CN104159267A - 一种融合多重网络的云架构移动自组网系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

一种融合多重网络的云架构移动自组网系统及其实现方法，自组网系统包括移动终端模块、云路由服务器模块和指挥终端模块，所述移动终端模块包括路由信息传送子模块和主业信息传送子模块，移动终端模块通过路由信息传送子模块与云路由服务器模块无线连接，通过主业信息传送子模块与指挥终端模块通过移动自组网方式连接。本发明把移动自组网路由功能和主业信息传递功能分别由不同网络独立承担，并充分高效率应用好每个网络资源，便于管理，可以进行复杂的路由计算，且计算效率高，本发明释放了原来自组网中路由所占用的主业信息的网络通道资源，进一步增强了主业信息的网络带宽利用率，主业信息传输更流畅。

Description

一种融合多重网络的云架构移动自组网系统及其实现方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，为一种融合多重网络的云架构移动自组网系统及其实现方法。

背景技术

现有的移动自组网采用单一的自组网络方式，没有固定的基础通信设施，每个移动终端同时充当着路由功能。移动自组网设备由于其移动性，其网络既承载着移动图文、语音等信息传递，同时也要耗费很大的信息资源进行路由信息的传递，这种情况在密集设备组网时，显得效率低下，甚至网络长时被路由信息霸占而拥塞。与此同时单一网络造成了网络路由计算必须由每台设备独立承担，移动自组网设备的计算实现能力有限，不能实现较灵活复杂的路由算法。

发明内容

本发明要解决的问题是：现有的移动自组网采用单一的自组网络方式，每个移动终端既要完成路由计算，又要完成数据传输，资源消耗大，对于现有的各种普及应用的移动终端而言，容易造成路由效率低下、数据传输拥塞等问题，而且移动终端不易实现复杂的路由算法。

本发明的技术方案为：一种融合多重网络的云架构移动自组网系统，包括移动终端模块、云路由服务器模块和指挥终端模块，所述移动终端模块包括路由信息传送子模块和主业信息传送子模块，移动终端模块通过路由信息传送子模块与云路由服务器模块通过无线网络连接，移动终端模块通过主业信息传送子模块与指挥终端模块通过移动自组网方式连接；

路由信息传送子模块与云端路由服务器模块之间传输路由短信，所述路由短信包括移动终端模块发出的路由计算所需的设备位置信息、设备功率信息以及云路由服务器发出来的路由指令信息；主业信息传送子模块与指挥终端模块之间传输主业信息，所述主业信息包括视频信号、语音信号及GPS位置信号。

进一步的，移动终端模块还设有一个双网网管子模块，所述双网网管子模块用于控制路由信息传送子模块与主业信息传送子模块之间的信息按时序传输，控制路由信息传送子模块发送路由短信，双网网管子模块还监测主业信息传送子模块的移动自组网状态。

多个移动终端模块连接至一个云路由服务器模块。

指挥终端包括音视频输入输出子模块、终端操作软件子模块和终端语音图文网络传送子模块，音视频输入输出子模块用于播放主业信息中的视频信号和语音信号，终端操作软件子模块用于向移动终端模块发送操作指令信息，终端语音图文网络传送子模块用于与移动终端模块传输视频信号和语音信号。

路由信息传送子模块与云路由服务器模块的无线连接方式包括2G、3G、4G和卫星通信。

一种融合多重网络的云架构移动自组网系统的实现方法，移动终端模块与指挥终端模块进行移动自组网时，将路由计算和主业信息传输分别由不同的网络完成，以移动自组网为主传输主业信息，无线网络为辅进行路由计算：移动终端模块通过无线网络将路由计算所需信息由路由信息传送子模块发送至云路由服务器模块，云路由服务器模块根据收集到的移动终端模块的状态信息和路由需求信息计算路由指令信息，并将路由信息通过无线网络反馈给路由信息传送子模块，移动终端模块更新路由表，此时主业信息传送子模块根据更新后的路由表，通过移动自组网的方式与指挥终端模块连接，由移动自组网传输主业信息的数据；其中所述状态信息包括移动终端模块的地理位置信息和自组网络信号强度信息。

云路由服务器模块实时计算更新所有移动终端模块的路由指令信息，并实时将计算得到的路由指令信息发送给对应的移动终端模块，具体为：

双网网管子模块监测主业信息传送子模块的移动自组网状态，即监测移动终端模块的状态信息，当状态信息发生了变化，且所述变化超出了预设的变化临界值，则移动终端模块的双网网管子模块控制路由信息传输子模块主动向云路由服务器模块发出状态更新请求，移动终端模块得到云路由服务器模块的请求回应后，将变化的状态信息发给云路由服务器模块，由云路由服务器模块计算更新路由指令信息，并发送给对应的移动终端模块，移动终端模块根据新的路由指令信息进行移动自组网。

