[發明專利]基于樹狀網的無線傳感網路由方法及路由系統

無效

• 申請號: 201010122911.3
• 申請日: 2010-03-11
• 公開（公告）號: CN101815287A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 李旭;龐源泉;王韻淇;劉穎
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: H04W8/26
• 分類號: H04W8/26;H04W40/18;H04W84/18
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 麻吉鳳;毛燕生

技術領域

本發明涉及無線傳感器路由領域，尤其涉及一種基于樹狀網的 無線傳感網路由方法及路由系統。

背景技術

當前的無線傳感器網絡路由協議種類很多，大多以Ad?hoc路由 協議為基礎，結合無線傳感器網絡的特性而設計。針對于不同的應 用場景和性能要求，路由協議又有很大的不同。總體來說，無線傳 感器網絡有如下特征：網絡規模較大，節點數目較多，節點密度大， 節點能量極為有限，需要頻繁發送分組等。

無線傳感器網絡路由協議所要考慮的主要性能指標有時延、可 靠性、網絡壽命和移動性等。在一些特定的應用中，時延和可靠性 往往是首要指標。

當節點的移動性不強，網絡拓撲比較穩定的情況下，樹狀網絡 在網絡拓撲形成后就已形成默認路由(不一定最優)，而不需要尋路， 尤其在節點需要頻繁與根節點通信的情況下，樹形網絡可以節省尋 路時間而減少了時延。但樹狀網絡的缺點也非常明顯，當某個節點 失效，其下游節點與上游節點的通信就隨之失效，這就需要高效的 修復機制。同時，網絡中大多數的默認路由不是最優。基于樹狀拓 撲進而形成網狀拓撲可以一定程度上解決如上問題，尤其使網絡的 可靠性得到很大加強，分組可以通過多條路徑到達目的節點而不是 單純的按樹形參與路由，但即使非常巧妙的設計也不能確保默認的 路由為最佳路由。

當前的Ad?hoc平面型路由協議大多數以盡力尋求最短路徑為目 的，例如AODV，DSR等。其時延主要產生于尋路階段。此類路由 均能尋得最佳路由，但當網絡節點密集且需頻繁發送分組時，控制 消息所帶來的開銷和分組的碰撞將會比較嚴重。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于樹狀網的無線傳感網路由方法 及路由系統。基于本發明，可以很好減小傳感器網絡時延、提高可 靠性、縮短網絡修復時間。

本發明公開了一種基于樹狀網的無線傳感網路由方法，所述方 法包括如下步驟：樹狀網結構建立步驟，建立基于骨干節點的樹狀 網結構，并為所述樹狀網結構中的所述每一骨干節點分配地址；網 狀網結構建立步驟，增加骨干節點間的非樹路徑，以建立基于樹狀 網的網狀網結構；一跳節點加入步驟，一跳子節點根據自身位置及 能量選取一個所述骨干節點作為該一跳子節點的父節點，由該父節 點為所包含的一跳子節點分配不同低位的地址；數據發送步驟，查 找地址塊，對數據包進行轉發，并進行尋路，以建立多條備份路徑； 路由修復步驟，在網絡中存在單點失效的情況下，啟動一條所述備 份路徑。

上述路由方法中，優選所述樹狀網結構建立步驟中，所述建立 基于骨干節點的樹狀網結構包括：骨干節點加入步驟，從指定根節 點開始，節點逐漸加入網絡形成所述樹狀網結構；其中，在每一節 點加入網絡后，每一節點根據自身參數確定該節點的子節點數；

上述路由方法中，優選所述骨干節點加入步驟中，所述在每一 節點加入網絡后，還包括確定該節點優先等級的步驟。

上述路由方法中，優選所述樹狀網結構建立步驟中，所述為所 述樹結構中的所述每一骨干節點分配地址為：根節點檢測網絡骨干 節點總數是否少于可分配骨干節點地址總數，若不是則地址分配失 敗，需要請求增加地址或分割網絡結構；若是，則根節點會根據每 個節點實際需要與其期望需要為每個骨干節點分配一個連續的地址 塊，每個節點分配到的地址數要大于其實際需要并小于期望需要， 該過程要從根部一直運行到底部的每一個節點，完成所述樹狀網的 建立。

上述路由方法中，優選所述網狀網結構建立步驟中，所述多個 骨干節點依據相互間的能量與距離的參數，增加非樹路徑以建立所 述基于樹狀網的網狀網結構，由所述非樹路徑連接的兩個骨干節點 互相視為子節點。

上述路由方法中，優選所述數據發送步驟為：節點判斷步驟， 當i節點要給j節點發送數據包時，判斷所述i節點為一跳子節點還 是骨干節點；若為一跳子節點，則執行第一轉發步驟，若是骨干節 點，則執行第二轉發步驟；第一轉發步驟，將所述數據包轉發給所 述i節點的骨干父節點；第二轉發步驟，查詢所述j節點是否是為所 述i節點的后代節點，如果是，將所述數據包轉發給i節點所在支的 下個一跳子節點；如果不是，將所述數據包轉發給i節點的上級父 節點；廣播步驟，i節點向全部所述骨干鄰居節點廣播RREQ消息 進行尋路，當j節點收到所述RREQ后回復RREP到i節點以建立所 述備份路徑。