[發(fā)明專利]針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的低功耗定向廣播方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310010943.8
• 申請日: 2013-01-11
• 公開（公告）號: CN103024858A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙蘊龍;武廣君;宋洪濤;蘭海燕
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H04W40/10
• 分類號: H04W40/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定向廣播策略。

背景技術(shù)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量有限是制約無線傳感網(wǎng)絡(luò)的一個最為重要的因素，一旦能量耗盡就意味著節(jié)點失效，可能造成數(shù)據(jù)的丟失或者無法傳遞，由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常工作在環(huán)境惡劣或者是比較危險的探測區(qū)域，所以更換電池非常困難。

近年來電池硬件的研究進展比較緩慢，研究人員逐漸把方向轉(zhuǎn)換為對網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的研究，傳統(tǒng)的AODV協(xié)議機制在AODV協(xié)議中需要建立路由時，源節(jié)點首先廣播一個路由請求(Route?Request,RREQ)分組。中間節(jié)點收到RREQ時，首先根據(jù)該RREQ提供的信息建立到上一跳的反向路由，接著查找自己的路由表，如果發(fā)現(xiàn)有到目的節(jié)點的有效路由,那么通過反向路由傳送路由應(yīng)答(Route?Replay,RREP)分組。如果沒有發(fā)現(xiàn)到目的節(jié)點的有效路由，那么就將收到的RREQ廣播給鄰居節(jié)點，直到該RREQ到達目的節(jié)點，由目的節(jié)點生成RREP，并沿著已經(jīng)建立起來的反向路由傳給源節(jié)點。如圖8所示，0號節(jié)點是源節(jié)點，11號節(jié)點是目的節(jié)點。0號節(jié)點發(fā)送請求報文RREP以建立它到11號節(jié)點的路由，直至11號目的節(jié)點收到請求報文才向0號源節(jié)點發(fā)起回復報文RREQ，最終建立的路徑是{0,7,10,11}。當同一個路由請求報文RREQ有若干不同的回復報文RREP時，源節(jié)點將根據(jù)所有回復報文RREP中標記的目的節(jié)點序列號，選取RREP中標記的目的節(jié)點序列號是最大的作為回復報文，或者在RREP中標記目的節(jié)點序列號相同時，選取RREP中跳數(shù)最小的作為回復報文，從而根據(jù)回復報文建立路由。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量問題已經(jīng)成為現(xiàn)今的研究熱點與難點，傳統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由發(fā)現(xiàn)策略采用的是AODV協(xié)議，AODV協(xié)議通過向全網(wǎng)廣播路由請求報文來建立路由，但在已知目的節(jié)點的方向的基礎(chǔ)上，會形成一些不必要的廣播。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種可以提高無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的很多網(wǎng)絡(luò)性能的針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的低功耗定向廣播方法。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

第一步：初始化網(wǎng)絡(luò)拓撲

無線傳感器節(jié)點在部署完畢后，根據(jù)從sink節(jié)點已知的坐標信息，進行坐標轉(zhuǎn)換，確定目的節(jié)點在以當前工作節(jié)點為坐標原點的坐標系中的位置，以此方向為x軸的正方向，確定工作節(jié)點的坐標系；

第二步：劃分扇形區(qū)域

根據(jù)已經(jīng)確定的x軸方向以x軸為角平分線以2/3π為頂角確定傳感范圍的一個扇形，均分另兩個扇形；

第三步：確定傳感半徑

根據(jù)得到的扇形，在每個扇形中通過增大傳感半徑即增大傳輸功率的方法搜尋鄰居節(jié)點，使得每個扇形至少存在一個鄰居節(jié)點，將鄰居節(jié)點根據(jù)所在扇形進行編號，將編號信息插入到數(shù)據(jù)包當中；

第四步：定向廣播

在路由發(fā)現(xiàn)過程中應(yīng)用定向廣播，對已經(jīng)標記好定向扇形編號的節(jié)點接收到源節(jié)點廣播的RREQ消息，消息中包括的節(jié)點IP地址、能量信息、扇形編號、廣播類型相關(guān)信息，進行寫入節(jié)點信息處理，收到源節(jié)點廣播包卻不屬于定向扇形的節(jié)點將收到的廣播包進行丟包處理，判斷方法依據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點判據(jù)；

第五步：路由發(fā)現(xiàn)

接收到RREQ消息的節(jié)點判斷自己是否為目的節(jié)點，如果不是目的節(jié)點，則進行第一步到第四步的重復迭代過程從而構(gòu)建路由，如果是目的節(jié)點則路由構(gòu)建成功，沿著所構(gòu)建路由的反方向進行傳輸數(shù)據(jù)操作。

本發(fā)明是基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議為AODV的協(xié)議改進的技術(shù)研究，設(shè)計了一種定向廣播的路由發(fā)現(xiàn)算法（DB_AODV），該方法具有以下優(yōu)點：

（1）DB_AODV協(xié)議相比傳統(tǒng)的AODV協(xié)議在分組投遞率有很大的提高，組投遞率是一個描述網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的指標，用于表示在一定時間內(nèi)從源節(jié)點發(fā)送出來的數(shù)據(jù)包可成功傳輸至目的節(jié)點的比率。在實驗中通過改變拓撲結(jié)構(gòu)的規(guī)模來測試加入定向廣播算法的AODV協(xié)議與通用協(xié)議的性能（見圖5）。