CN113163421B - 分级网络的组建方法、装置、终端及介质 - Google Patents

分级网络的组建方法、装置、终端及介质 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种分级网络的组建方法、装置、终端及介质。其中方法包括：基于预构建的第一级无线网络的各个簇分别对应的多个从节点，确定第一级无线网络的各个簇分别对应的网关节点；依据第一级无线网络的各个簇分别对应的网关节点进行网络组建，得到第二级无线网络，以使第一级无线网络的多个簇通过第二级无线网络进行通信。本申请通过在簇内从节点中选定网关节点来组建分级网络的方式，既避免了将簇首节点作为网关节点组建分级网络，造成的簇首节点负担过重的问题，又起到了均衡簇内资源需求的效果，从而降低不同簇的簇首节点的负担，提高了簇间通信的效率。

Description

分级网络的组建方法、装置、终端及介质
技术领域
本申请涉及通信技术领域，具体涉及一种分级网络的组建方法、装置、终端及介质。
背景技术
无线自组网技术在星间组网、弹间组网、机间组网等无线网络领域有着广泛的应用。为了提高网络的可扩展性，通常采用分级式网络管理方式。在分级网络结构中，网络首先被分为多个簇，每个簇由一个簇首节点和多个簇内从节点组成，各个簇内会有一个节点负责与其他簇进行互通，我们称之为网关节点，网关节点组成更高一级网络，进而实现簇间通信。相关技术中，通常由簇首节点直接承担网关节点职能并进行二级网络的组建，簇首不但负责簇内网络的管理，同时也负责簇间网络的维护和通信的协调管理。
因此，相关的分级网络组建方式存在簇首节点相对簇内从节点在资源需求和节点能量消耗上的严重不均衡，使得簇首节点能量消耗高的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请提供一种分级网络的组建方法、装置、终端及介质。
根据本申请的第一方面，提供了一种分级网络的组建方法，该方法包括：
基于预构建的第一级无线网络的各个簇分别对应的多个从节点，确定第一级无线网络的各个簇分别对应的网关节点；
依据第一级无线网络的各个簇分别对应的网关节点进行网络组建，得到第二级无线网络，以使第一级无线网络的多个簇通过第二级无线网络进行通信。
根据本申请的第二方面，提供了一种分级网络的组建装置，该装置包括：
网关节点确定模块，用于基于预构建的第一级无线网络的各个簇分别对应的多个从节点，确定第一级无线网络的各个簇分别对应的网关节点；
分级网络组建模块，用于依据第一级无线网络的各个簇分别对应的网关节点进行网络组建，得到第二级无线网络，以使第一级无线网络的多个簇通过第二级无线网络进行通信。
根据本申请的第三方面，提供了一种终端，该终端包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时以实现上述分级网络的组建方法。
根据本申请的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，该介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令用于以执行上述分级网络的组建方法。
本申请通过确定预构建的第一级无线网络的各个簇分别对应的网关节点，从而依据第一级无线网络的各个簇分别对应的网关节点进行网络组建，得到第二级无线网络，这种通过在簇内从节点中选定网关节点来组建分级网络的方式，既避免了将簇首节点作为网关节点组建分级网络，造成的簇首节点负担过重的问题，又起到了均衡簇内资源需求的效果，使得将第一级无线网络的多个簇通过第二级无线网络进行通信，达到降低不同簇的簇首节点的负担，提高了簇间通信的效率的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对本申请实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本申请实施例提供的一种分级网络的组建方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的一种分级网络的组建方法的架构示意图；
以及
图3为本申请实施例提供的一种分级网络的组建装置的框图结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
根据本申请的一个实施例，提供了一种分级网络的组建方法，如图1所示，该方法包括步骤S101和步骤S102。
步骤S101：基于预构建的第一级无线网络的各个簇分别对应的多个从节点，确定第一级无线网络的各个簇分别对应的网关节点。
具体地，通过簇首节点在该簇内的各个从节点中，选定出网关节点。该网关节点可以为簇首节点依据其所在簇的网络拓扑首次确定的初始网关节点，也可以动态依据业务需求和位置信息对首次确定的网关节点进行更新后，确定的网关节点。更具体地，可以将首次加入簇的节点作为该簇的初始网关节点。
