本發(fā)明屬于分布式異構(gòu)網(wǎng)絡技術領域，具體涉及一種基于分布式異構(gòu)網(wǎng)絡的網(wǎng)絡架構(gòu)。

背景技術：

異構(gòu)網(wǎng)絡是指兩個或兩個以上的通訊系統(tǒng)采用不同的接入技術實現(xiàn)相互通訊的網(wǎng)絡。利用現(xiàn)有的無線通訊系統(tǒng)，通過系統(tǒng)間融合的方式，使多系統(tǒng)間取長補短，是滿足未來移動通信業(yè)務需求的一種有效手段。

工廠生產(chǎn)過程中使用多種傳感器檢測產(chǎn)品的生產(chǎn)狀態(tài)信息，不同傳感器采集的數(shù)據(jù)量不同甚至差異很大，因此為了控制生產(chǎn)成本，不同種類傳感器間的連接采用不同的通信協(xié)議。例如溫度傳感器采集到的數(shù)據(jù)量很小，使用zigbee協(xié)議即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，攝像頭采集到的數(shù)據(jù)量很大，使用wifi的方式傳輸數(shù)據(jù)等。這些使用不同通信協(xié)議的網(wǎng)絡組成了異構(gòu)網(wǎng)絡。

在異構(gòu)網(wǎng)絡中，每個子網(wǎng)絡都通過網(wǎng)關與核心網(wǎng)絡相連接。在實際生產(chǎn)中，子網(wǎng)絡包括多個傳感器節(jié)點，這些傳感器節(jié)點組成的網(wǎng)絡主要有三種拓撲結(jié)構(gòu)：

第一種結(jié)構(gòu)是星型拓撲結(jié)構(gòu)，即這些傳感器節(jié)點不具備路由功能，采集到的數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)骄W(wǎng)關。這種網(wǎng)絡的優(yōu)點是：網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)簡單，傳感器節(jié)點生產(chǎn)成本低。缺點是：網(wǎng)關必須位于傳感器節(jié)點的天線覆蓋范圍之內(nèi)，否則傳感器節(jié)點的數(shù)據(jù)無法傳輸?shù)骄W(wǎng)關，網(wǎng)絡的規(guī)模受傳感器節(jié)點天線覆蓋范圍的影響。

第二種結(jié)構(gòu)是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的每一個傳感器節(jié)點都具有路由功能，采集到的數(shù)據(jù)以多跳的形式傳輸?shù)骄W(wǎng)關。這種網(wǎng)絡的優(yōu)點是：網(wǎng)絡的覆蓋范圍很大。缺點是具有路由功能的傳感器節(jié)點價格較高。

第三種結(jié)構(gòu)是星型網(wǎng)狀混合網(wǎng)絡，這種網(wǎng)絡具備了星型網(wǎng)絡與網(wǎng)狀網(wǎng)絡的優(yōu)點，以較低的成本實現(xiàn)了覆蓋范圍很大的網(wǎng)絡。只是這種網(wǎng)絡面臨一個技術難題——路由節(jié)點的布局問題。

實際應用中，網(wǎng)關節(jié)點的位置、傳感器節(jié)點的位置是事先確定的，為了實現(xiàn)網(wǎng)絡的聯(lián)通，需要將在網(wǎng)絡中添加路由節(jié)點。顯然在滿足通信需求的情況下，添加的路由節(jié)點的數(shù)量越少，成本越低。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種基于分布式異構(gòu)網(wǎng)絡的網(wǎng)絡架構(gòu)，以能夠合理分布路由節(jié)點，降低設備成本。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種基于分布式異構(gòu)網(wǎng)絡的網(wǎng)絡架構(gòu)，包括網(wǎng)關節(jié)點、傳感器節(jié)點以及路由節(jié)點，其中，所述網(wǎng)關節(jié)點的收發(fā)距離為R，傳感器節(jié)點的收發(fā)距離為r，R>r，所述路由節(jié)點的布局包括下述步驟：

步驟一，將異構(gòu)網(wǎng)絡中的傳感器節(jié)點劃分成若干子網(wǎng)絡區(qū)域；

步驟二，針對每個子網(wǎng)絡區(qū)域建立兩個集合，分別為集合X和集合Y；

步驟三，以網(wǎng)關節(jié)點為圓心，r為半徑作圓，將同一子網(wǎng)絡區(qū)域內(nèi)被該圓覆蓋的傳感器節(jié)點記錄在該子網(wǎng)絡區(qū)域?qū)募蟈上；

步驟四，以網(wǎng)關節(jié)點為圓心，R為半徑作圓，將同一子網(wǎng)絡區(qū)域內(nèi)被該圓覆蓋且不在集合X上的傳感器節(jié)點記錄在該子網(wǎng)絡區(qū)域?qū)募蟉上；

步驟五，若集合Y上記錄有傳感器節(jié)點，分別以集合Y中記錄的傳感器節(jié)點為圓心，r為半徑作圓，找出各圓重合次數(shù)最多并被步驟四所作圓覆蓋的區(qū)域，并在該區(qū)域布置路由節(jié)點；

