CN115226139B - 无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持方法及系统，属于无线自组织网络通信技术领域，在网络建立阶段选择主用簇首和备用簇首，备用簇首的选择不增加网络建立时间，主用簇首和备用簇首间，通过独立于通信频点的频点进行较高频次的关键信息交互；从而，通过建立主用簇首和备用簇首的双冗余簇首机制，给出主备用簇首推举和维持方法。应用本发明，当网络中主用簇首和备用簇首状态发生变化，能够快速切换主用簇首，减少网络状态改变对网络通信的影响。
Description
技术领域
本发明属于无线自组织网络通信技术领域，具体涉及一种无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持方法、系统、电子设备以及存储介质。
背景技术
无线自组织网络（mobile ad-hoc network）是一个由几十到上百个节点组成的、采用无线通信方式的、动态组网的多跳的移动性对等网络。不需要固定设备支持，各节点即用户终端自行组网，通信时，由其他用户节点进行数据的转发。这种网络形式突破了传统无线蜂窝网络的地理局限性，能够更加快速、便捷、高效地部署，适合于一些紧急场合的通信需要。但无线自组织网络也存在网络带宽受限、对实时性业务支持较差、安全性不高的弊端。
无线自组织网络的拓扑结构可以分为平面结构和分级结构。
在平面结构中，所有网络节点的地位平等、功能相同，节点之间通常采用单一的路由策略。当节点的随机移动性、节点加入或脱离网络的不可预测性等引起的网络拓扑结构变化，可能会导致通信节点间路由频繁失效，通信节点间重新建立起有效的通信路径可能会导致较长的时延和较大的网络开销。
在分级结构中，按照某种特定规则将网络节点划分成若干个簇，每个簇由一个簇首节点和若干个簇成员节点组成。每个簇按特定规则选举产生簇首，簇首节点不仅负责本簇内成员节点的通信，还负责簇间数据的转发。分级结构减少了参与路由维护的节点数目，有效解决了平面结构中路由时延长和网络开销大等问题。另外，采用特定的分簇策略还能够将网络划分成不同的稳定子网络，从而降低网络拓扑的动态变化对路由协议性能的影响，提高网络的通信效率。
分簇算法是分层路由协议的关键，包括最小ID分簇算法、最高节点度分簇算法(最大连接度算法)、最低移动性分簇算法、加权分簇算法、自适应按需加权分簇算法等。这些算法通过一定规则，对节点进行分簇，并选择出簇首。
但是，无线自组织网络的节点移动性，会导致网络结构变化，从而引起重新分簇和簇首选择，影响通信效率。在自组织网络节点移动的情况下，如何减少簇首选择时间、减少网络重新建立的时间和通信开销，是提升自组织网络通信效率的关键问题。
发明内容
基于现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持方法，通过建立主用簇首和备用簇首的双冗余簇首机制，给出主备用簇首推举和维持方法，从而在当网络中主用簇首和备用簇首状态发生变化时，能够快速切换主用簇首，减少网络状态改变对网络通信的影响。
为实现上述目的，本发明提供一种无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持方法，包括：
在无线自组织网络的建立阶段，根据每个节点发送和接收的广播报文建立相邻节点表，以预设节点通信距离为分簇划分标准将所述相邻节点表中处于预设节点通信距离内的节点集合划分为一个分簇；
按照基于优先级的簇首确定规则，在所述分簇内选取优先级最高的节点作为主用簇首，同步选取优先级次高的节点作为备用簇首，并在簇内进行广播确认；其中，所述主用簇首用于所述分簇内节点之间的通信和分簇间数据的转发；
在与所述网络通信的当前通信频率不同的另一频点，进行所述主用簇首和所述备用簇首之间的周期性信息交互；
其中，当所述分簇的网络状态发生改变时，根据所述主用簇首和所述备用簇首的合法性启动备用簇首的切换或者更新。
为了解决上述问题，本发明还提供一种无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持系统，包括：
分簇单元，用于在无线自组织网络的建立阶段，根据每个节点发送和接收的广播报文建立相邻节点表，以预设节点通信距离为分簇划分标准将所述相邻节点表中处于预设节点通信距离内的节点集合划分为一个分簇；
簇首确定单元，用于按照基于优先级的簇首确定规则，在所述分簇内选取优先级最高的节点作为主用簇首，同步选取优先级次高的节点作为备用簇首，并在簇内进行广播确认；其中，所述主用簇首用于所述分簇内节点之间的通信和分簇间数据的转发；
簇首维持单元，用于在与所述网络通信的当前通信频率不同的另一频点，进行所述主用簇首和所述备用簇首之间的周期性信息交互；
其中，当所述分簇的网络状态发生改变时，根据所述主用簇首和所述备用簇首的合法性启动备用簇首的切换或者更新。
为了解决上述问题，本发明还提供一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如上所述的无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持方法中的步骤。