步骤S102：依据第一级无线网络的各个簇分别对应的网关节点进行网络组建，得到第二级无线网络，以使第一级无线网络的多个簇通过第二级无线网络进行通信。
具体地，第二级无线网络包括一个中心节点和多个从节点。
本申请通过确定预构建的第一级无线网络的各个簇分别对应的网关节点，从而依据第一级无线网络的各个簇分别对应的网关节点进行网络组建，得到第二级无线网络，这种通过在簇内从节点中选定网关节点来组建分级网络的方式，既避免了将簇首节点作为网关节点组建分级网络，造成的簇首节点负担过重的问题，又起到了均衡簇内资源需求的效果，使得将第一级无线网络的多个簇通过第二级无线网络进行通信，达到降低不同簇的簇首节点的负担，提高了簇间通信的效率的目的。
在一些实施例中，如图1所示，步骤S102包括：步骤S1021至步骤S1023(图中未示出)。
步骤S1021：获取第一级无线网络的各个簇分别对应的簇相关信息。
具体地，可以通过各个簇的簇首节点来获取簇首相关信息。
步骤S1022：基于第一级无线网络的各个簇分别对应的簇相关信息，在第一级无线网络的各个簇分别对应的网关节点中，确定用于构建第二级无线网络的中心节点和各个从节点。
具体地，簇相关信息可以包括簇内各个节点的节点身份、簇产生的时间、簇内各个从节点的加入时间、簇编号等。因此，二级网络的中心节点产生方式可以包括下述方式：方式一、根据簇编号预规划二级网络中心节点，例如将簇1的网关节点预规划为二级网络的中心节点；方式二、一级网络中最先诞生的网关节点成为二级网络中心节点。二级网络的中心节点启动二级网络的建立，并进行簇间网络拓扑的更新维护和簇间通信资源的调度管理。
步骤S1023：依据中心节点构建第二级无线网络，并将各个从节点加入至第二级无线网络。
具体地，二级网络建立之后，通过周期性的拓扑更新，每个网关节点都可以获知其他网关节点的位置信息，并将其通知到本簇的簇首节点。簇i的网关节点Gi的位置用
Figure BDA0002980566330000041
表示，
Figure BDA0002980566330000042
采用空间直角坐标系表示方法，其中，xi表示横轴位置，yi表示纵轴位置，zi表示竖轴位置。实际系统应用中，节点空间位置通常通过全球定位系统(GlobalPositioning System，GPS)或者掼导系统获取，GPS和惯导系统上报的位置信息往往采用球坐标系表示，可以通过笛卡尔转换，将球坐标系换算为直角坐标系。网关节点Gi和网关节点Gj之间的距离为：
Figure BDA0002980566330000043
具体地，可以通过预设的网络配置，如频点、网络名称等，构建无线网络，并在构建得到第二级无线网络后，通过对从节点进行网络配置，来将各个从节点加入至第二级无线网络。
在一些实施例中，步骤S1022包括：
依据第一级无线网络的各个簇分别对应的簇相关信息，确定第一级无线网络的各个簇分别对应的网关节点的产生时间；
将产生时间最早的簇对应的网关节点作为中心节点，其余各个簇分别对应的网关节点均作为从节点。
在一些实施例中，步骤S1022包括：
依据第一级无线网络的多个簇各自对应的簇相关信息，确定第一级无线网络的多个簇各自对应的簇编号；
将簇编号为预定簇编号的簇对应的网关节点作为中心节点，其余各个簇分别对应的网关节点均作为从节点。
具体地，可以将预定簇编号设置为编号值最小。例如，假设簇编号包括1、2和3，可以将簇编号为1的簇的网关节点作为中心节点。
在一些实施例中，步骤S101包括：
步骤S1011(图中未示出)：基于预设的第一级无线网络的各个簇分别对应的网关节点选取条件，确定第一级无线网络的各个簇分别对应的网关节点。
具体地，网关节点选取条件可以设置为负载最低、最靠近簇首节点等条件。
在一些实施例中，网关节点选取条件包括业务需求信息、控制需求信息、位置信息中至少一项。
在本申请实施例中，一般通过传输需求值来表征业务需求和控制需求。
在网关节点选取条件包括业务需求信息、控制需求信息、位置信息中至少一项的实施例中，步骤S1011包括：
若任一簇对应的业务需求信息、控制需求信息、位置信息中至少一项发生变化，则确定该任一簇对应的新网关节点选取条件；
依据该任一簇对应的新网关节点选取条件，确定该任一簇对应的网关节点。具体地，可以由簇首节点来对簇内所有节点的传输需求值进行评估，即得到业务需求信息和控制需求信息，该传输需求值可用节点在单位时间内的平均数据量表示。其中，业务需求可以根据节点的应用层身份进行评估。从节点在簇内网络建立之后，通过节点身份信息交互，簇首节点可以获知各节点的应用层身份，进而评估其业务需求。应用层身份与业务量之间的映射关系可根据该系统的业务模型进行预先加注。例如在机载自组网络中，侦察机负责侦察图像的回传，因而具有较大的业务需求，指挥机负责图像的接收分析和战术指令的分发也会有较大的业务需求。控制需求可以根据节点需要发送/接收的信令字节数进行评估，簇首节点的控制需求大于簇内从节点，且簇规模越大，该差距越大。从节点和从节点的控制需求基本相等。
应用时，簇i内节点m的业务需求用
Figure BDA0002980566330000061
