CN106535275B - 一种农村快递车分层管理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种农村快递车分层管理装置，包括分层管理模块，网格处理模块，串行通信模块，等级处理模块，广播模块，数据传输模块，能耗处理模块，睡眠管理模块，通信延迟管理模块，通过这种本发明的主要目的是通过对多个农村的快递车的情况，采用智能化的方法，从而减少了对通信资源不断重复调度次数的操作，减少了判断时间，并且通过采用更智能化的方法去实现。

Description

一种农村快递车分层管理装置

技术领域

本发明涉及一种农村快递车局域网系统设计领域，涉及一种农村快递车局域网管理和控制的装置。

背景技术

快递车的通信网络的移动特点，体现在网络节点的移动性上，一般情况下网络中可移动的节点的移动都会带来网络通信拓扑的改变.移动快递车的移动一种是节点自身为实现某种功能性目的移动，可以看成为在移动快递车上的通信节点，:快递车装配一套可实时测量货物、时速等动态设备，在给定的范围内移动的同时，管理人员可以随时检测到快递的这些实时信息；另一种是由于外界环境带来的节点的位移，比如风雨、水中的移动快递车等。同时，还有研究认为网络中节点的失效也可以视为一种无线网络节点的移动，这种观点实际上把“移动”的概念扩展到了“链路拓扑”的改变层面。由此可见，移动通信是快递车的通信网络中的重要特点。在移动快递车的移动过程中，如果移动快递车移动超出了当前与其通信的节点的信号彼盖范围内、进入其它节点的信号畏盖范围内，则可以称之为发生了切换。在快递车的通信网络节点的移动管理策略中，可以分为基于节点的移动和基于网络的移动。

定点管理通信消息码快递车定点管理系统中传输的通信消息码以定点管理协议数据单元定点管理。地址域包含发送通信消息码地址和接收通信消息码地址，控制域只包含通信消息码发送类型，以上部分为强制选择区域。而数据域则为可选区域，

本发明的主要目的是通过对多个农村的快递车的情况，采用智能化的方法，从而减少了对通信资源不断重复调度次数的操作，减少了判断时间，并且通过采用更智能化的方法去实现。因此，可以说通过这种实现方式是很有必要的。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种通过使用智能调整的方式来实现一种农村快递车分层管理装置，用于解决无法对多个农村快递车分层管理装置的问题。

农村快递车分层管理装置，其特征在于：包括分层管理模块，网格处理模块，串行通信模块，等级处理模块，广播模块，数据传输模块，能耗处理模块，睡眠管理模块，通信延迟管理模块；

分层管理模块用于管理多节点串行通信；多节点串行通信中的一条边可以包括任意多个点的多少，而非传统边中的“两点一边”，多节点串行通信中的一条边称为初始超级通信边；从而分层管理模块采用这种多节点串行通信方式能快速建立网络快递车的聚类集合，并利用最小生成树思想，形成在快递车局域网中网络拓扑管理中的多节点串行通信，即通过多节点串行通信中的一条边不断进行的融合进相近的通信频率的快递车通信频率以实现相似频率的网络采集数据的回传；

网格处理模块用于分层管理模块工作开始前对网络划分好网格，以划好的网格作为网络的初始超级通信边，并根据快递车的通信网络节点部署的随机性进行划分网格；

串行通信模块用于初始超级通信边中的多节点串行通信的串行通信策略：当两条超级通信边相互包含情况时，即当多节点串行通信中的两条超级通信边存在相互包含情况时，对通信模式进行处理，以免对局域网中的网络拓扑和通信信号造成严重的影响和干扰；

等级处理模块用于快递车的通信网络分层中的等级块的执行，以固定时间为执行周期，在每个执行周期中，又分为等级块的建立阶段和数据稳定传输阶段；等级块的建立阶段是网络节点选取等级块的块首、快递车节点加入等级块的过程；数据稳定传输阶段是把等级块内的快递车通信节点把采集到的数据传送给等级块的块首，等级块的块首将数据融合后，直接发送给网络汇聚节点；等级块的块首在此过程中能量消耗快，因此需要在每一轮结束后，重新选取等级块的块首；

等级块的块首的选取采取分布式方法，不需要网络汇聚节点的控制，每个单独的快递车的独立决定是否称为所处的等级块的块首；在此过程中，每个节点产生一个(0,1)区间内的随机数，若该数小于一设定值，则广播自己作为等级块的块首的消息给邻域节点，并把一设定值置为0；并在后续执行周期中不再充当等级块的块首，依此规律，未当选过等级块的块首的快递车节点的当选概率逐渐增大；

