一种无中心自组织网络拓扑的同步方法与流程

本发明涉及无线通信传输网络的组网及管理，具体涉及一种无中心自组织网络拓扑的同步方法。

背景技术：

对于无中心自组织网络，节点之间具有完全的自主性和平等的地位，网络内没有中央控制实体，各节点间通过无线信道形成的网络拓扑结构随时可能发生变化,而且变化的方式和速度都是不可预测的，维护这些动态变化的拓扑信息需要大量的控制消息，而网络规模越大，进行网络维护和管理的开销就越大。特别是对于那些具有信道带宽很窄、传输速率很低、随机突发等特点的无中心自组织网络(如流星余迹通信系统)，对网络管理开销的敏感度更高，拓扑信息的维护更加困难。

现代的新型网络管理模型要求能在任何时间、任何地点、任何平台下对网络进行管理，准确、实时的提供网络中通信连接、网络节点等信息，为网络的正常有效工作提供保证。因此，为了解决这一问题，提出一种适用于无中心自组织网络的拓扑同步方法，能有效减小控制信息的交换开销，增强对节点的控制管理，实现自适应的网络控制。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种无中心自组织网络拓扑的同步方法，以减少网络拓扑信息的同步开销，提高信道传输效率，满足网络管理、路由选择等实际应用的需要。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供了一种无中心自组织网络拓扑的同步方法，该方法包括如下步骤：

(1)各节点设备通过探测拓扑连接关系分别获取本地无线连接信息后，生成本节点设备的拓扑信息表；所述的拓扑信息表中包含各节点设备的拓扑条目，拓扑条目包括节点设备的标识、拓扑连接关系和站点签名；

(2)节点设备探测到拓扑连接关系发生变化时，更新本节点设备的拓扑条目，得到新的拓扑条目；所述的新的拓扑条目的标识在原标识上进行自加，站点签名进行复位后进行本地站点签名处理；

(3)节点设备构造数据报文，并将此数据报文发送到该节点设备的相邻节点设备；所述的数据报文包含新的拓扑条目和接收地址，所述的接收地址为要发送的相邻节点设备的地址；

(4)节点设备判断是否已将数据报文转发到该节点设备的所有相邻节点设备，如果是，则节点设备向所有相邻节点设备发送数据报文完成，执行步骤(5)；否则，跳转到步骤(3)；

(5)各相邻节点设备根据收到的新的拓扑条目将自身的拓扑信息表中的拓扑条目进行更新处理，并将新的拓扑条目向其所有相邻节点设备进行转发；

(6)循环步骤(5)直至所有节点设备的拓扑条目更新完成，得到更新后的无中心自组织网络的拓扑信息表；

完成无中心自组织网络拓扑的同步。

其中，步骤(1)中所述的本地无线连接信息包括该节点设备所有邻接节点设备的标识和拓扑连接关系。

其中，节点设备的标识采用数字编码，每个节点设备拥有一个全局范围内唯一的标识；所述的标识采用自加方式进行更新，通过比较该标识的大小来确定拓扑条目是否为最新状态；拓扑连接关系采用比特位方式，包括新节点设备连接或某节点设备断开两种状态；站点签名采用比特位方式，确定某节点是否已经处理过该条目信息。

其中，步骤(5)具体为：

(501)相邻节点设备收到新的拓扑条目后，判断该拓扑条目所属的节点设备是否为新连接的节点设备，如果是跳转到(503)，否则执行(502)；

(502)相邻节点设备提取本地拓扑信息表中的拓扑条目，并和新的拓扑条目进行比较，如果新的拓扑条目中为新的拓扑连接关系则跳转到(504)，否则丢弃；

(503)相邻节点设备判断该新的拓扑条目所属的节点设备是否为与其相邻的节点设备，如果是则向与其相邻的节点设备发送拓扑信息查询消息，执行(504)；否则直接执行(504)；

(504)相邻节点设备将该新的拓扑条目进行本地站点签名后存到自身的拓扑信息表内，并覆盖本地拓扑信息表中属于该节点设备的原拓扑条目；

(505)相邻节点设备将该新的拓扑条目中的本地站点签名与其相邻节点设备的签名进行对比，将此新的拓扑条目转发到尚未进行站点签名的与其相邻的节点设备；

(506)相邻节点设备判断是否完成向所有未签名的相邻节点设备发送新的拓扑条目，如果是则完成收到拓扑条目后的更新处理，否则执行(505)。

本发明与背景技术相比具有如下优点：

(1)采用本发明所提出的无中心自组织网络的拓扑同步方法，当网络中各个节点完成所有拓扑条目的收集后，就形成了整个网络的拓扑信息表，可以计算得到任意节点间的传输路由，从而不需要进行额外的路由信息传输，降低了网络通信通道的负荷；

(2)只有在某节点探测到连接状态变化的情况下，才会向外扩散该节点自身的拓扑连接信息，并通过信息中附加的更新标识和签名措施，减少消息在网络中的无效传输，保证拓扑信息的及时、有效、可靠。

