一種用于安全繩電子監(jiān)測(cè)模塊的可擴(kuò)展適配樹路由協(xié)議的制作方法
【專利摘要】一種用于安全繩電子監(jiān)測(cè)模塊的可擴(kuò)展適配樹路由協(xié)議，它主要包括兩個(gè)部分：一個(gè)是可擴(kuò)展路由協(xié)議的初始化，包括安全繩節(jié)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)、地址塊的分配以及鄰居安全繩節(jié)點(diǎn)關(guān)系的建立；另一個(gè)就是可靠的路由協(xié)議；是通過將施工現(xiàn)場安全繩節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞从吃谶壿嫷刂飞?，然后根?jù)每個(gè)節(jié)點(diǎn)所維護(hù)的鄰居安全繩電子監(jiān)測(cè)模塊節(jié)點(diǎn)狀態(tài)列表，判斷出數(shù)據(jù)包該往哪個(gè)安全繩節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)。本發(fā)明省去了數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)之前路由路徑的發(fā)現(xiàn)時(shí)間；只需要維護(hù)少量的路由表信息，節(jié)省存儲(chǔ)空間，減少了通信開銷以及能量消耗。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化時(shí)，通過路由維護(hù)過程來修補(bǔ)失效的路徑或利用路由發(fā)現(xiàn)過程來得到新路徑，避免了傳統(tǒng)協(xié)議只在某條路徑失效時(shí)進(jìn)行路由恢復(fù)這一弊端。
【專利說明】一種用于安全繩電子監(jiān)測(cè)模塊的可擴(kuò)展適配樹路由協(xié)議
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于高空作業(yè)時(shí)基于物聯(lián)網(wǎng)的安全繩佩戴狀態(tài)智能監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，特別涉及安全繩電子監(jiān)測(cè)模塊自組網(wǎng)時(shí)的路由協(xié)議。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]安全繩是在高空作業(yè)時(shí)用于保護(hù)人員和物品安全的繩索，適用于外線電工、建筑工人、電信作業(yè)工人、電線維修等施工人員，是防止高處作業(yè)人員墜落的重要防護(hù)用品?，F(xiàn)有基于物聯(lián)網(wǎng)的安全繩佩戴狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置能夠有效防止某些施工人員因安全意識(shí)淡薄，存在怕麻煩和僥幸心理，不正確佩戴或使用安全繩而導(dǎo)致的安全事故，但安全繩佩戴狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置在實(shí)用中需要解決兩個(gè)問題:1、隨著施工現(xiàn)場安全繩電子監(jiān)測(cè)模塊使用數(shù)量的增大，自組織網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴(kuò)大引起路由延遲增大，網(wǎng)絡(luò)性能嚴(yán)重下降，檢測(cè)時(shí)間延長，路由協(xié)議將無法找到一條可靠的路由路徑；2、在一個(gè)較大區(qū)域的施工現(xiàn)場，即使初始狀態(tài)下安全繩電子監(jiān)測(cè)模塊路由己經(jīng)建好，但在使用過程中安全繩電子監(jiān)測(cè)模塊會(huì)隨著施工人員動(dòng)態(tài)變化，因此在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模變大或者網(wǎng)絡(luò)中存在大量可移動(dòng)安全繩節(jié)點(diǎn)的情況下，網(wǎng)絡(luò)能否維持良好的性能，并能為高空作業(yè)人員使用的安全繩電子監(jiān)測(cè)模塊提供可靠的通信服務(wù)。
[0004]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是要提供一種用于安全繩電子監(jiān)測(cè)模塊的可擴(kuò)展適配樹路由協(xié)議，解決安全繩電子監(jiān)測(cè)模塊隨著自組織網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴(kuò)大引起路由延遲增大，網(wǎng)絡(luò)性能下降的問題，提高安全繩節(jié)點(diǎn)間的網(wǎng)絡(luò)通信性能。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種用于安全繩電子監(jiān)測(cè)模塊的可擴(kuò)展適配樹路由協(xié)議，其特點(diǎn)是:它主要包括兩個(gè)部分:一個(gè)是可擴(kuò)展路由協(xié)議的初始化，包括安全繩節(jié)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)、地址塊的分配以及鄰居安全繩節(jié)點(diǎn)關(guān)系的建立；另一個(gè)就是可靠的路由協(xié)議；是通過將施工現(xiàn)場安全繩節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞从吃谶壿嫷刂飞?