CN108513333A - 一种多跳自组网络的通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多跳自组网络的通信方法，是针对解决现有同类方法容易出现通信过程选择随机中继节点进行通信、中继节点选择无法达到理想通信路径，以及在广区域多跳自组网的应用中存在出现障碍物干扰的技术问题而设计。其要点是该通信方法通过在多跳自组网络中加入优化中继选择系统，实现多跳自组网络的通信路径最优功能；并在多跳自组网络进行组网后，发送节点在通过在优化中继选择系统中设定目标通信节点，实现自组网络的多跳路径的最优化，即通过在原有无线自组网的各个节点中加入优化中继选择系统，实现自组网中的网络节点在自组网中自主寻找最佳的信息传输路径，通过数据分析计算出自组网络当前中继网络节点中全局最优多条通信路径。

Description

一种多跳自组网络的通信方法
技术领域
本发明涉及网络通信方法，是一种多跳自组网络的通信方法。
背景技术
随着无线局域自组网络的普及，以及智能硬件的发展，生活中无线自组网的应用范围越来越广，万物互联的时代已经走进人们生活中的每一个角落。其中无线自组网可视为一种物联网的通信组网方式，但现阶段人们对无线自组网的应用多是进行简单的点对点小区域通信。在技术的更新发展下，广区域、多终端的多跳无线自组网应用需求越来越大，各种多跳自组网优化物联网通信方法也逐渐被提出。如中国专利文献中披露的申请号201080002239.2，申请公布日2011.06.29，发明名称“中继装置、控制方法、以及程序”；该通信控制方法的中继节点(203)是相互由链路连接而构成通信网络的多个中继节点之中的一个中继节点，用于经由中继节点(203)传输通信数据的多个路径被决定，中继节点(203)包括：链路状态接收部(104)，接收链路状态通知消息，该链路状态通知消息是从中继节点(203)的下游的一个以上的中继节点按照所述下游的各个中继节点对链路中断的容忍性的强度而累积地被转送来的；概率生成部(106)，根据规定的概率分布，使概率值发生；路径选择部(107)，根据所述链路状态通知消息的个数和所述概率值，从所述多个路径中选择一个路径；以及中继处理部(108)，将来自上游的通信数据中继到由路径选择部(107)选择出的路径的下游的中继节点。现阶段的多跳自组网可通过多跳中继网络实现自组网络的广区域通信，尽管各个企业对多跳自组网提出一些控制方法，但在实际应用效果中，多跳自组网络的通信经常出现通信过程选择随机中继节点进行通信、中继节点选择无法达到理想通信路径等问题。以及在广区域多跳自组网的应用场景中，多跳自组网络还存在出现障碍物干扰等情况。
发明内容
为克服上述不足，本发明的目的是向本领域提供一种多跳自组网络的通信方法，使其解决现有同类方法容易出现通信过程选择随机中继节点进行通信、中继节点选择无法达到理想通信路径，以及在广区域多跳自组网的应用中存在出现障碍物干扰的技术问题。其目的是通过如下技术方案实现的。
一种多跳自组网络的通信方法，其特征在于该通信方法通过在多跳自组网络中加入优化中继选择系统，实现多跳自组网络的通信路径最优功能；并在多跳自组网络进行组网后，发送节点在通过在优化中继选择系统中设定目标通信节点，实现自组网络的多跳路径的最优化，即通过在原有无线自组网的各个节点中加入优化中继选择系统，实现自组网中的网络节点在自组网中自主寻找最佳的信息传输路径，增强自组网络的通信效率，从而提高系统的高效性，通过数据分析计算出自组网络当前中继网络节点中全局最优多条通信路径。
所述优化中继选择系统包括数据分析模块、无线通信模块，所述数据分析模块的功能为根据无线自组网络的网络节点位置，以及周边网络节点的信号强度，周边的障碍物进行分析处理，通过算法对信息的处理获得当前环境的最佳的下一步通信路径；所述无线通信模块的功能为结合数据分析模块实现自组网中的网络节点实现点对点的定向通信传输，使信息通过最短路径传输目标节点。
上述的优化中继选择系统中，将无线自组网络划分成一系列具有信息的单元格，其中包括不含有障碍影响，并可正常通信的正常单元格；也包括在单元格范围内存在障碍干扰导致正常通信影响的障碍单元格。
某位置的中继节点的信号强度，以及稳定性的加权值为某位置点上通信质量的有效信息值，有效信息值数据会影响在通信路径上对中继节点的选择。当前一网络节点在通信路径上接收并分析周围中继节点有效信息值，在分析过程以更高概率选中有效信息更高的节点作为中继节点。而当通信路径越短，某一中继节点被选择次数越多，有效信息值的加权系数则越高，后续通信过程中被选择的概率也越大。
