CN109688616A - 一种基于单兵协同作战的无线自组网通信方法 - Google Patents
一种基于单兵协同作战的无线自组网通信方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109688616A CN109688616A CN201811424347.3A CN201811424347A CN109688616A CN 109688616 A CN109688616 A CN 109688616A CN 201811424347 A CN201811424347 A CN 201811424347A CN 109688616 A CN109688616 A CN 109688616A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- node
- information
- routing
- algorithm
- network
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W40/00—Communication routing or communication path finding
- H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
- H04W40/12—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on transmission quality or channel quality
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W40/00—Communication routing or communication path finding
- H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
- H04W40/22—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing using selective relaying for reaching a BTS [Base Transceiver Station] or an access point
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W40/00—Communication routing or communication path finding
- H04W40/24—Connectivity information management, e.g. connectivity discovery or connectivity update
- H04W40/246—Connectivity information discovery
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W40/00—Communication routing or communication path finding
- H04W40/24—Connectivity information management, e.g. connectivity discovery or connectivity update
- H04W40/248—Connectivity information update
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W84/00—Network topologies
- H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
Abstract
本发明请求保护一种基于单兵协同作战的无线自组网通信方法，每个单兵作为无线自组网络中的一个节点，若干个节点中通过最优路径算法选择出一个距离其余节点最近的节点作为中继节点，还包括通信基站及云服务器，所述无线节点之间通过中继节点进行信息传送，所述中继节点进行实时的更新与替换，处于通信半径范围R内的无线节点通过通信基站将单兵作战信息无线传送到云服务器端，并通过云服务器返回作战指令信息并在无线节点之间传送，实现战地远程与近程自组网通信，所述无线节点之间采用改进的目的站点编号距离矢量DSDV协议进行组网，将传统目的站点编号距离矢量DSDV协议结合蚁群算法来进行组网，及节点通过RIP路由信息协议与自己相邻的节点交换信息。
Description
技术领域
本发明属于通信技术领域，具体属于一种基于单兵协同作战的无线自组网通信方法。
背景技术
无线自组织网络由节点构成，是一种自治、多跳网络，整个网络没有固定的基础设施，能够在不能利用或者不便利用现有网络基础设施(如基站、AP(Acess Point接入点))的情况下，提供节点之间的相互通信。由于节点的发射功率和无线覆盖范围有限，因此距离较远的两个节点如果要进行通信就必须借助于其它节点进行分组转发，这样节点之间构成了一种无线多跳网络。网络中的移动节点具有路由和分组转发功能，可以通过无线连接构成任意的网络拓扑。无线自组织网络既可以作为单独的网络独立工作，也可以以末端子网的形式接入现有网络，如Internet网络和蜂窝网。
目的站点编号距离矢量DSDV协议的基本原理是：每一个节点维持一个到其它节点的路由表，表的内容为路由的“下一跳”节点。DSDV创新之处是为每一条路由设置一个序列号，序列号大的路由为优选路由，当序列号相同的情况下，跳数少的路由为优选路由。现有技术中存在这样的问题：这里设置序列号的大小是基于下一跳为单跳时而做出的优先级而设置的，对于自组织网络，其分布呈树型分布，当树顶节点将信息传导到叶节点时，各个叶节点之间的分布是散乱分布的，因此其是复杂的多跳分布，仅仅根据序列号大小并不能作为优先传导的第一选择因素，有可能序列号小但是其树枝更长，而下一跳更接近根节点(即无线自组织网络中在基站无线通信范围内的节点)，即存在该节点更优先进行通信的情况；节点广播的序列号是单调递增的偶数，当节点B发现到节点D的路由(路由序列号为s)中断后，节点B就广播一个路由信息，告知该路由的序列号变为s+l，并把跳数设置为无穷大，这样，任何一个通过B发送信息的节点A的路由表中就包括一个无穷大的距离，这一过程直到A收到一个到达D的有效路由(路由序列号为s+1-1)为止。
