[發(fā)明專利]一種無線傳感網(wǎng)地理位置路由空洞處理方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210181997.6
• 申請日: 2012-06-05
• 公開（公告）號: CN102665252A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 江禹生;樊宇;晉保霞
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: H04W40/10
• 分類號: H04W40/10;H04W40/02
• 代理公司: 重慶大學(xué)專利中心 50201
• 代理人: 唐開平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無線傳感網(wǎng)地理位置路由空洞處理方法。

背景技術(shù)

在數(shù)據(jù)分組傳送目標(biāo)區(qū)域的過程中，分為數(shù)據(jù)分組發(fā)往目標(biāo)區(qū)域和目標(biāo)區(qū)域內(nèi)散布數(shù)據(jù)分組2個階段。在數(shù)據(jù)分組發(fā)往目標(biāo)區(qū)域過程中，基于地理位置信息和能量感知的路由協(xié)議GEAR(Geographical?and?Energy?Aware?Routing)利用地理位置信息和能量作為選擇路徑的標(biāo)準(zhǔn)，選擇最佳路徑，將數(shù)據(jù)傳送到目標(biāo)區(qū)域，被認(rèn)為是目前解決能量和處理資源嚴(yán)重受限的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中最有效的路由協(xié)議之一。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模型中，假設(shè)每個節(jié)點(diǎn)都是靜止的，并能通過GPS或者其他一些技術(shù)獲得節(jié)點(diǎn)自己的剩余能量信息，每個數(shù)據(jù)分組都指定了目的地的地理位置。節(jié)點(diǎn)N轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)分組，其目標(biāo)區(qū)域的中心節(jié)點(diǎn)為T(稱為目標(biāo)節(jié)點(diǎn))，GEAR?路由協(xié)議的執(zhí)行流程如圖1所示，包括以下步驟：

1）、節(jié)點(diǎn)N遍歷本節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)列表，判斷實際代價比節(jié)點(diǎn)N小的鄰居節(jié)點(diǎn)????????????????????????????????????????????????是否存在；

2）、若鄰節(jié)點(diǎn)中實際代價比節(jié)點(diǎn)N小的節(jié)點(diǎn)存在，判斷節(jié)點(diǎn)中是否存在目標(biāo)節(jié)點(diǎn)T，判斷結(jié)果為是，則數(shù)據(jù)分組傳送結(jié)束；判斷結(jié)果為否，則將節(jié)點(diǎn)作為下一跳轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)分組；

3）、若節(jié)點(diǎn)N?的所有鄰居節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)T的實際代價都比節(jié)點(diǎn)N大，則N?為空洞節(jié)點(diǎn)，此時節(jié)點(diǎn)N?選取鄰節(jié)點(diǎn)中實際代價次最小的節(jié)點(diǎn)，判斷節(jié)點(diǎn)中是否為目標(biāo)節(jié)點(diǎn)T，判斷結(jié)果為是，則數(shù)據(jù)分組傳送結(jié)束；判斷結(jié)果為否，則將節(jié)點(diǎn)作為下一跳轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)分組，這樣數(shù)據(jù)分組的傳送避免了空洞節(jié)點(diǎn)N。

如果節(jié)點(diǎn)N?沒有其鄰居節(jié)點(diǎn)的實際代價值，則使用估計代價作為的缺省值。

鄰居節(jié)點(diǎn)的估計代價計算公式如下：

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為N的鄰居節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)T的估計代價；

a為比可調(diào)權(quán)值參數(shù)；

為節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)T距離歸一化取值；

為節(jié)點(diǎn)N到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)T的距離；

為N的鄰居節(jié)點(diǎn)到T節(jié)點(diǎn)最大的值；

為節(jié)點(diǎn)剩余能量歸一化取值；

為節(jié)點(diǎn)N的已消耗能量；

為N的鄰居節(jié)點(diǎn)中已消耗的最大能量。

如圖2圖所示，假設(shè)節(jié)點(diǎn)均勻分布在矩形區(qū)域，且單位距離節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳送能量代價為1。有數(shù)據(jù)分組從節(jié)點(diǎn)S到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)T，C到T到距離最短，節(jié)點(diǎn)C是S到節(jié)點(diǎn)T的最優(yōu)路由節(jié)點(diǎn)，但是由于G、H、L、M節(jié)點(diǎn)為無效節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)C出現(xiàn)路由空洞。

