[發明專利]一種網絡拓撲建立的方法

在審

• 申請號: 201310749280.1
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103763172A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 徐葳
• 申請（專利權）人: 江蘇寧克傳感器科技有限公司
• 主分類號: H04L12/46
• 分類號: H04L12/46
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司 11249
• 代理人: 劉洪京

1.一種網絡拓撲建立的方法，其特征在于，主要包括：

a、在預設的網絡拓撲表中加入能夠進行數據傳輸的傳感器節點，將該傳感器節點稱為樹節點；將暫未加入網絡拓撲表的傳感器節點稱為非樹節點；

b、網關通過廣播樹節點的心跳消息的方式，初始化網絡拓撲的建立過程；

c、基于網絡拓撲建立過程的初始化結果，非樹節點競爭加入網絡拓撲表后，通過發出自身的心跳消息的方式，募集更多的傳感器節點，建立所需網絡拓撲結構。

2.根據權利要求1所述的網絡拓撲建立的方法，其特征在于，在步驟b中，所述網關是整個樹的根節點，網關會周期性地發送心跳消息；

當一個節點加入到樹種之后，節點會等待其父節點發來的第二個心跳消息，此心跳消息會觸發該節點發送自己的心跳消息；心跳消息中明確標明了該節點的哪些父節點和子節點處于活動狀態；

如果一個節點在預設時間段無法從其父節點得到心跳消息，則該節點認為其父節點已經不可達，并會將自己重新回復到掃描的狀態；

同樣地，父節點也會將子節點從拓撲表中刪除，如果長時間沒有收到子節點的心跳數據。

3.根據權利要求1所述的網絡拓撲建立的方法，其特征在于，在步驟b中，所述網關通過廣播樹節點的心跳消息的方式，初始化網絡拓撲的建立過程的操作，具體包括：

網關發送心跳消息；

節點收到心跳消息，加入樹；

網關再次發送心跳消息，包含節點的信息；

節點確認加入網絡，并向外廣播自身的心跳消息。

4.根據權利要求1所述的網絡拓撲建立的方法，其特征在于，在步驟c中，所述通過發出自身的心跳消息的方式，募集更多的傳感器節點的操作，具體包括：

非樹節點進入初始化的掃描狀態，主動地偵聽網絡中的心跳消息；非樹節點通過以下的方式來確立父節點：

⑴確保捕獲的心跳消息的信號強度超過閾值；

⑵檢查發送心跳消息的潛在父節點的子節點列表，確定該父節點是否已經達到所允許子節點數目的最大值；

⑶通過計算總傳輸計數ETTC來確定節點到網關的上行鏈路的質量。

5.根據權利要求4所述的網絡拓撲建立的方法，其特征在于，在步驟⑶中，ETTC的計算如公式如下：

??（1）；

在公式（1）中，j表示當前節點，i標識潛在的父節點，p標識從j到經過i到網關的路徑，ELDRl表示l鏈路上估算鏈接傳輸率；遞歸計算ETTCj，ETTCi包含在心跳消息中；確定i到j之間的ELDR需要進行多次的消息交換輪回。

6.根據權利要求4所述的網絡拓撲建立的方法，其特征在于，在步驟c中，所述通過發出自身的心跳消息的方式，募集更多的傳感器節點的操作，具體還包括：

當非樹節點進入初始化的掃描狀態的掃描結束時，非樹節點選擇總傳輸計數最小的上行節點來作為潛在的父節點，并發送加入樹的請求；

該潛在父節點會估算從此鏈路上的鏈路狀況；

如果鏈路質量能夠被接受，該潛在父節點就會向發出請求的子節點發送授權消息，以確認其加入到樹拓撲中；如果鏈路狀況不佳，則不會向子節點進行授權，子節點此時會變為超時狀態，并繼續偵聽網絡中的心跳消息廣播。

7.根據權利要求1-6中任一項所述的網絡拓撲建立的方法，其特征在于，在步驟b或步驟c中，廣播心跳消息時，具體是通過混合機制來廣播心跳消息，父節點分配預定時長的片段給子節點。

8.根據權利要求1-6中任一項所述的網絡拓撲建立的方法，其特征在于，在步驟b和步驟c中，所述心跳消息包含的字段，包括相應傳感器節點的狀態、相應傳感器節點距離根節點的躍點距離、以及相應傳感器節點所在父節點的序列號和子節點的列表；所述子節點列表用于協調心跳消息的傳輸。

9.根據權利要求8所述的網絡拓撲建立的方法，其特征在于，所述子節點列表即能夠用于進行本地時分多路復用的分時計劃，子節點使用的時間窗口的計算公式如下：

???????????（2）；

在公式（2）中，T表示分配給子節點的時間長度，I表示節點號，nmax表示拓撲樹所允許的最大子節點數目，nmax表示是網絡中規定的最大子節點數目；剩余的時間被分配于非樹節點雙向通訊的初始化。