目的站点编号距离矢量DSDV(Destination Sequenced DistanceVectorRouting)是一种适用于移动自组织网络的表驱动式路由协议，DSDV路由算法在每个节点保存一份路由表，表中每一条记录一个序列号，偶数序列号表示此连接存在，由目的地址对应的节点生成，奇数序列号表示连接已经破损，由发现连接破损的节点生成；节点之间会相互发送路由信息，这种路由信息可以分为两种，一种包含所有可用的路由信息，另外一种只包含路由表更新部分的信息。DSDV要求路由表频繁更新，在网络空闲时仍会耗费能量和网络带宽。一旦网络拓扑结构发生变化，新的序列号就会生成；因此标准DSDV无法适用于快速变化的网络，因此提供一种改进的DSDV路由协议用于自组织网络就显得很重要了。现有的无线自组网络并不适合于单兵作战，在野外单兵作战时，经常遇到室内无卫星通信信号或者信号及其弱的情况，这种时候，对于需要野外协同通信的情况来说，原有的自组网系统就显得无能为力了，存在组网单一且协同性不够好的情况。
发明内容
本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种快速组网、提高组网成功率、适合于野外单兵协同作战的、提高传输效率的基于单兵协同作战的无线自组网通信方法。本发明的技术方案如下：
一种基于单兵协同作战的无线自组网通信方法，其每个单兵携带一个UMWS-H自组网设备进行无线自组网络搭建，通过UMWS-H自组网设备用于进行节点之间的收发信息，及将收到的信息通过基站进行远程转发；每个单兵作为无线自组网络中的一个节点，若干个节点中通过最优路径算法选择出一个距离其余节点最近的节点作为中继节点，即不需要专用的路由器进行数据的传输，还包括通信基站及云服务器，所述无线节点之间通过中继节点进行信息传送，所述中继节点进行实时的更新与替换，即当原中继节点距离其余节点的距离大于阈值时，则计算出距离其余节点最近的节点作为新的最优中继节点，当有无线节点处在通信基站的通信半径范围R内时，该处于通信半径范围R内的无线节点通过通信基站将单兵作战信息无线传送到云服务器端，并通过云服务器返回作战指令信息并在无线节点之间传送，实现战地远程与近程自组网通信，所述无线节点之间采用改进的目的站点编号距离矢量DSDV协议进行组网，主要改进在于，将传统目的站点编号距离矢量DSDV协议结合蚁群算法来进行组网，及节点通过RIP路由信息协议与自己相邻的节点交换信息，具体包括以下步骤：
初始化步骤：节点获得网络的基本配置信息并得到节点之间的参数以及系统配置参数，首先，节点之间通过RIP路由信息协议与自己相邻的节点交换信息，通过邻居之间相互传递消息获取邻居节点信息，这些信息包括：邻居节点位置、发送功率及邻居的邻居信息；然后根据所述的邻居节点信息计算相互之间的距离、接收信噪比信息；
节点之间建立路由的步骤：在每个节点中保存一份路由表，表中每一条记录一个序列号，偶数序列号表示此连接存在，由目的地址对应的节点生成，奇数序列号表示连接已经破损，由发现连接破损的节点生成；节点之间会相互发送路由信息，所述路由信息分为两种，一种包含所有可用的路由信息，另外一种只包含路由表更新部分的信息；
优先级分配步骤：对应于偶数序列号的路由，采用蚁群算法来确定出优选路由，蚁群算法包括步骤：步骤1：对遗传算法中的染色体进行编码、种群初始化、适应度函数、遗传操作获取蚁群算法中的初始信息素的分布；步骤2：选取合适的判断函数，对两个算法的时机转换进行合适的判断，避免算法陷入局部最优；步骤3：对基本蚁群算法的初始信息素规则进行改进，避免算法一开始就陷入局部解；步骤4：对基本蚁群算法的转移概率规则进行改进，使蚂蚁朝着最优解前进；步骤5：对基本蚁群算法的信息素更新规则中的信息素挥发因子进行改进，使算法在提高收敛速度的同时避免陷入局部最优解；步骤6：对基本蚁群算法的信息素更新规则中的局部和全局更新进行改进，使蚂蚁能够选择在最优附近搜索选择路由代价小的路径。
进一步的，所述奇数序列号由发现连接破损的节点生成，具体为：如果连续两个周期不能收到相邻节点的相互传递信息，则推断出链路断，将断的链路度量值等于∞，并分配一个新的序列号，这种情况下的序列号为奇数，以区别目的节点为更新报文分配的序列号。
进一步的，所述节点在初始化阶段获得网络的基本配置信息并进行计算，具体步骤如下：
通过HELLO包交互获得邻居节点信息，并计算出节点间链路的信噪比、交换彼此的操作权限信息；通过北斗定位系统或者获得本节点位置信息；通过相邻节点交互获得其他节点位置信息，并采用距离公式计算相互之间的距离。
进一步的，所述所有可用的路由信息，包括邻居节点信息、节点间链路的信噪比、交换彼此的操作权限信息、节点位置信息、节点之间的距离；所述路由表更新部分的信息指的是节点位置信息及节点之间的距离。
进一步的，所述蚁群算法可替换为：在传统目的站点编号距离矢量DSDV协议的基础上，各个节点之间建立HELLO握手网络，HELLO握手网络网络中路由器节点所连接的每条链路增加休眠状态，在给定的网络拓扑上选定一棵共享的生成树，其上的链路始终处于工作状态以确保网络连通，其他不在生成树上的链路若没有流量经过则进入休眠状态，每个路由器保存全网路径的最短路径路由表和对应生成树的路由表，对于一个数据包，入口路由器根据当前链路负载决定数据包采用其中一种路径，并增加标签标识，非入口路由器根据标签选择相应路由表进行转发。
本发明的优点及有益效果如下：
本发明通过研究分析了现有自组网的不足之处，并且结合单兵协同作战的需求，针对现有的目的站点编号距离矢量DSDV自组网协议的不足之处，无线节点之间采用改进的目的站点编号距离矢量DSDV协议进行组网，主要改进在于，创新性的将传统目的站点编号距离矢量DSDV协议结合蚁群算法来进行组网，克服了DSDV要求路由表频繁更新，在网络空闲时仍会耗费能量和网络带宽的问题，节约了开销路由。还可以采用Scribe(斯科伯)方法来构建多树拓扑，对采用Scribe(斯科伯)方法来构建多树拓扑需要做出相应的改进，即在Scribe(斯科伯)方法中加入上行带宽信息。
