CN115001731B - 一种异构网络的自组网方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及物联网通信技术领域，具体涉及一种异构网络的自组网方法，包括：S1：获取物联网设备的硬件信息，建立身份帧信息；S2：向上级节点发送身份帧信息；以及，下级节点发送的身份帧信息，根据身份帧信息更新物联网设备的身份帧信息；S3：根据上级节点和硬件信息判断物联网设备是否为主节点；若是，根据身份帧信息建立拓扑数据，向一远程的管理服务器发送拓扑数据，以完成自组网过程；若否，等待主节点完成自组网过程。本发明的有益效果在于：通过获取身份帧信息并在身份帧信息中构建物联网设备的上级节点和下级节点，使得主节点能够较为简便地根据身份帧信息建立整个物联网系统中的拓扑结构，进而使得物联网系统便于管理。

Description

一种异构网络的自组网方法
技术领域
本发明涉及物联网通信技术领域，具体涉及一种异构网络的自组网方法。
背景技术
异构网络，指由不同制造商生产的计算机，网络设备和系统组成的，大部分情况下运行在不同的协议上支持不同的功能或应用。物联网(Internet of Things，简称IoT)设备，指物联网是指通过各种传感器与通信技术实现物与物、物与人的泛在连接，进而实现相关的业务需求的设备。
在现有技术中，已存在有基于多个物联网设备组成的物联网系统，通过物联网设备之间的相互联动以实现用户所需的相应功能。但是，在实际实施过程中，发明人发现，由于用户对物联网的需求的增长，在实际的物联网系统中往往需要设置大量的不同类型、功能的物联网设备，以实现较为复杂的业务需求。这导致了物联网系统中，多个物联网设备之间组成了一异构网络，进而使得不同的物联网设备之间进行通信交互较为困难、效率低下的问题，并且用户难以对物联网系统整体进行有效的管理。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种异构网络的自组网方法。
具体技术方案如下：
一种异构网络的自组网方法，适用于多个物联网设备之间组网，则针对每个所述物联网设备，所述自组网方法包括：
步骤S1：获取所述物联网设备的硬件信息，根据所述硬件信息建立对应于所述物联网设备的身份帧信息；
步骤S2：获取所述物联网设备的上级节点，向所述上级节点发送所述身份帧信息；
以及，接收所述物联网设备的下级节点发送的所述身份帧信息，根据所述身份帧信息更新所述物联网设备的身份帧信息；
步骤S3：根据所述上级节点和所述硬件信息判断所述物联网设备是否为主节点；
若是，根据所述身份帧信息建立拓扑数据，向一远程的管理服务器发送所述拓扑数据，以完成自组网过程；
若否，等待所述主节点完成所述自组网过程。
优选地，所述物联网设备支持有线通信方式和/或无线通信方式，则所述硬件信息包括所述物联网设备当前的通信方式和所述下级节点当前的所述通信方式。
优选地，所述步骤S3包括：
步骤S31：根据所述上级节点和所述硬件信息判断所述物联网设备是否为所述主节点；
若是，转向步骤S32；
若否，等待所述主节点完成所述自组网过程；
步骤S32：向所述物联网设备分别发出一采集请求，以获取每个所述物联网设备的所述身份帧信息；
步骤S33：根据所述身份帧信息建立拓扑数据，并向每个所述物联网设备发出一自组网结束信号，以完成所述自组网过程。
优选地，在执行所述步骤S3后，还包括：
步骤S4：在完成所述自组网过程后，所述主节点获取每个所述物联网设备的所述身份帧信息，以建立新的所述拓扑数据，并将所述拓扑数据发送至所述管理服务器。
优选地，所述步骤S4包括：
步骤S41：当所述主节点触发一预设的心跳时间时，所述主节点向每个所述物联网设备发送所述主节点的所述身份帧信息；
