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[發(fā)明專利]用于監(jiān)控系統(tǒng)的無線自組網(wǎng)形成樹形路由方法有效

專利信息
申請?zhí)枺?/td> 200710172037.2 申請日: 2007-12-06
公開(公告)號: CN101179499A 公開(公告)日: 2008-05-14
發(fā)明(設(shè)計)人: 田金鵬;施惠昌;張雪凡 申請(專利權(quán))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(wù)所 代理人: 何文欣
地址: 200444*** 國省代碼: 上海;31
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摘要:
搜索關(guān)鍵詞: 用于 監(jiān)控 系統(tǒng) 無線 組網(wǎng) 形成 樹形 路由 方法
【說明書】:

技術(shù)領(lǐng)域

發(fā)明屬于移動無線自組網(wǎng)絡(luò)(MANET)技術(shù)領(lǐng)域,特別是涉及到用于監(jiān)控系統(tǒng)的無線自組網(wǎng)的組網(wǎng)與路由技術(shù)。

背景技術(shù)

無線自組網(wǎng)是由一組具有路由功能的節(jié)點組成的分布式無線多跳網(wǎng)絡(luò),節(jié)點還可以通過有線信道拉入有線網(wǎng)如Internet。因為自組網(wǎng)中節(jié)點的傳輸范圍有限,源節(jié)點在向目的節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)時,通常需要其它節(jié)點提供尋徑和中繼功能。網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點和節(jié)點間的無線信道構(gòu)成了無線網(wǎng)絡(luò)的通信拓撲結(jié)構(gòu),節(jié)點位置移動所帶來的拓撲結(jié)構(gòu)變化會造成通信轉(zhuǎn)發(fā)的路徑發(fā)生變化,所以自組織和動態(tài)路由算法來適應(yīng)拓撲結(jié)構(gòu)的變化,調(diào)整路由,實現(xiàn)任意節(jié)點間的通信。

自組網(wǎng)的路由設(shè)計需要綜合考慮用戶業(yè)務(wù)需求、網(wǎng)絡(luò)能力和狀態(tài)信息、自組網(wǎng)的特點和運行環(huán)境、路由協(xié)議基本功能等諸多因素。與傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)相比,自組網(wǎng)有自己的特點,如分布式控制、動態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)、無線傳輸帶寬和節(jié)點能力有限、安全性差、網(wǎng)絡(luò)可擴展性不強以及生存時間短等。理想的自組網(wǎng)路由協(xié)議應(yīng)該具有分布式算法、自適應(yīng)能力、無環(huán)路、路由計算與維護控制開銷少、可擴展性等特點。

根據(jù)路由建立的方式不同,自組網(wǎng)路由協(xié)議可以分為主動式路由協(xié)議、按需路由協(xié)議和混合路由協(xié)議。

主動式路由協(xié)議又稱為表驅(qū)動路由協(xié)議,網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點都周期性地進行路由分組廣播,以維護一張包含到達其他所有節(jié)點的路由信息的路由表,并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓撲的變化隨時更新路由表,以實時準確地反映網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)。主動式路由的優(yōu)勢在于目的節(jié)點的路由信息存在時,數(shù)據(jù)分組傳輸過程就可以立即開始,延時很小;劣勢在于需要大量的路由控制報文,協(xié)議開銷較大。常用的表驅(qū)動路由協(xié)議如下:DSDV、FSR、OLSR、TBRPF、LANMAR等。

按需路由協(xié)議中,節(jié)點不需要維護及時準確的路由信息,當有數(shù)據(jù)分組傳輸需求時才查找路由信息。按需路由協(xié)議主要分為“路由查找”和“路由維護”兩個過程。與主動驅(qū)動路由協(xié)議相比,按需路由協(xié)議的開銷小,更適合Ad?Hoc無線網(wǎng)絡(luò)。但是數(shù)據(jù)報文傳送時延較大,不適合于實時性的應(yīng)用。常用的按需路由協(xié)議如下:AODV、DSR、TORA、ABR、MSR等。

混合型路由協(xié)議是對主動式路由協(xié)議和按需路由協(xié)議的綜合。這種路由協(xié)議在小范圍局部區(qū)域內(nèi)采用主動式路由協(xié)議,而在區(qū)域外節(jié)點的路由查找則采用按需路由協(xié)議。這樣就避免了主動式路由協(xié)議中控制開銷過大問題和按需路由協(xié)議中的長時延問題,常見的層次路由協(xié)議包括:ZRP、CEDAR、SRL等。

在具體的應(yīng)用中,自組網(wǎng)路由協(xié)議設(shè)計需要考慮用戶需求、網(wǎng)絡(luò)能力、自組網(wǎng)特點和運行環(huán)境等多種因素,沒有一種協(xié)議能夠適應(yīng)所有應(yīng)用需要,針對不同的實際應(yīng)用需設(shè)計采用相適應(yīng)的協(xié)議。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的任務(wù)是提供一種用于監(jiān)控系統(tǒng)的無線自組網(wǎng)形成樹形路由方法。采用本發(fā)明的方法,可以在無線多跳網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中為移動節(jié)點通信提供快速的路由建立和動態(tài)維護的路由協(xié)議,并同時融合傳輸監(jiān)控數(shù)據(jù),使得監(jiān)控中心能方便的通過無線網(wǎng)絡(luò)采集數(shù)據(jù),下達監(jiān)控命令。

為方便描述本發(fā)明方案,首先相關(guān)術(shù)語定義如下:

樹形路由:采用本發(fā)明的方法,通過上下級關(guān)系,無線自組網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間形成的一種樹形邏輯拓撲結(jié)構(gòu),如圖1所示,在樹形結(jié)構(gòu)上可以方便的實現(xiàn)路由選擇和通信;

根節(jié)點:單個樹形路由的最高級節(jié)點,只有下級節(jié)點,沒有上級節(jié)點,所有根節(jié)點組成更高一級通信網(wǎng)絡(luò)(有線或無線);

聯(lián)網(wǎng)節(jié)點:已經(jīng)加入到樹形路由的節(jié)點;

孤立節(jié)點:未加入到樹形路由的節(jié)點;

鄰居節(jié)點:在節(jié)點通信半徑內(nèi),能在鏈路動直接通信所有其它節(jié)點;

直接上級節(jié)點:能直接通信的上級節(jié)點,每個聯(lián)網(wǎng)節(jié)點只有一個直接上級節(jié)點;

直接下級節(jié)點:能直接通信的下級節(jié)點,每個聯(lián)網(wǎng)節(jié)點可以有若干個直接下級節(jié)點;

間接下級節(jié)點:不能直接通信的下級節(jié)點;

跳數(shù):數(shù)據(jù)包到達根節(jié)點所需要轉(zhuǎn)發(fā)的次數(shù);

上行路徑:由下級節(jié)點指向上級節(jié)點的鏈路;

下行路徑:由上級節(jié)點指向下級節(jié)點的鏈路。

為實際上述任務(wù),本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:

一種用于監(jiān)控系統(tǒng)的無線自組網(wǎng)形成樹形路由方法,包括樹形路由的建立、動態(tài)維護過程和維護融合傳輸監(jiān)控數(shù)據(jù),其特征在于:

(1)樹形路由的建立:節(jié)點通過握手和更新機制建立多個樹形路由結(jié)構(gòu),其樹形路由的建立的步驟:

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