本发明提供的无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持方法、系统以及电子设备，通过建立主用簇首和备用簇首的双冗余簇首机制，给出主备用簇首推举和维持方法；其中，在网络建立阶段同步选择主用簇首和备用簇首，备用簇首的选择不增加网络建立时间，主用簇首和备用簇首间，通过独立于通信频点的频点进行较高频次的关键信息交互，从而在当分簇的网络状态发生改变、网络中主用簇首和备用簇首状态发生变化时，能够快速完成主用簇首的重新选择和切换，减少网络状态变化对网络通信的影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持方法的流程示意图；
图2为本发明实施例无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持方法的逻辑结构示意图；
图3为本发明实施例实现无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持方法的电子设备的内部结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的目的是提供一种无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持方法，包含网络建立阶段同步选择主用簇首和备用簇首、网络通信阶段维持与主用簇首的信息交互、当主用簇首脱离网络或不是优先级最高时快速切换到备用簇首、当备用簇首离网络或优先级不是次高时启动重新选择的处理。
首先，对本发明用可能用到的部分概念解释如下：
簇首：作为网络管理者的代理，负责构建由现场设备和路由设备组成的星型结构网络，监测星型结构网络性能；作为安全管理者的代理，负责合并及转发簇成员的数据；负责转发其他簇首的数据；
冗余簇首；负责簇首的热备份；
簇成员：负责获取现场数据并发送到簇首。
以下将结合附图对本发明的具体实现方案做进一步详细的描述。
图1为本发明一实施例提供的无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持方法的流程示意图，该方法可以由一个系统执行，该系统可以由软件和/或硬件实现。参照图1所示，在本实施例中，无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持方法包括步骤S110~S130。
S110：在无线自组织网络的建立阶段，根据每个节点发送和接收的广播报文建立相邻节点表，以预设节点通信距离为分簇划分标准将所述相邻节点表中处于预设节点通信距离内的节点集合划分为一个分簇；
S120：按照基于优先级的簇首确定规则，在所述分簇内选取优先级最高的节点作为主用簇首，同步选取优先级次高的节点作为备用簇首，并在簇内进行广播确认；其中，所述主用簇首用于所述分簇内节点之间的通信和分簇间数据的转发；
S130：在与所述网络通信的当前通信频率不同的另一频点，进行所述主用簇首和所述备用簇首之间的周期性信息交互；其中，当所述分簇的网络状态发生改变时，根据所述主用簇首和所述备用簇首的合法性启动备用簇首的切换或者更新。
具体的，作为示例，无线自组织网络的建立阶段，该无线自组织网络内的每个节点都会向外发送广播报文并接收来自于其他节点的广播报文，每个节点会根据自身接收到的广播报文，建立相邻节点表。其中，每个节点的广播报文均包含本节点ID、本节点相邻节点信息列表；相邻节点表中包含每个节点的ID、测量的信噪比等参数。下表为本发明一实施例的广播报文的部分字段内容：
节点通信距离内的节点集合，构成一个分簇。即在建立相邻节点表之后，即可根据所建立的相邻节点表，在线自组织网络内，以预设节点通信距离为分簇划分标准将相邻节点表中处于预设节点通信距离内的节点集合划分为一个分簇。在本发明中，以节点最大通信距离内的节点集合做为一个分簇。
需要说明的是，该分簇并不是固定不变的，随着节点的位置移动，节点的信息会根据每个节点所发送和接收的广播报文随时更新，从而将所有节点信息同步更新到每个节点自身的相邻节点表内，随着相邻节点表的更新，无线自组织网络中构成分簇的预设节点通信距离内的具体节点也随之更新。
在建立相邻节点表并完成分簇之后，即可在步骤S110形成的分簇内，选取主用簇首，该主用簇首用于其所在分簇内节点之间的通信和分簇间数据的转发。选取主用簇首的方法为：按照基于优先级的簇首确定规则，在所述分簇内选取优先级最高的节点作为主用簇首。
具体的，包括以下步骤：
S121：计算分簇内所有节点的优先级；其中，以节点的相邻节点数量为优先级计算第一标准，以节点的相邻节点信噪比之和为优先级计算的第二标准；
S122：每个节点将自身节点的优先级向分簇内的其他节点进行广播，并接收所述分簇内的其他节点的优先级；
S123：每个节点基于所接收到的其他节点的优先级，确定优先级最高的节点为主用簇首；
