CN115696304A - 自组织网络及其分裂、融合时的信息发布方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了自组织网络及其分裂、融合时的信息发布方法。将网络与应用进行联合设计，在应用信息发生变化时才向其他通信节点扩散，能够有效降低网络开销、提升网络容量。并且，能够使其他通信节点及时感知到应用信息的变化并告知其自身拥有的应用，从而使各应用之间能够及时感知彼此的信息变化。本发明通过通信节点统一进行各应用的信息维护，更不需要部署应用服务器，有效解放了应用，简化了网络结构。此外，本发明使得应用能够及时发现网络的分裂及融合所引起的其他应用信息变化，且无需像现有技术那样由应用自行探查网络状态变化引起的其他应用信息变化，能够减少网络开销、提升网络容量。

Description

自组织网络及其分裂、融合时的信息发布方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及自组织网络及其分裂、融合时的信息发布方法。

背景技术

相较于蜂窝网系统，自组网以其无中心、自组织、抗毁、抗干扰能力强等特点成为应急、战场等通信的首选。同时，自组网因其应用场景和模式，也存在传输带宽受限的问题，尤其是多跳中继后的传输带宽相较单跳通信往往大幅降低。因此，自组网的传输带宽是非常宝贵的。

应急、战场等场景下，叠加在自组网上的各类应用往往部署在不同的地理位置，为使各应用之间快速感知到彼此的状态、参数等信息，并作出相应反应，现有技术往往采用以下方案：对于二层网络（如局域网）的应用，各应用周期性发布广播报文，将自身的状态、参数等信息发布出去，其他应用基于接收到的信息确认各应用在线并启动相应的注册保活机制，这样不仅会大大占用网络的带宽，也无法使各应用之间及时感知到彼此的信息变化；对于三层网络，由于广播信息难以跨越路由器，故不同的应用通常会部署各自的应用服务器，应用通过单播传输周期性向应用服务器发布自身的状态、参数等信息，应用服务器维护网络中通信节点的状态、参数等信息，通信节点间通过应用服务器传递状态、参数等信息，应用服务器一旦故障，则整个网络的应用业务中断，难以发挥自组织网络可靠性的优势。

此外，现有技术中应用难以及时发现自组网的分裂和融合，为了尽快发现，往往只能由应用更高频的发送类似心跳的报文，这样会大大占用网络的带宽。

可见，现有技术存在大大占用网络带宽、可靠性低、各应用之间难以及时感知彼此的信息变化，以及应用难以及时发现并响应自组网的分裂和融合带来的其它应用信息变化等技术问题，因此，如何提升网络容量、增强可靠性，使得各应用之间能够及时感知彼此的信息变化，以及如何使得应用及时发现自组网的分裂和融合引起的其它应用信息变化成为亟待解决的问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能够有效提升网络容量、增强可靠性、各应用之间能够及时感知彼此信息变化的自组织网络，以及能够使得应用及时发现网络分裂和融合引起的其它应用信息变化的信息发布方法，以解决现有技术存在的问题。

技术方案：本发明所述的自组织网络，包括至少两个通信节点，至少有两个通信节点各自拥有应用；

通信节点对自身拥有应用的信息进行存储，当应用的信息发生变化时，所述通信节点存储变化后的应用信息，将变化后的应用信息告知所述通信节点所拥有的其他应用，并向其他通信节点进行扩散，其他通信节点存储变化后的应用信息，并将变化后的应用信息告知所述其他通信节点所拥有的应用。

进一步，所述通信节点向自身已注册的且已订阅应用信息变化通知的其他应用发送所述变化后的应用信息，所述其他通信节点向自身已注册的且已订阅应用信息变化通知的应用发送所述变化后的应用信息。

进一步，所述通信节点或其他通信节点还周期性进行应用信息通知，具体为：所述通信节点周期性向自身已注册的且已订阅应用信息变化通知的其他应用发送存储的应用信息，所述其他通信节点周期性向自身已注册的且已订阅应用信息变化通知的应用发送存储的应用信息。

