点角色管理方法及系统
。

技术介绍

[0002]将水面平台网络化，通过跨平台的数据交换和信息共享，形成统一的编队态势图，确保信息交互通畅，是当今水面平台编队的发展方向
。
[0003]目前，无线网络分为分布式与集中式两种网络架构
。
分布式网络架构由网络中各节点采用载波侦听与协商方式完成时空频资源的高效调配，有较高的灵活性与抗毁伤能力，是民用网络中比较常见的网络架构
。
但是，由于载波侦听与协商方式在传输距离与可靠性方面存在固有缺陷，水面编队网络在远距离传输高可靠性信息时往往采用较为传统的集中式网络架构
。
[0004]集中式网络架构中的节点可分为中心节点
、
备用中心节点以及普通节点三种角色，中心节点集中调配网络的时空频资源，备用中心作为中心节点的备份节点，当中心节点故障时替代中心节点，其他节点则为普通节点
。
水面编队一般采用人工指定的方式确定中心节点与备用中心节点，由于水面平台具有一定的机动性，节点间的连接关系也在不断的变化中，人工指定的方式往往不能顾及编队的全阶段网络态势，中心节点与备用中心节点很难一直作为编队网络的逻辑中心，无法保证网络管理信息的长期高效传递，很难长期有效的满足信息交换以及数据共享需求
。
[0005]基于以上情况，如何对基于集中式网络架构的水面编队进行节点角色管理是亟待解决的问题之一
。
此外，为了提高网络的健壮度，当中心节点故障时，备用中心节点如何快速转换为中心节点，并选择合适的新备用中心节点，也是当下节点角色管理必须解决的问题之一
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于解决现有技术无法基于集中式网络架构的水面编队进行节点角色管理的问题
。
本专利技术提供了基于集中式网络架构的水面编队节点角色管理方法，全网节点协同以及备用中心监测相结合的方法进行节点角色管理；全网节点包括中心节点
、
备用中心节点以及普通节点
。
[0007]其中，全网节点协同进行节点角色管理的方法如下：
[0008]S11
，网内节点周期性地向中心节点上报邻居节点连接关系，中心节点则根据各节点上报的邻居节点连接关系更新并广播全网态势；
[0009]S12
，所有节点接收到全网态势后，以本节点为根节点计算权重，权重由扩散指数和平台唯一识别号确定；
[0010]S13
，所有节点向中心节点发送自身节点的权重；
[0011]S14
，中心节点接收所有节点的权重，并根据权重进行节点角色管理；
[0012]S15
，中心节点广播节点角色管理结果；
[0013]S16
，网内各节点响应节点角色管理结果；
[0014]另一方面，备用中心节点通过定时监测全网态势，进行节点角色管理，具体步骤如下：
[0015]S21
，备用中心节点设置定时触发，当定时触发有效时进行步骤
S22
；
[0016]S22
，如果当前触发与上次触发间隔内备用中心节点收到过全网态势，则进行步骤
S23
，否则进行步骤
S24
；
[0017]S23
，全网态势监测计数器
(
用于监测中心节点是否正常发送全网态势
)
计数值清零，结束本次节点角色管理，等待中心节点下发的节点角色管理结果；
[0018]S24
，如果全网态势监测计数器计数值大于设定门限，则进行步骤
S26
，否则进行步骤
S25
；
[0019]S25
，全网态势监测计数器计数值累加，结束本次节点角色管理，等待中心节点下发的节点角色管理结果；
[0020]S26
，删除当前中心节点以及其直连链路，重新计算全网态势；
[0021]S27
，以本节点的邻居节点为根节点，分别计算各邻居节点的权重；
[0022]S28
，本节点升级为新中心节点，选取邻居节点中权重最大的节点为备用中心节点；
[0023]S29
，结束本次节点角色管理，以中心节点角色广播全网态势以及节点角色管理结果
。
[0024]在此基础上，本专利技术还可以作如下改进：
[0025]步骤
S12
中，根据以下方式判断所有节点的权重大小：
[0026]扩散指数越小，节点的权重越大
。
[0027]在此基础上，本专利技术还可以作如下改进：
[0028]步骤
S12
中，还包括：
[0029]当扩散指数相同时，平台唯一识别号越大，节点权重越大
。
[0030]在此基础上，本专利技术还可以作如下改进：
[0031]步骤
S12
中，根据以下方式计算节点扩散指数：
[0032]S121
，各节点接收中心节点广播的全网态势；
[0033]S122
，各节点采用
Dijkstra
算法
(
迪杰斯特拉算法
)
以本节点为根节点确定至所有节点的最短跳数；
[0034]S123
