CN106487586A - 一种自组织网络拓扑建立方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种将大量节点划分为两级多簇、半对等、无中心的自组织网络拓扑建立方法及装置。本发明的自组织网络拓扑建立方法，将节点划分为多个节点簇，针对簇节点组成多个第二级自组织网络，以及从每个节点簇中选取节点组成第一级自组织网络，得到由多个自组织网络构成的网络拓扑，并且该网络拓扑中的任意两个节点可进行通信。相比于现有技术中自组织网络拓扑存在的所包含节点数量有限、扩展性差的问题，本发明实施例的网络拓扑增加了自组织网络中的节点数量，可支持大量节点之间的数据传输和处理。基于本发明实施例的自组织网络拓扑建立方法构建的数据链网络，包含大量节点、架构灵活、扩展性高，适用于多兵种联合作战的新一代数据链网络结构。

Description

一种自组织网络拓扑建立方法及装置
技术领域
本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种自组织网络拓扑建立方法及装置。
背景技术
目前，为了提高军事技术领域中数据链的性能，数据链在一个自组织网络的基础上的进行组网。自组网，即自组织网络，是一种临时性的自治网络系统，其不依赖于任何通信基础设施，依靠无线终端之间的相互协作来完成网络的建立和维护，其中无专门设置的中心节点，其中的每个节点的地位是对等的，特别适用于需要无线传输的军事作战场景。
自组网中无中心控制节点，各个节点需要实时监测或获取自组网中其它节点的状态，比如需要获取其它节点的路由、位置等信息，此时如果自组网中节点数量太多，会导致自组网中节点性能降低，影响网络中节点之间的通信效率，因此，一个自组网的网络拓扑中所包含的节点数量不多，基于一个自组网的基础上所得到的数据链中的节点数量较少，而数据链可支持大量节点之间的数据传输和处理。因此，目前亟需一种构建能够容纳大量节点的网络拓扑，以供具有大量节点的数据链组网使用。
发明内容
本发明提供一种自组织网络拓扑建立方法及装置，用以解决现有技术中一个自组网的网络拓扑中所包含的节点数量不多，基于一个自组网的基础上所得到的数据链中的节点数量较少，不能满足具有大量节点的数据链组网需求的问题。
本发明提供一种自组织网络拓扑建立方法，包括：
获取当前所有节点的属性信息；
根据各个节点的属性信息以及预设聚类算法，将各个节点划分为若干个节点簇；
分别从每个节点簇中选取至少一个节点，将选取的各个节点组成第一级自组织网络；并，
针对每个节点簇，将该节点簇中的各个节点组成一个第二级自组织网络。
所述方法，中分别从每个节点簇中选取至少一个节点，将选取的各个节点组成第一级自组织网络，具体包括：
分别选取每个节点簇的中心节点，将选取的各个中心节点组成第一级自组织网络。
所述方法，还包括：
若所述第一级自组织网络中的任一节点故障，从该故障节点所属的节点簇中选取一个非故障节点替换该故障节点。
本发明实施例可以保证整个网络拓扑中任意两个节点之间的正常通信。
所述方法中，从该故障节点所属的节点簇中选取一个非故障节点替换该故障节点，具体包括：
根据预先设定的该故障节点所属的节点簇中非故障节点的优先级，选取优先级最高的一个非故障节点替换该故障节点。
所述方法中，所述第一级自组织网络中任意两个节点之间采用预先建立的两个通信信道组进行数据传输；其中，所述两个通信信道组中，一个通信信道组用于传输关键信息，另一个通信信道组用于传输非关键信息。
本发明实施例可以保证所建立的网络拓扑的可靠性和数据传输的安全性。
本发明还提供一种自组织网络拓扑建立装置，包括：
获取单元，用于获取当前所有节点的属性信息；
聚类单元，用于根据各个节点的属性信息以及预设聚类算法，将各个节点划分为若干个节点簇；
第一组成单元，用于分别从每个节点簇中选取至少一个节点，将选取的各个节点组成第一级自组织网络；
第二组成单元，用于针对每个节点簇，将该节点簇中的各个节点组成一个第二级自组织网络。
所述装置中，所述第一组成单元，具体用于：
分别选取每个节点簇的中心节点，将选取的各个中心节点组成第一级自组织网络。
所述装置，还包括：
替换单元，用于若所述第一级自组织网络中的任一节点故障，从该故障节点所属的节点簇中选取一个非故障节点替换该故障节点。
所述装置中，所述替换单元，具体用于：
根据预先设定的该故障节点所属的节点簇中非故障节点的优先级，选取优先级最高的一个非故障节点替换该故障节点。
所述装置中，所述第一级自组织网络中任意两个节点之间采用预先建立的两个通信信道组进行数据传输；其中，所述两个通信信道组中，一个通信信道组用于传输关键信息，另一个通信信道组用于传输非关键信息。