进一步，所述通信节点或其他通信节点所拥有的应用还可通过被动查询方式了解所述通信节点或其他通信节点存储的应用信息，被动查询方式为：所述通信节点或其他通信节点所拥有的应用向所述通信节点或其他通信节点发送查询请求，所述通信节点或其他通信节点将存储的应用信息反馈给发送查询请求的应用。

进一步，所述拥有应用的通信节点记录自身拥有应用的注册信息、订阅信息，还记录通过扩散得到的变化后的其他应用的信息。

进一步，所述应用向所属通信节点进行注册，注册完成后启动与所属通信节点的双向保活。

进一步，所述拥有应用的通信节点拥有应用的方式为：应用部署在通信节点上或者部署在通信节点关联的外部子网中的外设上。

所述自组织网络分裂时的信息发布方法，当所述自组织网络中拥有应用的通信节点发现自组织网络发生分裂时，所述通信节点删除不可达通信节点所拥有应用的信息，并对自身拥有的应用进行告知。

所述自组织网络融合时的信息发布方法，当所述自组织网络中拥有应用的通信节点发现所述自组织网络与其他自组织网络发生融合时，所述通信节点将自身拥有应用的注册信息扩散至其他通信节点，其他通信节点对接收到的应用注册信息进行存储，并对自身拥有的应用进行告知。

有益效果：

本发明公开了一种自组织网络，具有如下有益效果：

1）本发明将网络与应用进行联合设计，在应用信息发生变化时才通过网络向其他通信节点进行扩散，而不像现有技术那样应用与网络分层设计，应用按自身期望周期性发送广播报文，而不关心网络的具体情况；因此本发明能够有效降低网络开销、提升网络容量；

2）本发明在应用信息发生变化时即向其他通信节点进行扩散，能够使其他通信节点及时感知到应用信息的变化并告知其自身拥有的应用，从而使各应用之间能够及时感知彼此的信息变化；

3）本发明通过通信节点统一进行各应用的信息的发布，而不像现有技术那样需要应用自己维护，更不需要部署应用服务器，有效解放了应用，简化了网络结构。

本发明还公开了自组织网络分裂时的信息发布方法，具有如下有益效果：在网络发生分裂时，能够通过通信节点与自身拥有的应用之间的通信，使得应用及时发现网络分裂引起的其他应用信息变化，且无需像现有技术那样由应用不断发出类似心跳的报文，能够有效减少网络开销、提升网络容量。

此外，本发明还公开了自组织网络融合时的信息发布方法，具有如下有益效果：在网络发生融合时，能够通过通信节点将自身拥有应用的信息扩散至其他通信节点，以及其他通信节点与自身拥有的应用之间的通信，使得应用及时发现网络融合引起的其他应用信息变化，且无需像现有技术那样由应用不断发出类似心跳的报文，能够有效减少网络开销、提升网络容量。

附图说明

图1为本发明具体实施方式实施例1中自组织网络及外部子网的示意图。

具体实施方式

本具体实施方式公开了一种自组织网络，包括至少两个通信节点，如图1所示，有五个通信节点。至少有两个通信节点各自拥有应用，如图1所示，五个通信节点都关联有外部子网，外部子网中部署有外设，应用在外设上。图1中仅示出了第一通信节点1关联的第一外部子网11中的外设。通信节点对自身拥有应用的信息进行存储，当应用的信息发生变化时，通信节点存储变化后的应用信息，将变化后的应用信息告知其拥有的其他应用，并向其他通信节点进行扩散，其他通信节点存储变化后的应用信息，并将变化后的应用信息告知其所拥有的应用。其中，关于“通信节点将变化后的应用信息告知其所拥有的其他应用”，举例予以说明：例如第一个通信节点1有笔记本电脑111、平板电脑112和手机113这三个外设，每个外设上各有一个应用，当笔记本电脑111上应用的信息发生变化时，第一通信节点1存储变化后的应用信息，将变化后的应用信息告知平板电脑112和手机113上的应用，不会再重复告知笔记本电脑111上的应用。

