一种用于自组织网络的中心节点选取的方法及装置与流程

本发明实施例涉及通信的技术领域，尤其涉及一种用于自组织网络的中心节点选取的方法及装置。

背景技术：

传统的无线接入技术主要采用点到点或点到多点的拓扑结构，网络中一般都存在一个中心节点，例如移动通信系统中的基站、802.11中的接入点AP等。中心节点与各个网络终端通过单跳无线链路相连，控制终端对无线网络的访问。与之相反，无线自组织网络提供了一种节点间自组织、自协调的对等通信，每个节点具有转发功能，可以实现节点之间的多跳传输。这种分布式网络具有组网灵活、抗毁能力强及传输距离大等优点。然而，由于缺少中心节点，自组织网络的管理及控制存在复杂度高、安全性差的问题，例如网络同步、信道分配以及鉴权加密等功能的实现难度均高于传统集中式无线网络。

在自组织网络中，为了解决分布式网络架构安全性差、管理控制复杂的问题，现有的做法通常是借鉴分簇算法，将簇首节点作为网络中心节点执行相应的管理功能。其不足之处在于：经典分簇算法很难同时兼顾多跳时延、信令开销及节点移动性，还有的做法是采用静态配置方法提前规划管理节点，但是不能自适应跟踪网络拓扑变化。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提出一种用于自组织网络的中心节点选取的方法及装置，旨在解决如何通过分布式协商选择中心节点的问题。

为达此目的，本发明实施例采用以下技术方案：

第一方面，一种用于自组织网络的中心节点选取的方法，所述方法包括：

若中心节点选取周期开始后，自组织网络中的各节点启动Hello消息定时器，所述各节点选择MPR节点并使用Hello消息广播MPR选择结果；

若所述Hello消息定时器超时，所述各节点停止发送所述Hello消息并启动拓扑收敛定时器，所述MPR节点构造并发送TC消息，非MPR节点对所述TC消息只接收，不转发，所述各节点根据所述TC消息维护网络拓扑；

若所述拓扑收敛定时器超时后，启动中心节点选取协商定时器，各节点根据本地维护的拓扑表计算本节点到全网其他节点的深度总和，并与所述全网其他节点进行中心节点协商；

若所述中心节点选取协商定时器超时后，各节点协商一致，本次选取结束，中心节点开始生效，直至下一次中心节点选取周期开始。

可选地，所述MPR节点为：从各节点发出的消息经过所述MPR节点转发后能覆盖所有的严格两条邻居节点的节点。

可选地，所述TC消息包括：各个MPR节点的MS节点集合，所述MS节点集合的各节点根据邻居节点状态及TC消息维护全网拓扑。

可选地，所述各节点根据本地维护的拓扑表计算本节点到全网其他节点的深度总和，并与所述全网其他节点进行中心节点协商，包括：

各节点在中心节点协商周期内，判断是否接收其他节点的选取协商消息CenterNodeCfm消息；

若未收到其他节点的CenterNodeCfm消息，则将本节点作为网络中心节点，将本节点的NodeID及全网深度总和加入所述CenterNodeCfm消息中进行广播；

若收到其他节点的CenterNodeCfm消息时，需要对网络中心节点进行协商。

可选地，所述若收到其他节点的CenterNodeCfm消息时，需要对网络中心节点进行协商，包括：

选择所述CenterNodeCfm消息和本地维护的中心节点中深度总和较小者作为本次中心节点的协商结果，若两个节点的深度总和相等，选择其中NodeID较小的作为本次协商的最终结果。

可选地，所述若中心节点选取周期开始后，自组织网络中的各节点启动Hello消息定时器，所述各节点选择MPR节点并使用Hello消息广播MPR选择结果之前，还包括：

各节点需维护相同的中心节点选取周期及偏移、所述Hello消息定时器、所述拓扑收敛定时器和所述中心节点选取协商定时器；

各节点通过广播消息维护邻居节点状态，包括一跳邻居节点和两跳邻居节点。

第二方面，一种用于自组织网络的中心节点选取的装置，所述装置包括：

选择模块，用于若中心节点选取周期开始后，启动Hello消息定时器，选择MPR节点并使用Hello消息广播MPR选择结果；

构造模块，用于若所述Hello消息定时器超时，停止发送所述Hello消息并启动拓扑收敛定时器，以使得所述MPR节点构造并发送TC消息，非MPR节点对所述TC消息只接收，不转发，根据所述TC消息维护网络拓扑；

协商模块，用于若所述拓扑收敛定时器超时后，启动中心节点选取协商定时器，根据本地维护的拓扑表计算本节点到全网其他节点的深度总和，并与所述全网其他节点进行中心节点协商；