利用本发明实施例提供的自组织网络拓扑建立方法和装置，具有以下有益效果：通过将节点进行分组，并针对每组节点组成多个第二级自组织网络，以及从每组中选取节点组成第一级自组织网络，得到由多个自组织网络构成的网络拓扑，并且该网络拓扑中的任意两个节点可进行通信，相比于现有技术中仅有一个自组织网络的情况，本发明实施例的网络拓扑增加了自组织网络中的节点数量，可以支持大量节点之间的数据传输和处理，并且，所建立的网路拓扑中没有中心控制节点，各个节点地位平等相互协作，抗毁性强。此外，可利用本发明实施例提供的网络拓扑构建数据链网络，从而满足具有大量节点的数据链组网需求。
附图说明
图1为本发明实施例提供的自组织网络拓扑建立方法流程图；
图2为本发明实施例提供的自组织网络拓扑示意图；
图3为本发明实施例提供的自组织网路拓扑建立装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明提供的自组织网络拓扑建立方法及装置进行更详细地说明。
本发明实施例提供一种自组织网络拓扑建立方法，如图1所示，包括：
步骤101，获取当前所有节点的属性信息。
具体的，当前场景中，预规划到自组织网络拓扑中的各个节点具有属性信息，节点的属性信息可以包括该节点的交换距离、该节点的位置以及该节点的类型中的至少一项，还可包括其它属性信息，这里不做限定，其中，节点的交换距离即节点的传输距离。当应用到军事领域时，节点的类型可以包括控制该节点的兵种、携带该节点的武器等，应用到会议场景时，节点的类型可以包括控制该节点的用户所属的部门、职位等。
步骤102，根据各个节点的属性信息以及预设聚类算法，将各个节点划分为若干节点簇。
具体的，预设聚类算法可以为分布式聚类算法，也可以为其它现有的聚类算法，这里不做限定。其中，将各个节点的属性信息作为将节点划分为若干节点簇的依据，从而根据预设聚类算法得到若干个节点簇。每个节点簇中至少包含一个节点。其中，当节点属性信息包括节点的位置时，得到的节点簇中中心节点的位置与该节点簇中其它节点的位置之间的距离不超过设定阈值，即将距离某一节点(相当于节点簇中的中心节点)的距离不超过设定阈值的节点划分到同一节点簇；当节点的属性包括节点的类型时，得到的节点簇中各节点的类型相同，即，将节点类型相同的节点划分到同一节点簇；当节点属性信息包括节点的交换距离时，得到的节点簇中，任意两个节点的交换距离的差值不超过预设范围，即将交换距离相当的节点划分到同一节点簇。
步骤103，分别从每个节点簇中选取至少一个节点，将选取的各个节点组成第一级自组织网络。
具体的，针对每个节点簇，从该节点簇中选取至少一个节点，并将从各个节点簇中选取的节点组成一个自组织网络，作为第一级自组织网络。需要说明的是，优选地，针对每个节点簇，当该节点簇中包括多个节点时，该节点簇中的至少一个节点不属于第一级自组织网络。
具体实施时，优选地，分别选取每个节点簇的中心节点，将选取的各个中心节点组成第一级自组织网络。
步骤104，针对每个节点簇，将该节点簇中的各个节点组成一个第二级自组织网络。
具体的，针对每个节点簇，将该节点簇内的节点组成一个第二级自组织网络，其中，第二级自组织网络的个数与节点簇的个数相同，同一节点簇(即同一第二级自组织网络)中的节点基于自组织网络协议互相通信，第一级自组织网络内的各个节点基于自组织网络协议互相通信，针对每个第二级自组织网络，该第二级自组织网络中不属于第一级自组织网络的节点通过该第二级自组织网络中属于第一级自组织网络的节点与其他第二级自组织网络中的节点进行通信。
如图2所示，为按照本发明实施例提供的自组织网络拓扑建立方法得到的自组织网络拓扑，其中，节点1-节点3为第一个节点簇，节点4-节点7为第二个节点簇，节点8-节点10为第三个节点簇，一个节点簇中的各个节点组成一个第二级自组织网络，第一级自组织网络中包含四个节点，即节点3、节点4、节点7以及节点10。如果节点8需要与节点1通信，节点8需将数据传输给节点10，由节点10将节点8传输的数据传输给节点3，最后由节点3将节点8传输的数据传输给节点1，从而完成节点8与节点1之间的通信。图2中各节点的连接通信关系只是一个示例，当然，第一级自组织网络中的任意两个节点之间可基于自足自网络协议进行通信，任一第二级自组织网络中的任意两个节点之间可基于自足自网络协议进行通信。
本发明实施例中，步骤103和步骤104执行顺序的先后可不做限定，二者也可同时执行，或者先执行步骤104，再执行步骤103。