表示，控制需求用
Figure BDA0002980566330000062
表示，那么则节点m的加权值可以依据下述公式来确定：
Figure BDA0002980566330000063
其中，
Figure BDA0002980566330000064
为簇i中节点m的加权值，I为一级网络中簇的总个数，λ1、λ2和λ3分别为业务需求、控制需求和与其他簇网关节点之间距离和的权重系数，网关节点Gi和网关节点Gj之间的距离为：
Figure BDA0002980566330000065
本申请中三个权重系数由具体系统来确定。簇首为簇内每个节点计算加权之后选择权值最小的节点做为新的网关节点。
为了进一步说明本申请实施例提供的分级网络的组建方法，下面结合图2所示的一级网络进行详细说明。
该一级网络包括4个簇，每个簇内包括一个簇首节点和3个簇内从节时。应用时，每个簇的簇首节点一般位于中心位置。例如，参照图2，簇1中位于中心位置的“Δ”为簇首节点，由该簇首节点在其余3个从节点中选定一个作为网关节点。具体地，可以将该簇内首个加入的从节点作为网关节点。在由图2中4个簇确定出4个网关节点后，从这4个网关节点中选定出一个作为用于创建二级网络的中心节点，由该中心节点进行网络组建，得到图2中的二级网络，并将其余3个目的网关节点加入至该二级网络，作为该二级网络的从节点。
本申请的又一实施例提供了一种分级网络的组建装置，如图3所示，该装置30包括：网关节点确定模块301和分级网络组建模块302。
网关节点确定模块301，用于确定预构建的第一级无线网络的各个簇分别对应的网关节点；
分级网络组建模块302，用于依据第一级无线网络的各个簇分别对应的网关节点进行网络组建，得到第二级无线网络，以使第一级无线网络的多个簇通过第二级无线网络进行通信。
本申请通过确定预构建的第一级无线网络的各个簇分别对应的网关节点，从而依据第一级无线网络的各个簇分别对应的网关节点进行网络组建，得到第二级无线网络，这种通过在簇内从节点中选定网关节点来组建分级网络的方式，既避免了将簇首节点作为网关节点组建分级网络，造成的簇首节点负担过重的问题，又起到了均衡簇内资源需求的效果，使得将第一级无线网络的多个簇通过第二级无线网络进行通信，达到降低不同簇的簇首节点的负担，提高了簇间通信的效率的目的。
进一步地，网关节点确定模块包括：
簇信息确定子模块，用于获取第一级无线网络的各个簇分别对应的簇相关信息；
节点确定子模块，用于基于第一级无线网络的各个簇分别对应的簇相关信息，在第一级无线网络的各个簇分别对应的网关节点中，确定用于构建第二级无线网络的中心节点和各个从节点；
分级网络组建子模块，用于依据中心节点构建第二级无线网络，并将各个从节点加入至第二级无线网络。
进一步地，节点确定子模块包括：
网关产生时间确定单元，用于依据第一级无线网络的各个簇分别对应的簇相关信息，确定第一级无线网络的各个簇分别对应的网关节点的产生时间；
第一分级网络节点确定，用于将产生时间最早的簇对应的网关节点作为中心节点，其余各个簇分别对应的网关节点均作为从节点。
进一步地，节点确定子模块包括：
簇编号确定单元，用于依据第一级无线网络的多个簇各自对应的簇相关信息，确定第一级无线网络的多个簇各自对应的簇编号；
第二分级网络节点确定单元，用于将簇编号为预定簇编号的簇对应的网关节点作为中心节点，其余各个簇分别对应的网关节点均作为从节点。
进一步地，网关节点确定模块包括：
网关节点确定子模块，用于基于预设的第一级无线网络的各个簇分别对应的网关节点选取条件，确定第一级无线网络的各个簇分别对应的网关节点。
进一步地，网关节点选取条件包括业务需求信息、控制需求信息、位置信息中至少一项。
进一步地，目的网关节点确定子模块包括：
簇结构变化检测单元，用于若任一簇对应的业务需求信息、控制需求信息、位置信息中至少一项发生变化，则确定该任一簇对应的新网关节点选取条件；
簇内网关节点确定单元，用于依据该任一簇对应的新网关节点选取条件，确定该任一簇对应的网关节点。
本实施例的分级网络的组建装置可执行本申请实施例提供的分级网络的组建方法，其实现原理相类似，此处不再赘述。
本申请又一实施例提供了一种终端，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，该处理器执行计算机程序时以实现上述分级网络的组建方法。
具体地，处理器可以是CPU，通用处理器，DSP，ASIC，FPGA或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。处理器也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，DSP和微处理器的组合等。
具体地，处理器通过总线与存储器连接，总线可包括一通路，以用于传送信息。总线可以是PCI总线或EISA总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。