附图说明
图1是本发明提供优选实施例一种基于单兵协同作战的无线自组网通信方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：
第一实施例
如图1所示，一种基于单兵协同作战的无线自组网通信方法，其每个单兵携带一个UMWS-H自组网设备进行无线自组网络搭建，通过UMWS-H自组网设备用于进行节点之间的收发信息，及将收到的信息通过基站进行远程转发；每个单兵作为无线自组网络中的一个节点，若干个节点中通过最优路径算法选择出一个距离其余节点最近的节点作为中继节点，即不需要专用的路由器进行数据的传输，还包括通信基站及云服务器，所述无线节点之间通过中继节点进行信息传送，所述中继节点进行实时的更新与替换，即当原中继节点距离其余节点的距离大于阈值时，则计算出距离其余节点最近的节点作为新的最优中继节点，当有无线节点处在通信基站的通信半径范围R内时，该处于通信半径范围R内的无线节点通过通信基站将单兵作战信息无线传送到云服务器端，并通过云服务器返回作战指令信息并在无线节点之间传送，实现战地远程与近程自组网通信，所述无线节点之间采用改进的目的站点编号距离矢量DSDV协议进行组网，主要改进在于，将传统目的站点编号距离矢量DSDV协议结合蚁群算法来进行组网，及节点通过RIP路由信息协议与自己相邻的节点交换信息，具体包括以下步骤：
初始化步骤：节点获得网络的基本配置信息并得到节点之间的参数以及系统配置参数，首先，节点之间通过RIP路由信息协议与自己相邻的节点交换信息，通过邻居之间相互传递消息获取邻居节点信息，这些信息包括：邻居节点位置、发送功率及邻居的邻居信息；然后根据所述的邻居节点信息计算相互之间的距离、接收信噪比信息；
节点之间建立路由的步骤：在每个节点中保存一份路由表，表中每一条记录一个序列号，偶数序列号表示此连接存在，由目的地址对应的节点生成，奇数序列号表示连接已经破损，由发现连接破损的节点生成；节点之间会相互发送路由信息，所述路由信息分为两种，一种包含所有可用的路由信息，另外一种只包含路由表更新部分的信息；
优先级分配步骤：对应于偶数序列号的路由，采用蚁群算法来确定出优选路由，蚁群算法包括步骤：步骤1：对遗传算法中的染色体进行编码、种群初始化、适应度函数、遗传操作获取蚁群算法中的初始信息素的分布；步骤2：选取合适的判断函数，对两个算法的时机转换进行合适的判断，避免算法陷入局部最优；步骤3：对基本蚁群算法的初始信息素规则进行改进，避免算法一开始就陷入局部解；步骤4：对基本蚁群算法的转移概率规则进行改进，使蚂蚁朝着最优解前进；步骤5：对基本蚁群算法的信息素更新规则中的信息素挥发因子进行改进，使算法在提高收敛速度的同时避免陷入局部最优解；步骤6：对基本蚁群算法的信息素更新规则中的局部和全局更新进行改进，使蚂蚁能够选择在最优附近搜索选择路由代价小的路径。
进一步，所述步骤1中，在产生初始信息素分布的过程中，利用遗传算法中的适应度函数对个体进行选择，评价路由解的优劣，所述的适应度函数为：
energyrate＝1-energyremaining/energyinitial
其中，ε是一常数，routecost是路由代价，delay是节点的端到端延迟，energyrate是能量利用率，energyinitial是节点初始能量，energyremaining是节点剩余能量。
进一步，所述步骤1中，在对遗传算法进行改进时，主要是染色体编码(每一个网络节点相当于一个基因位，一条路径相当于一条染色体)采用自然数编码方式，种群初始化采用均匀设计方式初始化，遗传操作主要包括选择、交叉和变异等操作。
进一步，所述步骤2中对算法转换的时机判断函数的选取中，以遗传算法迭代固定次数后就转换到蚁群算法，处理方式简单。本发明采用的操作步骤为：
Step1:设置最小迭代次数Min-Iteration、最大迭代次数Max-Iteration、停滞次数Stagnation_Time。
Step2:当遗传算法NG>Min-Iteration时，则启用算法转换判断函数，time＝0；如果当前迭代的局部最优个体的适应度值GA-local<全局最优个体的适应度值GA-best，则time＝time+1；当time>Stagnation_Time时，则视为遗传算法的出现了停滞，返回flag_break＝true，结束遗传算法；当遗传算法NG>Max-Iteration时，返回flag_break＝true，自动结束遗传算法。
Step3:信息素初始化函数：记录网络内各条路径中信息素浓度的最小值Min_Pheromone，把两个节点存在通路但是信息素为零的路径设置为最小信息素浓度Min_Pheromone。
Step4:启动蚁群算法。
进一步，所述步骤3中对基本蚁群算法的改进中，初始信息素的改进规则设计了一种基于路径代价的初始信息素获取规则。对利用遗传算法得到n条较优的路径由小到大排序,得到集合PC(c＝1,2,...,n)。设计的转换规则如下：
其中:τ0表示一个根据具体求解问题规模给定的一个信息素常数，τG是遗传算法求解结果转换的信息素值，n表示较优路径条数，Cn表示路径代价的排序。
进一步，所述步骤3中对基本蚁群算法的改进中，转移概率规则改进中，第k只蚂蚁按概率从位置i到位置j，转移规则为：
其中：禁忌表tabuk(k＝1，2，…，n)来记录蚂蚁k当前已走过的路径，表示蚂蚁k下一步所允许选择的节点；α是信息启发式因子；β为期望启发式因子；ηij是启发函数，其值表达式为ηij＝1/routecost(i,j)。r和λ为(0,1)中分布的随机数，参数λ的大小决定了利用先验知识与探索新路径之间的相对重要性，增加了所得解的多样性，在一定程度上削弱了蚁群陷入局部最优的趋势。
进一步，所述步骤3中对基本蚁群算法的改进中，转移概率规则改进中转移因子λ的规则设计时，把算法执行分为三个阶段[0,t0][t0,t1][t1,t终]，为：
其中σ是正参数
进一步，所述步骤3中对基本蚁群算法的改进中，对信息素的改进中的信息素挥发因子的改进规则设计为：
ρ(t)＝max{μρ(t-1),ρmin}
其中ρmin是ρ的最小值，μ是(0,1)之间预先设定的衰减系数，根据具体的实际规模进行调整。