利用本发明实施例，通过将节点进行分组，并针对每组节点组成多个第二级自组织网络，以及从每组中选取节点组成第一级自组织网络，得到由多个自组织网络构成的自组织网络拓扑，并且该自组织网络拓扑中的任意两个节点可进行通信，相比于现有技术中自组织网络拓扑存在的所包含节点数量有限、扩展性差的问题，本发明实施例的自组织网络拓扑增加了自组织网络中的节点数量，可以支持大量节点之间的数据传输和处理。本发明实施例所建立的自组织网路拓扑中没有中心控制节点(即无中心)，各个节点地位平等相互协作，抗毁性强。此外，可利用本发明实施例提供的自组织网络拓扑构建数据链网络，从而使得构建的数据链网络能够包含大量节点、架构灵活、扩展性高，因此，本发明实施例所建立的自组织网络拓扑适用于多兵种联合作战的新一代数据链网络结构。
利用本发明实施例，能够将大量节点划分为两级多簇、半对等、无中心的自组织网络拓扑，具体的，两级多簇可解释为：按照聚类算法将大量节点划分为多个节点簇，每个节点簇组成一个第二级自组织网络，从每个节点簇中选取节点组成第一级自组织网络；半对等可解释为：所得到的自组织网络拓扑中，第一级自组织网络中的各个节点地位对等，每个第二级自组织网络中的各个节点地位对等，任一第二级自组织网络中不属于第一级自组织网络的节点与其他第二级自组织网络中的节点的地位不对等。
假设，现有技术中，一个自组织网络最多可容纳32个节点，而利用本发明实施例提供的自组织网络拓扑，最多可容纳32*32个节点，可见，本发明实施例建立的自组织网络拓扑，大大的增加了节点数量。
图1提供的实施例建立的自组织网络拓扑中，第一级自组织网络可以保证整个自组织网络拓扑中节点之间的通信，但为了保证整个自组织网络拓扑中节点间的正常通信，可实时监测第一级自组织网络中各节点的状态，若第一级自组织网络中的任一节点故障，从该故障节点所属的节点簇中选取一个非故障节点替换该故障节点，即，将选取的非故障节点代替故障节点进入第一级自组织网络，从而保证该故障节点所属的节点簇中的各节点与其它节点簇中节点能够进行通信。
在具体实施时，优选地，按照以下方式，从该故障节点所属的节点簇中选取一个非故障节点替换该故障节点：根据预先设定的该故障节点所属的节点簇中非故障节点的优先级，选取优先级最高的一个非故障节点替换该故障节点。
具体的，可设定有线通信节点的优先级比无线通信节点的优先级高，或者，根据节点的物理特性、节点对应的通信链路种类确定节点的优先级，或者，根据实际应用场景，预先固定各个节点的优先级。在应用到军事领域时，还可根据节点周边的防护等级确定节点的优先级，比如：如果节点在防空导弹布防范围内或在地下掩体内，则认为该节点为高优先级节点，否则，认为该节点为低优先级节点。当同一优先级的非故障节点包括多个时，可从中随机选择一个非故障节点替换故障节点。在优先级划分时，可将不同的优先级段对应不同的优先级类型，比如，优先级类型包括一般节点、较可靠节点、高可靠节点、其中，一般节点的优先级小于较可靠节点的优先级，较可靠节点的优先级小于高可靠节点的优先级，并且，一般节点对应一个优先级段，比如对应优先级段为1-3，较可靠节点对应一个优先级段，比如对应优先级段为4-6，高可靠节点对应一个优先级段，比如对应优先级段为7-9。
具体实施过程中，第一级自组织网络中任意两个节点之间可采用预先在物理层建立的两个通信信道组进行数据传输，其中，两个通信信道组中，一个通信信道组用于传输关键信息，另一个通信信道组用于传输非关键信息。可根据全向协商得到两个通信信道组，用于传输关键信息的通信信道组为高可靠性低带宽的通信信道组，所传输的关键信息包括关键控制信息、网络拓扑建立信息、紧急语音呼叫等对连通性和可靠性要求较高的信息；用于传输非关键信息的通信信道组为高带宽的通信信道组，所传输的非关键信息包括侦查信息、监视信息、视频信息等可以在超短波、微波雷达波段传输的信息。本发明实施例中的两个通信信道组建立在物理层，为两个相互独立的通信信道组，通过使用高可靠性的通信信道组传输关键信息可保证关键信息的不丢失，从而提高所建立的自组织网络拓扑的可靠性，使用低带宽的通信信道组传输非关键信息可以提高信息传输的速度。
需要说明的是，本发明实施例中涉及的节点可以为手机、笔记本电脑以及其他军事领域中所涉及的无线通信设备。节点也可以为其他有线通信设备，这里不做限定。
基于与上述实施例提供的自组织网络拓扑建立方法同样的发明构思，如图3所示，本发明实施例还提供一种自组织网络拓扑建立装置，包括：
获取单元301，用于获取当前所有节点的属性信息；
聚类单元302，用于根据各个节点的属性信息以及预设聚类算法，将各个节点划分为若干个节点簇；
第一组成单元303，用于分别从每个节点簇中选取至少一个节点，将选取的各个节点组成第一级自组织网络；
第二组成单元304，用于针对每个节点簇，将该节点簇中的各个节点组成一个第二级自组织网络。
所述装置中，所述第一组成单元，具体用于：
分别选取每个节点簇的中心节点，将选取的各个中心节点组成第一级自组织网络。
