[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

• 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

技術(shù)領(lǐng)域

本發(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：