附图说明

图1是本发明实施例中初入网节点拓扑同步的流程图；

图2是本发明实施例中节点的邻接关系变化后拓扑条目的发送

流程图；

图3是本发明实施例中节点收到拓扑条目后的处理流程图。

具体实施方式

本发明所提供的一种无中心自组织网络拓扑的同步方法，其核心思想为：在无中心自组织网络中，为了满足网络管理的要求，即在任何时间、任何地点、任何平台下对网络进行管理，准确、实时的提供网络中通信连接、网络节点等信息，在网络内的任一节点上，都维护了一个拓扑信息表，其中记录了全网所有节点的拓扑连接关系，以及各条链路的相关信息。拓扑信息表由若干拓扑条目组成，每个通信节点依据其连接状态单独维护一个拓扑条目，当某节点的连接状态发生变化时，则产生新的拓扑条目并发送到邻接节点并逐级散播到全网，使网内的所有节点上的拓扑信息表都进行同步更新。

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细的说明。

网络拓扑信息的同步包括两种，分别是节点上电后第一次接入网络时的初始同步，以及节点入网后正常工作过程中某节点状态变化后的更新同步。

如图1所示为本发明实施例中初入网节点A通过其邻接节点B进行初始同步的流程图，包括以下步骤：

步骤101，节点A设备上电，开始工作，准备接入网络；

步骤102，节点A与节点B建立连接，节点B为节点A的邻接节点；

步骤103，节点A向节点B发送拓扑信息查询消息；

步骤104，节点B收到节点A发来的拓扑信息查询消息后，将自身所维护的拓扑信息表中的拓扑条目列表发送给节点A；

步骤105，节点A收到节点B回应的拓扑信息应答消息后，生成一个同步条目列表；

步骤106，节点A向节点B发送拓扑条目请求消息；

步骤107，节点B收到拓扑条目请求消息后，将相应的拓扑条目信息发送给节点A；

步骤108，节点A收到拓扑条目信息后，将条目内签名字段进行处理后存到自身拓扑信息表内；

步骤109，节点A根据同步条目列表判断是否完成所有条目的同步，如果是则执行步骤110，否则执行步骤106；

步骤110，节点A初始同步完成。

节点入网后，正常工作过程中如果某节点设备的连接状态发生变化，会产生更新同步，主要包括状态变化节点设备的新拓扑条目的生成和发送，以及其它节点接收到新拓扑条目后的更新及转发处理。

如图2所示为本发明实施例中当节点设备探测到拓扑连接关系发生变化时的处理流程图，包括以下步骤：

(1)各节点设备通过探测拓扑连接关系分别获取本地无线连接信息后，生成本节点设备的拓扑信息表，拓扑信息表中包含各节点设备的拓扑条目；所述的本地无线连接信息包括该节点设备所有邻接节点设备的标识和拓扑连接关系。所述的拓扑条目包括节点设备的标识、拓扑连接关系和站点签名；其中，节点设备的标识采用数字编码，每个节点设备拥有一个全局范围内唯一的标识；所述的标识采用自加方式进行更新，通过比较该标识的大小来确定拓扑条目是否为最新状态；拓扑连接关系采用比特位方式，包括新节点设备连接或某节点设备断开两种状态；站点签名采用比特位方式，确定某节点是否已经处理过该条目信息。

(2)节点设备探测到拓扑连接关系发生变化时，更新本节点设备的拓扑条目，得到新的拓扑条目；所述的新的拓扑条目内标识在原标识上进行自加，站点签名复位后进行本地站点签名处理；

(3)节点设备构造数据报文，并将此数据报文发送到该节点设备的相邻节点设备；所述的数据报文包含新的拓扑条目和接收地址，所述的接收地址为相邻节点设备之一；

(4)节点设备判断是否已将数据报文转发到该节点设备的所有相邻节点设备，如果是，则节点设备向所有相邻节点设备发送数据报文完成；否则，跳转到步骤(3)；

(5)各相邻节点设备根据收到的数据报文中新的拓扑条目将自身的拓扑信息表中的拓扑条目进行更新处理，并将新的拓扑条目向其所有相邻节点设备进行转发；

(6)循环步骤(5)直至所有节点设备的拓扑条目更新完成，得到更新后的无中心自组织网络的拓扑信息表；

完成无中心自组织网络拓扑的同步。

如图3所示为本发明实施例中相邻节点设备收到新的拓扑条目后进行更新处理流程图，包括以下步骤：

(501)相邻节点设备收到新的拓扑条目后，判断该拓扑条目所属的节点设备是否为新连接的节点设备，如果是，跳转到步骤(503)，否则执行步骤(502)；

(502)相邻节点设备提取本地拓扑信息表中的拓扑条目，并和新的拓扑条目进行比较，如果新的拓扑条目中为新的拓扑连接关系，则跳转到步骤(504)，否则丢弃；

(503)相邻节点设备判断该新的拓扑条目所属的节点设备是否为与其相邻的节点设备，如果是，则向与其相邻的节点设备发送拓扑信息查询消息，执行步骤(504)；否则，直接执行步骤(504)；

(504)相邻节点设备将该新的拓扑条目进行本地站点签名后存到自身的拓扑信息表内，并覆盖本地拓扑信息表中属于该节点设备的原拓扑条目；

(505)相邻节点设备将该新的拓扑条目中的本地站点签名与其相邻节点设备的站点签名进行对比，将此新的拓扑条目转发到尚未进行站点签名的与其相邻的节点设备；

(506)相邻节点设备判断是否完成向所有未进行站点签名的相邻节点设备发送新的拓扑条目，如果是，则完成收到拓扑条目后的更新处理；否则，执行步骤(505)。

完成各相邻节点设备收到新的拓扑条目后的更新处理。