生效模块，用于若所述中心节点选取协商定时器超时后，协商一致，本次选取结束，中心节点开始生效，直至下一次中心节点选取周期开始。

可选地，所述MPR节点为：从各节点发出的消息经过所述MPR节点转发后能覆盖所有的严格两条邻居节点的节点。

可选地，所述TC消息包括：各个MPR节点的MS节点集合，所述MS节点集合的各节点根据邻居节点状态及TC消息维护全网拓扑。

可选地，所述协商模块，具体用于：

各节点在中心节点协商周期内，判断是否接收其他节点的选取协商消息CenterNodeCfm消息；

若未收到其他节点的CenterNodeCfm消息，则将本节点作为网络中心节点，将本节点的NodeID及全网深度总和加入所述CenterNodeCfm消息中进行广播；

若收到其他节点的CenterNodeCfm消息时，需要对网络中心节点进行协商。

可选地，所述协商模块，还具体用于：

选择所述CenterNodeCfm消息和本地维护的中心节点中深度总和较小者作为本次中心节点的协商结果，若两个节点的深度总和相等，选择其中NodeID较小的作为本次协商的最终结果。

可选地，所述装置还包括：维护模块，用于在若中心节点选取周期开始后，自组织网络中的各节点启动Hello消息定时器，所述各节点选择MPR节点并使用Hello消息广播MPR选择结果之前，需维护相同的中心节点选取周期及偏移、所述Hello消息定时器、所述拓扑收敛定时器和所述中心节点选取协商定时器；通过广播消息维护邻居节点状态，包括一跳邻居节点和两跳邻居节点。

本发明实施例提供的一种用于自组织网络的中心节点选取的方法及装置，若中心节点选取周期开始后，自组织网络中的各节点启动Hello消息定时器，所述各节点选择MPR节点并使用Hello消息广播MPR选择结果；若所述Hello消息定时器超时，所述各节点停止发送所述Hello消息并启动拓扑收敛定时器，所述MPR节点构造并发送TC消息，非MPR节点对所述TC消息只接收，不转发，所述各节点根据所述TC消息维护网络拓扑；若所述拓扑收敛定时器超时后，启动中心节点选取协商定时器，各节点根据本地维护的拓扑表计算本节点到全网其他节点的深度总和，并与所述全网其他节点进行中心节点协商；若所述中心节点选取协商定时器超时后，各节点协商一致，本次选取结束，中心节点开始生效，直至下一次中心节点选取周期开始。借鉴了OLSR算法降低网络信令开销，通过周期性选取能够及时跟踪网络拓扑变化、基于深度的准则能够降低多跳时延；此外，在同步网络中各节点均维护相同的定时器时长，使分布式网络能够进行充分有效的信息交流及协商，从而选出一致的中心节点执行网络管理及决策功能。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种用于自组织网络的中心节点选取的方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种中心节点选取的方法示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种用于自组织网络的中心节点选取的方法的流程示意图；

图4是本发明实施例提供的一种中心节点选取的时序流程示意图；

图5是本发明实施例提供的一种用于自组织网络的中心节点选取的装置的功能模块示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明实施例作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明实施例，而非对本发明实施例的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明实施例相关的部分而非全部结构。

参考图1，图1是本发明实施例提供的一种用于自组织网络的中心节点选取的方法的流程示意图。

如图1所示，所述用于自组织网络的中心节点选取的方法包括：

步骤101，若中心节点选取周期开始后，自组织网络中的各节点启动Hello消息定时器，所述各节点选择节点集(Multi Point Relay，MPR)节点并使用Hello消息广播MPR选择结果；

其中，所述MPR节点为：从各节点发出的消息经过所述MPR节点转发后能覆盖所有的严格两条邻居节点的节点。

具体的，如图2所示，本实施例以一个自组织网络为例来说明本发明的中心节点选取方法，网络中共5个节点，依次编号1、2、3、4、5，链状组网。各个节点需维护相同的中心节点选取周期、Hello消息定时器、拓扑收敛定时器和选取协商定时器。每个节点通过广播消息维护邻居节点状态，例如节点1的一跳邻居节点为节点2、两跳邻居节点为节点3。

中心节点选取周期开始后，各节点启动/重启Hello消息定时器，进行MPR节点选择并使用Hello消息广播MPR选择结果。例如节点1选出的MPR节点为节点2。

步骤102，若所述Hello消息定时器超时，所述各节点停止发送所述Hello消息并启动拓扑收敛定时器，所述MPR节点构造并发送拓扑控制(Topology Control，TC)消息，非MPR节点对所述TC消息只接收，不转发，所述各节点根据所述TC消息维护网络拓扑；