步骤S42：所述物联网设备接收到自所述主节点发出的所述身份帧信息后，向所述主节点返回所述物联网设备的所述身份帧信息；
步骤S43：所述主节点接收到自所述物联网设备返回的所述身份帧信息后，根据返回的所述身份帧信息建立新的所述拓扑数据，并将所述拓扑数据发送至所述管理服务器。
优选地，所述自组网方法还包括一退网过程，所述退网过程包括：
步骤A1：退网设备向所述主节点发送一退网请求；
步骤A2：所述主节点根据所述退网设备的所述身份帧信息获取所述退网设备的所述下级节点，并为所述下级节点重新指定所述上级节点；
步骤A3：所述主节点重新采集每个所述物联网设备的身份帧信息以重新生成所述拓扑数据，并将所述拓扑数据发送至所述管理服务器，以完成所述退网过程。
优选地，所述步骤A2包括：
步骤A21：所述主节点根据所述退网设备的所述身份帧信息获取所述退网设备的所述下级节点；
步骤A22：根据所述下级节点的所述身份帧信息获取所述下级节点的硬件信息；
步骤A23：根据所述硬件信息和所述拓扑数据为所述下级节点重新指定所述上级节点。
优选地，当所述物联网设备的所述通信方式为无线通信时，所述自组网方法于所述步骤S3之后还包括一优化过程；
所述优化过程包括：
步骤B1：获取所述物联网设备与所述主节点之间的多个所述上级节点的所述硬件信息；
步骤B2：根据所述硬件信息生成至少一条自所述物联网设备通往所述主节点的备选路径；
步骤B3：获取所述备选路径中所述上级节点的数量，以输出一条所述上级节点数量最少的所述备选路径；
步骤B4：所述主节点根据所述备选路径重新指定所述物联网设备的所述上级节点；
步骤B5：所述主节点重新采集每个所述物联网设备的身份帧信息以重新生成所述拓扑数据，并将所述拓扑数据发送至所述管理服务器，以完成所述优化过程。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：通过获取身份帧信息并在身份帧信息中构建物联网设备的上级节点和下级节点，使得主节点能够较为简便地根据身份帧信息建立整个物联网系统中的拓扑结构，进而使得物联网系统便于管理；同时，通过在身份帧信息中添加硬件信息，使得异构网络中的物联网设备能够采用相应的通信方式进行通信，以实现较好的传输稳定性。
附图说明
参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
图1为本发明实施例的整体示意图；
图2为本发明实施例中步骤S3子步骤示意图；
图3为本发明实施例中步骤S4示意图；
图4为本发明实施例中步骤S4子步骤示意图；
图5为本发明实施例中退网过程示意图；
图6为本发明实施例中步骤A2子步骤示意图；
图7为本发明实施例中优化过程示意图。
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
本发明包括：
一种异构网络的自组网方法，适用于多个物联网设备之间组网，则针对每个物联网设备，如图1所示，自组网方法包括：
步骤S1：获取物联网设备的硬件信息，根据硬件信息建立对应于物联网设备的身份帧信息；
步骤S2：获取物联网设备的上级节点，向上级节点发送身份帧信息；以及，接收物联网设备的下级节点发送的身份帧信息，根据身份帧信息更新物联网设备的身份帧信息；
步骤S3：根据上级节点和硬件信息判断物联网设备是否为主节点；
若是，根据身份帧信息建立拓扑数据，向一远程的管理服务器发送拓扑数据，以完成自组网过程；
若否，等待主节点完成自组网过程。
具体地，针对现有技术中的物联网网络针对异构网络不能进行有效管理的问题，本实施例中，通过在物联网设备的组网过程中，构建身份帧信息对物联网设备的硬件信息，主要是通信方式和计算能力进行表征，并通过物联网设备之间的上下级通信过程实现了针对单个物联网设备在网络中所处的位置进行描述，进而使得主节点可以根据接收到的身份帧信息构建出整个异构网络的拓扑结构，使得远程的管理服务器可以掌握到异构网络内的具体信息，进而实现对物联网系统有效的管理。
