[發明專利]一種自組網多層分級結構的實現方法

有效

• 申請號: 200910072560.7
• 申請日: 2009-07-22
• 公開（公告）號: CN101610595A
• 公開（公告）日: 2009-12-23
• 發明（設計）人: 吳靜;顧國昌;侯國照;吳艷霞;吳寶忠;趙蘊龍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H04W84/18
• 分類號: H04W84/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術領域

本發明涉及一種適用于大規模自組網環境的可以提高結構穩定性和可以提高結構中高層虛擬鏈路穩定性、并可以進一步降低結構維護開銷的多層分級結構的實現方法，該技術屬于無線自組網通信領域。

(二)背景技術

文獻[1]中介紹的分級結構已經成為自組網可擴展問題的解決方案，它包括一層分級結構和多層分級結構。一層分級結構在群間采用的平面結構仍存在可擴展問題，故引入了文獻[2，3]中介紹的多層分級結構。

在多層分級結構中，底層選出的群首成為高一層群的成員，高一層群的成員又選出新的群首，成為新的群，如此反復，形成一個多層分級結構。在多層分級結構中，每個節點都具有一個動態的分級地址。分級地址反映節點的層次拓撲信息，它是指從次高層群首到節點本身的層次化路徑上的節點ID(MAC地址)序列。各個群首之間協調動態維護整個網絡的層次結構，從上層看來，更低層群的拓撲信息被其群首所隱藏。由于區域內的節點信息交換不會擴展到整體網絡中，局部的拓撲變化也不會影響整體網絡，這在很大程度上簡化了整體網絡的拓撲結構，更利于網絡的擴展。

基于多層分級結構的自組網雖然比一層分級結構的擴展性好，但也存在著如下三方面問題：(1)結構穩定性較差：在多層分級結構中，高層群成員是一些易于變化的中心節點，這使結構的穩定性較差；(2)高層虛擬鏈路穩定性較差：高層虛擬鏈路的構成元素是一些變化頻率較高的節點，這使高層虛擬鏈路穩定性較差；(3)結構維護開銷較大：穩定性較差的多層分級結構和高層虛擬鏈路也會使結構維護開銷增大。

與本發明相關的參考文獻包括：

[1]鄭相全等.無線自組網技術實用教程[M].北京：清華大學出版社，2004：116-118，123～132.

[2]Guangyu?Pei，Mario?Gerla，Xiaoyan?Hong?and?Ching-Chuan?Chiang.AWireless?Hierarchical?Routing?Protocol?with?Group?Mobility[A].IEEE?WirelessCommunication?and?Networking?Conference，1999，3：1538-1542.

[3]于宏毅等.無線移動自組織網[M].北京：人民郵電出版社，2005：216-220.

(三)發明內容

本發明的目的在于提供一種可以提高結構穩定性，可以提高結構中高層虛擬鏈路穩定性，降低結構的維護開銷的一種自組網多層分級結構的實現方法。

本發明的目的是這樣實現的：

包括構建多層分級結構和維護多層分級結構兩個步驟；其中，維護多層分級結構又包括維護各層虛擬鏈路狀態信息和維護層次拓撲結構兩個部分，它們各自循環反復地運行著；維護層次拓撲結構依賴于維護各層虛擬鏈路狀態信息維護的信息。

本發明還可以包括：

1、構建多層分級結構的具體操作步驟為：首先，進行底層分群，底層群的創建者作為群代表；然后，群作為更高層群的成員參與更高層分群，各個群代表代替群做出創建或者加入更高層群的決策，創建更高層群的低一層群代表作為更高層群的代表；如此反復，直至最高層，形成一個穩定的多層分級結構。底層分群和高層分群可以分別按照多種不同的策略來進行劃分。

2、維護多層分級結構包括維護各層虛擬鏈路狀態信息和維護層次拓撲結構兩個部分；各層虛擬鏈路狀態信息由各層群代表動態相互協調來進行維護；層次拓撲結構是在群成員信息和各層虛擬鏈路狀態信息的輔助下由各層群代表相互協作來共同維護。

3、維護各層虛擬鏈路狀態信息的過程是一個循環反復的過程，其一輪操作的具體步驟為：在底層群內部，每個節點監視與鄰節點之間物理鏈路狀態，并在群內廣播，底層群代表收集歸納群內節點的物理鏈路狀態信息，并把它和所代表的群通過網關節點傳遞給鄰群代表，從而構成了高一層次的虛擬鏈路；在高層群內部，每個群成員代表監視所代表的群與鄰群的虛擬鏈路狀態，并在群內廣播，高層群代表收集歸納群內成員代表發來的虛擬鏈路狀態信息，并把它和所代表的高層群通過網關群代表傳遞給鄰群代表，從而構成了更高層次的虛擬鏈路，如此反復，各層群代表動態相互協調來維護各層虛擬鏈路狀態信息。

4、維護層次拓撲結構的過程是一個循環反復的過程，其一輪操作的具體步驟為：在群成員信息和虛擬鏈路狀態信息的輔助下，高層群代表向高層群成員的代表廣播高層群，各群成員代表向低一層群成員代表廣播這個高層群，如此反復，直至底層群代表向群內節點廣播這個高層群；所有群代表都執行上述操作，最終使得每個底層群中的節點都存儲一個層次的拓撲信息。