其中，所述TC消息包括：各个MPR节点的MPR选择(MPR Selector，MS)节点集合，所述MS节点集合的各节点根据邻居节点状态及TC消息维护全网拓扑。

具体的，Hello消息定时器超时后，各节点停止发送Hello消息并启动/重启拓扑收敛定时器，MPR节点构造并发送TC消息，每个节点根据邻节点信息及TC消息维护网络拓扑。例如，节点2需发送TC消息，其内容包括选取其为MPR的节点1和节点3。

步骤103，若所述拓扑收敛定时器超时后，启动中心节点选取协商定时器，各节点根据本地维护的拓扑表计算本节点到全网其他节点的深度总和，并与所述全网其他节点进行中心节点协商；

可选地，所述各节点根据本地维护的拓扑表计算本节点到全网其他节点的深度总和，并与所述全网其他节点进行中心节点协商，包括：

各节点在中心节点协商周期内，判断是否接收其他节点的选取协商消息CenterNodeCfm消息；

若未收到其他节点的CenterNodeCfm消息，则将本节点作为网络中心节点，将本节点的NodeID及全网深度总和加入所述CenterNodeCfm消息中进行广播；

若收到其他节点的CenterNodeCfm消息时，需要对网络中心节点进行协商。

可选地，所述若收到其他节点的CenterNodeCfm消息时，需要对网络中心节点进行协商，包括：

选择所述CenterNodeCfm消息和本地维护的中心节点中深度总和较小者作为本次中心节点的协商结果，若两个节点的深度总和相等，选择其中NodeID较小的作为本次协商的最终结果。

具体的，每个节点根据其维护的网络拓扑计算其到网络中其他节点的深度总和，并依次在控制信道上发送选取协商消息，协商的准则是：选择深度和最小的节点为网络中心节点，当满足条件的节点有多个时，选择节点ID较小者为网络中心节点。例如，在该链状网络中，最终协商的网络中心节点为节点3。

步骤104，若所述中心节点选取协商定时器超时后，各节点协商一致，本次选取结束，中心节点开始生效，直至下一次中心节点选取周期开始。

本发明实施例提供的一种用于自组织网络的中心节点选取的方法，若中心节点选取周期开始后，自组织网络中的各节点启动Hello消息定时器，所述各节点选择MPR节点并使用Hello消息广播MPR选择结果；若所述Hello消息定时器超时，所述各节点停止发送所述Hello消息并启动拓扑收敛定时器，所述MPR节点构造并发送TC消息，非MPR节点对所述TC消息只接收，不转发，所述各节点根据所述TC消息维护网络拓扑；若所述拓扑收敛定时器超时后，启动中心节点选取协商定时器，各节点根据本地维护的拓扑表计算本节点到全网其他节点的深度总和，并与所述全网其他节点进行中心节点协商；若所述中心节点选取协商定时器超时后，各节点协商一致，本次选取结束，中心节点开始生效，直至下一次中心节点选取周期开始。借鉴了OLSR算法降低网络信令开销，通过周期性选取能够及时跟踪网络拓扑变化、基于深度的准则能够降低多跳时延；此外，在同步网络中各节点均维护相同的定时器时长，使分布式网络能够进行充分有效的信息交流及协商，从而选出一致的中心节点执行网络管理及决策功能。

参考图3，图3是本发明实施例提供的另一种用于自组织网络的中心节点选取的方法的流程示意图。

如图3所示，所述用于自组织网络的中心节点选取的方法包括：

步骤301，各节点需维护相同的中心节点选取周期及偏移、所述Hello消息定时器、所述拓扑收敛定时器和所述中心节点选取协商定时器；

步骤302，各节点通过广播消息维护邻居节点状态，包括一跳邻居节点和两跳邻居节点；

步骤303，若中心节点选取周期开始后，自组织网络中的各节点启动Hello消息定时器，所述各节点选择MPR节点并使用Hello消息广播MPR选择结果；

步骤304，若所述Hello消息定时器超时，所述各节点停止发送所述Hello消息并启动拓扑收敛定时器，所述MPR节点构造并发送TC消息，非MPR节点对所述TC消息只接收，不转发，所述各节点根据所述TC消息维护网络拓扑；

步骤305，若所述拓扑收敛定时器超时后，启动中心节点选取协商定时器，各节点根据本地维护的拓扑表计算本节点到全网其他节点的深度总和，并与所述全网其他节点进行中心节点协商；