若集合Y上沒有記錄傳感器節(jié)點，則在沒有被記錄在集合X上的傳感器節(jié)點中找出與網(wǎng)關節(jié)點距離最近的傳感器節(jié)點，并以該傳感器節(jié)點為圓心，r為半徑作圓，該傳感器節(jié)點和網(wǎng)關節(jié)點之間的連線與該圓的交點處布置路由節(jié)點；

清空集合Y；

步驟六，將新布置的路由節(jié)點為圓心，r為半徑作圓，將同一子網(wǎng)絡區(qū)域內(nèi)被該圓覆蓋的傳感器節(jié)點記錄在該子網(wǎng)絡區(qū)域?qū)募蟈里；

步驟七，將新布置的路由節(jié)點為圓心，R為半徑作圓，將同一子網(wǎng)絡區(qū)域內(nèi)被該圓覆蓋且不在集合X上的傳感器節(jié)點記錄在該子網(wǎng)絡區(qū)域?qū)募蟉上；

步驟八，若集合Y上記錄有傳感器節(jié)點，分別以集合Y中記錄的傳感器節(jié)點為圓心，r為半徑作圓，找出各圓重合次數(shù)最多并被步驟七所作圓覆蓋的區(qū)域，并在該區(qū)域布置路由節(jié)點；

若集合Y上沒有記錄傳感器節(jié)點，則在沒有被記錄在集合X上的傳感器節(jié)點中找出與新布置的路由節(jié)點距離最近的傳感器節(jié)點，并以該傳感器節(jié)點為圓心，r為半徑作圓，該傳感器節(jié)點和新布置的路由節(jié)點之間的連線與該圓的交點處布置路由節(jié)點；

清空集合Y；

步驟九，依次重復步驟六、步驟七以及步驟八，直至異構(gòu)網(wǎng)絡中的各個子網(wǎng)絡區(qū)域中所有傳感器節(jié)點都被記錄到對應的集合X里。

通過上述步驟，使得分布式異構(gòu)網(wǎng)絡中的路由節(jié)點得到合理的布置，在使分布式異構(gòu)網(wǎng)絡中各傳感器節(jié)點都在網(wǎng)關節(jié)點或路由節(jié)點的網(wǎng)絡覆蓋范圍的同時，減少所布置的路由節(jié)點的數(shù)量，降低設備成本以及安裝成本。

作為本發(fā)明所述的一種基于分布式異構(gòu)網(wǎng)絡的網(wǎng)絡架構(gòu)的改進，所述子網(wǎng)絡區(qū)域劃分不超過4個。由于各個子網(wǎng)絡區(qū)域中的路由節(jié)點之間的布置關系沒有關系，劃分的子網(wǎng)絡區(qū)域太多，路由的布置數(shù)量也會相應增加，因此限制所述子網(wǎng)絡區(qū)域劃分個數(shù)不超過4個，以減少路由節(jié)點布置數(shù)量。

本發(fā)明的有益效果在于：提供一種基于分布式異構(gòu)網(wǎng)絡的網(wǎng)絡架構(gòu)，包括網(wǎng)關節(jié)點、傳感器節(jié)點以及路由節(jié)點，其中，所述網(wǎng)關節(jié)點的收發(fā)距離為R，傳感器節(jié)點的收發(fā)距離為r，R>r，通過以網(wǎng)關節(jié)點或路由節(jié)點為圓心，以距離R和r為半徑作圓，在離網(wǎng)關節(jié)點或路由節(jié)點距離為r至R的區(qū)域內(nèi)若有傳感器節(jié)點，則以這些傳感器節(jié)點為圓心，r為半徑分別圓，找出該區(qū)域內(nèi)被傳感器節(jié)點為圓心所作圓覆蓋次數(shù)最多的位置，并在該位置布置新的路由節(jié)點；又或在離網(wǎng)關節(jié)點或路由節(jié)點距離為r至R的區(qū)域內(nèi)沒傳感器節(jié)點時，找出與網(wǎng)關節(jié)點或路由節(jié)點距離最近的傳感器節(jié)點，以該傳感器節(jié)點為圓心，r為半徑所作圓與該傳感器節(jié)點與網(wǎng)關節(jié)點或路由節(jié)點之間連接的交點上布置新的路由節(jié)點，以使路由節(jié)點得到合理的布置，降低成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明傳感器節(jié)點劃分成子網(wǎng)絡區(qū)域示意圖。

圖2為圖1中劃分的其中一個子網(wǎng)絡區(qū)域示意圖。

圖3為圖2中的子網(wǎng)絡區(qū)域布置有路由節(jié)點的示意圖之一。

圖4為圖2中的子網(wǎng)絡區(qū)域布置有路由節(jié)點的示意圖之二。

圖5為當距網(wǎng)關節(jié)點距離為r至R的區(qū)域沒有傳感器節(jié)點時路由節(jié)點的布置圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明及其有益效果作進一步詳細說明，但是，本發(fā)明的具體實施方式并不局限于此。