，然后根?jù)每個(gè)節(jié)點(diǎn)所維護(hù)的鄰居安全繩電子監(jiān)測(cè)模塊節(jié)點(diǎn)狀態(tài)列表，判斷出數(shù)據(jù)包該往哪個(gè)安全繩節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)；下一跳地址是從每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)安全繩節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)狀態(tài)列表中得到的，在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)，可擴(kuò)展適配樹路由的實(shí)施過程將不再需要經(jīng)歷傳統(tǒng)的路由發(fā)現(xiàn)；同時(shí)每個(gè)安全繩監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)僅僅維護(hù)自己的N跳的安全繩監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的信息。
[0007]本發(fā)明省去了數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)之前路由路徑的發(fā)現(xiàn)時(shí)間；只需要維護(hù)少量的路由表信息，節(jié)省存儲(chǔ)空間，減少了通信開銷以及能量消耗。每個(gè)安全繩節(jié)點(diǎn)只用維護(hù)離自己N跳的鄰居節(jié)點(diǎn)信息(N可以配置，一般滿足1〈=N〈=3)，安全繩節(jié)點(diǎn)的加入和離開網(wǎng)絡(luò)都會(huì)引起的其下屬的客戶端的位置信息的變化，這將通過可擴(kuò)展樹維護(hù)算法的協(xié)助，通告相關(guān)的安全繩節(jié)點(diǎn)，更新他們的路由表信息。在安全繩節(jié)點(diǎn)尋找路由過程中，提供了多條路由路徑，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化時(shí)，通過路由維護(hù)過程來修補(bǔ)失效的路徑或利用路由發(fā)現(xiàn)過程來得到新路徑，避免了傳統(tǒng)協(xié)議只在某條路徑失效時(shí)進(jìn)行路由恢復(fù)這一弊端。
[0008]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是安全繩節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)初始化流程圖。
[0010]圖2是安全繩節(jié)點(diǎn)地址塊分配過程示意圖。
[0011]圖3是安全繩節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系建立不意圖。
[0012]圖4是安全繩節(jié)點(diǎn)收到RREQ報(bào)文后對(duì)其處理的流程圖。
[0013]圖5是安全繩節(jié)點(diǎn)收到RREP報(bào)文后對(duì)其處理的流程圖。
[0014]圖6是安全繩節(jié)點(diǎn)收到RACK報(bào)文后對(duì)其處理的流程圖。
[0015]
【具體實(shí)施方式】
[0016]本發(fā)明它主要包括兩個(gè)部分:一個(gè)是可擴(kuò)展路由協(xié)議的初始化，包括安全繩節(jié)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)、地址塊的分配以及鄰居安全繩節(jié)點(diǎn)關(guān)系的建立；另一個(gè)就是可靠的路由協(xié)議；是通過將施工現(xiàn)場安全繩節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞从吃谶壿嫷刂飞?，然后根?jù)每個(gè)節(jié)點(diǎn)所維護(hù)的鄰居安全繩電子監(jiān)測(cè)模塊節(jié)點(diǎn)狀態(tài)列表，判斷出數(shù)據(jù)包該往哪個(gè)安全繩節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)；下一跳地址是從每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)安全繩節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)狀態(tài)列表中得到的，在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)，可擴(kuò)展適配樹路由的實(shí)施過程將不再需要經(jīng)歷傳統(tǒng)的路由發(fā)現(xiàn)；同時(shí)每個(gè)安全繩監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)僅僅維護(hù)自己的N跳的安全繩監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的信息。在安全繩節(jié)點(diǎn)尋找路由過程中，提供了多條路由路徑，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化時(shí)，通過路由維護(hù)過程來修補(bǔ)失效的路徑或利用路由發(fā)現(xiàn)過程來得到新路徑。
[0017]1、可擴(kuò)展適配樹的建立
