CN105916123A - 一种无线Ad Hoc网络中节点群组的管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信领域，更具体地涉及到无线Ad Hoc网络(也称移动对等网络、无线自组网络等)中的各节点对周围能够相互交流节点的管理方法。在节点上建立两种群组：一种是附近的人群组，另一种是私有群组。附近的人群组用于和周围不确定的节点交流，私有群组用来和确定的人群交流。节点上只能建立一个附近的人群组，可以建立多个私有群组。并且介绍了这两种群组的构造方法、用途及特点，通过管理这两种群组实现和周围节点通信。

Description

一种无线Ad Hoc网络中节点群组的管理方法

所属技术领域

本发明涉及无线通信领域，更具体地涉及到无线Ad Hoc网络(也称移动对等网络、无线自组网络等)中的各节点对周围能够相互交流节点的管理方法。

背景技术

传统的通信网络可以简单的分为固定网络(或有线网络)和移动网络(或无线网络)。固定网络中的个人通信终端节点一般有固定电话和台式电脑，固定电话一般采用存储电话号码簿来管理经常使用的电话号码，是一种完全静态的管理方式。台式电脑上一般安装一些即时通信软件来用于个人通信，这些即时通信软件一般通过互相确认来添加好友，再把这些好友按好友本身的不同属性分类，隶属于不同群组，好友本身的属性一般是指同学、同事以及某某项目组等，这些好友节点的属性是完全平等的，只是起一个标识的作用。移动网络中的个人通信终端节点一般是指手机，以前的手机除了无线连接以外，其他功能和固定电话是差不多的，也是通过电话号码簿来管理经常使用的电话号码。而现在的智能手机已经相当于掌上电脑了，除了具有传统的手机功能外，还可以在上面安装各种即时通信应用软件来用于个人通信，这些即时通信软件一般都同时有智能手机和台式电脑两个版本，它们的好友管理方法是一样的。

对讲机通信也属于无线通信，主要分为模拟对讲机和数字对讲机。模拟对讲机一般用不同信道(频点)来区分群组，如果信道有变化，需要通知对应该频点的群组中所有成员统一修改频点设置，这对使用者来说，很不方便。而数字对讲机系统一般需要基站来建立互连，这和手机移动通信系统在网络架构上是一致的，每个通信节点的群组管理方法也和手机类似。

一般情况下，传统的无线通信网络中的节点都是通过基站的支持来建立连接，每个节点不容易觉察到其他节点的位置，所以下面的两个场景，传统的通信方式就很难实现：

1)商家给附近的人投放广告，同时也给想了解附近有哪些商家的游人提供了准确即时的信息。

2)附近的陌生的驾驶汽车的司机之间交流路况。

无线Ad Hoc网络是由多个带有无线收发功能的终端节点共同组成的，它们之间的通信并不需要固定的网络基础设施(例如基站或热点)的支持，每个终端节点可以和无线射频范围内的其他节点直接通信，并且能够通过节点间信息转发(跳)实现更远距离通信，网络中的节点能够自由移动，网络的无线拓扑结构可以随意变化并且无法预知。一般来说，Ad Hoc网络中节点间的路由包含多跳(多次转发)，因此这种网络也称多跳无线Ad Hoc网络。无线Ad Hoc网络中的节点同时兼有主机和路由器的功能，每个节点都以自己为中心由近而远逐步建立连接的，如果在节点上建立这样一个群组，群组中的成员都是附近的节点，群组成员之间可以实时通信交流，应用到上述的两个场景就很方便。

发明内容

根据无线Ad Hoc网络的定义，我们一般会认为无线Ad Hoc网络拓扑结构如图1所示，网络中的所有节点地位平等，通过合适的方法控制各节点的发射功率，保证整个网络节点的连通性。实际应用中图1的场景只适用于规模很小的无线Ad Hoc网络，一般采用图2示意网络拓扑结构(图2中的A0、B0、C0节点称为网关节点，它们之间通过更高速网络互连，网关节点的位置可以固定)，原因如下：

1)理论分析，每个节点的吞吐量随着网络节点数目的增大而迅速下降至零，构建大型无线Ad Hoc网络并不现实。

2)无线节点之间的分组转发延时较大，大规模的无线Ad Hoc网络中过多的转发延时累积常常会难以忍受。

3)一些实际的应用场景如多个独立的地方(如多个机场之间对讲机互连)，采用大规模无线Ad Hoc网络连接很不现实。

本发明中所描述的无线Ad Hoc网络中的节点上一般建立下列两类群组：

1)附近的人群组，该群组中成员从该节点的路由表中按跳数由小到大提取，有一个跳数N限制。由于节点的移动，所以附近的人群组的成员是动态变化的，不同节点的该群组的成员可能不同，而且该群组中成员的数量也可能不同。如图1所示，如果群组限制跳数N为3，节点A6上附近的人群组成员有A6、A7、A8、A9、A0、A1、A2、A3和A4，而节点A9上附近的人群组成员有A9、A8、A7、A6、A4、A1和A0。图2中的网关节点A0、B0和C0，它们可以成为周围节点上附近的人群组中的成员，一般只负责信息转发，不参与成员之间的交流互动，它们是周围节点默认路由网关。附近的人群组用来和周围不固定人群进行交流，内容随机，由于成员之间可能不熟悉，交流内容也不保密。