为了解决现有技术中单一网络构成的移动自组网带来的路由效率简单低下、图传拥塞等问题，本发明提出了一种融合多重网络的云架构移动自组网，把移动自组网路由功能和语音、图文信息传递功能分别由不同网络独立承担，并充分高效率应用好每个网络资源，本发明将现有的基础通信无线网络结合到移动自组网中，是有侧重点的，首先本发明提出来的网络实现方法从根本上还是一种自组网方法，本发明是为了进行更高带宽实时性更好的无线语音图传，现有移动自组网技术的路由发现与维护是要占用一定的带宽的，因此采用现有的技术经常出现视频图像卡顿不畅，有马赛克等现象，严重时通信链路时断时续，本发明的主业信息交换还是走的自组网，具有自组网的多跳无中心的特点；其次，本发明通过固有基础网路采用云计算得到路由的方式是为了解决现有自组网的路由带宽利用率不足，路由效率低下等问题，云计算所用的网络在系统中属于辅助子网络，它是为自组网来服务的，所以本发明提出的网络系统不是简单的移动自组网与云计算的结合，它们是有主次关系的。现有技术中针对移动自组网的性能改进都注重在改进路由算法、移动节点性能或数据传输协议等方面，其本质上都还是由移动自组网承担所有的路由计算和主业信息传输，本发明另辟蹊径，融合无线通信网络，通过分担路由计算的部分来释放移动自组网的资源，具有非显而易见性。

本发明有益效果如下：

首先，现有的单一网络自组网系统的移动终端设备，它本身既是前端音视频采集设备，同时又是一个移动路由网络设备，它肩负着复杂的网络路由功能，网络传输的数据中除了有效的音视频数据外，还有相当一部分网络资源要被路由维护占用。而在本发明中提出的融合多重网络的云架构移动自组网系统中，移动设备(即移动终端模块)的路由均交给了云路由服务器统一集中进行路由维护，它是一种集中式路由方式，而且它利用了另一单独网络资源，即移动终端模块与云路由服务器模块采用现有的基础通信网络，由此释放了原来自组网中路由所占用的主业信息的网络通道资源，进一步增强了主业信息的网络带宽利用率，主业信息的音视频传输更流畅。本发明融合多重网络时无需改动原移动自组网的组网方式，保有原移动自组网的网络传输优点的同时，提高了移动自组网的主业信息传输效率。

其次，采用集中路由的方式，可以充分利用云路由服务器模块的强大处理能力，对付复杂而密集的网络环境。在云路由服务器模块上的路由处理可以变得更加灵活方便，甚至可以很清晰的掌握自组网中的路由线路状态，网络管理者可以进行适当的人为的调度。

最后，本发明中提出的网络系统的移动终端模块不用再负担复杂的路由计算，其本地资源消耗降低，对移动终端模块的中央处理器的处理能力要求降低，设备的实现复杂度降低。在此基础上，移动自组网的路由改进可以统一在云路由服务器模块进行，而无需逐一更改移动终端模块设备，有利于今后移动自组网的改进。

附图说明

图1为本发明的网络结构示意图。

图2为本发明系统模块关系图。

图3为本发明的移动终端设备模块构成图。

图4为本发明的系统路由实现流程图。

具体实施方式

现有技术的移动自组网中每个用户终端都兼有路由器和主机两种功能。作为主机，终端需要运行各种面向用户的应用程序，如编辑器、浏览器等；作为路由器，终端需要运行相应的路由协议，根据路由策略和路由表完成数据分组的转发和路由维护工作，现有技术的这种单一网络自组网系统对终端的设备性能要求高，不适于现在普及的各种手机等移动终端。

本发明提出了一种融合多重网络的云架构移动自组网系统及其实现方法，融合现有的基础通信网络和移动自组网，把移动自组网的路由功能和语音、图文信息传递功能分别由不同网络独立承担，并充分高效率应用好每个网络资源。采用本发明的移动自组网(如图1)进行测试，较现有技术中的未改进的网络有效带宽占用率由75％提升到90％”。结果表明本发明能达到语音图文信息高效率高带宽占用率的传递，同时移动路由采用云架构的方式最终交由强大的云计算能实现复杂而灵活的路由算法。这种网络系统在密集移动自组网环境下应用显得游刃有余。