广播模块在等级块的块首选取完成后，等级块的块首进行广播一个通知消息，非等级块的块首的快递车节点收到该消息后，根据信号的强弱程度选取一个等级块的块首，加入该等级块；至此，快递车的通信局域网络完成等级块的建立；

完成了等级块的建立后，快递车的通信网络就可以进入到数据传输阶段；在此阶段中，等级块的块首的快递车节点会给等级块内的成员节点分配并发送休眠调度，确定等级块内节点给等级块的块首的快递车节点发送数据的时间间隙，在各自的发送数据间隙外，等级块的块首的快递车节点则可以进入休眠状态，以节约能量；

数据传输模块用于实现的快递车的通信网络组网和数据传输；实现网络拓扑控制消息的减少，减少不必要的控制消息的收发，节约网络能耗；等级块的块首的轮换策略将能耗相对均匀的分散在不同的节点上，从而避免单个农村快递车的通信信号衰减带来的网络通信的问题；并增加了网络的可扩展性；等级块的块首的快递车节点到网络汇聚节点采取的是单跳策略，即数据经由等级块的块首的快递车节点后，由等级块的块首的快递车节点直接发送给网络汇聚节点，从而制约网络覆盖区域的大小，即网络覆盖范围不能超过等级块的块首的快递车节点到网络汇聚节点的有效通信范围；

能耗处理模块用于实现各个节点根据概率独立决定是否成为等级块的块首的快递车节点，从而消除等级块的块首的快递车节点的分布不均，一些区域等级块首节点相对密集，一些区域相对稀疏，利于网络能量的均匀消耗和网络寿命的延长；并且在网络成等级块阶段，每个快递车节点需要向网络汇聚节点发送自己的位置信息，网络汇聚节点根据节点的地理位置分布，以及节点的剩余能量情况，选取最快的等级块的块首的快递车节点并进行通知.解决农村快递车中可能存在的等级块首节点分布不均的问题，并且根据概率采用分布式的等级块首选举策略，剩余能量较多的快递车节点具有较大的当选概率；同时，在快递车节点分布相对密集的区域，快递车节点也会以较大的概率成为等级块首，此目的是为了降低等级块内的通信开销；从而有效控制等级块的块首的分布，使其分布尽量均匀、使能耗尽可能均匀分布在网络区域内，避免局部节点失效影响网络寿命，分层过程速度更快；

路由处理模块引入本地移动锚节点以及移动接入网关的方式，让在网络中的相关节点都参与到移动的快递车通信节点的移动配置中；

睡眠管理模块动态构造网络拓扑，骨干节点可以自适应地、周期性地进入睡眠状态，从而确保网络的连通性、能耗均匀分布、实现较小，但不一定是最小的连通通信集合、实现分布式拓扑管理；

通信延迟管理模块帮助快递车的通信网络节点在网络层的移动管理进行切换事务和MAC层的移动管理；从而不需要快递车的通信网络节点亲自处理局域网内的移动事务；网络层的移动管理可以根据是否基于TCP/IP协议；MAC层的移动管理可以根据是否同步移动管理和非同步移动管理；同步移动管理要求快递车局域网络中一定范围内的节点需要具有同步时钟，严格根据各节点的时钟进行周期性的点唤醒等操作；非同步移动管理通过相应的消息控制报文来实现移动管理。

附图说明

图1是本发明一种农村快递车总体的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行详细的说明。应当说明的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，能实现同样功能的产品属于等同替换和改进，均包含在本发明的保护范围之内。

实施例一：如图1所示实际中，一种农村快递车分层管理装置，其特征在于：包括分层管理模块，网格处理模块，串行通信模块，等级处理模块，广播模块，数据传输模块，能耗处理模块，睡眠管理模块，通信延迟管理模块；分层管理模块用于管理多节点串行通信；多节点串行通信中的一条边包括任意多个点的多少，而非传统边中的“两点一边”，多节点串行通信中的一条边称为初始超级通信边；从而分层管理模块采用这种多节点串行通信方式能快速建立网络快递车的聚类集合，并利用最小生成树思想，形成在快递车局域网中网络拓扑管理中的多节点串行通信，即通过多节点串行通信中的一条边不断进行的融合进相近的通信频率的快递车通信频率以实现相似频率的网络采集数据的回传；网格处理模块用于分层管理模块工作开始前对网络划分好网格，以划好的网格作为网络的初始超级通信边，并根据快递车的通信网络节点部署的随机性进行划分网格；

