无线自组织网络环境下的群组生成与维护方法技术

本发明专利技术公开了一种无线自组织网络环境下的移动节点群组的生成方法，其特征在于所述无线自组织网络中每个移动节点按照有限状态机数学模型配置自身节点的状态，所述方法包括以下步骤：（1）移动节点启动后定时广播自己的状态消息到网关，直至收到来自无线自组织网络内某一网关的回复消息后，将自身状态转换为未加入群组状态，并广播自身权重信息的消息；（2）处于未加入群组状态的移动节点侦测到周围群首节点的邀请加入消息加入群首节点的移动节点群组，并将自身状态转换为加入群组，但非群首节点状态；（3）处于未加入群组状态的移动节点侦测到周围没有可加入的移动节点群组，移动节点则将自身状态转换为群首节点，组建一个新的移动节点群组，并广播邀请加入消息。该方法中节点可以在启动后较短的时间内加入群组或者成为群首，极大的降低网关的通信负荷，在大规模无线自组织网络环境下具有很广的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
无线自组织网络环境下的群组生成与维护方法
本专利技术属于无线自组织网络
，具体涉及一种基于群移动性的适用于无线自组网环境的群组生成与维护方法。
技术介绍
群移动性(GroupMobility,GM)是指在多移动终端场景(比如军事训练、火灾抢险、地震、公交系统等)下，一定数量的移动节点在某一段时间内具有相同或相似的运动趋势，在这种情况下将这些节点组织成为一个移动群，整个群的移动称为群移动性。通过群首节点对群内节点进行管理，可以有效地减少发送的数据包数，降低的数据的传输延迟。在多终端环境下使用群移动性技术对终端进行管理具有以下优点：(1)反映网络的真实特性。群组移动模型更能反映现实世界中大规模实体之间的运动联系。(2)可扩展性强。平面结构的网络比较简单，但规模受限并且可扩展性差，这是因为每一个节点都需要知道到达其它所有节点的路由，而维护这些路由信息需要大量的控制消息。在分群结构的网络中不需要维护复杂的路由信息，这就大大的减少了网络中路由控制消息的数量，因此具有很好的扩展性。(3)资源利用率高。采用分群结构有利于进行路由选择和多播的扩展性、网络管理、功率控制、在群内实现码分、信道接入的有效控制、支持虚电路、带宽分配等。随着下一代移动网络(NextGenerationMobileNetwork,NGMN)的发展，各种类型的终端如手机、GPS导航仪等在用户中逐渐普及，越来越多的用户需要在移动的过程中享受手持终端提供的各种服务，这种情况下就会对终端的网络接入点如WiMAX基站、AP等设备的性能提出很高的要求。另外，在现实中的一些场景，尤其是在公共交通系统场景中，多终端在某时间段内可能会有着相同的运动趋势；在这种群移动场景下，可以考虑将这些移动节点组建成一个群，群在移动过程中构成一个移动的网络。通过选举群内的节点作为群首，对群内的通信终端进行管理，从而减轻网络接入点的负载。在已有的一些对群组的生成与维护方法比如GSD(Group-basedServiceDiscoveryProtocl，参见D.Chakraborty,A.Joshi,andT.Finin.GSD:anovelgroupbasedservicediscoveryprotocolforMANETs.InProc.OfIEEEMWCN,2002)中，一般是通过最大连接度、最小ID进行群首的选择以及群组的划分，这种分群方法不考虑节点自身的状态信息，用一种完全随机的方法建立以及维护群组，在某些情况下可能会随机选取了能量即将耗尽的节点作为群首，或者节点选择了距离自己非常远的群组进行加入，严重影响了节点之间的能量均衡以及群组的稳定性。本专利技术因此而来。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种无线自组织网络环境下的移动节点群组的生成方法，解决了现有技术中现有的移动节点群构建方法造成节点之间的能量均衡以及群组的稳定性问题。为了解决现有技术中的这些问题，本专利技术提供的技术方案是：一种无线自组织网络环境下的移动节点群组的生成方法，其特征在于所述无线自组织网络中每个移动节点按照有限状态机数学模型配置自身节点的状态，所述方法包括以下步骤：(1)移动节点启动后定时广播自己的状态消息到网关，直至收到来自无线自组织网络内某一网关的回复消息后，将自身状态转换为未加入群组状态，并广播自身权重信息的消息；(2)处于未加入群组状态的移动节点侦测到周围群首节点的邀请加入消息加入群首节点的移动节点群组，并将自身状态转换为加入群组，但非群首节点状态；(3)处于未加入群组状态的移动节点侦测到周围没有可加入的移动节点群组，移动节点则将自身状态转换为群首节点，组建一个新的移动节点群组，并广播邀请加入消息。优选的，所述方法中处于未加入群组状态的移动节点的侦测是在计时周期内进行的。优选的，所述方法步骤(3)中当计时周期内处于未加入群组状态的移动节点侦测到周围没有可加入的移动节点群组，也没有接收到其他节点广播自身权重信息的消息时，直接将自身状态转换为群首节点，并广播邀请加入消息。优选的，所述方法步骤(3)中当计时周期内处于未加入群组状态的移动节点侦测到周围没有可加入的移动节点群组，但接收到其他节点广播自身权重信息的消息时，将其他节点广播自身权重信息的消息中最大的weight值与自身节点weight值进行比较，当自身节点weight值大于其他节点的节点广播自身权重信息的消息中最大的weight值时，将自身状态转换为群首节点，并广播邀请加入消息；否则维持自身状态，在下一计时周期内按照步骤(2)～步骤(3)继续进行。