CN103068000B - 基于小卫星的自组织网络方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种基于小卫星的自组织网络方法及系统。其中，方法包括以下步骤：对自组织网络的主控节点、路由节点和终端节点的路由表进行初始化，其中，路由表包括节点地址、下一跳地址和跳数；主控节点、路由节点或终端节点发送广播，其中，路由节点和终端节点需要收到主控节点的广播，认为网络建立后才开始发送定时广播；广播的接收节点对路由表进行更新并转发广播；以及根据路由表节点将用户数据发送到路由表的下一跳地址，并由下一跳地址的接收节点进行转发直到目标地址接收用户数据。根据本发明实施例的方法，通过采用路由表实现了用户数据的发送和接收，并通过广播信息对多个节点进行路由控制，从而实现了小卫星之间的组网及数据通讯。
Description
技术领域
本发明涉及卫星通讯领域，特别涉及一种基于小卫星的自组织网络方法及系统。
背景技术
随着通讯及计算机技术的发展卫星逐渐向小而精的方向发展。小卫星的编队飞行实质上是利用多个飞行中的小卫星组成一定形状，各颗小卫星之间通过星间通信相互联系、协同工作，共同承担空间信号的采集与处理以及承载有效载荷等任务，整个星群构成一个满足任务需要的、规模较大的虚拟传感器或探测器。
目前小卫星编队之间的组网没有固定的标准，大多实现时沿用计算机网络的组网方式，比如令牌环网等，这些协议由于要支持大量的用户，实现都比较复杂。而小卫星编队中卫星个数一般很少，不需要如此复杂的协议。如果沿用传统方式无法体现小卫星的特点，难以搭建高效稳定的网络通讯。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。
为达到上述目的，本发明一方面的实施例提出一种基于小卫星的自组织网络方法，包括以下步骤：S1：对自组织网络的主控节点、路由节点和终端节点的路由表进行初始化，其中，所述路由表包括节点地址、下一跳地址和跳数；S2：所述主控节点、路由节点或终端节点发送广播，其中，所述路由节点和终端节点需要收到主控节点的广播，认为网络建立后才开始发送定时广播；S3：所述广播的接收节点对所述路由表进行更新并转发所述广播；以及S4：根据所述路由表主控节点、路由节点或终端节点将用户数据发送到路由表的下一跳地址，并由所述下一跳地址的接收节点进行转发直到目标地址接收所述用户数据。
根据本发明实施例的方法，通过采用路由表实现了用户数据的发送和接收，并通过广播信息对多个节点进行路由控制，从而实现了小卫星之间的组网及数据通讯。
在本发明的一个实施例中，所述步骤S2具体包括：S21：设置定时器的启动时间；以及S22：监听定时器当定时时间到达时所述主控节点、路由节点和终端节点分别发送广播，其中，所述路由节点和终端节点需要收到主控节点的广播，认为网络建立后才开始发送定时广播。
在本发明的一个实施例中，所述步骤S3进一步包括：S31：判断所述广播接收节点路由表中是否存在所述广播发送节点地址；S32：如果在所述广播接收节点路由表中没有所述广播发送节点地址，则在路由表中增加所述广播发送节点的路由信息；S33：如果在所述广播接收节点路由表中有所述广播发送节点地址，则判断所述路由信息经过的跳数是否小于当前路由表中的跳数；S34：当所述路由信息经过的跳数小于当前路由表中的跳数时，更新所述节点的路由信息，否则不做处理；以及S35：当转发的次数小于最大转发次数时，转发所述广播信息，否则不进行转发。
在本发明的一个实施例中，所述步骤S4进一步包括：S41：根据所述路由表主控节点、路由节点或终端节点将接所述用户数据发送到路由表的下一跳地址；S42：判断所述用户数据接收节点是否是所述用户数据的目标地址；以及S43：如果是目标地址则接收所述用户数据，否则继续进行转发直到目标地址接收所述用户数据。
在本发明的一个实施例中，所述主控节点、路由节点和终端节点都可以发送广播信息，但是只有所述主控节点和路由节点可以转发接收的所述广播信息。
为达到上述目的，本发明的实施例另一方面提出一种基于小卫星的自组织网络系统，包括：初始化模块，用于对自组织网络的主控节点、路由节点和终端节点的路由表进行初始化，其中，所述路由表包括节点地址、下一跳地址和跳数；广播模块，用于所述主控节点、路由节点或终端节点发送广播，其中，所述路由节点和终端节点需要收到主控节点的广播，认为网络建立后才开始发送定时广播；路由模块，用于所述广播的接收节点对所述路由表进行更新并转发所述广播；以及数据处理模块，用于根据所述路由表主控节点、路由节点或终端节点将用户数据发送到路由表的下一跳地址，并由所述下一跳地址的接收节点进行转发直到目标地址接收所述用户数据。