串行通信模块用于初始超级通信边中的多节点串行通信的串行通信策略：当两条超级通信边相互包含情况时，即当多节点串行通信中的两条超级通信边存在相互包含情况时，对通信模式进行处理，以免对局域网中的网络拓扑和通信信号造成严重的影响和干扰。等级处理模块用于快递车的通信网络分层中的等级块的执行，以固定时间为执行周期，在每个执行周期中，又分为等级块的建立阶段和数据稳定传输阶段。等级块的建立阶段是网络节点选取等级块的块首、快递车节点加入等级块的过程。数据稳定传输阶段是把等级块内的快递车通信节点把采集到的数据传送给等级块的块首，等级块的块首将数据融合后，直接发送给网络汇聚节点。等级块的块首在此过程中能量消耗快，因此需要在每一轮结束后，重新选取等级块的块首。

等级块的块首的选取采取分布式方法，不需要网络汇聚节点的控制，每个单独的快递车的独立决定是否称为所处的等级块的块首。在此过程中，每个节点产生一个(0,1)区间内的随机数，若该数小于一设定值，则广播自己作为等级块的块首的消息给邻域节点，并把一设定值置为0；并在后续执行周期中不再充当等级块的块首，依此规律，未当选过等级块的块首的快递车节点的当选概率逐渐增大。

广播模块在等级块的块首选取完成后，等级块的块首进行广播一个通知消息，非等级块的块首的快递车节点收到该消息后，根据信号的强弱程度选取一个等级块的块首，加入该等级块。至此，快递车的通信局域网络完成等级块的建立。

完成了等级块的建立后，快递车的通信网络就可以进入到数据传输阶段。在此阶段中，等级块的块首的快递车节点会给等级块内的成员节点分配并发送休眠调度，确定等级块内节点给等级块的块首的快递车节点发送数据的时间间隙，在各自的发送数据间隙外，等级块的块首的快递车节点则可以进入休眠状态，以节约能量。

数据传输模块用于实现的快递车的通信网络组网和数据传输。实现网络拓扑控制消息的减少，减少不必要的控制消息的收发，节约网络能耗；等级块的块首的轮换策略将能耗相对均匀的分散在不同的节点上，从而避免单个农村快递车的通信信号衰减带来的网络通信的问题；并增加了网络的可扩展性。等级块的块首的快递车节点到网络汇聚节点采取的是单跳策略，即数据经由等级块的块首的快递车节点后，由等级块的块首的快递车节点直接发送给网络汇聚节点，从而制约网络覆盖区域的大小，即网络覆盖范围不能超过等级块的块首的快递车节点到网络汇聚节点的有效通信范围；

能耗处理模块用于实现各个节点根据概率独立决定是否成为等级块的块首的快递车节点，从而消除等级块的块首的快递车节点的分布不均，一些区域等级块首节点相对密集，一些区域相对稀疏，利于网络能量的均匀消耗和网络寿命的延长。并且在网络成等级块阶段，每个快递车节点需要向网络汇聚节点发送自己的位置信息，网络汇聚节点根据节点的地理位置分布，以及节点的剩余能量情况，选取最快的等级块的块首的快递车节点并进行通知.解决农村快递车中可能存在的等级块首节点分布不均的问题，并且根据概率采用分布式的等级块首选举策略，剩余能量较多的快递车节点具有较大的当选概率。同时，在快递车节点分布相对密集的区域，快递车节点也会以较大的概率成为等级块首，此目的是为了降低等级块内的通信开销。从而有效控制等级块的块首的分布，使其分布尽量均匀、使能耗尽可能均匀分布在网络区域内，避免局部节点失效影响网络寿命，分层过程速度更快；

路由处理模块引入本地移动锚节点以及移动接入网关的方式，让在网络中的相关节点都参与到移动的快递车通信节点的移动配置中。

路由处理模块用于处理路由连接，路由连接是网络中数据传输的实际路径，即快递车网络之间的纯通信连接，在快递车节点的通信周期内只跟快递车节点的相对位置有关，与网络的路由算法等没有关系，其仅仅是物理上的信号覆盖。路由连接是车辆实际选择走过的公路路径轨迹。一般情况下，同一时刻通信的两个节点之间只存在一条活动的路由连接，这条连接是当前的数据传输路径。在网络的整个生命周期内，两个节点之间有可能形成过多条路由连接，这些路由连接的集合为路由连接集。路由处理模块可以实现网络的快速部署、自动组网等功能