步骤306，若所述中心节点选取协商定时器超时后，各节点协商一致，本次选取结束，中心节点开始生效，直至下一次中心节点选取周期开始。

具体的，如图4所示，图4是本发明实施例提供的一种中心节点选取的时序流程示意图。

每个节点维护相同的中心节点选取周期及偏移、Hello消息定时器、拓扑收敛定时器和选取协商定时器；

每个节点通过广播消息维护邻居节点状态；

中心节点选取开始后，各节点启动/重启Hello消息定时器，进行MPR节点选择并使用Hello消息广播MPR选择结果；

Hello定时器超时后，各节点停止发送Hello消息并启动/重启拓扑收敛定时器，MPR节点发送TC消息，每个节点根据TC消息维护网络拓扑；

拓扑收敛定时器超时后，启动/重启中心节点选取协商定时器。每个节点根据本地维护的拓扑表计算其到全网其他节点的深度总和，并开始进行中心节点协商；

中心节点选取协商定时器超时后，中心节点开始生效，本次选取结束。

本发明提供一种中心节点选取方式，借鉴了优化链路状态路由(Optimized Link State Routing，OLSR)算法使全网节点周期性维护网络拓扑，通过分布式协商选择到网络其他节点深度总和最小的节点作为中心节点，能够及时跟踪拓扑变化、降低信令开销及多跳时延。此外，在同步网络中各节点均维护相同的定时器时长，使分布式网络能够进行充分有效的信息交流及协商，从而选出一致的中心节点执行网络管理及决策功能。

参考图5，图5是本发明实施例提供的一种用于自组织网络的中心节点选取的装置的功能模块示意图。

选择模块501，用于若中心节点选取周期开始后，启动Hello消息定时器，选择MPR节点并使用Hello消息广播MPR选择结果；

其中，所述MPR节点为：从各节点发出的消息经过所述MPR节点转发后能覆盖所有的严格两条邻居节点的节点。

构造模块502，用于若所述Hello消息定时器超时，停止发送所述Hello消息并启动拓扑收敛定时器，以使得所述MPR节点构造并发送TC消息，非MPR节点对所述TC消息只接收，不转发，根据所述TC消息维护网络拓扑；

其中，所述TC消息包括：各个MPR节点的MS节点集合，所述MS节点集合的各节点根据邻居节点状态及TC消息维护全网拓扑。

协商模块503，用于若所述拓扑收敛定时器超时后，启动中心节点选取协商定时器，根据本地维护的拓扑表计算本节点到全网其他节点的深度总和，并与所述全网其他节点进行中心节点协商；

可选地，所述协商模块503，具体用于：

各节点在中心节点协商周期内，判断是否接收其他节点的选取协商消息CenterNodeCfm消息；

若未收到其他节点的CenterNodeCfm消息，则将本节点作为网络中心节点，将本节点的NodeID及全网深度总和加入所述CenterNodeCfm消息中进行广播；

若收到其他节点的CenterNodeCfm消息时，需要对网络中心节点进行协商。

可选地，所述协商模块503，还具体用于：

选择所述CenterNodeCfm消息和本地维护的中心节点中深度总和较小者作为本次中心节点的协商结果，若两个节点的深度总和相等，选择其中NodeID较小的作为本次协商的最终结果。

生效模块504，用于若所述中心节点选取协商定时器超时后，协商一致，本次选取结束，中心节点开始生效，直至下一次中心节点选取周期开始。

可选地，所述装置还包括：维护模块，用于在若中心节点选取周期开始后，自组织网络中的各节点启动Hello消息定时器，所述各节点选择MPR节点并使用Hello消息广播MPR选择结果之前，需维护相同的中心节点选取周期及偏移、所述Hello消息定时器、所述拓扑收敛定时器和所述中心节点选取协商定时器；通过广播消息维护邻居节点状态，包括一跳邻居节点和两跳邻居节点。

本发明实施例提供的一种用于自组织网络的中心节点选取的装置，若中心节点选取周期开始后，自组织网络中的各节点启动Hello消息定时器，所述各节点选择MPR节点并使用Hello消息广播MPR选择结果；若所述Hello消息定时器超时，所述各节点停止发送所述Hello消息并启动拓扑收敛定时器，所述MPR节点构造并发送TC消息，非MPR节点对所述TC消息只接收，不转发，所述各节点根据所述TC消息维护网络拓扑；若所述拓扑收敛定时器超时后，启动中心节点选取协商定时器，各节点根据本地维护的拓扑表计算本节点到全网其他节点的深度总和，并与所述全网其他节点进行中心节点协商；若所述中心节点选取协商定时器超时后，各节点协商一致，本次选取结束，中心节点开始生效，直至下一次中心节点选取周期开始。借鉴了OLSR算法降低网络信令开销，通过周期性选取能够及时跟踪网络拓扑变化、基于深度的准则能够降低多跳时延；此外，在同步网络中各节点均维护相同的定时器时长，使分布式网络能够进行充分有效的信息交流及协商，从而选出一致的中心节点执行网络管理及决策功能。

以上结合具体实施例描述了本发明实施例的技术原理。这些描述只是为了解释本发明实施例的原理，而不能以任何方式解释为对本发明实施例保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明实施例的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明实施例的保护范围之内。