2)私有群组，该群组中成员之间有确定的工作关系或私人关系，由系统分配的节点识别ID号来建立彼此的联系。每个私有群组在整个无线Ad Hoc网络中拥有一个唯一的群组识别号，私有群组成员的流水号和和私有群组识别号共同组成节点识别ID，用来区分私有群组中的各个成员，如图3所示。由于私有群组识别号的唯一性，所以每个节点识别ID在整个无线Ad Hoc网络中也是唯一的。每个节点可以建立多个私有群组，通过分配不同的节点识别ID号来隶属于不同的私有群组。节点上相同的私有群组成员是一样的，一般情况下不变化。私有群组用来和确定的人群交流，一般是工作同事协作交流或朋友、家人之间的私人聊天，私有群组成员之间交流内容不会流出到群组成员之外。

本发明中所描述的无线Ad Hoc网络中的节点上只能建立一个附近的人群组，可以建立多个私有群组，如图4所示，同事、朋友和家人都属于私有群组。由于无线Ad Hoc网络设计的约束条件限制，系统中的普通节点一般不可能也不允许和系统中所有节点进行通信交流，所以节点之间的通信方式有群内单播、群内多播和群内广播三种方式。对应附近的人群组和私有群组分别有不同的处理方式：

1)在附近的人群组中，每个成员的路由都可以在本地节点的路由表中获得，群内单播只需按路由发送信息即可，群内多播的报文中含有多个目的地址，报文的发送范围同时受限于转发次数(跳数的限制)和目的地址，群内广播的报文不含目的地址，发送范围只受限于转发次数(跳数的限制)。

2)在大规模的无线Ad Hoc网络中，由于受节点资源的限制，每个节点不可能建立一个包含网络中所有节点的路由表，事实上也没必要，一般有一个节点数量或跳数限制，所以节点的本地路由表中可能不完全包含私有群组的所有成员，需要为私有群组单独建立一个路由表，节点常常通过一个群内广播来获取所有群组内成员的路由。私有群组的群内广播采用私有群组识别码作为群内广播地址，节点发射的群内广播报文由群组内成员接力的方式送达所有成员。建立好私有群组的路由表之后就可以采用通常的方式实现群内多播和群内单播。

附图说明：

图1小规模无线Ad Hoc网络拓扑结构示意图；

图2较大规模无线Ad Hoc网络拓扑结构示意图；

图3节点识别ID组成示意图；

图4节点上建立的群组示意图；

图5实例中对讲机节点上的群组示意图；

具体实施例：

下面是一个采用本发明的基于无线Ad Hoc网络的对讲机系统的具体实例。

基于无线Ad Hoc网络的对讲机就是系统网络中的节点，该对讲机节点上只建立了两个群组，一个是附近的人群组，另一个是工作群组，工作群组属私有群组，如图5示意。附近的人群组用于和周围的人交流，如果在车上，可以用来和周围司机打听路况等信息。附近的人群组中的成员限制在4跳以内，根据平面均匀分布计算，最多可以和周围60个对讲机建立连接。本地路由表节点的数量限制是120。

由于本系统的对讲机上只有一个私有群组，所以每个对讲机分配一个节点识别ID，节点识别ID长度为32位，如图3所示，私有群组识别号的长短决定该群组容量大小，这和以太网的IP地址的分配方案相似。本系统的私有群组识别号的长度是24位，除去几个特殊用途的地址外，可以保证250组内成员编址。

附近的人群组中的成员可能不属于同一个私有群组，涉及到工作内容的交流时，要把对讲机设置到工作群组，否则在附近的人群组中组内广播或组内多播，内容会发送给不相干的人。群组中少数关键的人因工作关系，需要和不同私有群组的人交流，而且这些群组成员之间还需要隔离，可以在他们的对讲机上配置多个节点识别ID，隶属于不同的私有群组。

基于无线Ad Hoc网络的对讲机系统和现行的对讲机系统比较具有非常大的优势，采用本发明的节点群组的管理方法能够实现传统对讲机的功能，而且使用更加方便、灵活。

Claims (9)

1.一种无线Ad Hoc网络中节点群组的管理方法，其特征在于：在节点上建立两种群组，一种是附近的人群组，另一种是私有群组；附近的人群组只能建一个，私有群组可以建多个。

2.如权利要求1所述的附近的人群组，其特征在于：该群组中的成员从该节点的本地路由表中按跳数由小到大提取，受限于一个确定的跳数N。

3.如权利要求1所述的附近的人群组，其特征在于：本地节点在该群组中发送的群内多播报文中含有多个目的地址，其发送范围受限于报文转发的次数(跳数的限制)和目的地址。

4.如权利要求1所述的附近的人群组，其特征在于：本地节点在该群组中发送的群内广播报文中不含目的地址，其发送范围仅受限于报文转发的次数(跳数的限制)。

5.如权利要求1所述的私有群组，其特征在于：该群组中的成员由系统分配的节点识别ID号确定。

6.如权利要求5所述的节点识别ID号，其特征在于：该节点识别ID号由整个网络中唯一的私有群组识别号和该私有群组成员流水号组成。

7.如权利要求6所述的整个网络中唯一的私有群组识别号，其特征在于：具有私有群组识别号特征的地址作为该私有群组的群内广播地址。

8.如权利要求1所述的私有群组，其特征在于：每个节点可以建立多个私有群组，系统通过给该节点分配多个节点识别ID号来隶属于不同的私有群组。

9.如权利要求1所述的私有群组，其特征在于：节点上的每个私有群组，都需要该节点为它们单独建一个路由表。