[發(fā)明專利]一種Android區(qū)域便攜移動(dòng)自組網(wǎng)的軟硬件系統(tǒng)構(gòu)建方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611218460.7
• 申請(qǐng)日: 2016-12-26
• 公開（公告）號(hào): CN106793178A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏松杰;程浩;吳超;魏凡翔;駱茜榮;羅娜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W84/18
• 分類號(hào): H04W84/18
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心32203
• 代理人: 王瑋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，是一種一種Android區(qū)域便攜移動(dòng)自組網(wǎng)的軟硬件系統(tǒng)構(gòu)建方法。

背景技術(shù)

隨著以信息互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)數(shù)字通信為代表的21世紀(jì)信息技術(shù)時(shí)代的到來(lái)，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的普及，包括Wi-Fi、3G/4G網(wǎng)絡(luò)等在廣闊國(guó)土面積和復(fù)雜室內(nèi)外環(huán)境的覆蓋率不斷擴(kuò)大，為移動(dòng)數(shù)字服務(wù)的快速發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。另外，智能移動(dòng)終端設(shè)備銷量大增，尤其是以安卓平臺(tái)為基礎(chǔ)的智能手機(jī)、平板電腦、智能可穿戴設(shè)備的持續(xù)熱銷，讓移動(dòng)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)可以輕松連接到每一個(gè)智能終端的用戶。而安卓系統(tǒng)的開放性又讓移動(dòng)應(yīng)用軟件得以實(shí)現(xiàn)快速的發(fā)展，在內(nèi)容層面對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展形成了良好的支撐。此外，微信、QQ等移動(dòng)社交工具的普及對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也具有明顯促進(jìn)作用。其中的安卓智能設(shè)備由于其軟件系統(tǒng)開源、價(jià)格低廉、操作簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)越性，逐漸取得了市場(chǎng)主導(dǎo)地位。隨著安卓智能設(shè)備的日益普及，基于安卓平臺(tái)開發(fā)的優(yōu)秀App必將具有巨大的市場(chǎng)前景和廣泛應(yīng)用。

以目前使用最廣泛的手機(jī)移動(dòng)通信蜂窩網(wǎng)絡(luò)而言，它的特點(diǎn)是移動(dòng)終端和固定基站之間建立通信鏈路，但是移動(dòng)終端不具備路由功能，基站負(fù)責(zé)路由和交換功能，即基站充當(dāng)接入有線網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)。它的特點(diǎn)也決定了蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的適用范圍有限，它在特殊環(huán)境（如空曠無(wú)固定基站）、臨時(shí)組網(wǎng)、應(yīng)急響應(yīng)（如自然災(zāi)害）、野外探險(xiǎn)、軍事戰(zhàn)場(chǎng)中無(wú)法得到應(yīng)用。新的應(yīng)用需求與現(xiàn)有技術(shù)演化相互作用，促使新的移動(dòng)自組網(wǎng)通信技術(shù)的發(fā)展和成熟，克服現(xiàn)有移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的缺陷，為復(fù)雜的組網(wǎng)通信應(yīng)用場(chǎng)景和靈活的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)，提供了全新的技術(shù)支撐。