根据本发明实施例的系统，通过采用路由表实现了用户数据的发送和接收，并通过广播信息对多个节点进行路由控制，从而实现了小卫星之间的组网及数据通讯。
在本发明的一个实施例中，所述广播模块具体包括：设置单元，用于设置定时器的启动时间；以及广播单元，用于监听定时器当定时时间到达时所述主控节点、路由节点和终端节点分别发送广播，其中，所述路由节点和终端节点需要收到主控节点的广播，认为网络建立后才开始发送定时广播。
在本发明的一个实施例中，所述路由模块具体包括：第一判断单元，用于判断所述广播接收节点路由表中是否存在所述广播发送节点地址；增加单元，用于如果在所述广播接收节点路由表中没有所述广播发送节点地址，则在路由表中增加所述节点的路由信息；第二判断单元，用于判断所述路由信息经过的跳数是否小于当前路由表中的跳数；更新单元，用于当所述路由信息经过的跳数小于当前路由表中的跳数时，更新所述节点的路由信息，否则不做处理；以及第一转发单元，用于当转发的次数小于最大转发次数时，转发所述广播信息，否则不进行转发。
在本发明的一个实施例中，所述数据处理模块具体包括：第二转发单元，用于根据所述路由表主控节点、路由节点或终端节点将所述用户数据发送到路由表的下一跳地址；第三判断单元，用于判断所述用户数据的接收节点是否是所述用户数据的目标地址；以及转发接收单元，用于根据用户数据的目标地址接收所述用户数据或转发所述用户数据直到目标地址接收。
在本发明的一个实施例中，所述主控节点、路由节点和终端节点都可以发送广播信息，但是只有所述主控节点和路由节点可以转发接收的所述广播信息。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明一个实施例的基于小卫星的自组织网络方法的流程图；
图2为根据本发明一个实施例的步骤S103的流程图；
图3为根据本发明一个实施例的基于小卫星的自组织网络系统的框架图；以及
图4为根据本发明一个实施例的路由模块的框架图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
图1为本发明实施例的基于小卫星的自组织网络方法的流程图。如图1所示，根据本发明实施例的基于小卫星的自组织网络方法，包括以下步骤：
步骤S101，对自组织网络的主控节点、路由节点和终端节点的路由表进行初始化，其中，路由表包括节点地址、下一跳地址和跳数。路由表如表1所示，对应每个节点地址有下一跳地址和跳数，下一跳地址表示该节点发送信息时下一步接收该信息的节点，跳数是指给该节点发送消息需要转发的次数。
表1
| 节点地址 | 下一跳地址 | 跳数 |
| 1 | 8 | 3 |
| 2 | 10 | 4 |
| ... | ... | ... |
步骤S102，主控节点、路由节点或终端节点发送广播，其中，路由节点和终端节点需要收到主控节点的广播，认为网络建立后才开始发送定时广播。对路由表进行初始化之后，设置定时器，具体定时时间可以根据系统要求进行设置。实时监听定时器，当定时时间到达时主控节点、路由节点和终端节点分别发送广播。广播信息发送之后，再设置定时器，如此循环。
在本发明的一个实施例中，主控节点初始化之后就开始发送定时广播，而路由节点和终端节点，收到主控节点的广播网络建立之后，开始发送定时广播。
在本发明的一个实施例中，广播消息中带有节点的类型信息，例如，类型信息定义为Device_Type。Device_Type=0，表示该节点为主控节点，Device_Type=1，表示该节点为路由节点，Device_Type=2，表示该节点为终端节点。
步骤S103，广播的接收节点对路由表进行更新并转发广播。
图2为根据本发明一个实施例的步骤S103的流程图。如图2所示，步骤S103包括以下步骤：
S201：广播节点接收到广播后，首先判断广播接收节点路由表中是否存在该广播发送节点地址。
S202：如果在广播接收节点路由表中没有广播发送节点地址，表示是一个新节点，则在路由表中增加广播发送节点的路由信息。
S203：如果在广播接收节点路由表中有广播发送节点地址，则判断路由信息经过的跳数是否小于当前路由表中的跳数。
S204：当路由信息经过的跳数小于当前路由表中的跳数时，更新节点的路由信息，否则不做处理。
S205：判断转发次数是否小于最大转发次数N_MAX，当小于最大转发次数N_MAX时，转发广播信息，并把跳数加1，否则不进行转发。
步骤S104，根据路由表主控节点、路由节点或终端节点将用户数据发送到路由表的下一跳地址，并由下一跳地址的接收节点进行转发直到目标地址接收用户数据。
首先，根据路由表将接受到的用户数据发送到路由表的下一跳地址。然后，判断接收用户数据的节点是否是用户数据的目标地址。如果是目标地址则接收用户数据终止转发到，否则继续进行转发直到目标地址接收用户数据。