进一步，所述步骤3中对基本蚁群算法的改进中，对信息素的改进中对于第k只蚂蚁的信息素局部更新规则设计为：
τij(t+1)←(1-ρ)×τij(t)+ρ×Δτij(t)
其中，ρ是(0,1)的信息素挥发系数，Q1为常数，dij是蚂蚁每到达一个节点，两节点之间的距离。
进一步，所述步骤3中对基本蚁群算法的改进中，对信息素的改进中当m只蚂蚁成功地完成一次寻径过程后，选择出目标函数值最佳的路由(最优路径)，信息素全局更新规则设计为：
其中，Q2和W为常数，表示最优蚂蚁在路径(i,j)上留下的信息素值，Lij是蚂蚁完成一次循环后所走的路径长度。
优选的，所述奇数序列号由发现连接破损的节点生成，具体为：如果连续两个周期不能收到相邻节点的相互传递信息，则推断出链路断，将断的链路度量值等于∞，并分配一个新的序列号，这种情况下的序列号为奇数，以区别目的节点为更新报文分配的序列号。
优选的，所述节点在初始化阶段获得网络的基本配置信息并进行计算，具体步骤如下：
通过HELLO包交互获得邻居节点信息，并计算出节点间链路的信噪比、交换彼此的操作权限信息；通过北斗定位系统或者获得本节点位置信息；通过相邻节点交互获得其他节点位置信息，并采用距离公式计算相互之间的距离。
优选的，所述所有可用的路由信息，包括邻居节点信息、节点间链路的信噪比、交换彼此的操作权限信息、节点位置信息、节点之间的距离；所述路由表更新部分的信息指的是节点位置信息及节点之间的距离。
RIP(Routing Information Protocol,路由信息协议)是一种内部网关协议(IGP)，是一种动态路由选择协议，用于自治系统(AS)内的路由信息的传递。RIP协议基于距离矢量算法(DistanceVectorAlgorithms)，使用“跳数”(即metric)来衡量到达目标地址的路由距离。这种协议的路由器只关心自己周围的世界，只与自己相邻的路由器交换信息，范围限制在15跳(15度)之内，再远，它就不关心了。RIP应用于OSI网络七层模型的网络层。各厂家定义的管理距离(AD，即优先级)如下：华为定义的优先级是100，思科定义的优先级是120。
使用RIP报文中列出的项，RIP主机可以彼此之间交流路由信息。这些信息存储在路由表中，路由表为每一个知道的、可达的目的地保留一项。每个目的地表项是到达那个目的地的最低开销路由。
每个目的地的表项数可以随路由生产商的不同而变化。生产商可能选择遵守规范，也可以对标准进行他们认为合适的“强化”。所以，用户很可能会发现某个特殊商标的路由器为每一个网络中的目的地存储至多4条相同费用的路由。
每个路由表项包括以下各域：目的IP地址域、距离-向量度量域、下一跳IP地址域、路由变化标志域及路由计时器域、
注意虽然RFC 1058是一个开放式标准，能支持大量互连网络地址结构，然而它是由IETF设计用于Internet中自治系统内的协议。如此，使用这种形式RIP的自然是网络互联协议。
1.目的IP地址域
任何路由表中所包含的最重要信息是到所知目的地的I P地址。一旦一台RIP路由器收到一个数据报文，就会查找路由表中的目的I P地址以决定从哪里转发那个报文。
2.度量标准域
路由表中的度量域指出报文从起始点到特定目的地的总耗费。路由表中的度量是从路由器到特定目的地之间网络链路的耗费总和。
3.下一跳IP地址域
下一跳IP地址域包括至目的地的网络路径上下一个路由器接口的IP地址。如果目的IP地址所在的网络与路由器不直接相连时，路由器表中才出现此项。
4.路由变化标志域
路由变化标志域用于指出至目的I P地址的路由是否在最近发生了变化。这个域是重要的，因为R I P为每一个目的I P地址只记录一条路由。
5.路由计时器域
有两个计时器与每条路由相联系，一个是超时计时器，一个是路由刷新计时器。这些计时器一同工作来维护路由表中存储的每条路由的有效性。
第二实施例：所述构建多树拓扑的方法可替换为：在传统目的站点编号距离矢量DSDV协议的基础上，各个节点之间建立HELLO握手网络，HELLO握手网络网络中路由器节点所连接的每条链路增加休眠状态，在给定的网络拓扑上选定一棵共享的生成树，其上的链路始终处于工作状态以确保网络连通，其他不在生成树上的链路若没有流量经过则进入休眠状态，每个路由器保存全网路径的最短路径路由表和对应生成树的路由表，对于一个数据包，入口路由器根据当前链路负载决定数据包采用其中一种路径，并增加标签标识，非入口路由器根据标签选择相应路由表进行转发。
第二实施例：当然，除了采用本发明的方法来构建多树拓扑外，也可以采用Scribe(斯科伯)方法来构建多树拓扑，对采用Scribe(斯科伯)方法来构建多树拓扑需要做出相应的改进，即在Scribe(斯科伯)方法中加入上行带宽信息，根据Scribe方法构建的多树拓扑的特点是：第一、节点如果在一个子树中担任中间节点，则在其它子树中只能担任叶子节点；第二、将节点ID(标识)作为输入，利用Pastry(帕斯特瑞)算法分析可以得到节点的具体位置。
具体的，系统中有5个节点分别是节点A、节点B、节点C、节点D和节点E，上行带宽分别为256K比特、512K比特、1M比特、2M比特和4M比特，当前单条子流需要的上行带宽为512K比特，根据Scribe方法构建的多树拓扑的第一子树的深度为4，第二子树的深度为2。由于多树拓扑的整体时延受最大子树深度的影响，子树深度越深，时延越大，多树拓扑的整体时延也越大，这种构建多树拓扑的方法没有考虑节点的上行带宽信息，这会导致多树拓扑的子树的深度不易控制。因此需要加入上行带宽信息，就解决了多树拓扑的子树的深度不易控制的问题。
第三实施例：所述蚁群算法可替换为：在传统目的站点编号距离矢量DSDV协议的基础上，参加专利申请号为201210539933.9，专利名称为最短路径树与生成树结合的节能路由方法，通过将传统目的站点编号距离矢量DSDV协议结合该专利申请中最短路径树与生成树结合的思想来进行最优路径的选择，也可以实现无线通信组网。各个节点之间建立HELLO握手网络，HELLO握手网络网络中路由器节点所连接的每条链路增加休眠状态，在给定的网络拓扑上选定一棵共享的生成树，其上的链路始终处于工作状态以确保网络连通，其他不在生成树上的链路若没有流量经过则进入休眠状态，每个路由器保存全网路径的最短路径路由表和对应生成树的路由表，对于一个数据包，入口路由器根据当前链路负载决定数据包采用其中一种路径，并增加标签标识，非入口路由器根据标签选择相应路由表进行转发。创新性的采用了传统目的站点编号距离矢量DSDV协议结合分布式算法，每个入口路由器根据搜集到的链路负载信息独立进行决策；能够快速对网络负载变化作出实时响应，流量在最短路径树和生成树之间快速切换，能够实现无线组网的效率最大化。