通信节点向自身已注册的且已订阅应用信息变化通知的其他应用发送变化后的应用信息，其他通信节点向自身已注册的且已订阅应用信息变化通知的应用发送变化后的应用信息。拥有应用的通信节点记录自身拥有应用的注册信息、订阅信息，还记录通过扩散得到的变化后的其他应用的信息。应用向所属通信节点进行注册，注册完成后启动与所属通信节点的双向保活。

通信节点或其他通信节点还可以周期性进行应用信息通知，也即既进行应用信息变更时通知，又进行应用信息周期通知，具体为：通信节点周期性向自身已注册的且已订阅应用信息变化通知的其他应用发送存储的应用信息，其他通信节点周期性向自身已注册的且已订阅应用信息变化通知的应用发送存储的应用信息。

通信节点或其他通信节点所拥有的应用还可通过被动查询方式了解通信节点或其他通信节点存储的应用信息，被动查询方式为：通信节点或其他通信节点所拥有的应用向通信节点或其他通信节点发送查询请求，通信节点或其他通信节点将存储的应用信息反馈给发送查询请求的应用。

拥有应用的通信节点拥有应用的方式为：应用部署在通信节点上或者部署在通信节点关联的外部子网中的外设上。图1中仅示出了应用部署在通信节点关联的外部子网中的外设上之情形。

本具体实施方式还公开了自组织网络分裂时的信息发布方法，当自组织网络中拥有应用的通信节点发现自组织网络发生分裂时，通信节点删除不可达通信节点所拥有应用的信息，并对自身拥有的应用进行告知。具体而言，当某一通信节点发现另一通信节点已不可达，也即自组织网络发生了分裂，则某一通信节点会删除另一通信节点应用的信息，然后把这一变化向某一通信节点自身拥有的应用进行告知，这样某一通信节点自身拥有的应用就对网络发生分裂的情况清楚了，使得能够及时发现网络分裂引起的其他应用信息变化，且无需像现有技术那样由应用不断发出类似心跳的报文，能够有效减少网络开销、提升网络容量。

本具体实施方式还公开了自组织网络融合时的信息发布方法，当自组织网络中拥有应用的通信节点发现自组织网络与其他自组织网络发生融合时，通信节点将自身拥有应用的注册信息扩散至其他通信节点，其他通信节点对接收到的应用注册信息进行存储，并对自身拥有的应用进行告知。具体而言，当某一通信节点发现自组织网络与其他自组织网络发生融合，就会将自身拥有应用的注册信息扩散至其他通信节点，其他通信节点对接收到的应用注册信息进行存储，并对自身拥有的应用进行告知，这样其他通信节点就对新加入的某一通信节点的应用信息清楚了，能够及时发现网络融合引起的其他应用信息变化，且无需像现有技术那样由应用不断发出类似心跳的报文，能够有效减少网络开销、提升网络容量。

下面以一个实施例为例，对本具体实施方式中的自组织网络进行介绍：

实施例1

如图1所示的自组织网络0包含五个通信节点，即第一通信节点1、第二通信节点2、第三通信节点3、第四通信节点4和第五通信节点5，每个通信节点都关联一个外部子网，分别为第一外部子网11、第二外部子网12、第三外部子网13、第四外部子网14和第五外部子网15。各外部子网中设有若干外设，图1中仅示出了第一外部子网11中的外设，即笔记本电脑111、平板电脑112和手机113。

自组织网络0中的每个通信节点均需维护两个信息表，即外设应用注册信息表和外设应用状态信息表，如下：

（1）外设应用注册信息表：用于记录该通信节点所拥有的应用中已完成注册的应用的信息，包括：应用对应的外设的标识及类型，应用的标识、类型、参数及状态，注册响应地址及端口，订阅服务类型。其中，应用状态包括上线和下线两种状态，初始默认为下线状态。订阅服务类型包括：①未订阅；②应用信息变更时通知；③既进行应用信息变更时通知，又进行应用信息周期通知。订阅服务类型的默认值为“未订阅”。