S124：每个节点均在自身的相邻节点表内将该优先级最高的节点进行标记。
在本发明的一个具体实施例中，确定优先级以相邻节点的数量为判断依据。比如，每个节点计算所有节点的优先级，以节点的相邻节点数量最大者为主用簇首，若节点的相邻节点数相同，则以相邻节点的信噪比之和最高者为主用簇首。主用簇首确定后，在簇内进行广播确认，以使其他节点接收到该主用簇首节点的优先级。并且，在网络建立阶段，在主用簇首选择并标记的同时，还需要同步在步骤S110形成的分簇内进一步选择备用簇首。
在主用簇首和备用簇首选择并标记后，即可以接入网络通信阶段，通过主用簇首在其所在分簇内进行节点之间的通信和分簇间数据的转发，备用簇首作为主用簇首的备用手段，在主用簇首不可用时替换主用簇首在其所在分簇内进行节点之间的通信和分簇间数据的转发。
具体的，在主用簇首之外的其他节点中，将一个优先级为分簇内次高的节点作为备用簇首，也就是说，备用簇首为所述分簇内除所述主用簇首之外的节点中优先级最高的节点。在确定备用簇首后，即通过该备用簇首向其所在分簇内的其他节点进行广播，其所在分簇内的所有节点均在相邻节点表内将该节点标记为备用簇首。备用簇首的确定可与主用簇首的确定同步进行，以减少系统网络建立时间，快速进入通信阶段。备用簇首的广播可以有效避免位于簇边界的临界节点簇首出现错误。
确定了主用簇首和备用簇首之后，在所述无线自组织网络的网络通信阶段，还需要及时维持主用簇首和备用簇首之间的关键信息交互，即进行冗余簇首间的关键信息交互。具体的，选择与所述网络通信的当前通信频率不同的另一频点，进行所述主用簇首和所述备用簇首之间的周期性信息交互。选择相对独立的另一频点，能够有效确保主用和备用簇首信息交互的及时性和准确性。冗余簇首间交互信息包含二者时间戳、相邻节点列表等信息，可以在较窄的带宽完成信息传输，节约频谱资源。信息交互频次高于在通信频率上的广播，以维持主备簇首信息的更新，实现快速切换。
在本发明的一个具体实施例中，主用备用簇首之间交互的关键信息如下表所示：
在维持主用簇首和备用簇首之间的关键信息交互的基础上，能够保障主用簇首和备用簇首的合法性，即主用簇首和备用簇首均为当前网络通信环境下节点优先级最高和次高的节点。在此基础上，当分簇的网络状态发生改变时，即可以根据所述主用簇首和所述备用簇首的合法性启动备用簇首的切换或者更新，以便当网络中主用簇首和备用簇首状态发生变化，能够快速切换主用簇首，减少网络状态改变对网络通信的影响。
具体的，作为示例，对各节点进行周期性的优先级比较，以确定个节点的当前优先级；当主用簇首脱离网络或者主用簇首不再是最高优先级时，启动备用簇首切换流程。备用簇首计算与主用簇首的时间差后，调整后自身时间后，直接变更为主用簇首，并向全网节点广播，完成快速切换到备用簇首进行网络通信。然后，重新选择备用簇首。当备用簇首脱离网络或者备用簇首不再是次高优先级时，重新在簇内选择备用簇首。
然后，主用簇首和备用簇首继续进行关键信息交互。
通过以上实施例可以看出，本发明提供的无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持方法，通过建立主用簇首和备用簇首的双冗余簇首机制，给出主备用簇首推举和维持方法；其中，主用簇首的选择及广播确认在网络建立阶段，备用簇首的选择在网络建立阶段，广播确认在通信阶段，以缩短网络建立时间。主用簇首和备用簇首间，通过独立于通信频点的频点进行较高频次的关键信息交互，从而在当分簇的网络状态发生改变、网络中主用簇首和备用簇首状态发生变化时，能够快速完成主用簇首的重新选择和切换，减少网络状态变化对网络通信的影响。
图2为本发明一实施例提供的无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持系统200，该系统可以安装于电子设备中。根据实现的功能，该无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持系统200可以包括分簇单元210、簇首确定单元220、簇首维持单元230。本发明所述单元也可以称之为模块，是指一种能够被电子设备处理器所执行，并且能够完成固定功能的一系列计算机程序段，其存储在电子设备的存储器中。
在本实施例中，关于各模块/单元的功能如下：
分簇单元210，用于在无线自组织网络的建立阶段，根据每个节点发送和接收的广播报文建立相邻节点表，以预设节点通信距离为分簇划分标准将所述相邻节点表中处于预设节点通信距离内的节点集合划分为一个分簇。
簇首确定单元220，用于按照基于优先级的簇首确定规则，在所述分簇内选取优先级最高的节点作为主用簇首，同步选取优先级次高的节点作为备用簇首，并在簇内进行广播确认；其中，所述主用簇首用于所述分簇内节点之间的通信和分簇间数据的转发。
簇首维持单元230，用于在与所述网络通信的当前通信频率不同的另一频点，进行所述主用簇首和所述备用簇首之间的周期性信息交互；其中，当所述分簇的网络状态发生改变时，根据所述主用簇首和所述备用簇首的合法性启动备用簇首的切换或者更新。