如圖1到5所示，一種基于分布式異構(gòu)網(wǎng)絡的網(wǎng)絡架構(gòu)，包括網(wǎng)關節(jié)點、傳感器節(jié)點以及路由節(jié)點，其中，所述網(wǎng)關節(jié)點的收發(fā)距離為R，傳感器節(jié)點的收發(fā)距離為r，R>r，所述路由節(jié)點的布局包括下述步驟：

步驟一，如圖1所示，將異構(gòu)網(wǎng)絡中的傳感器節(jié)點劃分成兩個子網(wǎng)絡區(qū)域；以使分布密集的傳感器節(jié)點劃分在同一個區(qū)域內(nèi)，從而使路由節(jié)點的布置更加集中，合理。

步驟二，針對每個子網(wǎng)絡區(qū)域建立兩個集合，分別為集合X和集合Y；以便于記錄子網(wǎng)絡區(qū)域中哪些傳感器節(jié)點在網(wǎng)關節(jié)點或路由節(jié)點網(wǎng)絡覆蓋范圍。

步驟三，如圖2所示，以網(wǎng)關節(jié)點為圓心，r為半徑作圓，將同一子網(wǎng)絡區(qū)域內(nèi)被該圓覆蓋的傳感器節(jié)點記錄在該子網(wǎng)絡區(qū)域?qū)募蟈上；即將被網(wǎng)關節(jié)點網(wǎng)絡所覆蓋的傳感器節(jié)點記錄在集合X上。

步驟四，以網(wǎng)關節(jié)點為圓心，R為半徑作圓，將同一子網(wǎng)絡區(qū)域內(nèi)被該圓覆蓋且不在集合X上的傳感器節(jié)點記錄在該子網(wǎng)絡區(qū)域?qū)募蟉上；

步驟五，如圖3所示，若集合Y上記錄有傳感器節(jié)點，分別以集合Y中記錄的傳感器節(jié)點為圓心，r為半徑作圓，找出各圓重合次數(shù)最多并被步驟四所作圓覆蓋的區(qū)域，并在該區(qū)域布置路由節(jié)點；從而使得盡量多的傳感器節(jié)點被覆蓋在該路由節(jié)點的網(wǎng)絡范圍內(nèi)。

如圖5所示，若集合Y上沒有記錄傳感器節(jié)點，則在沒有被記錄在集合X上的傳感器節(jié)點中找出與網(wǎng)關節(jié)點距離最近的傳感器節(jié)點，并以該傳感器節(jié)點為圓心，r為半徑作圓，該傳感器節(jié)點和網(wǎng)關節(jié)點之間的連線與該圓的交點處布置路由節(jié)點；以使布置的路由節(jié)點的網(wǎng)絡能夠覆蓋傳感器節(jié)點，且其布置位置盡量靠近網(wǎng)關節(jié)點。

清空集合Y；

步驟六，如圖4所示，將新布置的路由節(jié)點為圓心，r為半徑作圓，將同一子網(wǎng)絡區(qū)域內(nèi)被該圓覆蓋的傳感器節(jié)點記錄在該子網(wǎng)絡區(qū)域?qū)募蟈里；

步驟七，將新布置的路由節(jié)點為圓心，R為半徑作圓，將同一子網(wǎng)絡區(qū)域內(nèi)被該圓覆蓋且不在集合X上的傳感器節(jié)點記錄在該子網(wǎng)絡區(qū)域?qū)募蟉上；

步驟八，若集合Y上記錄有傳感器節(jié)點，分別以集合Y中記錄的傳感器節(jié)點為圓心，r為半徑作圓，找出各圓重合次數(shù)最多并被步驟七所作圓覆蓋的區(qū)域，并在該區(qū)域布置路由節(jié)點；

若集合Y上沒有記錄傳感器節(jié)點，則在沒有被記錄在集合X上的傳感器節(jié)點中找出與新布置的路由節(jié)點距離最近的傳感器節(jié)點，并以該傳感器節(jié)點為圓心，r為半徑作圓，該傳感器節(jié)點和新布置的路由節(jié)點之間的連線與該圓的交點處布置路由節(jié)點；

清空集合Y；

步驟九，依次重復步驟六、步驟七以及步驟八，直至異構(gòu)網(wǎng)絡中的各個子網(wǎng)絡區(qū)域中所有傳感器節(jié)點都被記錄到對應的集合X里。

通過上述步驟，使得分布式異構(gòu)網(wǎng)絡中的路由節(jié)點得到合理的布置，在使分布式異構(gòu)網(wǎng)絡中各傳感器節(jié)點都在網(wǎng)關節(jié)點或路由節(jié)點的網(wǎng)絡覆蓋范圍的同時，減少所布置的路由節(jié)點的數(shù)量，降低設備成本以及安裝成本。

根據(jù)上述說明書的揭示和教導，本發(fā)明所屬領域的技術人員還能夠?qū)ι鲜鰧嵤┓绞竭M行變更和修改。因此，本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式，凡是本領域技術人員在本發(fā)明的基礎上所作出的任何顯而易見的改進、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術語，但這些術語只是為了方便說明，并不對本發(fā)明構(gòu)成任何限制。