（2）外设应用状态信息表：用于记录其他通信节点扩散来的变化后的应用信息，包括：变更来源通信节点信息、变更外设信息、变更应用信息。其中，变更来源通信节点信息包括通信节点标识；变更外设信息包括外设标识及类型；变更应用信息包括应用标识、类型、参数及状态。

假设当前自组织网络0的状态为：第三通信节点3的所有外设已完成到第三通信节点3的注册和订阅过程，第一通信节点1的所有外设均初始上电。如图1所示，第一通信节点1具有三个外设。为方便说明，本实施例中仅以笔记本电脑111这一个外设来介绍注册、订阅、查询的过程。

第一通信节点1和第三通信节点3均周期性向各自的外部子网进行服务发布，服务发布消息包括：通信节点标识、注册服务所需地址及端口、鉴权及校验信息。其中，注册服务所需地址及端口为第一通信节点1或第三通信节点3的地址及端口。

笔记本电脑111正常工作后，其上的应用基于自身的配置进行如下动作：

①若已配置注册服务所需地址及端口，则直接向该地址及端口发起注册过程；

②若未配置注册服务所需地址及端口，则无进一步动作，直至接收到第一通信节点1有效的服务发布消息后，才向服务发布消息中的注册服务所需地址及端口发起注册过程。

笔记本电脑111的应用在注册请求消息中携带的信息包括：笔记本电脑111的标识及类型，应用的标识、类型及参数，注册响应地址及端口，鉴权及校验信息。注册请求消息发往注册服务所需地址及端口，即第一通信节点1的地址及端口。注册响应地址及端口为笔记本电脑111的地址及端口。

第一通信节点1接收到注册请求消息后，如该消息鉴权及校验通过，则将笔记本电脑111应用的注册请求消息记入自身的外设应用注册信息表中，并将外设应用注册信息表中笔记本电脑111应用的状态设置为上线。如注册请求消息中未携带注册响应地址及端口信息，则以注册请求消息的源地址及端口代替。订阅服务类型默认为未订阅。

第一通信节点1向笔记本电脑111的应用发送注册响应报文，包括：第一通信节点1的标识，笔记本电脑111的标识，笔记本电脑111应用的标识，注册结果，鉴权及校验信息。发送的目的地址及端口为外设应用注册信息表中笔记本电脑111应用对应的注册响应地址及端口。

如第一通信节点1发现自身的外设应用注册信息表中存在应用的状态和/或参数发生了变化，则将该变化信息在自组织网络0中进行扩散。该变化信息包括：源通信节点标识、变更应用信息表。其中，源通信节点标识为第一通信节点1的标识。变更应用信息表包括笔记本电脑111的标识及类型，笔记本电脑111应用的标识、类型、参数及状态。

如第一通信节点1发现外设应用注册信息表中存在其他表项满足以下条件，则向这些表项对应的应用发送状态通知消息：

①与笔记本电脑111应用类型相同；

②与笔记本电脑111应用非同源，即两应用所属外设的标识、两应用的标识中至少有一项不同；

③应用状态为“上线”；

④订阅服务类型为“应用信息变更时通知”或者“既进行应用信息变更时通知，又进行应用信息周期通知”。

自组织网络0中的其他通信节点，例如第三通信节点3，接收到第一通信节点1扩散的变化信息后，若该变化信息可通过校验、非重复且是接收到的消息源发布的最新消息，则首先更新自身的外设应用状态信息表。若发现外设应用状态信息表存在表项的应用状态和/或参数发生了变化，则将该变化信息通过状态通知消息向自身的外设应用注册信息表中满足下列条件的应用进行通知：