所述装置，还包括：
替换单元305，用于若所述第一级自组织网络中的任一节点故障，从该故障节点所属的节点簇中选取一个非故障节点替换该故障节点。
所述装置中，所述替换单元，具体用于：
根据预先设定的该故障节点所属的节点簇中非故障节点的优先级，选取优先级最高的一个非故障节点替换该故障节点。
所述装置中，所述第一级自组织网络中任意两个节点之间采用预先建立的两个通信信道组进行数据传输；其中，所述两个通信信道组中，一个通信信道组用于传输关键信息，另一个通信信道组用于传输非关键信息。
利用本发明实施例提供的自组织网络拓扑建立方法和装置，具有以下有益效果：通过将节点进行分组，并针对每组节点组成多个第二级自组织网络，以及从每组中选取节点组成第一级自组织网络，得到由多个自组织网络构成的自组织网络拓扑，并且该自组织网络拓扑中的任意两个节点可进行通信，相比于现有技术中自组织网络拓扑存在的所包含节点数量有限、扩展性差的问题，本发明实施例的自组织网络拓扑增加了自组织网络中的节点数量，可以支持大量节点之间的数据传输和处理。本发明实施例所建立的自组织网路拓扑中没有中心控制节点，各个节点地位平等相互协作，抗毁性强。此外，可利用本发明实施例提供的自组织网络拓扑构建数据链网络，从而使得构建的数据链网络能够包含大量节点、架构灵活、扩展性高，因此，本发明实施例所建立的自组织网络拓扑适用于多兵种联合作战的新一代数据链网络结构。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种自组织网络拓扑建立方法，其特征在于，包括：
获取当前所有节点的属性信息；
根据各个节点的属性信息以及预设聚类算法，将各个节点划分为若干个节点簇；
分别从每个节点簇中选取至少一个节点，将选取的各个节点组成第一级自组织网络；并，
针对每个节点簇，将该节点簇中的各个节点组成一个第二级自组织网络。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分别从每个节点簇中选取至少一个节点，将选取的各个节点组成第一级自组织网络，具体包括：
分别选取每个节点簇的中心节点，将选取的各个中心节点组成第一级自组织网络。
3.根据权利要球1所述的方法，其特征在于，还包括：
若所述第一级自组织网络中的任一节点故障，从该故障节点所属的节点簇中选取一个非故障节点替换该故障节点。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，从该故障节点所属的节点簇中选取一个非故障节点替换该故障节点，具体包括：
根据预先设定的该故障节点所属的节点簇中非故障节点的优先级，选取优先级最高的一个非故障节点替换该故障节点。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一级自组织网络中任意两个节点之间采用预先建立的两个通信信道组进行数据传输；其中，所述两个通信信道组中，一个通信信道组用于传输关键信息，另一个通信信道组用于传输非关键信息。
6.一种自组织网络拓扑建立装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取当前所有节点的属性信息；
聚类单元，用于根据各个节点的属性信息以及预设聚类算法，将各个节点划分为若干个节点簇；
第一组成单元，用于分别从每个节点簇中选取至少一个节点，将选取的各个节点组成第一级自组织网络；
第二组成单元，用于针对每个节点簇，将该节点簇中的各个节点组成一个第二级自组织网络。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一组成单元，具体用于：
分别选取每个节点簇的中心节点，将选取的各个中心节点组成第一级自组织网络。
8.根据权利要球6所述的装置，其特征在于，还包括：
替换单元，用于若所述第一级自组织网络中的任一节点故障，从该故障节点所属的节点簇中选取一个非故障节点替换该故障节点。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述替换单元，具体用于：
根据预先设定的该故障节点所属的节点簇中非故障节点的优先级，选取优先级最高的一个非故障节点替换该故障节点。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一级自组织网络中任意两个节点之间采用预先建立的两个通信信道组进行数据传输；其中，所述两个通信信道组中，一个通信信道组用于传输关键信息，另一个通信信道组用于传输非关键信息。
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