在实施过程中，物联网设备为基于现有技术实现的物联网硬件，该类物联网硬件具有有线和/或无线通信能力，并搭载了相应的计算机程序以实现上述自组网方法。有线通信能力指基于RJ45网线、同轴缆、光纤等现有技术实现的有线通信方法；无线通信能力指基于蓝牙、WLAN、蜂窝移动网络、ZigBee等现有技术实现的无线通信方法。主节点指整个自组网过程中形成的用于对整个异构网络进行身份帧信息采集、拓扑结构处理、物联网设备管理等功能的物联网设备。在一种实施例中，主节点与上级网关设备，即连接外部网络的网关设备直接连接，以作为整个边缘异构网络的数据出口。在另一种实施例中，异构网络为特定范围内的局域物联网，此时主节点为局域网内较中心位置的一计算能力较强的物联网设备，以便于管理服务器通过主节点对异构网络内的物联网设备进行有效的管理。拓扑数据为主节点在接收到异构网络内各物联网设备的身份帧信息后构建的数据，其中包括了当前异构网络内的网络拓扑结构。在一种实施例中，拓扑数据中还包括有拓扑结构中每个物联网设备的信息，包括身份帧信息、当前处理的任务、剩余资源等。
在一种较优的实施例中，物联网设备支持有线通信方式和/或无线通信方式，则硬件信息包括物联网设备当前的通信方式和下级节点当前的通信方式。
具体地，针对现有技术中的物联网系统不能很好地对异构网络中采用不同通信方式的物联网设备进行管理的问题，本实施例中根据物联网设备的通信方式构建身份帧信息。并在身份帧信息中添加下级节点的通信方式，实现了对该物联网设备在异构网络中上下级通信的方式进行了有效的描述，以便于对物联网设备进行管理，并在管理过程中避免物联网设备掉线。比如，在一实施例中，当物联网设备本身通过有线方式连接至上级节点，并通过无线方式连接下级节点时，在对物联网设备之间的连接关系进行管理时，通过读取下级节点的通信方式可以避免对该物联网设备进行调度时下级节点掉线。
在一种较优的实施例中，如图2所示，步骤S3包括：
步骤S31：根据上级节点和硬件信息判断物联网设备是否为主节点；
若是，转向步骤S32；
若否，等待主节点完成自组网过程；
步骤S32：向物联网设备分别发出一采集请求，以获取每个物联网设备的身份帧信息；
步骤S33：根据身份帧信息建立拓扑数据，并向每个物联网设备发出一自组网结束信号，以完成自组网过程。
具体地，针对现有技术中无法对异构网络中的物联网设备进行有效管理的问题，本实施例中通过主节点向异构网络内的物联网设备发出采集请求，进而获取到异构网络中的每个物联网设备的身份帧信息。根据身份帧信息中记载的物联网设备及其上级节点、下级节点可以有效地得出每个物联网设备于异构网络中的位置，进而建立整个异构网络的拓扑结构，以便于后续根据拓扑结构对异构网络内的物联网设备进行管理。
在一种较优的实施例中，如图3所示，于步骤S3之后还包括：
步骤S4：主节点获取每个物联网设备的身份帧信息，以建立新的拓扑数据，并将拓扑数据发送至管理服务器。
具体地，针对现有技术中无法针对异构网络，特别是异构网络的移动通信设备进行有效管理的问题，本实施例中通过主节点在自组网过程结束后重新获取每个物联网设备的身份帧信息以建立新的拓扑数据，进而实现了对物联网设备的有效管理。
在一种较优的实施例中，如图4所示，步骤S4包括：
步骤S41：当主节点触发一预设的心跳时间时，主节点向每个物联网设备发送主节点的身份帧信息；
步骤S42：物联网设备接收到自主节点发出的身份帧信息后，向主节点返回物联网设备的身份帧信息；