本发明的自组网系统由三个主要模块构成，如图1和图2所示：移动终端模块、云路由服务器模块和指挥终端模块。三者之间的连接关系为：移动终端模块与云路由服务器模块之间采用现有的基础通信网络如2G、3G、卫星通信等网络进行无线连接，它们之间传递的信息主要为移动终端模块发出来的路由计算所需的设备位置信息、设备功率信息以及云路由服务器模块发出来的路由指令信息，在这里统一称为路由短信。移动终端模块与指挥终端模块之间通过自组网进行高速信号连接，它们不需要固定的基础通信网络，每个移动终端模块都有独立的射频发射和接收模块，移动终端模块与指挥终端模块之间的组网连接关系按照前述的路由短信确立，不需要每个移动终端模块自行路由维护；移动终端模块与指挥终端模块之间传递的是视频信号以及语音信号、GPS位置信号等，由于原来用于路由计算的资源被释放出来，本发明的自组网方式可以高效率地传输数据量大的数据，例如帧率在30帧以上，高清720线以上的实时性视频，指挥终端模块还可以向移动终端模块传输操作指令信息，对移动终端模块进行控制，在这里统一称之为主业信息。云路由服务器模块与指挥终端模块之间关系相对较为独立，在一些条件具备的应用场合下可以将云路由服务器模块嵌入到指挥终端模块中。下面分别介绍三个模块的实现方案。

移动终端模块：

移动终端模块包括路由信息传送子模块与主业信息传送子模块，两个子模块都有各自的一套独立的射频收发通道，路由信息传送子模块维护更新自身设备的路由表信息，所述路由表信息正是主业信息传递的实际使用路径。路由信息传送子模块采用现有的基础通信网络诸如2G/3G/卫星通信与云路由服务器模块进行组网，每一个移动终端模块都有所采用的组网方式下的唯一授权身份识别码，通信方式与所采用的现有通信网络的通信方式相同，路由短信内容以所采用的通信网络约定的协议进行文本信息传送，如在2G/3G网络下采用短消息的方式在移动终端模块与云路由服务器模块之间进行信息交换。云路由服务器模块将根据收集到的有效组网系统中的所有移动终端模块的状态信息，包括地理位置信息、设备的自组网络信号强度信息等以及移动终端模块的路由需求信息，做出计算给出每一个移动终端模块的路由指令信息，并及时通过所采用的路由通信网络(2G/3G/卫星通信)告知对应的移动终端模块进行路由表更新。主业信息传送子模块的路由层直接借用路由信息传送子模块更新的路由链表，省去了繁杂的路由分析计算过程。主业信息传送子模块的其它构成与现有通用的移动自组网采取的方式相同，故不在此重复叙述。

如图3所示，本发明在移动终端模块中还设有一个双网网管子模块，用于控制路由信息传送子模块与主业信息传送子模块之间的信息按时序传输，控制路由信息传送子模块发送路由短信，双网网管子模块还监测主业信息传送子模块的移动自组网状态。双网网管子模块一方面用于协调分配移动终端模块对应两个网络的任务，使路由信息传送子模块及时更新请求，主业信息传送子模块及时进行路由本地刷新。另一方面双网网管子模块能根据主业信息传送子模块的得到移动终端模块在移动自组网的链路状态，实时监测路由执行的状况，并把状态信息通过路由网络更新至云路由服务器模块，以供其进行路由计算。

云路由服务器模块：

云路由服务器模块主要负责计算并更新系统中的所有移动终端模块的路由链信息，即路由指令信息。根据在云端采集到的系统中各个移动终端模块的状态信息以及路由需求信息，通过路由算法实现系统中各个移动终端模块的快速复杂准确的路由，并及时通过云网络通知到各个移动终端模块进行更新。整个路由过程是一个实时信息交互过程，如图4所示，首先某个移动终端模块的状态信息监测电路监测到状态信息发生了变化，并且变化值超过了预设的临界值，然后该移动终端模块即会主动发出设备状态更新请求，该移动终端模块得到来自云路由服务器模块的请求回应后，将变化的设备状态更新发给云路由服务器模块，最后云路由服务器模块收到信息后及时计算更新路由链表，并通过云网络下发给请求路由更新的移动终端模块。

指挥终端模块：

指挥终端模块主要负责将采集到的前端主业信息在指挥终端的音箱、显示屏按要求恢复出来，并能通过指挥终端自带的语音对讲设备对前端移动设备发送语音命令，或通过指挥终端的软件对前端的设备进行某些操作。指挥终端包括音视频输入输出子模块、终端操作软件子模块和终端语音图文网络传送子模块，音视频输入输出子模块用于播放主业信息中的视频信号和语音信号，终端操作软件子模块用于向移动终端模块发送操作指令信息，终端语音图文网络传送子模块用于与移动终端模块传输视频信号和语音信号。