以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。
Claims (5)
1.一种基于单兵协同作战的无线自组网通信方法，其特征在于，每个单兵携带一个UMWS-H自组网设备进行无线自组网络搭建，通过UMWS-H自组网设备用于进行节点之间的收发信息，及将收到的信息通过基站进行远程转发；每个单兵作为无线自组网络中的一个节点，若干个节点中通过最优路径算法选择出一个距离其余节点最近的节点作为中继节点，即不需要专用的路由器进行数据的传输，还包括通信基站及云服务器，所述无线节点之间通过中继节点进行信息传送，所述中继节点进行实时的更新与替换，即当原中继节点距离其余节点的距离大于阈值时，则计算出距离其余节点最近的节点作为新的最优中继节点，当有无线节点处在通信基站的通信半径范围R内时，该处于通信半径范围R内的无线节点通过通信基站将单兵作战信息无线传送到云服务器端，并通过云服务器返回作战指令信息并在无线节点之间传送，实现战地远程与近程自组网通信，所述无线节点之间采用改进的目的站点编号距离矢量DSDV协议进行组网，主要改进在于，将传统目的站点编号距离矢量DSDV协议结合蚁群算法来进行组网，及节点通过RIP路由信息协议与自己相邻的节点交换信息，具体包括以下步骤：
初始化步骤：节点获得网络的基本配置信息并得到节点之间的参数以及系统配置参数，首先，节点之间通过RIP路由信息协议与自己相邻的节点交换信息，通过邻居之间相互传递消息获取邻居节点信息，这些信息包括：邻居节点位置、发送功率及邻居的邻居信息；然后根据所述的邻居节点信息计算相互之间的距离、接收信噪比信息；
节点之间建立路由的步骤：在每个节点中保存一份路由表，表中每一条记录一个序列号，偶数序列号表示此连接存在，由目的地址对应的节点生成，奇数序列号表示连接已经破损，由发现连接破损的节点生成；节点之间会相互发送路由信息，所述路由信息分为两种，一种包含所有可用的路由信息，另外一种只包含路由表更新部分的信息；
优先级分配步骤：对应于偶数序列号的路由，采用蚁群算法来确定出优选路由，蚁群算法包括步骤：步骤1：对遗传算法中的染色体进行编码、种群初始化、适应度函数、遗传操作获取蚁群算法中的初始信息素的分布；步骤2：选取合适的判断函数，对两个算法的时机转换进行合适的判断，避免算法陷入局部最优；步骤3：对基本蚁群算法的初始信息素规则进行改进，避免算法一开始就陷入局部解；步骤4：对基本蚁群算法的转移概率规则进行改进，使蚂蚁朝着最优解前进；步骤5：对基本蚁群算法的信息素更新规则中的信息素挥发因子进行改进，使算法在提高收敛速度的同时避免陷入局部最优解；步骤6：对基本蚁群算法的信息素更新规则中的局部和全局更新进行改进，使蚂蚁能够选择在最优附近搜索选择路由代价小的路径。
2.根据权利要求1所述的基于单兵协同作战的无线自组网通信方法，其特征在于，所述奇数序列号由发现连接破损的节点生成，具体为：如果连续两个周期不能收到相邻节点的相互传递信息，则推断出链路断，将断的链路度量值等于∞，并分配一个新的序列号，这种情况下的序列号为奇数，以区别目的节点为更新报文分配的序列号。
3.根据权利要求1所述的基于单兵协同作战的无线自组网通信方法，其特征在于，所述节点在初始化阶段获得网络的基本配置信息并进行计算，具体步骤如下：
通过HELLO包交互获得邻居节点信息，并计算出节点间链路的信噪比、交换彼此的操作权限信息；通过北斗定位系统或者获得本节点位置信息；通过相邻节点交互获得其他节点位置信息，并采用距离公式计算相互之间的距离。
4.根据权利要求1-3之一所述的基于单兵协同作战的无线自组网通信方法，其特征在于，所述所有可用的路由信息，包括邻居节点信息、节点间链路的信噪比、交换彼此的操作权限信息、节点位置信息、节点之间的距离；所述路由表更新部分的信息指的是节点位置信息及节点之间的距离。
5.根据权利要求1-3之一所述的基于单兵协同作战的无线自组网通信方法，其特征在于，所述蚁群算法可替换为：在传统目的站点编号距离矢量DSDV协议的基础上，各个节点之间建立HELLO握手网络，HELLO握手网络网络中路由器节点所连接的每条链路增加休眠状态，在给定的网络拓扑上选定一棵共享的生成树，其上的链路始终处于工作状态以确保网络连通，其他不在生成树上的链路若没有流量经过则进入休眠状态，每个路由器保存全网路径的最短路径路由表和对应生成树的路由表，对于一个数据包，入口路由器根据当前链路负载决定数据包采用其中一种路径，并增加标签标识，非入口路由器根据标签选择相应路由表进行转发。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811424347.3A CN109688616A (zh) | 2018-11-27 | 2018-11-27 | 一种基于单兵协同作战的无线自组网通信方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811424347.3A CN109688616A (zh) | 2018-11-27 | 2018-11-27 | 一种基于单兵协同作战的无线自组网通信方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109688616A true CN109688616A (zh) | 2019-04-26 |
Family