可擴(kuò)展適配樹網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是本協(xié)議的關(guān)鍵，根據(jù)安全繩電子監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)加入的先后順序構(gòu)建可擴(kuò)展適配樹。樹型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成之后，根據(jù)每個(gè)安全繩電子監(jiān)測(cè)模塊設(shè)定的允許其他安全繩節(jié)點(diǎn)的客戶端接入數(shù)量，自安全繩根節(jié)點(diǎn)而下，分配臨時(shí)網(wǎng)絡(luò)地址。安全繩節(jié)點(diǎn)通過向鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送加入請(qǐng)求報(bào)文，建立安全繩節(jié)點(diǎn)之間的鄰居關(guān)系，形成可擴(kuò)展適配樹網(wǎng)絡(luò)。下面將分別介紹安全繩節(jié)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)、地址塊的分配和鄰居關(guān)系的建立這三個(gè)過程。
[0018](I)安全繩節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)
最大程度地設(shè)置最佳安全繩根節(jié)點(diǎn)，可以減少安全繩節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的大幅度變化帶來的開銷過大等問題。在關(guān)聯(lián)階段，手工方式將最早加入網(wǎng)絡(luò)的功能較強(qiáng)、移動(dòng)性較小、位于區(qū)域中心的安全繩電子監(jiān)測(cè)模塊設(shè)置為根節(jié)點(diǎn)，產(chǎn)生一個(gè)僅有一個(gè)節(jié)點(diǎn)的一級(jí)核心樹。然后當(dāng)有新的安全繩節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)后，不斷在無線公共信道上廣播發(fā)送RREQ報(bào)文，與網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)存在的安全繩節(jié)點(diǎn)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。如果某個(gè)安全繩節(jié)點(diǎn)要接入的客戶端安全繩節(jié)點(diǎn)的數(shù)目不確定，它可以用一個(gè)接受度(Acceptance Degree, AD),表明它接受其他安全繩節(jié)點(diǎn)“愿望”的大小。這樣便于控制安全繩節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)能力，控制客戶端安全繩的節(jié)點(diǎn)接入，有利于協(xié)調(diào)全網(wǎng)內(nèi)的資源分配和每個(gè)安全繩節(jié)點(diǎn)負(fù)載的均衡，避免了樹形網(wǎng)絡(luò)中某一個(gè)安全繩節(jié)點(diǎn)負(fù)擔(dān)太大，以最大化網(wǎng)絡(luò)容量。如，一個(gè)4級(jí)AD，可以用“3”表示無條件接受，用“2”表示有條件接受，用“I”表示勉強(qiáng)接受，用“O”表示拒絕。安全繩節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)初始化流程如圖1所示。
[0019](2)安全繩節(jié)點(diǎn)地址塊分配
樹形網(wǎng)絡(luò)建立之后，安全繩根節(jié)點(diǎn)廣播一個(gè)后繼安全繩節(jié)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)信息，網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)安全繩節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)統(tǒng)計(jì)以它為根的所有子節(jié)點(diǎn)需要提供的本地接入安全繩節(jié)點(diǎn)數(shù)目。從樹形最低端的安全繩節(jié)點(diǎn)開始向它的父節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)地址塊請(qǐng)求巾貞AREQ,其中包含一個(gè)安全繩子節(jié)點(diǎn)計(jì)數(shù)器，其值設(shè)為1，表示初始只有自己一個(gè)節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)安全繩節(jié)點(diǎn)都從自己的子節(jié)點(diǎn)處收集這些AREQ，計(jì)算出其中的計(jì)數(shù)值總和，然后加I。接著，此安全繩節(jié)點(diǎn)生成一個(gè)地址請(qǐng)求幀AREQ，這個(gè)新的AREQ的內(nèi)容包括上一步算出的數(shù)值X，然后逐步向上層安全繩節(jié)點(diǎn)匯報(bào)，直到根節(jié)點(diǎn)。等待所有的節(jié)點(diǎn)信息都返回到安全繩根節(jié)點(diǎn)后，計(jì)算出其中的計(jì)數(shù)值總和，由安全繩根節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)統(tǒng)一分配地址塊。為了安全繩可擴(kuò)展適配樹路由表的簡潔，安全繩根節(jié)點(diǎn)向下分配的地址不再是IP地址，而是編號(hào)連續(xù)的臨時(shí)地址ID，這些連續(xù)的臨時(shí)地址ID分配給安全繩各節(jié)點(diǎn)，供安全繩各節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)分配給以后進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的安全繩節(jié)點(diǎn)。臨時(shí)分配的地址ID和安全繩節(jié)點(diǎn)固有的IP地址形成固定的映射。安全繩節(jié)點(diǎn)地址塊分配過程如圖2所示。
[0020](3)安全繩節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系建立
