[發明專利]用于監控系統的無線自組網形成樹形路由方法

有效

• 申請號: 200710172037.2
• 申請日: 2007-12-06
• 公開（公告）號: CN101179499A
• 公開（公告）日: 2008-05-14
• 發明（設計）人: 田金鵬;施惠昌;張雪凡
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H04L12/56
• 分類號: H04L12/56;H04L1/16;H04L12/26;H04L12/28
• 代理公司: 上海上大專利事務所
• 代理人: 何文欣

1.一種用于監控系統的無線自組網形成樹形路由方法，包括樹形路由的建立、動態維護過程和維護融合傳輸監控數據，其特征在于：

a.樹形路由的建立：節點通過握手和更新機制建立多個樹形路由結構，其樹形路由的建立的步驟：

S1-1初始化：對所有節點進行編碼，要求每個節點擁有一個獨立標示ID，根節點可能手動指定或自動選擇，但根節點必須能夠接入有線網絡或具有另一個頻點，所有的根節點組成更高一級通信網絡，根節點是第一批聯網節點，其跳數設為0；

S1-2聯網節點周期性地廣播HELLO報文，報文包含自己的節點標示ID和跳數，孤立節點A要加入網絡，首先偵聽一段時間，選擇跳數較少的鄰居節點B，跳數為N，向其發送路由請求RREQ；

S1-3A等待回復RREP，若在給定的時間內沒有收到回復RREP，鄰居表中將節點B做單向標記，并向其它跳數較少鄰居節點發送請求RREQ，若所有鄰居都已經發過請求RREQ，繼續偵聽網絡；

S1-4若收到回復RREP，將該鄰居節點B設為自己的上級節點，節點A成為聯網節點，跳數為N+1，開始周期性地廣播HELLO報文，并回復節點B路由應答RACK；

S1-5上級節點B收到應答RACK，將節點A設為自己的直接下級節點，加入路由表；

S1-6如果節點B不是根節點，則要向自己的上級節點C發路由更新RUPD，節點C收到下級發送的路由更新RUPD，將節點A設為自己的間接下級節點，將其下一跳節點設為節點B；

S1-7如果節點C不是根節點，重復S1-6，直到更新RUPD到達根節點；

S1-8重復S1-2～S1-7直到所有能收到HELLO報文并能與之雙向通信的孤立節點都加入到網絡中。

通過以上的加入過程，最終形成多個樹形通信拓撲結構，除了根節點，每個節點都有一個直接上級節點和若干個或沒有直接非直接下級節點；

b.樹形路由的動態維護過程：它包括與直接上級節點連通性檢測、下級節點過期檢測、切換上級節點，分別采用下面的步驟實現：

①與上級節點的連通性檢測采用以下步驟：

S2-1所有聯網節點周期性地廣播HELLO報文，節點B收到節點A的HELLO報文，檢查路由表，如果是自己的直接下級，回復HELLO-ACK報文；

S2-2節點A檢測收到直接上級節點B的HELLO-ACK報文，如果在規定的時間內沒有收到，則認為與直接上級節點失去聯系，轉S4-2；

②下級節點過期檢測采用以下步驟：

S3-1節點B檢測收到直接下級節點A的HELLO報文，如果在規定的時間內沒有收到，認為與直接下級節點失去聯系，刪除本節點路由表中節點A項以及A作為下一跳節點的所有非直接下級節點項，如果節點B不是要節點，向自己的直接上級節點C發送RDEL報文，報告要刪除的路由；

S3-2節點C到直接下級節點B的RDEL報文，刪除路由表中相應節點；

S3-3如果節點C不是根節點，重復S3-2，直到RDEL到達根節點；

③切換上級節點采用以下步驟：

S4-1節點A檢測到與直接上級節點B失去聯系，或者鄰居節點中有節點比直接上級節點B跳數更少，則節點A切換真接上級節點；

S4-2節點A發報文通知自己的所有下級節點進入安靜狀態，在該狀態下節點不再發送廣播HELLO報文，響應路由請求；

S4-3延時給定時間后，向選定的上級節點B發送路由請求RREQ，以下步驟基本同S1-3～S1-7，所不同的是路由更新報文中不僅包含節點A還包括節點A的所有下級節點；

S4-4如果在一定時間內節點A沒有成功找到直接上級節點，則節點A的所有下級節點成為孤立節點，重新加入網絡。

c.路由維護融合傳輸監控數據：包括節點監控數據融合上傳和自動調整HELLO報文發送時間：

①節點監控數據融合上傳：末端節點A在廣播HELLO報文時，報文中還包括本節點需要實時監控的數據，其直接上級節點B收到A的HELLO報文后，記錄下該監控數據，并將其與本節點監控數據和收到的其它下級節點數據進行融合處理，而節點B發送的HELLO報文包含了這些融合后的數據，這樣逐級處理上傳，直到數據到達根節點，根節點再通過上層網絡送到監控中心；

②自動調整HELLO報文發送時間：所有節點發送HELLO報文的時間間隔均為N，N為較大數，節點收到直接上級節點的HELLO報文后，將自己下次發送HELLO報文的時間設為N-1。