，判断本网络是否为全向广播网络，如果本网络为全向广播网络，则进行步骤
S124
，否则进行步骤
S125
；
[0035]S124
，将最短跳数中的最大值作为扩散指数；
[0036]S125
，将最短跳数总和作为扩散指数
。
[0037]在此基础上，本专利技术还可以作如下改进：
[0038]步骤
S14
中，中心节点根据以下方式进行节点角色管理：
[0039]S141
，收到并整理所有节点的权重；记所有节点中扩散指数最大值为
Kmax
；中心节点的扩散指数为
K1
；记备用中心节点的扩散指数为
K2
，若网络中无备用中心节点，则
K2
＝
Kmax
；选取权重最大的普通节点记为
N1
，记
N1
的扩散指数为
K3
，若网络中无普通节点，则
K3
＝
Kmax
；剔除备用中心节点后，在剩余节点中选取权重最大的节点，记为
N2
；
[0040]S142
，读取角色转换门限，令中心节点角色转换门限为
C1
，令备用中心节点角色转换门限为
C2
，其中
C1
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
基于集中式网络架构的水面编队节点角色管理方法，其特征在于，所述方法包括：全网节点协同以及备用中心监测相结合的方法进行节点角色管理；全网节点包括中心节点
、
备用中心节点以及普通节点；其中，全网节点协同进行节点角色管理的方法如下：
S11
，网内节点周期性地向中心节点上报邻居节点连接关系，中心节点则根据各节点上报的邻居节点连接关系更新并广播全网态势；
S12
，所有节点接收到全网态势后，以本节点为根节点计算权重；权重由扩散指数和平台唯一识别号确定；
S13
，所有节点向中心节点发送自身节点的权重；
S14
，中心节点接收所有节点的权重，并根据权重进行节点角色管理；
S15
，中心节点广播节点角色管理结果；
S16
，网内各节点响应节点角色管理结果；备用中心节点通过定时监测全网态势，进行节点角色管理的方法如下：
S21
，备用中心节点设置定时触发，当定时触发有效时进行步骤
S22
；
S22
，如果当前触发与上次触发间隔内备用中心节点收到过全网态势，则进行步骤
S23
，否则进行步骤
S24
；
S23
，全网态势监测计数器计数值清零，结束本次节点角色管理，等待中心节点下发的节点角色管理结果；
S24
，如果全网态势监测计数器计数值大于设定门限，则进行步骤
S26
，否则进行步骤
S25
；
S25
，全网态势监测计数器计数值累加，结束本次节点角色管理，等待中心节点下发的节点角色管理结果；
S26
，删除当前中心节点以及其直连链路，重新计算全网态势；
S27
，以本节点的邻居节点为根节点，分别计算各邻居节点的权重；
S28
，本节点升级为新中心节点，选取邻居节点中权重最大的节点为备用中心节点；
S29
，结束本次节点角色管理，以中心节点角色广播全网态势以及节点角色管理结果
。2.
根据权利要求1所述的基于集中式网络架构的水面编队节点角色管理方法，其特征在于，步骤
S12
中，水面编队内各节点的权重大小遵循以下准则：扩散指数越小，节点的权重越大
。3.
根据权利要求2所述的基于集中式网络架构的水面编队节点角色管理方法，其特征在于，步骤
S12
中，水面编队内各节点的权重大小还遵循以下准则：当扩散指数相同时，节点唯一识别号越大，节点权重越大
。4.
根据权利要求1所述的基于集中式网络架构的水面编队节点角色管理方法，其特征在于，步骤
S12
中，根据以下方式确定节点的扩散指数：
S121
，各节点接收中心节点广播的全网态势；
S122
，各节点采用
Dijkstra
算法以本节点为根节点确定至所有节点的最短跳数；
S123
，判断本网络是否为全向广播网络，如果本网络为全向广播网络，则进行步骤
S124
，否则进行步骤
S125
；
S124
，将最短跳数中的最大值作为扩散指数；
S125
，将最短跳数总和作为扩散指数
。5.
根据权利要求1所述的基于集中式网络架构的水面编队节点角色管理方法，其特征在于，步骤
S14
中，中心节点根据以下方式进行节点角色管理：
S141
，收到并整理所有节点的权重；记所有节点中扩散指数最大值为
Kmax
；中心节点的扩散指数为
K1
；记备用中心节点的扩散指数为
K2
，若网络中无备用中心节点，则

【专利技术属性】
技术研发人员：黄镠，李骜，唐一鸣，胡郑峰，吕卫祥，曹元将，张信民，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七二四研究所，
类型：发明
国别省市：