①与笔记本电脑111应用类型相同；

②与笔记本电脑111应用非同源，即两应用所属外设的标识、两应用的标识中至少有一项不同；

③应用状态为“上线”；

④订阅服务类型为“应用信息变更时通知”或者“既进行应用信息变更时通知，又进行应用信息周期通知”。

其中，第三通信节点3向自身应用发送的状态通知消息包括：源通信节点标识，发送通信节点标识，目标外设标识，目标应用标识，变更外设标识及类型，变更应用的标识、类型、参数及状态，鉴权及校验信息。其中，源通信节点标识为第一通信节点1的标识，发送通信节点标识为第三通信节点3的标识，目标外设标识为第三通信节点3满足上述四个条件的应用所对应外设的标识，变更外设标识及类型为笔记本电脑111的标识及类型，变更应用的标识、类型、参数及状态为笔记本电脑111应用的标识、类型、参数及状态。

接收到上述状态通知消息的应用通过鉴权及校验后，向第三通信节点3发送状态通知应答消息，状态通知应答消息包括：第三通信节点3的标识、应用所对应外设的标识、应用的标识、鉴权及校验信息。由此，第三通信节点3的外设应用能够感知到自组织网络0中其他应用的信息变化情况。

接前述“第一通信节点1向笔记本电脑111的应用发送注册响应报文”的过程，笔记本电脑111的应用接收到注册响应报文后，如鉴权及校验通过，则可向第一通信节点1发送订阅请求消息，用于向第一通信节点1订阅应用信息变化通知。该订阅请求消息包括：关联通信节点标识、关联外设标识、应用标识、订阅应用类型、订阅服务类型、鉴权及校验信息。其中，关联通信节点标识为第一通信节点1的标识，关联外设标识为笔记本电脑111的标识，订阅应用类型用来表征关注哪类应用。

第一通信节点1收到上述订阅请求消息且通过鉴权及校验后判断，若该应用在外设应用注册信息表中存在对应表项，订阅应用类型与表项应用类型相同，且应用状态为“上线”，则更新对应表项的订阅服务类型，然后向该应用反馈订阅响应信息。订阅响应信息包括：第一通信节点1的标识、笔记本电脑111的标识、笔记本电脑111应用的标识、订阅服务结果、鉴权及校验信息。

笔记本电脑111的应用注册完成后，可启动与第一通信节点1的双向保活，用于应用与第一通信节点1相互发现对端异常。

笔记本电脑111的应用注册完成后，可通过状态查询消息，向第一通信节点1查询其他应用的信息。状态查询消息包括：笔记本电脑111的标识、第一通信节点1的标识、笔记本电脑111应用的标识、查询应用类型、鉴权及校验信息。

第一通信节点1接收到状态查询消息且通过鉴权及校验后，将查询自身的外设应用注册信息表和外设应用状态信息表，将其中应用类型与查询应用类型相同的表项提取出来，通过状态查询响应消息告知笔记本电脑111的应用。状态查询响应消息包括：源通信节点标识，发送通信节点标识，目标外设标识，目标应用标识，外设的标识、类型，应用的标识、类型、参数及状态，鉴权及校验信息。笔记本电脑111的应用接收到状态查询响应消息后即可学习到自组织网络0中其他应用的信息。

同样的，如某一通信节点通过双向保活发现某一应用下线，则首先从自身的外设应用注册信息表中删除该应用的表项，然后将该变化通过自组织网络0扩散至其他通信节点，并由这些通信节点将该变化对所拥有的已注册和订阅的应用进行发布。并且，发现应用下线的通信节点还将该变化对所拥有的已注册和订阅的应用进行发布。应用发现自身与关联的通信节点断线后，将重新进行初始入网处理，直到重新注册、订阅成功。

可见，应用变化信息的扩散仅在自组织网络0内部各通信节点之间传输，不向外部子网进行转发。服务发布、注册和订阅请求、查询请求等仅在外部子网中传输，不向自组织网络0的通信节点转发。

本发明中的“扩散”包括两种情形：第一种情形是发送方通过广播方式将需要发送的信息发送给接收方；第二种情形是发送方发送摘要给接收方，接收方收到后主动向发送方发起请求，发送方收到请求后将需要发送的信息发送给接收方。

