[發明專利]一種支持隨機移動的移動傳感網路由方法

有效

• 申請號: 201210006048.4
• 申請日: 2012-01-10
• 公開（公告）號: CN102695237A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 陳志;崔華;岳文靜
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W40/02
• 分類號: H04W40/02;H04W40/24;H04W84/18
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明是一種支持隨機移動節點的節能的無線傳感網絡解決方案。主要用于解決無線傳感網中處理個別節點移動和節能的問題，屬于計算機網絡、無線傳感器網絡和嵌入式的交叉技術領域。

背景技術

傳感器技術、嵌入式計算技術、現代網絡及無線通信技術、分布式信息處理技術等的發展，使得帶有無線通信能力、計算能力、存儲能力和電池電源的無線傳感器節點變得越來越廉價。無線傳感器網絡被廣泛配置在各種不同級別的應用中，如醫療監護、農作物土壤監測、邊境保護、航海航空探索、戰場和敵方環境偵察以及各種各樣的培訓和監視應用，如緊急預備和響應。無線傳感器網絡成為當前國際上備受關注的、由多學科高度交叉的新興前沿研究熱點領域。

在傳統的無線傳感器網絡的研究和應用中，傳感器節點是保持不動的，如森林火險監測和農作物土壤環境監測，只需要將傳感器節點靜態地分布在感知區域，但是在很多情況下，傳感器節點是需要移動的。導致節點移動的原因有很多，如受環境影響(如在風或者水的環境中)、部署區域內有可移動的平臺(如目標跟蹤中的機器人、戰場偵察中的士兵)或者在無線傳感器網絡結構設計中使用移動設備(如飛機和車輛)。由于移動，傳感器節點在最初的部署之后可能要改變它們的位置，節點的移動導致原來的網絡連接斷裂、路由中斷、數據信息不能正常收集和傳送。傳感器節點的移動使得需要設計新的路由協議來適應網絡拓撲結構的改變。

本發明中移動傳感器網由分散的移動節點和部分靜態節點組成,移動節點除了具有傳統節點的傳感、計算和通信能力外,還具有一定的機動能力。

對于一些危險場合和動態環境對象,如災難現場緊急救援、建筑物內危險品泄漏等,傳統的無線傳感器網絡部署方法實現起來將十分困難甚至失效,而移動傳感器網絡的機動能力使問題迎刃而解。

?????網絡層路由協議是無線傳感器網絡的一種關鍵的支撐技術,路由協議的優劣直接影響到網絡的性能。移動傳感器網絡的特點使得移動傳感器網絡的路由協議既不同于傳統網絡的路由協議,也與應用于傳統靜態無線傳感器網絡的網絡協議以及應用于移動Ad?hoc網的協議存在差別。傳統網絡路由協議設計主要是避免網絡擁塞、保持網絡的連通性和高質量的網絡服務,靜態無線傳感器網絡路由沒有考慮節點的移動性,而移動Ad?hoc網的協議所支持的節點不存在能量的限制。相對于已經廣泛應用的傳統靜態傳感器網絡,移動傳感器網絡近年來才引起人們的廣泛關注。節點移動使移動傳感器網絡路由算法的設計變得非常復雜,一方面要頻繁更新路徑以適應節點移動的需要,另一方面又要設法降低占空比,最大化電池壽命,這兩個要求之間是相互矛盾的。

發明內容

技術問題：本發明的目的是解決移動傳感網中移動節點和延長網絡生存時間的問題，構建一個移動傳感器網絡模型，利用改進的分簇路由算法和GPS定位使移動節點穩定的傳輸信息和延長網絡的生存時間。

技術方案：本發明的方法是一種改進性和綜合性的方法，綜合了分簇的路由協議和GPS定位功能，在移動傳感器網中移動節點的移動速度限定在緩慢的移動狀態。通過對路由協議的改進保證傳輸數據的穩定。

一、體系結構

????移動無線傳感網體系結構由兩部分組成，一個部分是位置不變的靜止節點組成的網絡拓撲結構，另一部分是單個或部分的移動節點。

1.?靜止節點的拓撲結構

移動無線傳感網是由位置不變的靜止節點組成的拓撲結構為中心，網路中的各節點負責消息的采集以及消息的分組轉發；移動節點根據簇頭對移動節點計算出的分數值，決定加入哪個簇。

2.移動節點

????移動節點由一個移動的信息采集節點和部分可移動的備用簇頭節點組成，

移動的信息采集節點負責信息的采集并通過合適的簇頭將信息傳到基站。當某個簇頭節點電量不足時，可移動的備用簇頭節點就移動到該簇頭位置，代替該簇頭工作。

二、方法流程

1.利用改進的分簇路由算法形成靜態的網絡拓撲結構

（1）選擇簇頭

簇頭節點的選擇依據網絡中所需要的簇頭節點總數，具體的選擇辦法是：每個移動傳感網節點隨機選擇0-1之間的一個值。如果選定的值小于某一個閥值，那么這個節點成為簇頭節點。簇頭一旦選定就不再改變。?????????????????

???（2）簇建立

選定簇頭節點后，通過廣播告知整個網絡。網絡中的其他節點根據接收信息的信號強度決定從屬哪個簇，并通知相應的簇頭節點，完成簇的建立。