[发明专利]基于Bubble框架的Ad Hoc网络分簇方法及装置

说明书

本发明公开了基于Bubble框架的Ad Hoc网络分簇方法及装置，该方法包括：S1：获取AdHoc无线通信网络的信息，判断Ad Hoc无线通信网络类型，若类型为分层组网方式，则执行S2；S2：采用基于分治思想的网络网格化算法对所述Ad Hoc无线通信网络的网络拓扑进行网格化处理，得到处理后的网络拓扑；S3：对处理后的网络拓扑选择初始簇头，以簇头节点为起点进行簇增长；以优化目标为基准进行边界节点迁移，并更新簇头节点；直至簇头节点不在发生变化为止，得到分簇结果。本发明方法解决了现有分簇方法存在簇间交叉的风险，保证了各个簇之间在物理位置上严格保持不交叉，提高了Ad Hoc无线通信网络的通信质量。

技术领域

本发明涉及Ad Hoc网络分簇方法技术领域，具体涉及基于Bubble框架的Ad Hoc网络分簇方法。

背景技术

移动无线通信网络根据网络使用方式分为两类：一是具备通信设施的移动通信网络，如无线局域网等。二是无基础设施的移动网络，如无线传感器网等。在战场环境作业、紧急情况救援(如自然灾害)、野外探险、临时会议等特殊场合下，因情况紧急网络通信需具备实时性，故需要一种能快速自组织的网络技术，该技术称为无线自组织网络通信技术，又称Ad Hoc网络通信技术。

移动Ad Hoc网络中各网络节点通过路由转发功能进行信息交互与服务共享，该网络不同于传统网络的最大特点是不需要任何基础设施的支持，就能实现网络通信，因其自身优势，使得在未来各领域中的应用需求日益增大，可以在紧急情况下通过临时组网来实现各网络节点之间多种数据类型(如图形、图像和数据等)的网络通信，应用范围逐步扩展到家庭、工业、医疗、军事等众多场合，特别是在未来军事领域，该技术将对协同作战、集中指挥、高技术武器装备等各方面产生深远的意义。

Ad Hoc网络的组网方式可以分为两种：一种是一级平面组网方式，如图1所示，这种网络结构简单，其中所有的节点地位平等，共同分担网络负荷，在每对源节点和目的节点之间的数据传输路径可能不止一条，这种结构的缺点在于可扩展性差，如果网络规模不断增大、每个节点的移动性增强，那么维护动态路由就需要耗费大量控制信息，因此这种结构只适应于小规模Ad hoc网络。

另外一种是分层组网方式，主要是从物理结构上改变网络形态。在分层结构中，整个Ad Hoc网络按照一定的分簇规则划分为多个簇，然后再按照一定的规则在每个簇中选出簇头节点，除簇头以外的节点则为成员节点。各个簇内部的简单交互为网络的第一层，簇间节点的交互为网络的第二层。而分层结构可再细分为单频分层和多频分层两种结构，单频分层顾名思义，指的是网络中使用单一频率，如图2所示。对于多频分层来说，对于不同层的节点采用多个频率进行通信，在图3中的三个簇中，簇头节点分别是C，G，I，簇头节点和簇内节点进行内部通信时使用的是频率f₁，簇头节点之间形成的高一层网络之间进行通信时使用的是频率f₂。

然而，分层组网方式的Ad Hoc无线通信网络中现有的分簇方法存在簇间交叉的风险，会影响通信质量。尤其考虑到无人机可能会工作在拒止空间(拒止空间指军事环境中的强干扰空间，因为强干扰的原因，要求各个簇在物理位置上不交叉，以免使通信质量严重恶化)。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是分层组网方式的Ad Hoc无线通信网络中现有的分簇方法存在簇间交叉的风险，会影响通信质量的问题。本发明目的在于提供基于Bubble框架的Ad Hoc网络分簇方法，为了保证通信质量该阶段要求各个簇之间在物理位置上保持不交叉，各个簇的规模相当(便于管理和资源复用)、簇间的通信量尽可能的小；从而提高了通信质量。本发明使用Bubble框架的启发式框架来求解这个组合优化问题。

本发明通过下述技术方案实现：

第一方面，本发明提供了基于Bubble框架的Ad Hoc网络分簇方法，该分簇方法包括以下步骤：