本发明用于多跳自助网络的通信方法可行，更高效，在不影响客户体验的条件下，无线自组网络能够自主实现广区域的最有效的多跳网络传输方式，达到通信效率最大化。其适合作为多跳自组网络的通信方法应用，以及同类通信方法的改进。
附图说明
图1是本发明的模块结构示意图。
图2是本发明的网络单元格图。
图3是本发明的通信路径图。
图4是本发明的自动控制探测系统流程方框图。
具体实施方式
现结合附图，对本发明结构和使用作进一步描述。该通信方法通过在多跳自组网络中加入优化中继选择系统，实现多跳自组网络的通信路径最优功能；并在多跳自组网络进行组网后，发送节点在通过在优化中继选择系统中设定目标通信节点，实现自组网络的多跳路径的最优化，即通过在原有无线自组网的各个节点中加入优化中继选择系统，实现自组网中的网络节点在自组网中自主寻找最佳的信息传输路径，增强自组网络的通信效率。如图1所示，上述优化中继选择系统包括数据分析模块、无线通信模块，所述数据分析模块的功能为根据无线自组网络的网络节点位置，以及周边网络节点的信号强度，周边的障碍物进行分析处理，通过算法对信息的处理获得当前环境的最佳的下一步通信路径；所述无线通信模块的功能为结合数据分析模块实现自组网中的网络节点实现点对点的定向通信传输，使信息通过最短路径传输目标节点。上述的优化中继选择系统中，将无线自组网络划分成一系列具有信息的单元格，其中包括不含有障碍影响，并可正常通信的正常单元格；也包括在单元格范围内存在障碍干扰导致正常通信影响的障碍单元格。某位置的中继节点的信号强度，以及稳定性的加权值为某位置点上通信质量的有效信息值，有效信息值数据会影响在通信路径上对中继节点的选择。当前一网络节点在通信路径上接收并分析周围中继节点有效信息值，在分析过程以更高概率选中有效信息更高的节点作为中继节点。而当通信路径越短，某一中继节点被选择次数越多，有效信息值的加权系数则越高，后续通信过程中被选择的概率也越大。
以下结合图2、图3、图4对本发明的技术方案作进一步描述。
如图2所示，其中g为其中某一单元格，G为所有单元格的集合，Z为障碍单元格的集合；对于通信网络中，网络节点的信息发送节点为gbegin，目标节点为gend，且gbegin≠gend，相邻单元格的距离为单位1。
该通信方法中自组网络的优化中继选择系统流程步骤如下：
S1：系统初始化，在网络单元格中定义gbegin，如图2所示，定义通信路径中已选择的中继节点集合为RNk(k＝1，2，A)，设置计数器n＝0，最大计数为Max，网络节点的初始有效信息值为λij(0)＝λ0，高强度有效信息阈值为λset，有效信息选择阈值为IST＝0，高强度节点选择次数为M，进入S2；
S2：当数据包传送到步数为k的网络节点i处，该节点的可通信中继节点为其中d(g，gi)为该下一通信节点与当前节点的距离，当节点a加入RNk后则进入S3；
S3：统计当前节点能够接收到的各个中继节点的有效信息值，定义有效信息值集合为若且g∈permittedi，即节点周围的中继节点的有效信息值小于有效信息选择阈值IST，则进入S301；若即节点周围的中继节点的有效信息值大于或等于有效信息选择阈值IST，则进入S302；若且目前节点的周围区域内不存在可通信的中继节点，则进入S303；
S301：下一中继节点选择方案1为其中r为区间[0，1)的随机数，r0为区间[0，1)的常数，进入S4；
S302：下一中继节点选择方案2为其中r为区间[0，1)的随机数，r1为区间[0，1)的常数，进入S4；
S303：此时目前的通信节点应选择回退方案3，即将信息回传至前一中继节点，且将当前节点i标记为障碍单元格，进入回到S2；
S4：选择将该数据包下一步传输至节点j上，k++，同时将节点j加入RNk+1，判断当前的有效信息值λij是否大于λset，是则P++，并且更新有效信息选择阈值IST＝min(ISTmax，A·(int)(x/b))，，其中A为有效信息值增长系数，x为当前节点在高强度有效信息值的传输次数，b常数为有效信息值增长控制变量；更新局部信息值λij(n)＝(1-δ)λij(n)+δQ1/L，其中有效信息值影响因子，Q1为常数，L为该数据包传输过程中的路径长度，进入S5；
S5：判断是否存在gend∈RNk，若不存在，则进入S2；若存在则保存本次中继选择路径为path，若path＜bestpath，则令bestpath＝path，如图3所示，进入S6，否则进入S7；
S6：更新全局有效信息值：
λij(n+1)＝(1-δ)λij(n)+δΔλij(n)，
其中Q2为常数，进入S7；
S7：令计数器n++，若不等于Max，则清空RNk(k＝1，2，A)，进入S2；若n＝Max则当前bestpath为最佳中继选择路径。

Claims (6)