在本发明的一个实施例中，根据更新后的路由表将接受到的用户数据发送到路由表的下一跳地址。当接收用户数据的节点是用户数据的目标地址时，该节点接收用户数据，否则继续转发直到发送到用户数据的目标地址。
根据本发明实施例的方法，通过采用路由表实现了用户数据的发送和接收，并通过广播信息对多个节点进行路由控制，从而实现了小卫星之间的组网及数据通讯。
图3为根据本发明一个实施例的基于小卫星的自组织网络系统的框架图。如图3所示，根据本发明实施例的基于小卫星的自组织网络系统包括初始化模块100、广播模块200、路由模块300和数据处理模块400。
具体地，初始化模块100用于对自组织网络的主控节点、路由节点和终端节点的路由表进行初始化，其中，路由表包括节点地址、下一跳地址和跳数。
对应每个节点地址有下一跳地址和跳数，下一跳地址表示该节点发送信息时下一步接收该信息的节点，跳数是指给该节点发送消息需要转发的次数。
广播模块200用于主控节点、路由节点或终端节点发送广播，其中，路由节点和终端节点需要收到主控节点的广播，认为网络建立后才开始发送定时广播。
在本发明的一个实施例中，广播模块200包括设置单元210和广播单元220。
设置单元210用于设置定时器的启动时间。
广播单元220用于监听定时器当定时时间到达时主控节点、路由节点和终端节点分别发送广播，其中，路由节点和终端节点需要收到主控节点的广播，认为网络建立后才开始发送定时广播。
在本发明的一个实施例中，主控节点初始化之后就开始发送定时广播，而路由节点和终端节点，收到主控节点的广播后，网络已经建立之后，开始发送定时广播。
在本发明的一个实施例中，广播消息中带有节点的类型信息，例如，类型信息定义为Device_Type。Device_Type=0，表示该节点为主控节点，Device_Type=1，表示该节点为路由节点，Device_Type=2，表示该节点为终端节点。
路由模块300用于广播的接收节点对路由表进行更新并转发广播。
图4为根据本发明一个实施例的路由模块的框架图。如图4所示，路由模块300包括第一判断单元310、增加单元320、第二判断单元330、更新单元340和第一转发单元350。
第一判断单元310用于判断广播接收节点路由表中是否存在广播发送节点地址。
增加单元320用于如果在广播接收节点路由表中没有广播发送节点地址，则在路由表中增加节点的路由信息。
第二判断单元330用于判断路由信息经过的跳数是否小于当前路由表中的跳数。
更新单元340用于当路由信息经过的跳数小于当前路由表中的跳数时，更新节点的路由信息，否则不做处理。
第一转发单元350用于当转发的次数小于最大转发次数时，转发广播信息，否则不进行转发。
在本发明的一个实施例中，首先由第一判断单元310判断广播接收节点路由表中是否存在该广播发送节点地址，如果没有，表示是一个新节点，增加单元320在路由表中增加一行，并记录该广播发送节点的路由信息。如果有则表示路由表中已经存在该节点的路由信息，第二判断单元330进一步判断该消息经过的跳数是否小于当前路由表中的跳数，如果是，更新单元340更新该节点的路由信息，否则不做处理。然后，判读是否需要对该广播消息进行转发，当本节点是主控节点或路由节点时，第一转发单元350再判断广播转发的次数是否超过最大转发次数N_MAX，如果没有超过最大转发次数，对该消息进行转发，并把跳数加1，否则不进行转发。
数据处理模块400用于根据路由表主控节点、路由节点或终端节点将用户数据发送到路由表的下一跳地址，并由下一跳地址的接收节点进行转发直到目标地址接收用户数据。
在本发明的一个实施例中，数据处理模块400包括第二转发单元410、第三判断单元420和转发接收单元430。
第二转发单元410用于根据路由表将接受到的用户数据发送到路由表的下一跳地址。
第三判断单元420用于判断接收用户数据的节点是否是用户数据的目标地址。
转发接收单元430用于根据用户数据的目标地址接收用户数据或转发用户数据直到目标地址接收。
在本发明的一个实施例中，根据更新后的路由表将接受到的用户数据发送到路由表的下一跳地址。当接收用户数据的节点是用户数据的目标地址时，该节点接收用户数据，否则继续转发直到发送到用户数据的目标地址。
根据本发明实施例的系统，通过采用路由表实现了用户数据的发送和接收，并通过广播信息对多个节点进行路由控制，从而实现了小卫星之间的组网及数据通讯。
应当理解，本发明的系统实施例中的各个模块和单元的具体操作过程可与方法实施例中的描述相同，此处不再详细描述。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (8)