睡眠管理模块动态构造网络拓扑，骨干节点可以自适应地、周期性地进入睡眠状态，从而确保网络的连通性、能耗均匀分布、实现较小，但不一定是最小的连通通信集合、实现分布式拓扑管理。

通信延迟管理模块帮助快递车的通信网络节点在网络层的移动管理进行切换事务和MAC层的移动管理；从而不需要快递车的通信网络节点亲自处理局域网内的移动事务。网络层的移动管理可以根据是否基于TCP/IP协议。MAC层的移动管理可以根据是否同步移动管理和非同步移动管理。同步移动管理要求快递车局域网络中一定范围内的节点需要具有同步时钟，严格根据各节点的时钟进行周期性的点唤醒等操作。非同步移动管理通过相应的消息控制报文来实现移动管理。

实施例二：如图1所示实际中，一种农村快递车分层管理装置，其特征在于：包括分层管理模块，网格处理模块，串行通信模块，等级处理模块，广播模块，数据传输模块，能耗处理模块，睡眠管理模块，通信延迟管理模块；

分层管理模块以快递车节点分布的地理位置为分层依据，快递车节点的覆盖区域被划分为若干方形单元，每个单元格可以视为一个分层，等级块的内部随机产生一个等级块首节点且相邻区域内的快递车节点可以互相通信；

能耗处理模块实现网络能耗的均匀分布从而延长网络寿命。

网格处理模块动态构造网络拓扑，骨干节点可以自适应地、周期性地进入睡眠状态，从而确保网络的连通性、能耗均匀分布、实现较小(不一定是最小)的连通支配集、实现分布式拓扑管理。

能耗处理模块以降低网络能耗为目标，首先对是邻居节点集的选取，然后产生最小能耗路径。所述邻居节点集为可以直接与特定的快递车节点通信且没有比该节点的具备更小直接传输能耗的节点.从而使分层后的等级块首节点可以实现对等级块内的快递车节点回传数据的融合，减少不必要的数据传输的开销；有利于实现网络节点的局部管理与控制，便于实施分布式网络管理算法，且处于等级块内的快递车的失效，对网络整体运行状况的影响相对较小；等级块内的快递车节点之间周期性的休眠可以实现网络能耗的节约；从而解决快递车网络节点的移动管理的失效。

能耗处理模块能用解决当等级块首分布不均的情况，从而造成局部网络能量消耗过大的问题；通过等级块首节点主要负责等级块内数据的收集、融合与回传，负责数据到网络汇聚节点的转发。避免特定功能节点的失效带来的对网络寿命的影响。

路由处理模块用于在基于网络的移动方案中，网络中的若干节点都参与到移动节点的移动配置中，引入本地移动锚节点以及移动接入网关。移动相关的节点会跟踪移动节点的异动情况，控制和发出移动相关信号，并建立相应的路由。因此移动节点在移动过程中不需要处理堆栈相关事务，且不需要亲自配置本地转交地址等信息，提高切换效率。另外同于本地移动锚节点和移动接入网关之间的通信不支持多跳路由，本地移动锚节点和移动接入网关的数据传输必须通过网络层完成。

路由处理模块引入本地移动锚节点，整个网络被划分为若干个区域，每个区域中都有一个或多个锚节点，由锚节点负责转发给移动快递车节点数据。当移动快递车在区域间移动的时候，配置并产生区域转交地址，通知给本地移动锚节点、家乡代理和通信节点。当移动快递车在一个区域内移动时，配置并产生局部转交地址，通知给区域内的锚节点。路由处理模块通过移动预测机制，提前获得要接入的新网络的信息，提前配置相应的转交地址来减少切换时延和丢包率。另外路由处理模块具有堆栈功能，用于支持本地移动锚节点以及移动接入网关的存储，从而使要求移动快递车节点的锚节点和代理节点没有休眠，始终处于通信可达状态。

本发明的有益效果是：通过这种本发明的主要目的是通过对多个农村的快递车的情况，采用智能化的方法，从而减少了对通信资源不断重复调度次数的操作，减少了判断时间，并且通过采用更智能化的方法去实现。

Claims (1)

1.一种农村快递车分层管理装置，其特征在于：包括分层管理模块，网格处理模块，串行通信模块，等级处理模块，广播模块，数据传输模块，能耗处理模块，睡眠管理模块，通信延迟管理模块；

所述分层管理模块用于管理多节点串行通信；所述多节点串行通信中的一条边称为初始超级通信边；从而分层管理模块采用这种多节点串行通信方式能快速建立网络快递车的聚类集合，所述分层管理模块采用这种多节点串行通信方式能快速建立网络快递车的聚类集合，并利用最小生成树思想，形成在快递车局域网中网络拓扑管理中的多节点串行通信，即通过多节点串行通信中的一条边不断进行的融合进相近的通信频率的快递车通信频率以实现相似频率的网络采集数据的回传；