步骤S43：主节点接收到自物联网设备返回的身份帧信息后，根据返回的身份帧信息建立新的拓扑数据，并将拓扑数据发送至管理服务器。
具体地，针对现有技术中无法针对异构网络内的物联网设备随时间发生变动时进行有效管理的问题，本实施例中通过主节点触发心跳时间，以向每个物联网设备推送自身的身份帧信息并接收物联网设备回传的身份帧信息，进而实现了以特定时间间隔对拓扑数据的更新，便于对异构网络进行有效管理。
在一种较优的实施例中，自组网方法于步骤S3之后还包括一退网过程，如图5所示，退网过程包括：
步骤A1：退网设备向主节点发送一退网请求；
步骤A2：主节点根据退网设备的身份帧信息获取退网设备的下级节点，并为下级节点重新指定上级节点；
步骤A3：主节点重新采集每个物联网设备的身份帧信息以重新生成拓扑数据，并将拓扑数据发送至管理服务器，以完成退网过程。
具体地，针对现有技术中无法对异构网络中的物联网设备进行有效管理的问题，本实施例中在每个物联网设备退出异构网络时，由主节点响应退网请求，并为该退网设备的下级节点重新分配上级节点，进而使得物联网设备可以安全退网。
在一种较优的实施例中，如图6所示，步骤A2包括：
步骤A21：主节点根据退网设备的身份帧信息获取退网设备的下级节点；
步骤A22：根据下级节点的身份帧信息获取下级节点的硬件信息；
步骤A23：根据硬件信息和拓扑数据为下级节点重新指定上级节点。‘
具体地，针对现有技术中，异构网络中特定节点退网容易导致下级设备掉线的问题，本实施例中通过获取下级节点的身份帧信息，从而获取到下级节点可用的通信方式，并根据下级节点在拓扑结构中所处的位置就近选择一可与下级节点进行通信的物联网设备作为重新指定的上级节点，进而实现了物联网设备退网时，下级节点的稳定性。
作为可选的实施方式，当自组网过程完成后，主节点向各个物联网设备的身份帧信息中写入该物联网设备与主节点之间途径的节点数。
则在主节点为下级节点重新指定上级节点时，还包括根据节点数为下级节点分配一具有与下级节点相对应的通信方式，且途径节点数最少的上级节点。
在一种较优的实施例中，当物联网设备的通信方式为无线通信时，自组网方法于步骤S3之后还包括一优化过程；
如图7所示，优化过程包括：
步骤B1：获取物联网设备与主节点之间的多个上级节点的硬件信息；
步骤B2：根据硬件信息生成至少一条自物联网设备通往主节点的备选路径；
步骤B3：获取备选路径中上级节点的数量，以输出一条上级节点数量最少的备选路径；
步骤B4：主节点根据备选路径重新指定物联网设备的上级节点；
步骤B5：主节点重新采集每个物联网设备的身份帧信息以重新生成拓扑数据，并将拓扑数据发送至管理服务器，以完成优化过程。
具体地，针对现有技术中，物联网系统中的无线物联网设备通信效率较低的问题，本实施例中在完成自组网过程后，还通过获取物联网设备之间的上级节点，为无线物联网设备分配一途径节点数较少的上级节点，进而使得无线物联网设备的传输过程较为稳定。
本发明的有益效果在于：通过获取身份帧信息并在身份帧信息中构建物联网设备的上级节点和下级节点，使得主节点能够较为简便地根据身份帧信息建立整个物联网系统中的拓扑结构，进而使得物联网系统便于管理；同时，通过在身份帧信息中添加硬件信息，使得异构网络中的物联网设备能够采用相应的通信方式进行通信，以实现较好的传输稳定性。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种异构网络的自组网方法，其特征在于，适用于多个物联网设备之间组网，则针对每个所述物联网设备，所述自组网方法包括：
步骤S1：获取所述物联网设备的硬件信息，根据所述硬件信息建立对应于所述物联网设备的身份帧信息；
步骤S2：获取所述物联网设备的上级节点，向所述上级节点发送所述身份帧信息；