本发明实施中，移动终端模块与指挥终端模块进行移动自组网时，将路由计算和主业信息传输分别由不同的网络完成，以移动自组网为主传输主业信息，无线网络为辅进行路由计算：移动终端模块通过无线网络将路由计算所需信息由路由信息传送子模块发送至云路由服务器模块，云路由服务器模块根据收集到的移动终端模块的状态信息和路由需求信息计算路由指令信息，并将路由信息通过无线网络反馈给路由信息传送子模块，移动终端模块更新路由表，此时主业信息传送子模块根据更新后的路由表，通过移动自组网的方式与指挥终端模块连接，由移动自组网传输主业信息的数据；其中所述状态信息包括移动终端模块的地理位置信息和自组网络信号强度信息。

本发明提出了一种新的移动自组网方式，通过融合现有基础通信网络和移动自组网，实现网络资源的优化分配，提高移动自组网的性能和主业信息传输效率。

Claims (7)

1.一种融合多重网络的云架构移动自组网系统，其特征是包括移动终端模块、云路由服务器模块和指挥终端模块，所述移动终端模块包括路由信息传送子模块和主业信息传送子模块，移动终端模块通过路由信息传送子模块与云路由服务器模块通过无线网络连接，移动终端模块通过主业信息传送子模块与指挥终端模块通过移动自组网方式连接；

路由信息传送子模块与云端路由服务器模块之间传输路由短信，所述路由短信包括移动终端模块发出的路由计算所需的设备位置信息、设备功率信息以及云路由服务器发出来的路由指令信息；主业信息传送子模块与指挥终端模块之间传输主业信息，所述主业信息包括视频信号、语音信号及GPS位置信号。

2.根据权利要求1所述的一种融合多重网络的云架构移动自组网系统，其特征是移动终端模块还设有一个双网网管子模块，所述双网网管子模块用于控制路由信息传送子模块与主业信息传送子模块之间的信息按时序传输，控制路由信息传送子模块发送路由短信，双网网管子模块还监测主业信息传送子模块的移动自组网状态。

3.根据权利要求1或2所述的一种融合多重网络的云架构移动自组网系统，其特征是多个移动终端模块连接至一个云路由服务器模块。

4.根据权利要求1或2所述的一种融合多重网络的云架构移动自组网系统，其特征是指挥终端包括音视频输入输出子模块、终端操作软件子模块和终端语音图文网络传送子模块，音视频输入输出子模块用于播放主业信息中的视频信号和语音信号，终端操作软件子模块用于向移动终端模块发送操作指令信息，终端语音图文网络传送子模块用于与移动终端模块传输视频信号和语音信号。

5.根据权利要求1或2所述的一种融合多重网络的云架构移动自组网系统，其特征是路由信息传送子模块与云路由服务器模块的无线连接方式包括2G、3G、4G和卫星通信。

6.一种融合多重网络的云架构移动自组网系统的实现方法，其特征是移动终端模块与指挥终端模块进行移动自组网时，将路由计算和主业信息传输分别由不同的网络完成，以移动自组网为主传输主业信息，无线网络为辅进行路由计算：移动终端模块通过无线网络将路由计算所需信息由路由信息传送子模块发送至云路由服务器模块，云路由服务器模块根据收集到的移动终端模块的状态信息和路由需求信息计算路由指令信息，并将路由信息通过无线网络反馈给路由信息传送子模块，移动终端模块更新路由表，此时主业信息传送子模块根据更新后的路由表，通过移动自组网的方式与指挥终端模块连接，由移动自组网传输主业信息的数据；其中所述状态信息包括移动终端模块的地理位置信息和自组网络信号强度信息。

7.根据权利要求6所述的一种融合多重网络的云架构移动自组网系统的实现方法，其特征是云路由服务器模块实时计算更新所有移动终端模块的路由指令信息，并实时将计算得到的路由指令信息发送给对应的移动终端模块，具体为：

双网网管子模块监测主业信息传送子模块的移动自组网状态，即监测移动终端模块的状态信息，当状态信息发生了变化，且所述变化超出了预设的变化临界值，则移动终端模块的双网网管子模块控制路由信息传输子模块主动向云路由服务器模块发出状态更新请求，移动终端模块得到云路由服务器模块的请求回应后，将变化的状态信息发给云路由服务器模块，由云路由服务器模块计算更新路由指令信息，并发送给对应的移动终端模块，移动终端模块根据新的路由指令信息进行移动自组网。