1.一种多跳自组网络的通信方法，其特征在于该通信方法通过在多跳自组网络中加入优化中继选择系统，实现多跳自组网络的通信路径最优功能；并在多跳自组网络进行组网后，发送节点在通过在优化中继选择系统中设定目标通信节点，实现自组网络的多跳路径的最优化，即通过在原有无线自组网的各个节点中加入优化中继选择系统，实现自组网中的网络节点在自组网中自主寻找最佳的信息传输路径，增强自组网络的通信效率。
2.根据权利要求1所述的多跳自组网络的通信方法，其特征在于所述优化中继选择系统包括数据分析模块、无线通信模块，所述数据分析模块的功能为根据无线自组网络的网络节点位置，以及周边网络节点的信号强度，周边的障碍物进行分析处理，通过算法对信息的处理获得当前环境的最佳的下一步通信路径；所述无线通信模块的功能为结合数据分析模块实现自组网中的网络节点实现点对点的定向通信传输，使信息通过最短路径传输目标节点。
3.根据权利要求2所述的多跳自组网络的通信方法，其特征在于所述优化中继选择系统将无线自组网络划分成一系列具有信息的单元格，其中包括不含有障碍影响，并可正常通信的正常单元格；也包括在单元格范围内存在障碍干扰导致正常通信影响的障碍单元格。
4.根据权利要求3所述的多跳自组网络的通信方法，其特征在于所述优化中继选择系统中某位置的中继节点的信号强度，以及稳定性的加权值为某位置点上通信质量的有效信息值，有效信息值数据会影响在通信路径上对中继节点的选择；当前一网络节点在通信路径上接收并分析周围中继节点有效信息值，在分析过程以更高概率选中有效信息更高的节点作为中继节点；而当通信路径越短，某一中继节点被选择次数越多，有效信息值的加权系数则越高，后续通信过程中被选择的概率也越大。
5.根据权利要求4所述的多跳自组网络的通信方法，其特征在于所述优化中继选择系统的单元格中，g为其中某一单元格，G为所有单元格的集合，Z为障碍单元格的集合；对于通信网络中，网络节点的信息发送节点为gbegin，目标节点为gend，且gbegin≠gend，相邻单元格的距离为单位1。
6.根据权利要求5所述的多跳自组网络的通信方法，其特征在于该通信方法中自组网络的优化中继选择系统流程步骤如下：
S1：系统初始化，在网络单元格中定义gbegin，定义通信路径中已选择的中继节点集合为RNk(k＝1，2，Λ)，设置计数器n＝0，最大计数为Max，网络节点的初始有效信息值为λij(0)＝λ0，高强度有效信息阈值为λset，有效信息选择阈值为IST＝0，高强度节点选择次数为M，进入S2；
S2：当数据包传送到步数为k的网络节点i处，该节点的可通信中继节点为其中d(g，gi)为该下一通信节点与当前节点的距离，当节点a加入RNk后则进入S3；
S3：统计当前节点能够接收到的各个中继节点的有效信息值，定义有效信息值集合为若即节点周围的中继节点的有效信息值小于有效信息选择阈值IST，则进入S301；若即节点周围的中继节点的有效信息值大于或等于有效信息选择阈值IST，则进入S302；若且目前节点的周围区域内不存在可通信的中继节点，则进入S303；
S301：下一中继节点选择方案1为其他，其中r为区间[0，1)的随机数，r0为区间[0，1)的常数，进入S4；
S302：下一中继节点选择方案2为其中r为区间[0，1)的随机数，r1为区间[0，1)的常数，进入S4；
S303：此时目前的通信节点应选择回退方案3，即将信息回传至前一中继节点，且将当前节点i标记为障碍单元格，进入回到S2；
S4：选择将该数据包下一步传输至节点j上，k++，同时将节点j加入RNk+1，判断当前的有效信息值λij是否大于λset，是则P++，并且更新有效信息选择阈值IST＝min(ISTmax，A·(int)(x/b))，，其中A为有效信息值增长系数，x为当前节点在高强度有效信息值的传输次数，b常数为有效信息值增长控制变量；更新局部信息值λij(n)＝(1-δ)λij(n)+δQ1/L，其中有效信息值影响因子，Q1为常数，L为该数据包传输过程中的路径长度，进入S5；
S5：判断是否存在gend∈RNk，若不存在，则进入S2；若存在则保存本次中继选择路径为path，若path＜bestpath，则令bestpath＝path，进入S6，否则进入S7；
S6：更新全局有效信息值：
λij(n+1)＝(1-δ)λij(n)+δΔλij(n)，
其中Q2为常数，进入S7；
S7：令计数器n++，若不等于Max，则清空RNk(k＝1，2，Λ)，进入S2；若n＝Max则当前bestpath为最佳中继选择路径。
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