ID=66185875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811424347.3A Withdrawn CN109688616A (zh) | 2018-11-27 | 2018-11-27 | 一种基于单兵协同作战的无线自组网通信方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109688616A (zh) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110392373A (zh) * | 2019-08-05 | 2019-10-29 | 深圳市久通物联科技股份有限公司 | 一种应用于智能电子锁的无线自组网方法和系统 |
| CN110572797A (zh) * | 2019-10-28 | 2019-12-13 | 西安电子科技大学 | 用于应急通信的探路网拓扑结构及其路由方法 |
| CN111328083A (zh) * | 2020-03-05 | 2020-06-23 | 贵州宝智达网络科技有限公司 | 一种基于遗传算法的无线射频通讯自进化动态组网方法 |
| CN111526557A (zh) * | 2020-05-06 | 2020-08-11 | 无锡职业技术学院 | 一种无线自组网路由信息获取方法 |
| CN111818590A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-10-23 | 隆胜(海南)科技有限公司 | 一种无线网络路径优化方法及设备 |
| CN111861018A (zh) * | 2020-07-24 | 2020-10-30 | 西安建筑科技大学 | 一种基于路由信息协议的仓库拣选路径优化方法、存储介质及设备 |
| CN112448950A (zh) * | 2020-11-13 | 2021-03-05 | 中国电子科技集团公司第二十八研究所 | 一种异构军事信息系统间信息链路动态构建方法 |
| CN112769892A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-05-07 | 北京邮电大学 | 多台移动设备的分布式计算网络系统的构建方法及系统 |
| CN113342524A (zh) * | 2021-06-04 | 2021-09-03 | 中国人民解放军军事科学院评估论证研究中心 | 作战体系结构可靠性分析方法、装置、设备和介质 |
| CN113543259A (zh) * | 2020-04-13 | 2021-10-22 | 南京邮电大学 | 基于单源最优路径的noma中继选择方法、传输方法和系统 |
| CN114205842A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-03-18 | 深圳市九洲电器有限公司 | 设备协作同步方法、系统、装置、终端设备以及存储介质 |
| CN114727355A (zh) * | 2022-03-31 | 2022-07-08 | 江苏杰泽罗通信科技有限公司 | 一种毫米波自组网系统及其快速自适应路由方法 |
| CN114867061A (zh) * | 2022-07-05 | 2022-08-05 | 深圳市搜了网络科技股份有限公司 | 一种基于无线通信网络的云监控方法 |
| CN115190561A (zh) * | 2022-06-02 | 2022-10-14 | 中科南京移动通信与计算创新研究院 | 基于遗传算法的高速载体群自组网QoS路由方法和装置 |
| CN117278463A (zh) * | 2023-09-04 | 2023-12-22 | 三峡智控科技有限公司 | 路径规划方法、装置、电子设备及存储介质 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101330298A (zh) * | 2007-08-21 | 2008-12-24 | 刘西钉 | 面向多干扰环境应用的跳频fhss无线网络惰性处理方法 |
| US20090052321A1 (en) * | 2007-08-20 | 2009-02-26 | Kamath Krishna Y | Taxonomy based multiple ant colony optimization approach for routing in mobile ad hoc networks |
| CN103023781A (zh) * | 2012-12-13 | 2013-04-03 | 清华大学 | 最短路径树与生成树结合的节能路由方法 |
| CN104618982A (zh) * | 2015-01-08 | 2015-05-13 | 重庆邮电大学 | 基于改进遗传-蚁群算法的Adhoc网络寻找最优路径的方法 |
| CN104754686A (zh) * | 2013-12-30 | 2015-07-01 | 北京大唐高鸿数据网络技术有限公司 | 基于车载短距离通信网的优化dsdv路由方法 |
| CN107612799A (zh) * | 2017-11-01 | 2018-01-19 | 韦彩霞 | 一种基于云技术应用的智能家居 |
| CN107682241A (zh) * | 2017-09-28 | 2018-02-09 | 深圳市晟达机械设计有限公司 | 一种基于云计算的智能家居设备控制系统 |
| CN108134772A (zh) * | 2017-11-06 | 2018-06-08 | 杭州电子科技大学 | 一种采用aodv或dsdv协议实现的安全路由方法 |
-
2018
- 2018-11-27 CN CN201811424347.3A patent/CN109688616A/zh not_active Withdrawn
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090052321A1 (en) * | 2007-08-20 | 2009-02-26 | Kamath Krishna Y | Taxonomy based multiple ant colony optimization approach for routing in mobile ad hoc networks |
