嵌入式无线自组织网络中对广播消息的转发的管理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信领域，具体地，涉及一种嵌入式无线自组织网络中对广播消息的 转发的管理方法。
【背景技术】
[0002] 无线自组织网络是一种建立在无中心架构上的自适应网络。它的特点是节点间的 通信完全是自我管理，并且不存在中心管理单元。其原因在于各节点的分布是随机无序的， 当节点间的物理距离超过有效点对点通信距离时，即使存在中心控制单元也无法直接进行 管理。因此，无线自组织网络中的节点通常是自我管理信息收发过程。由于无线信号在空 中传播，不同的信号有可能在空中碰撞，产生冲突，严重的时候接收机甚至无法还原有效信 号，导致接收失败。这种情况在广播消息的传播过程中比较明显。常用的无线通信可以分 为单播，组播和广播。组播是广播消息的一种特例。因为广播的目的是为了将消息传播到 网络中的每个节点，接收到广播消息的节点将进行广播转发。如果没有有效的规划，将会在 网络内形成广播风暴，产生严重阻塞。相比较而言，单播虽然也会产生冲突，但是单播消息 只在指定的节点之间进行通信，全网冲突的机会相对较低。
[0003] 采用不同的无线技术，冲突的方式和几率也会有不同，其中以采用FDMA方式进行 通信的设备遇到的情况最为普遍。经常被用来建立无线自组织网络的无线技术包括，但不 局限于，蓝牙，WIFI，IEEE802. 15. 4等标准。其中，蓝牙技术采用跳频的方式（1600跳/ 秒)，在传输过程中数据的每一部分可能在不同的相对窄带（1MHz)的84MHz频率带中发送。 通过事先分配的方式，蓝牙设备互相干扰的几率被降到很低的程度，但是这个方式依赖于 主设备的存在，即蓝牙所采用的主从工作模式。因此蓝牙很少被用来作为大范围组网的无 线技术。WIFI技术采用直接扩频（DSS)FDMA的工作方式，将无线频率划分为不同的相对较 宽的信道（20/22MHZ)。互通的节点必须工作在相同的信道上，并且在通讯过程中不会切换 到其他信道。当有多个设备同时发起通信时，信道不够就会产生无线冲突(信号干扰)。在 单播通信进行时，WIFI技术采用载波侦听和退避的算法来减轻冲突的影响。当有数据发送 时，设备先检测当前信道的繁忙程度，如果有其他信号或者能量被探测到，则采用随机后退 的方式等待下一次机会。IEEE802. 15. 4也使用FDMA工作方式，并且采用和WIFI技术类似 的算法来避免冲突。
[0004] 在完全随机的情况下，这种方式可以允许独立的节点在有通信需求时使用竞争的 方式来接入无线媒介，以获得最快速的响应。并且在通信不成功，比如载波侦听时候遇到信 道繁忙，或者通信没有收到预期的应答时候，节点可以通过后退来退避繁忙，或者重新发送 来确保数据的成功传递。但是在广播的情况下，由于网络内太多的不确定性，重发机制一般 不会采用。当数据包被广播出去后，发送节点没有可靠的手段来确认消息是否被成功投递。
[0005] 虽然无线广播有以上所述的局限性，但是在无线自组织网络中，因为缺乏有效的 中心管理单元，很多机制的实现仍旧依赖于广播方式，比如路由生成过程中，为了从互不相 连的节点群中定位出从源节点到目的节点的有效路径，广播通常被使用来询问和返回路由 信息。为了使广播消息能够顺利达到目的地，并且考虑到广播会带来大量的转发工作，因此 最有效的方式并不是类似于单播通信使用的竞争方法，而是尽可能地使广播的转发有序进 行。
[0006] 如图1演示的无线多跳网络中的广播情况中，不同的方框代表不同的节点，连线 上的数字表示第几次广播(转发)。假设节点1发出广播后，标记为1的连线表示该广播第 一次发送会分别到达节点2,4,9。以节点2为例，当收到广播消息后，节点2需要转发广播， 形成到达节点8和5的2次转发(标记为2的从节点2出发的连线)。对节点9来说，也会 形成到达节点3和5的2次转发。其他节点会进行类似转广播的过程，直到网络中所有节 点都收到信息。这里的问题在于，因为节点2和9是同时收到节点1发出的广播，如果同时 进行2次转发广播，将会使得信号在节点5重叠，导致节点5接收失败。
[0007] 虽然有一些广播优化的算法，比如0LSR路由协议中MPR节点的选择，可以在达到 相同效果的前提下降低转发广播的节点数量，但同样需要基于广播通信的顺利进行。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种嵌入式无线自组织网络中对广播消 息的转发的管理方法，以实现无线多跳网络中广播通信稳定可靠的优点。
[0009] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是： 一种嵌入式无线自组织网络中对广播消息的转发的管理方法，在无线自组织网络节点 的两跳范围邻居列表和节点间天然形成的顺序关系能够使用的条件下， 包括以下步骤： 步骤1、当无线自组织网络节点接收到广播信息时，提取广播信息中的广播发送节点的 邻居列表N1 ; 步骤2、提取本节点1跳邻居列表N2,本节点即上述步骤1中接收到广播信息的无线自 组织网络节点； 步骤3、将上述步骤1中的广播发送节点的邻居列表N1和步骤2中的本节点1跳邻居 列表N2进行对比并取交集，将交集中包含的节点按照节点的序列号进行排序，形成虚拟序 列； 步骤4、接收到广播信息的无线自组织网络节点判断接收的广播信息是否是从源节点 发出的广播，如果是从源节点发出的广播则按照上述虚拟序列依次转发广播，如果不是从 源节点发出的广播则等待固定时间间隙后再按照上述虚拟序列依次发送广播。
[0010] 优选的上述步骤3中的虚拟序列是按照节点序列号由小到大进行排列的。
[0011] 优选的上述步骤3中的虚拟序列是按照节点序列号由大到小进行排列的。
[0012] 优选的上述步骤4中，如果不是从源节点发出的广播则等待固定时间间隙后再按 照上述虚拟序列依次发送广播中的固定时间，该固定时间要允许本节点的大多数邻居节点 完成当前批次的广播转发。
[0013] 一种嵌入式无线自组织网络中对广播消息的转发的管理方法，基于DSP实现，即 每个无线自组织网络节点上均设置DSP，DSP作为信号的调制解调模块，当DSP对接收的广 播信息完成数据解码后，如果检查到该帧是广播帧，则立刻进入虚拟排序算法，虚拟排序算 法为基于本发明技术方案的嵌入式无线自组织网络中对广播消息的转发的管理方法的算 法，DSP接收的广播信息经解码和帧还原处理后上报上层协议，上层协议在解析完成后，如 果决定进行数据转发，则直接交回DSP，在虚拟排序算法拟定的时间点转发广播，由于DSP 本身具有存储能力，上层协议定期将节点的两跳范围内的邻居节点信息更新到DSP的存储 空间。
[0014] 本发明的技术方案具有以下有益效果： 本发明的技术方案，通过对发送节点的邻居列表N1和节点1跳邻居列表N2进行对比， 得出交集，并对交集进行排序后，按照排序依次转发广播信息，避免节点接收广播信息时的 冲突，从而不依赖任何中心管理手段，只在单个节点上运行的管理，就能帮助节点有序管理 广播转发次序，以实现无线多跳网络中稳定可靠的广播(转广播）通信。
[0015] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0016] 图1为现有技术中无线多跳网络中的广播的示意图； 图2为两跳范围邻居列表形成过程示意图； 图3为依据本发明所述的管理方法形成的转发广播的