所述网格处理模块用于所述分层管理模块工作开始前对网络划分好网格，以划好的网格作为网络的初始超级通信边，并根据快递车的通信网络节点部署的随机性进行划分网格；

所述串行通信模块用于初始超级通信边中的多节点串行通信的串行通信策略：当两条超级通信边相互包含情况时，即当多节点串行通信中的两条超级通信边存在相互包含情况时，对通信模式进行处理，以免对局域网中的网络拓扑和通信信号造成严重的影响和干扰；

所述等级处理模块用于快递车的通信网络分层中的等级块的执行，以固定时间为执行周期，在每个所述执行周期中，又分为所述等级块的建立阶段和数据稳定传输阶段；所述等级块的建立阶段是网络节点选取所述等级块的块首、快递车节点加入所述等级块的过程；所述数据稳定传输阶段是把所述等级块内的快递车通信节点把采集到的数据传送给所述等级块的块首，所述等级块的块首将数据融合后，直接发送给网络汇聚节点；所述等级块的块首在此过程中能量消耗快，因此需要在每一轮结束后，重新选取所述等级块的块首；

所述等级块的块首的选取采取分布式方法，不需要所述网络汇聚节点的控制，每个单独的快递车的独立决定是否称为所处的所述等级块的块首；在此过程中，每个节点产生一个(0,1)区间内的随机数，若该数小于一设定值，则广播自己作为所述等级块的块首的消息给邻域节点，并把所述一设定值置为0；并在后续执行周期中不再充当所述等级块的块首，依此规律，未当选过所述等级块的块首的快递车节点的当选概率逐渐增大；

所述广播模块在所述等级块的块首选取完成后，所述等级块的块首进行广播一个通知消息，非所述等级块的块首的快递车节点收到该消息后，根据信号的强弱程度选取一个所述等级块的块首，加入该等级块；至此，快递车的通信局域网络完成等级块的建立；

完成了等级块的建立后，快递车的通信网络进入到所述数据传输阶段；在此阶段中，所述等级块的块首的快递车节点会给等级块内的成员节点分配并发送休眠调度，确定等级块内节点给所述等级块的块首的快递车节点发送数据的时间间隙，在各自的发送数据间隙外，所述等级块的块首的快递车节点则可以进入休眠状态，以节约能量；

所述数据传输模块用于实现的快递车的通信网络组网和数据传输；实现网络拓扑控制消息的减少，减少不必要的控制消息的收发，节约网络能耗；所述等级块的块首的轮换策略将能耗均匀的分散在不同的节点上，从而避免单个农村快递车的通信信号衰减带来的网络通信的问题；并增加了网络的可扩展性；所述等级块的块首的快递车节点到网络汇聚节点采取的是单跳策略，即数据经由所述等级块的块首的快递车节点后，由所述等级块的块首的快递车节点直接发送给所述网络汇聚节点，从而制约网络覆盖区域的大小，即网络覆盖范围不能超过所述等级块的块首的快递车节点到所述网络汇聚节点的有效通信范围；

所述能耗处理模块用于实现各个节点根据概率独立决定是否成为所述等级块的块首的快递车节点，利于网络能量的均匀消耗和网络寿命的延长；并且在网络成等级块阶段，每个快递车节点需要向所述网络汇聚节点发送自己的位置信息，所述网络汇聚节点根据节点的地理位置分布，以及节点的剩余能量情况，选取最快的所述等级块的块首的快递车节点并进行通知；

路由处理模块引入本地移动锚节点以及移动接入网关的方式，让在网络中的相关节点都参与到移动的快递车通信节点的移动配置中；

睡眠管理模块动态构造网络拓扑，骨干节点可以自适应地、周期性地进入睡眠状态，从而实现分布式拓扑管理；

通信延迟管理模块帮助快递车的通信网络节点在网络层的移动管理进行切换事务和MAC层的移动管理；从而不需要快递车的通信网络节点亲自处理局域网内的移动事务；网络层的移动管理可以根据是否基于TCP/IP协议；MAC层的移动管理可以根据是否同步移动管理和非同步移动管理；同步移动管理要求快递车局域网络中一定范围内的节点需要具有同步时钟，严格根据各节点的时钟进行周期性的点唤醒等操作；非同步移动管理通过相应的消息控制报文来实现移动管理。