本发明的无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持系统200的具体实现细节，均可参照上述对无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持方法的实施例描述，在此不再一一详述。
同样，该无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持系统，通过建立主用簇首和备用簇首的双冗余簇首机制，给出主备用簇首推举和维持方法；其中，在网络建立阶段选择主用簇首和备用簇首及广播确认，备用簇首的选择不额外增加网络建立时间，主用簇首和备用簇首间，通过独立于通信频点的频点进行较高频次的关键信息交互，从而在当分簇的网络状态发生改变、网络中主用簇首和备用簇首状态发生变化时，能够快速完成主用簇首的重新选择和切换，减少网络状态改变对网络通信的影响。
图3为根据本发明实施例的应用无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持方法的电子设备3。
如图3所示，该电子设备3可以包括处理器30、存储器31和总线，还可以包括存储在存储器31中并可在所述处理器30上运行的计算机程序，如无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持程序32。存储器31还可以既包括无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持方法的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器31不仅可以用于存储安装于应用软件及各类数据，例如无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持程序的代码等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
其中，所述存储器31至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、移动硬盘、多媒体卡、卡型存储器（例如：SD或DX存储器等）、磁性存储器、磁盘、光盘等。所述存储器31在一些实施例中可以是电子设备3的内部存储单元，例如该电子设备3的移动硬盘。所述存储器31在另一些实施例中也可以是电子设备3的外部存储设备，例如电子设备3上配备的插接式移动硬盘、智能存储卡（Smart Media Card， SMC）、安全数字（SecureDigital， SD）卡、闪存卡（Flash Card）等。进一步地，所述存储器31还可以既包括电子设备3的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器31不仅可以用于存储安装于电子设备3的应用软件及各类数据，例如无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持程序的代码等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所述处理器30在一些实施例中可以由集成电路组成，例如可以由单个封装的集成电路所组成，也可以是由多个相同功能或不同功能封装的集成电路所组成，包括一个或者多个中央处理器（Central Processing unit，CPU）、微处理器、数字处理芯片、图形处理器及各种控制芯片的组合等。所述处理器30是所述电子设备的控制核心（Control Unit），利用各种接口和线路连接整个电子设备的各个部件，通过运行或执行存储在所述存储器31内的程序或者模块（例如无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持程序等），以及调用存储在所述存储器31内的数据，以执行电子设备5的各种功能和处理数据。
总线可以是外设部件互连标准（peripheral component interconnect，简称PCI）总线或扩展工业标准结构（extended industry standard architecture，简称EISA）总线等。该总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。所述总线被设置为实现所述存储器31以及至少一个处理器30等之间的连接通信。
图3仅示出了具有部件的电子设备，本领域技术人员可以理解的是，图3示出的结构并不构成对所述电子设备3的限定，可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
例如，尽管未示出，所述电子设备3还可以包括给各个部件供电的电源（比如电池），优选地，电源可以通过电源管理系统与所述至少一个处理器30逻辑相连，从而通过电源管理系统实现充电管理、放电管理、以及功耗管理等功能。电源还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电系统、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。所述电子设备3还可以包括多种传感器、蓝牙模块、Wi-Fi模块等，在此不再赘述。
