[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

技術領域

本發明屬于移動無線自組網絡(MANET)技術領域，特別是涉及到用于監控系統的無線自組網的組網與路由技術。

背景技術

無線自組網是由一組具有路由功能的節點組成的分布式無線多跳網絡，節點還可以通過有線信道拉入有線網如Internet。因為自組網中節點的傳輸范圍有限，源節點在向目的節點發送數據時，通常需要其它節點提供尋徑和中繼功能。網絡中所有節點和節點間的無線信道構成了無線網絡的通信拓撲結構，節點位置移動所帶來的拓撲結構變化會造成通信轉發的路徑發生變化，所以自組織和動態路由算法來適應拓撲結構的變化，調整路由，實現任意節點間的通信。

自組網的路由設計需要綜合考慮用戶業務需求、網絡能力和狀態信息、自組網的特點和運行環境、路由協議基本功能等諸多因素。與傳統有線網絡相比，自組網有自己的特點，如分布式控制、動態變化的網絡拓撲結構、無線傳輸帶寬和節點能力有限、安全性差、網絡可擴展性不強以及生存時間短等。理想的自組網路由協議應該具有分布式算法、自適應能力、無環路、路由計算與維護控制開銷少、可擴展性等特點。

根據路由建立的方式不同，自組網路由協議可以分為主動式路由協議、按需路由協議和混合路由協議。

主動式路由協議又稱為表驅動路由協議，網絡中的每個節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點的路由信息的路由表，并根據網絡拓撲的變化隨時更新路由表，以實時準確地反映網絡的拓撲結構。主動式路由的優勢在于目的節點的路由信息存在時，數據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，協議開銷較大。常用的表驅動路由協議如下：DSDV、FSR、OLSR、TBRPF、LANMAR等。

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

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

在具體的應用中，自組網路由協議設計需要考慮用戶需求、網絡能力、自組網特點和運行環境等多種因素，沒有一種協議能夠適應所有應用需要，針對不同的實際應用需設計采用相適應的協議。

發明內容

本發明的任務是提供一種用于監控系統的無線自組網形成樹形路由方法。采用本發明的方法，可以在無線多跳網絡環境中為移動節點通信提供快速的路由建立和動態維護的路由協議，并同時融合傳輸監控數據，使得監控中心能方便的通過無線網絡采集數據，下達監控命令。

為方便描述本發明方案，首先相關術語定義如下：

樹形路由：采用本發明的方法，通過上下級關系，無線自組網絡節點間形成的一種樹形邏輯拓撲結構，如圖1所示，在樹形結構上可以方便的實現路由選擇和通信；

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

聯網節點：已經加入到樹形路由的節點；

孤立節點：未加入到樹形路由的節點；

鄰居節點：在節點通信半徑內，能在鏈路動直接通信所有其它節點；

直接上級節點：能直接通信的上級節點，每個聯網節點只有一個直接上級節點；

直接下級節點：能直接通信的下級節點，每個聯網節點可以有若干個直接下級節點；

間接下級節點：不能直接通信的下級節點；

跳數：數據包到達根節點所需要轉發的次數；

上行路徑：由下級節點指向上級節點的鏈路；

下行路徑：由上級節點指向下級節點的鏈路。

為實際上述任務，本發明采用下述技術方案：

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：

(1)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：