1.一种基于小卫星的自组织网络方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：对自组织网络的主控节点、路由节点和终端节点的路由表进行初始化，其中，所述路由表包括节点地址、下一跳地址和跳数；
S2：所述主控节点、路由节点或终端节点发送广播，其中，所述路由节点和终端节点需要收到主控节点的广播，认为网络建立后才开始发送定时广播；
S3：所述广播的接收节点对所述路由表进行更新并转发所述广播；以及
S4：根据所述路由表主控节点、路由节点或终端节点将用户数据发送到路由表的下一跳地址，并由所述下一跳地址的接收节点进行转发直到目标地址接收所述用户数据，
其中，所述步骤S3具体包括：
S31：判断所述广播接收节点路由表中是否存在所述广播发送节点地址；
S32：如果在所述广播接收节点路由表中没有所述广播发送节点地址，则在路由表中增加所述广播发送节点的路由信息；
S33：如果在所述广播接收节点路由表中有所述广播发送节点地址，则判断所述路由信息经过的跳数是否小于当前路由表中的跳数；
S34：当所述路由信息经过的跳数小于当前路由表中的跳数时，更新所述节点的路由信息，否则不做处理；以及
S35：当转发的次数小于最大转发次数时，转发所述广播信息，否则不进行转发。
2.如权利要求1所述的基于小卫星的自组织网络方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
S21：设置定时器的启动时间；以及
S22：监听定时器当定时时间到达时所述主控节点、路由节点和终端节点分别发送广播，其中，所述路由节点和终端节点需要收到主控节点的广播，认为网络建立后才开始发送定时广播。
3.如权利要求1所述的基于小卫星的自组织网络方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：
S41：根据所述路由表主控节点、路由节点或终端节点将所述用户数据发送到路由表的下一跳地址；
S42：判断所述用户数据接收节点是否是所述用户数据的目标地址；以及
S43：如果是目标地址则接收所述用户数据，否则继续进行转发直到目标地址接收所述用户数据。
4.如权利要求1-2所述的基于小卫星的自组织网络方法，其特征在于，所述主控节点、路由节点和终端节点都可以发送广播信息，但是只有所述主控节点和路由节点可以转发接收的所述广播信息。
5.一种基于小卫星的自组织网络系统，其特征在于，包括：
初始化模块，用于对自组织网络的主控节点、路由节点和终端节点的路由表进行初始化，其中，所述路由表包括节点地址、下一跳地址和跳数等；
广播模块，用于所述主控节点、路由节点或终端节点发送广播，其中，所述路由节点和终端节点需要收到主控节点的广播，认为网络建立后才开始发送定时广播；
路由模块，用于所述广播的接收节点对所述路由表进行更新并转发所述广播；以及
数据处理模块，用于根据所述路由表主控节点、路由节点或终端节点将用户数据发送到路由表的下一跳地址，并由所述下一跳地址的接收节点进行转发直到目标地址接收所述用户数据，
其中，所述路由模块具体包括：
第一判断单元，用于判断所述广播接收节点路由表中是否存在所述广播发送节点地址；
增加单元，用于如果在所述广播接收节点路由表中没有所述广播发送节点地址，则在路由表中增加所述节点的路由信息；
第二判断单元，用于判断所述路由信息经过的跳数是否小于当前路由表中的跳数；
更新单元，用于当所述路由信息经过的跳数小于当前路由表中的跳数时，更新所述节点的路由信息，否则不做处理；以及
第一转发单元，用于当转发的次数小于最大转发次数时，转发所述广播信息，否则不进行转发。
6.如权利要求5所述的基于小卫星的自组织网络系统，其特征在于，所述广播模块具体包括：
设置单元，用于设置定时器的启动时间；以及
广播单元，用于监听定时器当定时时间到达时所述主控节点、路由节点和终端节点分别发送广播，其中，所述路由节点和终端节点需要收到主控节点的广播，认为网络建立后才开始发送定时广播。
7.如权利要求5所述的基于小卫星的自组织网络系统，其特征在于，所述数据处理模块具体包括：
第二转发单元，用于根据所述路由表主控节点、路由节点或终端节点将所述用户数据发送到路由表的下一跳地址；
第三判断单元，用于判断所述用户数据的接收节点是否是所述用户数据的目标地址；以及
转发接收单元，用于根据用户数据的目标地址接收所述用户数据或转发所述用户数据直到目标地址接收。
8.如权利要求5-6所述的基于小卫星的自组织网络系统，其特征在于，所述主控节点、路由节点和终端节点都可以发送广播信息，但是只有所述主控节点和路由节点可以转发接收的所述广播信息。
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