移動(dòng)自組網(wǎng)是一種特殊的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，它的組建不依賴于預(yù)先存在的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，如基站或接入點(diǎn)，而是由若干個(gè)帶有無(wú)線收發(fā)器的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。與傳統(tǒng)的無(wú)線局域網(wǎng)不同，移動(dòng)自組網(wǎng)是一個(gè)無(wú)中心、多跳、自組織的對(duì)等式無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)充當(dāng)兩種角色，既是終端主機(jī)又是中繼路由器。由于自組網(wǎng)具有移動(dòng)性、快速搭建性、自治性和對(duì)等性等特點(diǎn)，因而具有非常廣泛的應(yīng)用前景，比如在大學(xué)校園、城市的某個(gè)社區(qū)或鄰居之間可以利用自組網(wǎng)構(gòu)成社區(qū)網(wǎng)絡(luò)。社區(qū)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建非常靈活，允許區(qū)域內(nèi)的用戶方便地加入，并且共享網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的資源。另外這類自組網(wǎng)也可以提供基于位置的服務(wù)，如社區(qū)內(nèi)是否有可用的共享打印機(jī)，附近是否有加油站，或者為用戶提供交通向?qū)У鹊取Ｒ虼耍ブ行幕陌葱杞M網(wǎng)、移動(dòng)終端間的隨遇接入成為了一種新型的組網(wǎng)趨勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種Android區(qū)域便攜移動(dòng)自組網(wǎng)的軟硬件系統(tǒng)構(gòu)建方法，包括用于實(shí)現(xiàn)區(qū)域無(wú)線鏈路的硬件單元、用于分布式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)感知和路由的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)建方法，以及用于區(qū)域移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)能浖脚_(tái)。可用于校園服務(wù)、商業(yè)活動(dòng)、野外科考、抗災(zāi)救險(xiǎn)、應(yīng)急服務(wù)等無(wú)線移動(dòng)自組織通信網(wǎng)絡(luò)的快速構(gòu)建與可靠服務(wù)。本發(fā)明利用Android智能終端連接外置無(wú)線數(shù)傳模塊，無(wú)需借助電信運(yùn)營(yíng)商的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)終端間的多跳通信，延伸通信距離；在此基礎(chǔ)上，開發(fā)了一個(gè)基于Android平臺(tái)的去中心化、無(wú)服務(wù)器支持的用于區(qū)域移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)能浖脚_(tái)，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的用戶管理、分組管理、數(shù)據(jù)管理、通信管理等基礎(chǔ)服務(wù)功能。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種Android區(qū)域便攜移動(dòng)自組網(wǎng)的軟硬件系統(tǒng)構(gòu)建方法，所述用于實(shí)現(xiàn)區(qū)域無(wú)線鏈路的硬件單元，采用日趨廉價(jià)的Android智能終端為硬件基礎(chǔ)和人機(jī)交互界面，通過(guò)增加外置無(wú)線數(shù)傳模塊來(lái)擴(kuò)展Android智能終端的區(qū)域無(wú)線通信能力，在不影響Android智能終端原有的蜂窩網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)數(shù)據(jù)服務(wù)的前提下，構(gòu)建基于區(qū)域無(wú)線移動(dòng)數(shù)傳的移動(dòng)自組網(wǎng)能力和分布式P2P網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

其中Android智能終端作為本系統(tǒng)的應(yīng)用層軟件開發(fā)平臺(tái)，用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互和用戶界面顯示功能；外置無(wú)線數(shù)傳模塊用于實(shí)現(xiàn)區(qū)域無(wú)線鏈路的鏈路控制、網(wǎng)絡(luò)層的路由機(jī)制功能以及無(wú)線信號(hào)的發(fā)射、接收，例如采用支持ZigBee協(xié)議棧的無(wú)線數(shù)傳模塊；兩者之間通過(guò)驅(qū)動(dòng)連接轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)通信接口的互聯(lián)互通，該驅(qū)動(dòng)連接轉(zhuǎn)換模塊包括但不限于通過(guò)有線方式連接的USB轉(zhuǎn)UART串口驅(qū)動(dòng)模塊、通過(guò)無(wú)線方式連接的藍(lán)牙驅(qū)動(dòng)模塊；為了實(shí)現(xiàn)無(wú)線信號(hào)通信距離的擴(kuò)展、無(wú)線信號(hào)的增強(qiáng)，引入天線增益模塊或者功放模塊用于無(wú)線信號(hào)的增益放大。

所述用于分布式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)感知和路由的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)建方法，借鑒成熟的移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)理論，組建以所述硬件單元為底層硬件基礎(chǔ)的分布式自組網(wǎng)系統(tǒng)，其中分布式自組網(wǎng)的拓?fù)涓兄⒙酚捎?jì)算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程采用以下路由尋找選擇方法，其具體過(guò)程描述如下：