| CN101330298A (zh) * | 2007-08-21 | 2008-12-24 | 刘西钉 | 面向多干扰环境应用的跳频fhss无线网络惰性处理方法 |
| CN103023781A (zh) * | 2012-12-13 | 2013-04-03 | 清华大学 | 最短路径树与生成树结合的节能路由方法 |
| CN104754686A (zh) * | 2013-12-30 | 2015-07-01 | 北京大唐高鸿数据网络技术有限公司 | 基于车载短距离通信网的优化dsdv路由方法 |
| CN104618982A (zh) * | 2015-01-08 | 2015-05-13 | 重庆邮电大学 | 基于改进遗传-蚁群算法的Adhoc网络寻找最优路径的方法 |
| CN107682241A (zh) * | 2017-09-28 | 2018-02-09 | 深圳市晟达机械设计有限公司 | 一种基于云计算的智能家居设备控制系统 |
| CN107612799A (zh) * | 2017-11-01 | 2018-01-19 | 韦彩霞 | 一种基于云技术应用的智能家居 |
| CN108134772A (zh) * | 2017-11-06 | 2018-06-08 | 杭州电子科技大学 | 一种采用aodv或dsdv协议实现的安全路由方法 |
Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110392373A (zh) * | 2019-08-05 | 2019-10-29 | 深圳市久通物联科技股份有限公司 | 一种应用于智能电子锁的无线自组网方法和系统 |
| CN110572797A (zh) * | 2019-10-28 | 2019-12-13 | 西安电子科技大学 | 用于应急通信的探路网拓扑结构及其路由方法 |
| CN111328083A (zh) * | 2020-03-05 | 2020-06-23 | 贵州宝智达网络科技有限公司 | 一种基于遗传算法的无线射频通讯自进化动态组网方法 |
| CN113543259B (zh) * | 2020-04-13 | 2023-12-12 | 南京邮电大学 | 基于单源最优路径的noma中继选择方法、传输方法和系统 |
| CN113543259A (zh) * | 2020-04-13 | 2021-10-22 | 南京邮电大学 | 基于单源最优路径的noma中继选择方法、传输方法和系统 |
| CN111526557A (zh) * | 2020-05-06 | 2020-08-11 | 无锡职业技术学院 | 一种无线自组网路由信息获取方法 |
| CN111861018A (zh) * | 2020-07-24 | 2020-10-30 | 西安建筑科技大学 | 一种基于路由信息协议的仓库拣选路径优化方法、存储介质及设备 |
| CN111861018B (zh) * | 2020-07-24 | 2023-06-27 | 西安建筑科技大学 | 一种基于路由信息协议的仓库拣选路径优化方法、存储介质及设备 |
| CN111818590A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-10-23 | 隆胜(海南)科技有限公司 | 一种无线网络路径优化方法及设备 |
| CN111818590B (zh) * | 2020-07-31 | 2022-08-30 | 隆胜(海南)科技有限公司 | 一种无线网络路径优化方法及设备 |
| CN112448950A (zh) * | 2020-11-13 | 2021-03-05 | 中国电子科技集团公司第二十八研究所 | 一种异构军事信息系统间信息链路动态构建方法 |
| CN112448950B (zh) * | 2020-11-13 | 2023-03-03 | 中国电子科技集团公司第二十八研究所 | 一种异构军事信息系统间信息链路动态构建方法 |
| CN112769892A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-05-07 | 北京邮电大学 | 多台移动设备的分布式计算网络系统的构建方法及系统 |
| CN112769892B (zh) * | 2020-12-11 | 2022-04-19 | 北京邮电大学 | 多台移动设备的分布式计算网络系统的构建方法及系统 |
| CN113342524B (zh) * | 2021-06-04 | 2023-10-24 | 中国人民解放军军事科学院评估论证研究中心 | 作战体系结构可靠性分析方法、装置、设备和介质 |
| CN113342524A (zh) * | 2021-06-04 | 2021-09-03 | 中国人民解放军军事科学院评估论证研究中心 | 作战体系结构可靠性分析方法、装置、设备和介质 |
| CN114205842A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-03-18 | 深圳市九洲电器有限公司 | 设备协作同步方法、系统、装置、终端设备以及存储介质 |
| CN114205842B (zh) * | 2021-11-03 | 2024-02-02 | 深圳市九洲电器有限公司 | 设备协作同步方法、系统、装置、终端设备以及存储介质 |
| CN114727355A (zh) * | 2022-03-31 | 2022-07-08 | 江苏杰泽罗通信科技有限公司 | 一种毫米波自组网系统及其快速自适应路由方法 |
| CN114727355B (zh) * | 2022-03-31 | 2023-12-01 | 江苏杰泽罗通信科技有限公司 | 一种毫米波自组网系统及其快速自适应路由方法 |
| CN115190561A (zh) * | 2022-06-02 | 2022-10-14 | 中科南京移动通信与计算创新研究院 | 基于遗传算法的高速载体群自组网QoS路由方法和装置 |
| CN114867061A (zh) * | 2022-07-05 | 2022-08-05 | 深圳市搜了网络科技股份有限公司 | 一种基于无线通信网络的云监控方法 |
