[發(fā)明專利]無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于跳數(shù)和能量的跨層雙向路由方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910103876.8
• 申請(qǐng)日: 2009-05-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101562861A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任智;陳前斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W40/02
• 分類號(hào): H04W40/02;H04W40/24;H04W84/18
• 代理公司: 重慶市恒信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 劉小紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的平面路由技術(shù)。

背景技術(shù)

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種將檢測(cè)、無(wú)線通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)結(jié)合在一起的系統(tǒng)，能夠?qū)σ欢▍^(qū)域內(nèi)的物理特征進(jìn)行遠(yuǎn)程感知和監(jiān)測(cè)。因?yàn)槌袚?dān)了檢測(cè)、處理和通信等多種任務(wù)，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)面臨著較大的能量和帶寬等資源的壓力。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)體積、計(jì)算和存儲(chǔ)能力有限；通常依靠電池提供能量，發(fā)射功率受限，一般需要多跳轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送；傳感器節(jié)點(diǎn)的位置可能會(huì)因?yàn)橐苿?dòng)而發(fā)生變化，能量也會(huì)隨著時(shí)間逐漸減少直至節(jié)點(diǎn)掉電不能工作；通常每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)都兼有終端和路由器兩種功能，需要運(yùn)行各種面向用戶的應(yīng)用程序和相應(yīng)的路由協(xié)議，并根據(jù)路由策略完成數(shù)據(jù)分組的傳送工作，因此要求節(jié)點(diǎn)采用合適的路由協(xié)議。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的目標(biāo)是節(jié)能、高效和準(zhǔn)確，要求使用盡可能少的能量將數(shù)據(jù)從傳感器節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)確地傳送到sink(匯聚)節(jié)點(diǎn)，并能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀況的動(dòng)態(tài)變化；同時(shí)盡可能減少引入的控制信息和額外的資源消耗，降低路由協(xié)議的開(kāi)銷，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的能量，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命，以滿足傳感器節(jié)點(diǎn)在能量、計(jì)算能力以及儲(chǔ)存空間等方面的限制。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)平面路由協(xié)議是一類按照網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)地位平等的原則來(lái)構(gòu)建完全分布式的平面網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌⑼ㄟ^(guò)此平面拓?fù)浣⒙酚蛇M(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的協(xié)議。基于跳數(shù)的路由協(xié)議使用傳感器節(jié)點(diǎn)距離sink節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)作為路由選擇的標(biāo)準(zhǔn)，屬于平面路由協(xié)議中的一種類型。現(xiàn)有基于跳數(shù)的路由協(xié)議一般包含路由創(chuàng)建和數(shù)據(jù)傳送兩個(gè)步驟，路由協(xié)議的路由創(chuàng)建結(jié)果都是只產(chǎn)生從傳感器節(jié)點(diǎn)通往sink節(jié)點(diǎn)的上行路由，缺乏下行路由支持sink節(jié)點(diǎn)的查詢功能；在數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中大多數(shù)路由協(xié)議只使用了跳數(shù)作為路由選擇標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有考慮節(jié)點(diǎn)的剩余能量因素；少數(shù)考慮了能量因素的協(xié)議也存在著節(jié)點(diǎn)剩余能量信息沒(méi)有更新或者使用周期性控制消息帶來(lái)額外開(kāi)銷等問(wèn)題。因此，有必要增加下行路由創(chuàng)建步驟，為sink節(jié)點(diǎn)建立下行路由以支持它對(duì)某個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)或區(qū)域進(jìn)行查詢；同時(shí)，需要在數(shù)據(jù)傳送過(guò)程的路由選擇標(biāo)準(zhǔn)中增加節(jié)點(diǎn)剩余能量，通過(guò)選擇剩余能量多的節(jié)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行能耗均衡，保護(hù)高能耗節(jié)點(diǎn)的能量，延長(zhǎng)它和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的壽命；此外，還需要通過(guò)跨層信息共享方式來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)剩余能量信息的獲取、發(fā)布和更新，以便為節(jié)點(diǎn)選路時(shí)提供準(zhǔn)確的參考信息，使節(jié)點(diǎn)選擇合適的路徑。

現(xiàn)有無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于跳數(shù)的路由方法主要有：

1、基于跳數(shù)的單選路標(biāo)準(zhǔn)路由方法，主要有GBR(Gradient-BasedRouting，基于梯度的路由，參見(jiàn)文獻(xiàn)：C.Schurgers，M.B.Srivastava.Energy?efficient?routing?in?wireless?sensor?networks.MilitaryCommunications?Conference?2001(MILCOM?2001)，2001.)和GBD(Gradient-Based?data?Dissemination，基于梯度的數(shù)據(jù)分發(fā)，參見(jiàn)文獻(xiàn)：Kook-Hee?Han，Young-Bae?Ko，Jai-Hoon?Kim.A?novel?gradient?approachfor?efficient?data?dissemination??in?wireless??sensor?networks.Vehicular?Technology?Conference?2004，Apr.2004.)等。這類方法將距離sink節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)作為路由選擇的唯一標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)多條或者1條路徑將數(shù)據(jù)分組傳送到sink節(jié)點(diǎn)。這類方法在創(chuàng)建路由時(shí)只建立了上行路由，選擇路由時(shí)使用單一的跳數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有考慮轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的剩余能量，使用多路徑時(shí)存在額外增加能量和帶寬開(kāi)銷的問(wèn)題。