进一步地，所述电子设备3还可以包括网络接口，可选地，所述网络接口可以包括有线接口和/或无线接口（如WI-FI接口、蓝牙接口等），通常用于在该电子设备3与其他电子设备之间建立通信连接。
可选地，该电子设备3还可以包括用户接口，用户接口可以是显示器（Display）、输入单元（比如键盘（Keyboard）），可选地，用户接口还可以是标准的有线接口、无线接口。可选地，在一些实施例中，显示器可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED（Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管）触摸器等。其中，显示器也可以适当的称为显示屏或显示单元，用于显示在电子设备3中处理的信息以及用于显示可视化的用户界面。
应该了解，所述实施例仅为说明之用，在专利申请范围上并不受此结构的限制。
所述电子设备3中的所述存储器31存储的无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持程序32是多个指令的组合，在所述处理器30中运行时，可以实现：
S110：在无线自组织网络的建立阶段，根据每个节点发送和接收的广播报文建立相邻节点表，以预设节点通信距离为分簇划分标准将所述相邻节点表中处于预设节点通信距离内的节点集合划分为一个分簇；
S120：按照基于优先级的簇首确定规则，在所述分簇内选取优先级最高的节点作为主用簇首，同步选取优先级次高的节点作为备用簇首，并在簇内进行广播确认；其中，所述主用簇首用于所述分簇内节点之间的通信和分簇间数据的转发；
S130：在与所述网络通信的当前通信频率不同的另一频点，进行所述主用簇首和所述备用簇首之间的周期性信息交互；其中，当所述分簇的网络状态发生改变时，根据所述主用簇首和所述备用簇首的合法性启动备用簇首的切换或者更新。
具体地，所述处理器30对上述指令的具体实现方法可参考图1对应实施例中相关步骤的描述，在此不赘述。
进一步地，所述电子设备3集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或系统、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质可以是非易失性的，也可以是易失性的，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现：S110：在无线自组织网络的建立阶段，根据每个节点发送和接收的广播报文建立相邻节点表，以预设节点通信距离为分簇划分标准将所述相邻节点表中处于预设节点通信距离内的节点集合划分为一个分簇；S120：按照基于优先级的簇首确定规则，在所述分簇内选取优先级最高的节点作为主用簇首，同步选取优先级次高的节点作为备用簇首，并在簇内进行广播确认；其中，所述主用簇首用于所述分簇内节点之间的通信和分簇间数据的转发；S130：在与所述网络通信的当前通信频率不同的另一频点，进行所述主用簇首和所述备用簇首之间的周期性信息交互；其中，当所述分簇的网络状态发生改变时，根据所述主用簇首和所述备用簇首的合法性启动备用簇首的切换或者更新。
具体地，所述计算机程序被处理器执行时具体实现方法可参考实施例无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持方法中相关步骤的描述，在此不赘述。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备，系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，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。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。
因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附关联图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或系统也可以由一个单元或系统通过软件或者硬件来实现。第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持方法，其特征在于，包括：
在无线自组织网络的建立阶段，根据每个节点发送和接收的广播报文建立相邻节点表；根据所述相邻节点表，以节点最大通信距离内的节点集合为一个分簇；
按照基于优先级的簇首确定规则，在所述分簇内选取优先级最高的节点作为主用簇首，同步选取优先级次高的节点作为备用簇首，并在簇内进行广播确认；其中，所述主用簇首用于所述分簇内节点之间的通信和分簇间数据的转发；