存储器可以是ROM或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，RAM或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。
可选的，存储器用于存储执行本申请方案的计算机程序的代码，并由处理器来控制执行。处理器用于执行存储器中存储的应用程序代码，以实现上述实施例提供的分级网络的组建装置的动作。
本申请又一实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令用于执行上述分级网络的组建方法。
以上所描述的装置实施例仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
以上是对本申请的较佳实施进行了具体说明，但本申请并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本申请精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种分级网络的组建方法，其特征在于，包括：
基于预构建的第一级无线网络的各个簇分别对应的多个从节点，确定所述第一级无线网络的各个簇分别对应的网关节点，所述网关节点由簇首节点在该簇内的各个从节点中选取，所述网关节点为所述簇首节点根据所在簇的网络拓扑首次确定的初始网关节点，或者，所述网关节点为依据业务需求和位置信息对首次确定的网关节点进行更新后确定的网关节点，其中，所述初始网关节点为首次加入簇的节点；
获取所述第一级无线网络的各个簇分别对应的簇相关信息；
依据所述第一级无线网络的各个簇分别对应的簇相关信息，确定所述第一级无线网络的各个簇分别对应的网关节点的产生时间，或者，多个簇各自对应的簇编号；
将产生时间最早的簇对应的目的网关节点作为中心节点，其余各个簇分别对应的网关节点均作为从节点，或者，将簇编号为预定簇编号的簇对应的网关节点作为所述中心节点，其余各个簇分别对应的网关节点均作为从节点；
依据所述中心节点构建第二级无线网络，并将各个从节点加入至所述第二级无线网络，以使所述第一级无线网络的多个簇通过所述第二级无线网络进行通信。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于预构建的第一级无线网络的各个簇分别对应的多个从节点，确定所述第一级无线网络的各个簇分别对应的网关节点的步骤，包括：
基于预设的所述第一级无线网络的各个簇分别对应的网关节点选取条件，确定所述第一级无线网络的各个簇分别对应的网关节点。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述网关节点选取条件包括业务需求信息、控制需求信息、位置信息中至少一项。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于预设的所述第一级无线网络的各个簇分别对应的网关节点选取条件，确定所述第一级无线网络的各个簇分别对应的目的网关节点的步骤，包括：
若任一簇对应的业务需求信息、控制需求信息、位置信息中至少一项发生变化，则确定该任一簇对应的新网关节点选取条件；
依据该任一簇对应的新网关节点选取条件，确定该任一簇对应的网关节点。
5.一种分级网络的组建装置，其特征在于，包括：
网关节点确定模块，用于基于预构建的第一级无线网络的各个簇分别对应的多个从节点，确定所述第一级无线网络的各个簇分别对应的网关节点，所述网关节点由簇首节点在该簇内的各个从节点中选取，所述网关节点为所述簇首节点根据所在簇的网络拓扑首次确定的初始网关节点，或者，所述网关节点为依据业务需求和位置信息对首次确定的网关节点进行更新后确定的网关节点，其中，所述初始网关节点为首次加入簇的节点；
分级网络组建模块，用于：
获取所述第一级无线网络的各个簇分别对应的簇相关信息；
依据所述第一级无线网络的各个簇分别对应的簇相关信息，确定所述第一级无线网络的各个簇分别对应的网关节点的产生时间，或者，多个簇各自对应的簇编号；
将产生时间最早的簇对应的目的网关节点作为中心节点，其余各个簇分别对应的网关节点均作为从节点，或者，将簇编号为预定簇编号的簇对应的网关节点作为所述中心节点，其余各个簇分别对应的网关节点均作为从节点；
依据所述中心节点构建第二级无线网络，并将各个从节点加入至所述第二级无线网络，以使所述第一级无线网络的多个簇通过所述第二级无线网络进行通信。
6.一种终端，包括：存储器、处理器及存储在该存储器上并可在该处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1至4中任一项所述的方法。
7.一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器执行以实现权利要求1至4中任一项所述的方法。
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