| CN117278463A (zh) * | 2023-09-04 | 2023-12-22 | 三峡智控科技有限公司 | 路径规划方法、装置、电子设备及存储介质 |
| CN117278463B (zh) * | 2023-09-04 | 2024-04-23 | 三峡智控科技有限公司 | 路径规划方法、装置、电子设备及存储介质 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109688616A (zh) | 一种基于单兵协同作战的无线自组网通信方法 | |
| CN109618381A (zh) | 一种自组网通信方法以及自组网通信系统 | |
| Khiavi et al. | Performance comparison of AODV, DSDV, DSR and TORA routing protocols in MANETs | |
| Roy et al. | Ant colony based routing for mobile ad-hoc networks towards improved quality of services | |
| Nayak et al. | Analysis of random way point and random walk mobility model for reactive routing protocols for MANET using NetSim simulator | |
| Deepalakshmi et al. | Ant colony based QoS routing algorithm for mobile ad hoc networks | |
| Putta et al. | Performance of ad hoc network routing protocols in IEEE 802.11 | |
| Sarao | Comparison of AODV, DSR, and DSDV Routing Protocols in a Wireless Network. | |
| Piechowiak et al. | Comparative analysis of routing protocols for wireless mesh networks | |
| Rafsanjani et al. | A hybrid routing algorithm based on ant colony and ZHLS routing protocol for MANET | |
| Hamma et al. | Performance evaluation of reactive and proactive routing protocol in IEEE 802.11 ad hoc network | |
| Sardar et al. | An efficient ant colony based routing algorithm for better quality of services in MANET | |
| Feng et al. | An optimum gateway discovery and selection mechanism in WSN and mobile cellular network integration | |
| Roy et al. | Performance optimization of Ad Hoc on demand vector routing protocol in cognitive radio network | |
| Bargaoui et al. | Hybrid QoS based routing protocol for inter and intra wireless mesh infrastructure communications | |
| Nassereddine et al. | The scalability of the hybrid protocol in wireless mesh network 802.11 s | |
| Sujatha et al. | PBANT-Optimized ANT Colony Routing Algorithm For Manets | |
| Sinha et al. | Clar: A novel cluster oriented agent based routing protocol for manet | |
| Imani et al. | Refinement of AODV routing algorithm for wireless mesh networks (WMNs) | |
| Shekhar et al. | Mobile agents aided multicast routing in mobile ad hoc networks | |
| Bargaoui et al. | Hybrid QoS based routing for IEEE 802.16 j mesh infrastructure | |
| Kunz | Routing solutions for hierarchical MANETs | |
| Biradar et al. | Analysis QoS Parameters for MANETs Routing Protocols | |
| Vadhwani et al. | BEHAVIOUR ANALYSIS OF DSR MANETP ROTOCOL WITH HTTP TRAFFIC USING OPNET SIMULATOR | |
| Bagwari et al. | Routing protocol behaviour with multiple cluster head gateway in mobile ad hoc network |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20190426 |