嵌入式無線自組織網(wǎng)絡中對廣播消息的轉發(fā)的管理方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信領域，具體地，涉及一種嵌入式無線自組織網(wǎng)絡中對廣播消息的 轉發(fā)的管理方法。
【背景技術】
[0002] 無線自組織網(wǎng)絡是一種建立在無中心架構上的自適應網(wǎng)絡。它的特點是節(jié)點間的 通信完全是自我管理，并且不存在中心管理單元。其原因在于各節(jié)點的分布是隨機無序的， 當節(jié)點間的物理距離超過有效點對點通信距離時，即使存在中心控制單元也無法直接進行 管理。因此，無線自組織網(wǎng)絡中的節(jié)點通常是自我管理信息收發(fā)過程。由于無線信號在空 中傳播，不同的信號有可能在空中碰撞，產(chǎn)生沖突，嚴重的時候接收機甚至無法還原有效信 號，導致接收失敗。這種情況在廣播消息的傳播過程中比較明顯。常用的無線通信可以分 為單播，組播和廣播。組播是廣播消息的一種特例。因為廣播的目的是為了將消息傳播到 網(wǎng)絡中的每個節(jié)點，接收到廣播消息的節(jié)點將進行廣播轉發(fā)。如果沒有有效的規(guī)劃，將會在 網(wǎng)絡內形成廣播風暴，產(chǎn)生嚴重阻塞。相比較而言，單播雖然也會產(chǎn)生沖突，但是單播消息 只在指定的節(jié)點之間進行通信，全網(wǎng)沖突的機會相對較低。
[0003] 采用不同的無線技術，沖突的方式和幾率也會有不同，其中以采用FDMA方式進行 通信的設備遇到的情況最為普遍。經(jīng)常被用來建立無線自組織網(wǎng)絡的無線技術包括，但不 局限于，藍牙，WIFI，IEEE802. 15. 4等標準。其中，藍牙技術采用跳頻的方式（1600跳/ 秒)，在傳輸過程中數(shù)據(jù)的每一部分可能在不同的相對窄帶（1MHz)的84MHz頻率帶中發(fā)送。 通過事先分配的方式，藍牙設備互相干擾的幾率被降到很低的程度，但是這個方式依賴于 主設備的存在，即藍牙所采用的主從工作模式。因此藍牙很少被用來作為大范圍組網(wǎng)的無 線技術。WIFI技術采用直接擴頻（DSS)FDMA的工作方式，將無線頻率劃分為不同的相對較 寬的信道（20/22MHZ)?；ネǖ墓?jié)點必須工作在相同的信道上，并且在通訊過程中不會切換 到其他信道。當有多個設備同時發(fā)起通信時，信道不夠就會產(chǎn)生無線沖突(信號干擾)。在 單播通信進行時，WIFI技術采用載波偵聽和退避的算法來減輕沖突的影響。當有數(shù)據(jù)發(fā)送 時，設備先檢測當前信道的繁忙程度，如果有其他信號或者能量被探測到，則采用隨機后退 的方式等待下一次機會。IEEE802. 15. 4也使用FDMA工作方式，并且采用和WIFI技術類似 的算法來避免沖突。
[0004] 在完全隨機的情況下，這種方式可以允許獨立的節(jié)點在有通信需求時使用競爭的 方式來接入無線媒介，以獲得最快速的響應。并且在通信不成功，比如載波偵聽時候遇到信 道繁忙，或者通信沒有收到預期的應答時候，節(jié)點可以通過后退來退避繁忙，或者重新發(fā)送 來確保數(shù)據(jù)的成功傳遞。但是在廣播的情況下，由于網(wǎng)絡內太多的不確定性，重發(fā)機制一般 不會采用。當數(shù)據(jù)包被廣播出去后，發(fā)送節(jié)點沒有可靠的手段來確認消息是否被成功投遞。
[0005] 雖然無線廣播有以上所述的局限性，但是在無線自組織網(wǎng)絡中，因為缺乏有效的 中心管理單元，很多機制的實現(xiàn)仍舊依賴于廣播方式，比如路由生成過程中，為了從互不相 連的節(jié)點群中定位出從源節(jié)點到目的節(jié)點的有效路徑，廣播通常被使用來詢問和返回路由 信息。為了使廣播消息能夠順利達到目的地，并且考慮到廣播會帶來大量的轉發(fā)工作，因此 最有效的方式并不是類似于單播通信使用的競爭方法，而是盡可能地使廣播的轉發(fā)有序進 行。
[0006] 如圖1演示的無線多跳網(wǎng)絡中的廣播情況中，不同的方框代表不同的節(jié)點，連線 上的數(shù)字表示第幾次廣播(轉發(fā))。假設節(jié)點1發(fā)出廣播后，標記為1的連線表示該廣播第 一次發(fā)送會分別到達節(jié)點2,4,9。以節(jié)點2為例，當收到廣播消息后，節(jié)點2需要轉發(fā)廣播， 形成到達節(jié)點8和5的2次轉發(fā)(標記為2的從節(jié)點2出發(fā)的連線)。對節(jié)點9來說，也會 形成到達節(jié)點3和5的2次轉發(fā)。其他節(jié)點會進行類似轉廣播的過程，直到網(wǎng)絡中所有節(jié) 點都收到信息。這里的問題在于，因為節(jié)點2和9是同時收到節(jié)點1發(fā)出的廣播，如果同時 進行2次轉發(fā)廣播，將會使得信號在節(jié)點5重疊，導致節(jié)點5接收失敗。