每個(gè)安全繩節(jié)點(diǎn)都維護(hù)自己的一張N跳鄰居節(jié)點(diǎn)列表，一般將N設(shè)為2或者3，此處將N設(shè)置為的2。鄰居關(guān)系的建立是在可擴(kuò)展適配樹形成的過程中就形成的，當(dāng)一個(gè)新安全繩節(jié)點(diǎn)剛剛加入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，將向周圍廣播發(fā)送RREQ報(bào)文，周圍安全繩節(jié)點(diǎn)中已經(jīng)加入樹的，回復(fù)RREP報(bào)文，同時(shí)，接收到RREQ報(bào)文的節(jié)點(diǎn)將此新安全繩節(jié)點(diǎn)加入到其鄰居節(jié)點(diǎn)列表里。此安全繩節(jié)點(diǎn)到鄰居節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)用TTL的初始值減去TTL的剩余值。核心適配樹形成之后，安全繩節(jié)點(diǎn)向鄰近路由節(jié)點(diǎn)發(fā)送鄰居加入請(qǐng)求報(bào)文，建立安全繩節(jié)點(diǎn)之間的橫向連接，形成鄰居節(jié)點(diǎn)，鄰居WR的級(jí)別之差的絕對(duì)值小于等于“I”。安全繩節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系建立如圖3所示。
[0021]2可擴(kuò)展適配樹路由階段協(xié)議描述
安全繩客戶端節(jié)點(diǎn)不具有轉(zhuǎn)發(fā)功能，當(dāng)某一安全繩客戶端節(jié)點(diǎn)向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息時(shí)，需要通過本地安全繩接入節(jié)點(diǎn)將其把數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)出去，這也就可以將可擴(kuò)展適配樹網(wǎng)絡(luò)中的所有路由問題歸結(jié)為一維平面上的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)過程。當(dāng)一個(gè)安全繩節(jié)點(diǎn)S需要向另一安全繩節(jié)點(diǎn)D發(fā)送數(shù)據(jù)包的時(shí)候，它總要通過自己的鄰居節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)出去，因此找到要通過自己的哪一個(gè)安全繩鄰居節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)出去是本路由算法的關(guān)鍵。安全繩節(jié)點(diǎn)收到RREQ報(bào)文后對(duì)其處理的流程如圖4所示。安全繩節(jié)點(diǎn)收到RREP報(bào)文后對(duì)其處理的流程如圖5所示。安全繩節(jié)點(diǎn)收到RACK報(bào)文后對(duì)其處理的流程如圖6所示。
【權(quán)利要求】
1.一種用于安全繩電子監(jiān)測(cè)模塊的可擴(kuò)展適配樹路由協(xié)議，其特征在于:它主要包括兩個(gè)部分:一個(gè)是可擴(kuò)展路由協(xié)議的初始化，包括安全繩節(jié)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)、地址塊的分配以及鄰居安全繩節(jié)點(diǎn)關(guān)系的建立；另一個(gè)就是可靠的路由協(xié)議；是通過將施工現(xiàn)場安全繩節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞从吃谶壿嫷刂飞希缓蟾鶕?jù)每個(gè)節(jié)點(diǎn)所維護(hù)的鄰居安全繩電子監(jiān)測(cè)模塊節(jié)點(diǎn)狀態(tài)列表，判斷出數(shù)據(jù)包該往哪個(gè)安全繩節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)；下一跳地址是從每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)安全繩節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)狀態(tài)列表中得到的，在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)，可擴(kuò)展適配樹路由的實(shí)施過程將不再需要經(jīng)歷傳統(tǒng)的路由發(fā)現(xiàn)；同時(shí)每個(gè)安全繩監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)僅僅維護(hù)自己的N跳的安全繩監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的信肩、O
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于安全繩電子監(jiān)測(cè)模塊的可擴(kuò)展適配樹路由協(xié)議，其特征在于:在安全繩節(jié)點(diǎn)尋找路由過程中，提供了多條路由路徑，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化時(shí)，通過路由維護(hù)過程來修補(bǔ)失效的路徑或利用路由發(fā)現(xiàn)過程來得到新路徑。
【文檔編號(hào)】H04L12/753GK103701699SQ201310605390
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】王江濤 申請(qǐng)人:中國十七冶集團(tuán)有限公司