[發(fā)明專利]基于樹形無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由方法和裝置及傳感器設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110033643.2
• 申請日: 2011-01-31
• 公開（公告）號: CN102056263A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮冬芹;吳炎彪;楊大勝;褚健
• 申請（專利權(quán)）人: 中控科技集團(tuán)有限公司;浙江大學(xué)
• 主分類號: H04W40/02
• 分類號: H04W40/02;H04W84/18
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 逯長明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說是涉及基于樹形無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由方法和裝置及傳感器設(shè)備。

背景技術(shù)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、計算機技術(shù)結(jié)合在一起，具有信息采集、傳輸和處理的能力。傳感器網(wǎng)絡(luò)最初起源于軍事領(lǐng)域，但隨著傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，它的應(yīng)用范圍也越來越廣，在環(huán)境監(jiān)測、智能農(nóng)業(yè)和智能家居等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點是一個具有信息收集和處理能力的微系統(tǒng)。傳感器節(jié)點能與其他節(jié)點之間進(jìn)行通訊，但節(jié)點的通訊距離有限，因此當(dāng)源節(jié)點需要與目標(biāo)傳感器節(jié)點進(jìn)行通訊時，則需要通過中間節(jié)點進(jìn)行路由，這樣每個節(jié)點即可以是信息的發(fā)起者，也可以是信息的轉(zhuǎn)發(fā)者。

對于無線傳感器網(wǎng)路的路由方法，一般常見的為樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的路由方式。樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的路由方式非常簡單，每次報文轉(zhuǎn)發(fā)都在父、子節(jié)點之間進(jìn)行。也就是說，當(dāng)源節(jié)點需要與目標(biāo)傳感器節(jié)點進(jìn)行通訊時，首先將報文轉(zhuǎn)發(fā)至其父節(jié)點或子節(jié)點，收到該報文的節(jié)點也按同樣的方式將報文轉(zhuǎn)發(fā)給對應(yīng)的父節(jié)點或子節(jié)點，直至該報文被傳送至目標(biāo)傳感器節(jié)點。在現(xiàn)有的樹形網(wǎng)絡(luò)中由于每次報文轉(zhuǎn)發(fā)都只能在父子節(jié)點間進(jìn)行，因此報文從源節(jié)點傳輸?shù)侥繕?biāo)傳感器節(jié)點的時間較長，路由傳輸效率低。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供基于樹形無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由方法和裝置及傳感器設(shè)備，能提高報文的路由傳輸效率。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于樹形無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由方法，預(yù)先根據(jù)各個傳感器節(jié)點在樹形網(wǎng)絡(luò)中所處的層次以及層內(nèi)位置，為傳感器節(jié)點分配短地址，所述路由方法包括：

根據(jù)待發(fā)送的報文查詢目標(biāo)傳感器節(jié)點的短地址；

查詢預(yù)先建立的鄰居表，獲取當(dāng)前傳感器節(jié)點的各個鄰居節(jié)點的短地址；

依據(jù)所述各個鄰居節(jié)點的短地址和所述目標(biāo)傳感器節(jié)點的短地址，分別計算各個鄰居節(jié)點到目標(biāo)傳感器節(jié)點的基本路由跳數(shù)；

根據(jù)所述計算得到的各個基本路由跳數(shù)，從所述鄰居節(jié)點中選擇下一跳節(jié)點，將所述報文轉(zhuǎn)發(fā)到所述下一跳節(jié)點。

優(yōu)選的，所述短地址由傳感器節(jié)點在樹形無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的層次號和層內(nèi)網(wǎng)絡(luò)序號組成。

優(yōu)選的，該方法還包括：在一個通信周期內(nèi)，接收其他傳感器節(jié)點發(fā)送的同步報文，將發(fā)送同步報文的傳感器節(jié)點作為當(dāng)前傳感器節(jié)點的鄰居節(jié)點，將該鄰居節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)信息添加到鄰居表中，其中，所述網(wǎng)絡(luò)信息包括短地址。

優(yōu)選的，所述鄰居表中還保存有鄰居節(jié)點的生存期系數(shù)，所述方法還包括：

如果在一個通信周期內(nèi)未接收到鄰居表中的某鄰居節(jié)點發(fā)送的同步報文，則降低該鄰居節(jié)點的生存期系數(shù)；

當(dāng)鄰居表中的某鄰居節(jié)點的生存期系數(shù)為零時，將該鄰居節(jié)點從鄰居表中刪除。

優(yōu)選的，所述依據(jù)各個鄰居節(jié)點的短地址和目標(biāo)傳感器節(jié)點的短地址，分別計算各個鄰居節(jié)點到目標(biāo)傳感器節(jié)點的基本路由跳數(shù)，包括：

根據(jù)各個鄰居節(jié)點的層次號和層內(nèi)網(wǎng)絡(luò)序號以及目標(biāo)傳感器的層次號和層內(nèi)網(wǎng)絡(luò)序號，分別查詢各個鄰居節(jié)點與目標(biāo)傳感器節(jié)點間共同的父節(jié)點，并分別依據(jù)各個鄰居節(jié)點和目標(biāo)傳感器節(jié)點到所述父節(jié)點間的層次差，計算各個鄰居節(jié)點到目標(biāo)節(jié)點的基本路由跳數(shù)。

優(yōu)選的，所述根據(jù)各個鄰居節(jié)點的層次號和層內(nèi)網(wǎng)絡(luò)序號以及目標(biāo)傳感器的層次號和層內(nèi)網(wǎng)絡(luò)序號，分別查詢各個鄰居節(jié)點與目標(biāo)傳感器節(jié)點間共同的父節(jié)點，并分別依據(jù)各個鄰居節(jié)點和目標(biāo)傳感器節(jié)點到所述父節(jié)點間的層次差，計算各個鄰居節(jié)點到目標(biāo)節(jié)點的基本路由跳數(shù)，具體包括：

根據(jù)各個鄰居節(jié)點的層次號L1以及目標(biāo)傳感器節(jié)點的層次號L2，計算各個鄰居節(jié)點與目標(biāo)傳感器節(jié)點之間的第一層次差T1，其中T1＝|L1-L2|；

分別將各個鄰居節(jié)點與目標(biāo)傳感器節(jié)點的層次號對比，確定層次較深節(jié)點和層次較淺節(jié)點，逐層向上查詢所述層次較深節(jié)點的父節(jié)點，直到找到與層次較淺節(jié)點處于同一深度的傳感器節(jié)點M1；

根據(jù)所述層次較淺的節(jié)點的層內(nèi)網(wǎng)絡(luò)序號，以及所述與層次較淺的節(jié)點處于同一深度的傳感器節(jié)點M1的層內(nèi)網(wǎng)絡(luò)序號，確定這兩個處于同一深度的節(jié)點的父節(jié)點M2；

根據(jù)所述節(jié)點M1的層次號L3以及所述父節(jié)點M2的層次號L3，計算所述節(jié)點M1和所述父節(jié)點M2之間的第二層次差T2，其中T2＝|L3-L4|；

根據(jù)第一層次差T1和第二層次差T2計算鄰居節(jié)點到目標(biāo)傳感器節(jié)點的基本路由跳數(shù)Hop，其中，Hop＝T1+T2*2。

優(yōu)選的，所述根據(jù)所述計算得到的各個基本路由跳數(shù)，從所述鄰居節(jié)點中選擇下一跳節(jié)點，將所述報文轉(zhuǎn)發(fā)到所述下一跳節(jié)點，包括：