[發明專利]無線傳感器網絡中基于節點占用度的跨層QOS路由方法

有效

• 申請號: 201110450524.7
• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN102523616A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 尚鳳軍;劉鵬
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04W40/04
• 分類號: H04W40/04;H04W40/24
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術領域

本發明涉及一種路由方法，特別是一種基于節點占用度的路由方法。

背景技術

無線傳感器網絡涉及微機電子系統技術、現代網絡技術、無線通信技術、傳感器技術等多個交叉學科的熱點領域。2003年，美國《商業周刊》專版論述，將無線傳感器網絡列為第一項的未來新興技術。美國《今日防務》更認為無線傳感器網絡的應用和發展將引起一場劃時代的變革。2004年《IEEE?Spectrum》雜志專題論述無線傳感器網絡的未來，國外發達國家很早就開始了無線傳感器網絡的研究。如美國1998年就提出了在于監視敵方的“智能塵埃”概念。進行了包括REMBASS、CEC、SensorIT、SmartDust、WINS等項目的研究。2002年10月英特爾公司發表了“基于微型傳感器網絡的新型計算發展規劃”致力于環境監測、太空探索等領域的研究。同年歐盟也提出了EYES計劃用于研究無線傳感器的構架、協議、安全等內容。日本、芬蘭、意大利、德國、英國等國家也相繼加入到了無線傳感器網絡的研究中。我國1999年啟動了無線傳感器網絡的研究。2001年中科院成立了微系統研究與發展中心，用于領導中科院的無線傳感器網絡相關工作。2004年國家自然科學基金將《面向傳感器網絡的分布自治系統關鍵技術及協調控制理論》列入重點項目。2006年初發布的《國家長期科學與技術發展規劃綱要》中3個方向有2個與無線傳感器網絡有關。2010年“十五”計劃和遠景規劃中，無線傳感器網絡被列為重點發展產業。

無線傳感器網絡QOS研究初期，多是參考傳統網絡中的QOS保障機制。當時無線傳感器網絡主要用于簡單的數據傳輸，類型單一，要求較低。所以傳統觀點認為在無線傳感器網絡中考慮QOS不是必要的，參考傳統網絡的“盡力而為模式”已經可以滿足當時的業務需求。傳統網絡QOS體系結構包括了集成服務、區分服務和多標簽交換。集成服務提供基于流的端到端質量保證服務，但其控制機制較復雜，同時擴展性較差，也不穩定。區分服務簡化了內部節點對應用的實際要求，提供可擴展的QOS體系結構。多標簽交換將集成服務和區分服務結合，使地址映射成固定長度的標簽，然后用包轉發和包交換技術。另外隨著研究和應用的深入，不同的業務對無線傳感器網絡提出了不同的QOS要求。按照原來的方式，在網絡發生擁塞時，業務隨機被丟棄的模式越來越不能適應無線傳感器網絡的發展和應用了。無線傳感器網絡的普及也隨之帶來了，網絡的多元化應用，無線傳感器網絡不再只是單純的傳輸一些簡單數據。大量的多媒體信息也逐步需要利用無線傳感器網絡來進行傳輸。因此，面對不同的業務信息流，可提供不同QOS服務等級的QOS保障體系越來越受到關注。無線傳感器網絡的QOS機制研究包括QOS保障機制、QOS度量選擇和綜合集成技術方面，從具體的操作層面分類，網絡協議棧各層都有相應的解決方案，包括QOS模型、QOS路由協議、QOS信令機制、QOS?MAC協議和動態自適應等方面。傳統網絡的體系結構采用開放系統互連(OSI)標準，每層協議都只能使用通過下層提供接口來取得服務，解決相應的問題，每層相對獨立。

AODV算法作為反應式路由算法，只有當源節點沒有到目的節點的路徑時，才會發出路由信號。算法的基本流程如下：當源節點需要向某節點發送數據，但路由表中沒有到目的節點路徑時，源節點就向整個網絡廣播路由請求RREQ。節點接收到RREQ后，檢查自身路由信息，如果接收過相同的RREQ且目的節點序列號小于路由信息中記錄的序列號則拋棄RREQ。如果節點沒有接收過此RREQ或者接收過此RREQ，但其節點序列號大于路由信息中的記錄，則建立反向路由，指向發送RREQ的節點。如果節點就是目的節點或者節點的路由表項中有到目的節點的有效路由，則節點發送RREP給源節點，回應此次RREQ。若節點沒有，則節點更新路由表信息，并向鄰居節點轉發RREQ。當源節點接收到RREP數據包后，開始傳輸數據。AODV算法雖然不需要時刻維護路由，適合無線傳感器網絡的特點。但也有不少的缺點。比如，做為反應式路由算法，只能被動的更新路由，不能主動的維護路由。因此為了能及時發現鏈路問題，需要經常發送Hello消息來判斷鏈路的連通性。不但增加了網絡負載，而且消耗了自身的能量。其次，當網絡的并行任務過多時，某些最優路徑上的節點已經處于忙碌狀態了，如果此時有新的任務選中了其中的節點，那么任務傳輸數據的延時就會增大，甚至丟包的現象會頻繁出現。

發明內容

本發明的目的就是提供一種無線傳感器網絡中基于節點占用度的跨層QOS路由方法，該方法通過節點占用度控制節點的選擇，在路由查詢過程中，繞開處于傳輸狀態的節點，減少排隊時延。

本發明的目的是通過這樣的技術方案實現的，其路由方法為：