在与网络通信的当前通信频率不同的另一频点，进行所述主用簇首和所述备用簇首之间的周期性信息交互；
其中，当所述分簇的网络状态发生改变时，根据所述主用簇首和所述备用簇首的合法性启动备用簇首的切换或者更新；
其中，按照基于优先级的簇首确定规则，在所述分簇内选取优先级最高的节点作为主用簇首，包括：
计算所有节点的优先级；其中，以节点的相邻节点数量为优先级计算第一标准，以节点的相邻节点信噪比之和为优先级计算的第二标准；
每个节点将自身节点的优先级向分簇内的其他节点进行广播，并接收所述分簇内的其他节点的优先级；
每个节点基于所接收到的其他节点的优先级，确定优先级最高的节点为主用簇首；每个节点均在自身的相邻节点表内将所述优先级最高的节点进行标记。
2.根据权利要求1所述的无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持方法，其特征在于，根据所述主用簇首和所述备用簇首的合法性启动备用簇首的切换或者更新，包括：
对各节点进行周期性的优先级比较；其中，当所述主用簇首脱离网络或不是优先级最高的节点时，切换到备用簇首进行网络通信；
当所述备用簇首脱离网络或优先级不是次高时，重新选择备用簇首。
3.根据权利要求1或2所述的无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持方法，其特征在于，在建立相邻节点表之后，还包括：
将每个节点根据接收到的各个节点的广播报文将所有节点信息更新到自身的相邻节点表内。
4.根据权利要求1或2所述的无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持方法，其特征在于，所述按照基于优先级的簇首规则，在所述分簇内选取备用簇首，包括：
在所述主用簇首节点之外的其他节点中，确定一个优先级为最高节点作为备用簇首；
通过所述备用簇首向簇内其他节点进行广播，每个节点在相邻节点表内将该节点标记为备用簇首。
5.根据权利要求4所述的无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持方法，其特征在于，在与所述网络通信的当前通信频率不同的另一频点，进行所述主用簇首和所述备用簇首之间的周期性信息交互，包括：
选择与所述网络通信的当前通信频率不同的另一频点作为簇首交互频点；
在所述簇首交互频点内，确定所述主用簇首和所述备用簇首之间的交互信息；其中，所述交互信息包括所述主用簇首和所述备用簇首的时间戳、所述主用簇首和所述备用簇首的相邻节点列表信息。
6.根据权利要求5所述的无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持方法，其特征在于，所述周期性信息交互的频次高于在所述网络通信的当前通信频率上的广播的频次，以维持主备簇首信息的更新，实现快速切换。
7.根据权利要求6所述的无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持方法，其特征在于，当所述主用簇首不是优先级最高的节点时，
确定所述备用簇首根据与所述主用簇首的时间差；
根据所述时间差调整后所述备用簇首的时间，将所述备用簇首变更为主用簇首，并向全网节点广播；
重新选择备用簇首。
8.一种无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持系统，其特征在于，包括：
分簇单元，用于在无线自组织网络的建立阶段，根据每个节点发送和接收的广播报文建立相邻节点表，根据所述相邻节点表，以预设节点通信距离为分簇划分标准将所述相邻节点表中处于预设节点通信距离内的节点集合划分为一个分簇；
簇首确定单元，用于按照基于优先级的簇首规则，在所述分簇内选取优先级最高的节点作为主用簇首，选取优先级次高的节点作为备用簇首，并在簇内进行广播确认；其中，所述主用簇首用于所述分簇内节点之间的通信和分簇间数据的转发；
簇首维持单元，用于在与网络通信的当前通信频率不同的另一频点，进行所述主用簇首和所述备用簇首之间的周期性信息交互；
其中，当所述分簇的网络状态发生改变时，根据所述主用簇首和所述备用簇首的合法性启动备用簇首的切换或者更新；
所述簇首确定单元按照基于优先级的簇首确定规则，在所述分簇内选取优先级最高的节点作为主用簇首，包括：
计算所有节点的优先级；其中，以节点的相邻节点数量为优先级计算第一标准，以节点的相邻节点信噪比之和为优先级计算的第二标准；
每个节点将自身节点的优先级向分簇内的其他节点进行广播，并接收所述分簇内的其他节点的优先级；
每个节点基于所接收到的其他节点的优先级，确定优先级最高的节点为主用簇首；每个节点均在自身的相邻节点表内将所述优先级最高的节点进行标记。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至7中任一所述的无线自组织网络双冗余高可靠簇首推举和维持方法中的步骤。
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