所述方法中当处于未加入群组状态的移动节点的自身节点weight值小于其他节点的节点广播自身权重信息的消息中最大的weight值时，广播通知权重信息的消息中最大的weight值的某节点为此次选举的胜利者的消息。优选的，所述方法中当处于未加入群组状态的移动节点收到权重信息的消息中最大的weight值的某节点为此次选举的胜利者的消息时，将自身状态转换为群首节点，并广播邀请加入消息。优选的，所述方法中当计时周期内处于未加入群组状态的移动节点侦测到其他节点的广播自身状态的消息时，将维持自身状态，并回送自身权重信息的消息。优选的，所述方法步骤(2)中当计时周期内处于未加入群组状态的移动节点接收到周围群首节点的邀请加入消息时，将自身状态转换为加入群组，但非群首节点状态，并回送邀请加入消息的反馈消息。本专利技术技术方案提供了一种适用于无线自组织网络环境下的群组生成与维护方法。通过对节点的状态建立状态机，保证在群组的生成与维护过程中不会因为不可靠的通信信道对节点的状态造成不可恢复的影响，使节点在定长的时间间隔内通过定时发送数条消息完成群组的建立。在群组建立以后，群首需要负责维护群组并协调群内节点与外部节点的通信，通过这种方法避免了所有节点与网关直接通信，降低网关的负荷，在包含大规模无线终端的场景下，本专利技术可以通过分群以及稳定的群结构，降低终端管理的开销。本专利技术技术方案中对每个终端节点引入状态机，群首节点对群内节点进行管理，网关只需对群首节点以及未加群的节点进行管理，使系统稳定可靠的运行。在群组生成与维护过程中，可以将节点划分为两大类：游离节点和群组节点。游离节点的状态分为：寻找网关(状态0)和未加入群(状态1)；群组节点的状态分为普通节点(状态2)以及群首节点(状态3)。终端启动之后进入状态0，此时的节点定时广播自己的状态消息到网关，直至收到来自某一网关的回复消息后进入状态1。处于状态1的节点在收到周围群首节点的邀请加入消息可以转变为状态2；若节点侦测到周围没有可加入的群组，节点转换为状态3成为群首组建一个新的群组。适用于无线自组织网络环境下的群组生成系统具体包括以下几个模块：(1)状态上报模块：每个节点在启动寻找到网关之后向网关报告自身状态；群首节点在检测到群内的节点状态发生变化时定时向网关报告。(2)多群首选择模块：处于状态1的节点若检测到周围有多个群首，通过多群首选择模块选择特定的群首加入。多群首选择模块为周围的每个群首节点计算一个权值，然后加入到特定大小权值的群首(一般选择权值最大或最小的群首)所在的群。权值的确定方式有多种，比如选择周围节点中信号强度最大的节点作为群首，一般我们认为所有的节点以相同的功率工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线自组织网络环境下的移动节点群组的生成方法，其特征在于所述无线自组织网络中每个移动节点按照有限状态机数学模型配置自身节点的状态，所述方法包括以下步骤：（1）移动节点启动后定时广播自己的状态消息到网关，直至收到来自无线自组织网络内某一网关的回复消息后，将自身状态转换为未加入群组状态，并广播自身权重信息的消息；（2）处于未加入群组状态的移动节点侦测到周围群首节点的邀请加入消息加入群首节点的移动节点群组，并将自身状态转换为加入群组，但非群首节点状态；（3）处于未加入群组状态的移动节点侦测到周围没有可加入的移动节点群组，移动节点则将自身状态转换为群首节点，组建一个新的移动节点群组，并广播邀请加入消息。

【技术特征摘要】
1.一种无线自组织网络环境下的移动节点群组的生成方法，其特征在于所述无线自组织网络中每个移动节点按照有限状态机数学模型配置自身节点的状态，包括状态0即寻找网关、状态1即未加入群、状态2即普通节点以及状态3即群首节点，所述方法包括以下步骤：1、节点启动后，计算自身的当前电量值后进入状态0；2、寻找到网关后进入状态1，发送注册消息，一定时间间隔内若未收到网关回送消息，则重复本规则直到发现网关；3、处于状态1的节点，若收到组群消息则向周围的节点广播自身权重消息，将在一定时间内收到的其他节点发送的自身权重消息中包含的权重值的最大值与本节点比较，若本节点的权重值最大则进入状态3并广播邀请加入消息，若收到其它节点发送的自身状态消息，则回送单播自身权重消息；4、处于状态1的节点广播探测消息，并在一定时间等待其它节点的回复：4.1若在步骤4中的一定时间内没有收到群首节点的回复消息，则广播一条群首选举消息，再等待另一一定时间t：4.11如果在此t时间内，没有收到任何节点的群首选举反馈消息，则新建群并将本节点作为此新建群的群首节点，然后向周围节点广播邀请加入消息，在收到对邀请加入消息的反馈消息后，将发送反馈消息的节点加入群内终端节点列表；4.12如果在此t时间内，收到了一条或者多条群首选举反馈消息，将收到消息中包含的权重值进行比较，并向具有最大权重值的节点发送选举胜利消息，请求此节点成为群首节点；4.2若在步骤4中的一定时...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄刘生，代伟超，徐宏力，
申请(专利权)人：中国科学技术大学苏州研究院，
类型：发明
国别省市：