此外，通信节点还可以不像实施例1中那样通过外设应用注册信息表来存储自身拥有应用的信息，而是可以通过直接记录自身拥有应用的信息来实现存储，或者通过其他任何能够实现存储的方式来对自身拥有应用的信息进行存储。当应用的信息发生变化时，通信节点存储变化后的应用信息，可以不像实施例1中那样向满足“①与外设的应用类型相同；②与外设的应用非同源，即两应用所属外设的标识、两应用的标识中至少有一项不同；③应用状态为‘上线’④订阅服务类型为‘应用信息变更时通知’或者‘既进行应用信息变更时通知，又进行应用信息周期通知’”四个条件的通信节点拥有的其他应用进行告知，而是向通信节点拥有的全部其他应用都进行告知。同理地，其他通信节点也可以不像实施例1中那样通过外设应用注册信息表来存储自身拥有应用的信息，而是可以通过直接记录自身拥有应用的信息来实现存储，或者通过其他任何能够实现存储的方式来对自身拥有应用的信息进行存储。其他通信节点也可以不像实施例1中那样向满足四个条件的其他应用进行告知，而是向自身拥有的全部应用进行告知。且告知的内容也可以不像实施例1中那样包括“源通信节点标识，发送通信节点标识，目标外设标识，目标应用标识，变更外设标识及类型，变更应用的标识、类型、参数及状态，鉴权及校验信息”，而是只需要变化后的应用信息通知到自身拥有的应用即可。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.自组织网络，其特征在于：包括至少两个通信节点，至少有两个通信节点各自拥有应用；

通信节点对自身拥有应用的信息进行存储，当应用的信息发生变化时，所述通信节点存储变化后的应用信息，将变化后的应用信息告知所述通信节点所拥有的其他应用，并向其他通信节点进行扩散，其他通信节点存储变化后的应用信息，并将变化后的应用信息告知所述其他通信节点所拥有的应用。

2.根据权利要求1所述的自组织网络，其特征在于：所述通信节点向自身已注册的且已订阅应用信息变化通知的其他应用发送所述变化后的应用信息，所述其他通信节点向自身已注册的且已订阅应用信息变化通知的应用发送所述变化后的应用信息。

3.根据权利要求1所述的自组织网络，其特征在于：所述通信节点或其他通信节点还周期性进行应用信息通知，具体为：所述通信节点周期性向自身已注册的且已订阅应用信息变化通知的其他应用发送存储的应用信息，所述其他通信节点周期性向自身已注册的且已订阅应用信息变化通知的应用发送存储的应用信息。

4.根据权利要求1所述的自组织网络，其特征在于：所述通信节点或其他通信节点所拥有的应用还可通过被动查询方式了解所述通信节点或其他通信节点存储的应用信息，被动查询方式为：所述通信节点或其他通信节点所拥有的应用向所述通信节点或其他通信节点发送查询请求，所述通信节点或其他通信节点将存储的应用信息反馈给发送查询请求的应用。

5.根据权利要求1所述的自组织网络，其特征在于：所述拥有应用的通信节点记录自身拥有应用的注册信息、订阅信息，还记录通过扩散得到的变化后的其他应用的信息。

6.根据权利要求1所述的自组织网络，其特征在于：所述应用向所属通信节点进行注册，注册完成后启动与所属通信节点的双向保活。

7.根据权利要求1所述的自组织网络，其特征在于：所述拥有应用的通信节点拥有应用的方式为：应用部署在通信节点上或者部署在通信节点关联的外部子网中的外设上。

8.权利要求5中自组织网络分裂时的信息发布方法，其特征在于：当所述自组织网络中拥有应用的通信节点发现自组织网络发生分裂时，所述通信节点删除不可达通信节点所拥有应用的信息，并对自身拥有的应用进行告知。

9.权利要求5中自组织网络融合时的信息发布方法，其特征在于：当所述自组织网络中拥有应用的通信节点发现所述自组织网络与其他自组织网络发生融合时，所述通信节点将自身拥有应用的注册信息扩散至其他通信节点，其他通信节点对接收到的应用注册信息进行存储，并对自身拥有的应用进行告知。

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