[0007] 雖然有一些廣播優(yōu)化的算法，比如0LSR路由協(xié)議中MPR節(jié)點的選擇，可以在達到 相同效果的前提下降低轉發(fā)廣播的節(jié)點數(shù)量，但同樣需要基于廣播通信的順利進行。

【發(fā)明內容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出一種嵌入式無線自組織網(wǎng)絡中對廣播消 息的轉發(fā)的管理方法，以實現(xiàn)無線多跳網(wǎng)絡中廣播通信穩(wěn)定可靠的優(yōu)點。
[0009] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是： 一種嵌入式無線自組織網(wǎng)絡中對廣播消息的轉發(fā)的管理方法，在無線自組織網(wǎng)絡節(jié)點 的兩跳范圍鄰居列表和節(jié)點間天然形成的順序關系能夠使用的條件下， 包括以下步驟： 步驟1、當無線自組織網(wǎng)絡節(jié)點接收到廣播信息時，提取廣播信息中的廣播發(fā)送節(jié)點的 鄰居列表N1 ; 步驟2、提取本節(jié)點1跳鄰居列表N2,本節(jié)點即上述步驟1中接收到廣播信息的無線自 組織網(wǎng)絡節(jié)點； 步驟3、將上述步驟1中的廣播發(fā)送節(jié)點的鄰居列表N1和步驟2中的本節(jié)點1跳鄰居 列表N2進行對比并取交集，將交集中包含的節(jié)點按照節(jié)點的序列號進行排序，形成虛擬序 列； 步驟4、接收到廣播信息的無線自組織網(wǎng)絡節(jié)點判斷接收的廣播信息是否是從源節(jié)點 發(fā)出的廣播，如果是從源節(jié)點發(fā)出的廣播則按照上述虛擬序列依次轉發(fā)廣播，如果不是從 源節(jié)點發(fā)出的廣播則等待固定時間間隙后再按照上述虛擬序列依次發(fā)送廣播。
[0010] 優(yōu)選的上述步驟3中的虛擬序列是按照節(jié)點序列號由小到大進行排列的。
[0011] 優(yōu)選的上述步驟3中的虛擬序列是按照節(jié)點序列號由大到小進行排列的。
[0012] 優(yōu)選的上述步驟4中，如果不是從源節(jié)點發(fā)出的廣播則等待固定時間間隙后再按 照上述虛擬序列依次發(fā)送廣播中的固定時間，該固定時間要允許本節(jié)點的大多數(shù)鄰居節(jié)點 完成當前批次的廣播轉發(fā)。
[0013] 一種嵌入式無線自組織網(wǎng)絡中對廣播消息的轉發(fā)的管理方法，基于DSP實現(xiàn)，即 每個無線自組織網(wǎng)絡節(jié)點上均設置DSP，DSP作為信號的調制解調模塊，當DSP對接收的廣 播信息完成數(shù)據(jù)解碼后，如果檢查到該幀是廣播幀，則立刻進入虛擬排序算法，虛擬排序算 法為基于本發(fā)明技術方案的嵌入式無線自組織網(wǎng)絡中對廣播消息的轉發(fā)的管理方法的算 法，DSP接收的廣播信息經(jīng)解碼和幀還原處理后上報上層協(xié)議，上層協(xié)議在解析完成后，如 果決定進行數(shù)據(jù)轉發(fā)，則直接交回DSP，在虛擬排序算法擬定的時間點轉發(fā)廣播，由于DSP 本身具有存儲能力，上層協(xié)議定期將節(jié)點的兩跳范圍內的鄰居節(jié)點信息更新到DSP的存儲 空間。
[0014] 本發(fā)明的技術方案具有以下有益效果： 本發(fā)明的技術方案，通過對發(fā)送節(jié)點的鄰居列表N1和節(jié)點1跳鄰居列表N2進行對比， 得出交集，并對交集進行排序后，按照排序依次轉發(fā)廣播信息，避免節(jié)點接收廣播信息時的 沖突，從而不依賴任何中心管理手段，只在單個節(jié)點上運行的管理，就能幫助節(jié)點有序管理 廣播轉發(fā)次序，以實現(xiàn)無線多跳網(wǎng)絡中穩(wěn)定可靠的廣播(轉廣播）通信。
[0015] 下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。
【附圖說明】
[0016] 圖1為現(xiàn)有技術中無線多跳網(wǎng)絡中的廣播的示意圖； 圖2為兩跳范圍鄰居列表形成過程示意圖； 圖3為依據(jù)本發(fā)明所述的管理方法形成的轉發(fā)廣播的