針對路由空洞問題，節(jié)點(diǎn)C選擇其附近最小代價節(jié)點(diǎn)B（或者D）作為次最優(yōu)路由。當(dāng)再次有數(shù)據(jù)從節(jié)點(diǎn)S傳送至目標(biāo)節(jié)點(diǎn)T時，選擇最小能量路徑為B-A-J-K-T路徑。GEAR協(xié)議查詢數(shù)據(jù)方法可以在一定程度上減少路由空洞的產(chǎn)生。

但是經(jīng)能量代價優(yōu)化獲得的路徑，經(jīng)過一段時間后，若原路由空洞節(jié)點(diǎn)成為新空洞節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)中代價次最小節(jié)點(diǎn)，則會出現(xiàn)選擇原來空洞節(jié)點(diǎn)作為下一跳，反復(fù)形成先前的路由空洞問題。如圖1所示，C節(jié)點(diǎn)為原路由空洞節(jié)點(diǎn)，經(jīng)過一段時間后，節(jié)點(diǎn)B也成為了路由空洞節(jié)點(diǎn)，由于節(jié)點(diǎn)C與節(jié)點(diǎn)B?的實際代價值大小相近，所以節(jié)點(diǎn)B有可能會選擇C作為下一跳節(jié)點(diǎn)，而重復(fù)出現(xiàn)了之前的路由空洞問題。這時需要在兩個節(jié)點(diǎn)間多次循環(huán)作為下一跳，才能跳出路由空洞區(qū)域，會造成大量不必要的能量損耗。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是提供一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由空洞處理方法，它能避免原路由空洞節(jié)點(diǎn)與新空洞節(jié)點(diǎn)之間相互選擇，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)的能量。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過這樣的技術(shù)方案實現(xiàn)的，它包括以下步驟：

步驟1、判斷空洞節(jié)點(diǎn)：節(jié)點(diǎn)查看hole位是否含有空洞節(jié)點(diǎn)信息，如果hole位為空洞節(jié)點(diǎn)信息，則在節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)中選取非空洞節(jié)點(diǎn)承接數(shù)據(jù)分組；

步驟2、判斷目的節(jié)點(diǎn)：在節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)中尋找目的節(jié)點(diǎn)，若存在目的節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)分組傳送至目的節(jié)點(diǎn)；

步驟3、判定路由節(jié)點(diǎn)：在鄰居節(jié)點(diǎn)中不存在目的節(jié)點(diǎn)的情況下，在節(jié)點(diǎn)的兩跳節(jié)點(diǎn)集選距離目的節(jié)點(diǎn)最近的非空洞節(jié)點(diǎn)，然后在一跳節(jié)點(diǎn)集中找出到兩跳節(jié)點(diǎn)代價最小的節(jié)點(diǎn)，將該一跳節(jié)點(diǎn)和該兩跳節(jié)點(diǎn)作為路由節(jié)點(diǎn)；

步驟4、確認(rèn)空洞節(jié)點(diǎn)：在步驟3中，一跳節(jié)點(diǎn)集中沒有找到兩跳節(jié)點(diǎn)代價最小的節(jié)點(diǎn)，則節(jié)點(diǎn)為空洞節(jié)點(diǎn)，修改節(jié)點(diǎn)的hole參數(shù)為空洞節(jié)點(diǎn)信息，發(fā)送hello消息給鄰居節(jié)點(diǎn)，并轉(zhuǎn)入步驟1中。

在上述步驟2中，包括以下步驟：