[發明專利]一種用于三表無線集抄的階梯式自組網路由建立方法

有效

• 申請號: 201110332904.0
• 申請日: 2011-10-28
• 公開（公告）號: CN102510571A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 嚴軍;吳偉康;洪慧;金美華
• 申請（專利權）人: 上海大學;上海燃氣（集團）有限公司
• 主分類號: H04W40/02
• 分類號: H04W40/02;H04W40/24;H04W84/18
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術領域

本發明屬于電子技術領域，涉及一種用于三表（電表、水表、燃氣表）無線集抄的階梯式自組網路由建立方法。?

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。它的節點傳輸范圍有限，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網絡的通信拓撲結構。節點的增加、刪除所帶來的拓撲結構變化，會造成通信轉發的路徑發生變化。所以無線自組網需要用動態路由算法來適應拓撲結構的變化，調整路由。

根據路由建立的方式不同，自組網路由可以分為主動式路由、按需路由和混合路由。

主動式路由又稱為表驅動路由，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。常用的表驅動路由如下：DSDV(Destination-Sequenced?Distance?Vector?Routing，目的距離矢量路由)、FSR(Fisheye?Routing，魚眼狀態路由)、OLSR(Optimized?Link?State?Routing,優化鏈路狀態路由)等。?

按需路由中，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。與主動驅動路由相比，按需路由的開銷小。但是數據報文傳送時延較大，不適合于網絡規模較大的應用。常用的按需路由如下：AODV(Ad?hoc?On-Demand?Distance?Vector?Routing，按需距離矢量路由)、DSR(Dynamic?Source?Routing，動態源路由)、TORA(Temporally?Ordered?Routing，臨時按序路由)等。

混合型路由是對主動式路由和按需路由的綜合。這種路由在小范圍局部區域內采用主動式路由，而在區域外節點的路由查找則采用按需路由。這樣就避免了主動式路由中控制開銷過大問題和按需路由中的長時延問題，常見的層次路由協議包括：ZRP(Zone?Routing，區域路由)、CEDAR(Core?Extraction?Distributed?Ad?Hoc?Routing，核心提取的分布自組織路由)等。

自組網路由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，針對不同的實際應用需設計采用相適應的協議。

在三表（水表、電表、燃氣表）無線集抄的應用中，網絡的主要功能是做單向的數據匯集，通信周期間隔較長。其網絡拓撲結構變化頻率低，一般只有在節點增加、刪除時，才會發生網絡拓撲結構變化。同時，其節點一般由電池供電，能量有限；節點的更換周期同表具的更換周期，一般為5-8年。傳統路由過多的協議開銷和頻繁的路由維護，會造成過多的無用能量損耗，縮短網絡的使用壽命。對固定中繼節點的依賴會造成個別節點的能耗加速。傳統的主動式路由、按需路由和混合路由都不適用于三表無線集抄的場合。所以，需在拓撲結構變化頻率低、以單向數據匯聚為主的網絡環境下，針對三表無線集抄網絡能耗低、整體能耗均衡的需求設計相適應的路由建立方法。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明的目的是針對應用于三表無線集抄的自組織網絡，設計一種用于三表無線集抄的階梯式自組網路由建立方法。采用本發明的方法，可以在拓撲結構變化頻率低、以單向數據匯聚為主的無線多跳網絡環境中提供快速的路由建立，并且路由算法開銷少、整體網絡能耗均衡，能使網絡壽命持久。

為方便描述本發明方案，首先相關術語定義如下：

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，根節點的物理結構與其他節點一樣；

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；

路由發起節點：在單次路由建立過程中，發起路由建立請求的節點；

路由特征碼：用以區分不同路由建立過程的特征碼；

第一上級節點：優先級最高的上級節點，每個聯網節點在同一時刻只有一個第一上級節點；

第二上級節點：優先級第二的上級節點，每個聯網節點在同一時刻只有一個第二上級節點；

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。