以及，接收所述物联网设备的下级节点发送的所述身份帧信息，根据所述身份帧信息更新所述物联网设备的身份帧信息；
步骤S3：根据所述上级节点和所述硬件信息判断所述物联网设备是否为主节点；
若是，根据所述身份帧信息建立拓扑数据，向一远程的管理服务器发送所述拓扑数据，以完成自组网过程；
若否，等待所述主节点完成所述自组网过程；
所述硬件信息用于表征所述物联网设备的通信方式和计算能力。
2.根据权利要求1所述的自组网方法，其特征在于，所述物联网设备支持有线通信方式和/或无线通信方式，则所述硬件信息包括所述物联网设备当前的通信方式和所述下级节点当前的所述通信方式。
3.根据权利要求1所述的自组网方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
步骤S31：根据所述上级节点和所述硬件信息判断所述物联网设备是否为所述主节点；
若是，转向步骤S32；
若否，等待所述主节点完成所述自组网过程；
步骤S32：向所述物联网设备分别发出一采集请求，以获取每个所述物联网设备的所述身份帧信息；
步骤S33：根据所述身份帧信息建立拓扑数据，并向每个所述物联网设备发出一自组网结束信号，以完成所述自组网过程。
4.根据权利要求1所述的自组网方法，其特征在于，在执行所述步骤S3后，还包括：
步骤S4：在完成所述自组网过程后，所述主节点获取每个所述物联网设备的所述身份帧信息，以建立新的所述拓扑数据，并将所述拓扑数据发送至所述管理服务器。
5.根据权利要求4所述的自组网方法，其特征在于，所述步骤S4包括：
步骤S41：当所述主节点触发一预设的心跳时间时，所述主节点向每个所述物联网设备发送所述主节点的所述身份帧信息；
步骤S42：所述物联网设备接收到自所述主节点发出的所述身份帧信息后，向所述主节点返回所述物联网设备的所述身份帧信息；
步骤S43：所述主节点接收到自所述物联网设备返回的所述身份帧信息后，根据返回的所述身份帧信息建立新的所述拓扑数据，并将所述拓扑数据发送至所述管理服务器。
6.根据权利要求1所述的自组网方法，其特征在于，所述自组网方法于所述步骤S3之后还包括一退网过程，所述退网过程包括：
步骤A1：退网设备向所述主节点发送一退网请求；
步骤A2：所述主节点根据所述退网设备的所述身份帧信息获取所述退网设备的所述下级节点，并为所述下级节点重新指定所述上级节点；
步骤A3：所述主节点重新采集每个所述物联网设备的身份帧信息以重新生成所述拓扑数据，并将所述拓扑数据发送至所述管理服务器，以完成所述退网过程。
7.根据权利要求6所述的自组网方法，其特征在于，所述步骤A2包括：
步骤A21：所述主节点根据所述退网设备的所述身份帧信息获取所述退网设备的所述下级节点；
步骤A22：根据所述下级节点的所述身份帧信息获取所述下级节点的硬件信息；
步骤A23：根据所述硬件信息和所述拓扑数据为所述下级节点重新指定所述上级节点。
8.根据权利要求2所述的自组网方法，其特征在于，当所述物联网设备的所述通信方式为无线通信时，所述自组网方法于所述步骤S3之后还包括一优化过程；
所述优化过程包括：
步骤B1：获取所述物联网设备与所述主节点之间的多个所述上级节点的所述硬件信息；
步骤B2：根据所述硬件信息生成至少一条自所述物联网设备通往所述主节点的备选路径；
步骤B3：获取所述备选路径中所述上级节点的数量，以输出一条所述上级节点数量最少的所述备选路径；
步骤B4：所述主节点根据所述备选路径重新指定所述物联网设备的所述上级节点；
步骤B5：所述主节点重新采集每个所述物联网设备的身份帧信息以重新生成所述拓扑数据，并将所述拓扑数据发送至所述管理服务器，以完成所述优化过程。
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