[發明專利]用于間歇性連通無線傳感器網絡的路由協議

有效

• 申請號: 201310488535.3
• 申請日: 2013-10-17
• 公開（公告）號: CN103532845A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 房鼎益;韓雨澇;陳曉江;劉晨;尹小燕;王薇
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: H04L12/721
• 分類號: H04L12/721;H04L1/18;H04W84/18
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 林兵

技術領域

本發明涉及無線傳感器網絡領域，具體涉及一種用于間歇性連通無線傳感器網絡的路由協議。該協議適用于要求網絡生命期長，數據收集具有一定的可靠性和實時性的一類應用。

背景技術

數據收集是所有無線傳感器網絡應用中須具備的一項基本功能，如在野外土遺址形變監測的應用中，需要收集土遺址的溫度、濕度、光度和鹽堿度等信息，然后進行土遺址風險評估，并作出相應的保護措施。如何將這些數據經過多跳路由匯聚到sink節點（基站），使得數據的收集滿足一定的可靠性和實時性，同時保證網絡具有較長的生命期成為本領域面臨的問題。以下是目前幾種比較常見的路由協議。

FLOOD協議是一種傳統的數據路由協議。其執行原理為：源節點采集到數據后，將數據以廣播形式向所有處于活動狀態的鄰居節點轉發，直到數據包到達目的節點或者到達預先設定的最大跳數。使用FLOOD協議采集數據存在資源的盲目使用、數據傳輸時能量消耗巨大、資源浪費等嚴重的問題。

RMS協議是一種多流水線調度協議，根據鏈路質量選擇轉發集，并給每個傳感器節點分配最優的活動時隙，保證數據可以在多個流水線間切換轉發，有效的保證了數據傳輸的可靠性和實時性。但節點工作調度的分配需要大量的通信和計算開銷，產生大量的能量開銷。另外，RMS在選擇轉發集時沒有考慮傳感器節點能量的因素，單純以鏈路質量作為參考選擇轉發集，容易導致部分節點因頻繁使用而能量枯竭，極大的降低了網絡生命期。這些因素使得RMS不合適用于具有較長網絡生命期的監測，如野外土遺址的形變監測。

發明內容

針對上述現有技術中存在的缺陷或不足，本發明的目的在于，提供一種適用于間歇性連通無線傳感器網絡的路由協議（Energy?Balancing?Routing?Protocol?for?Wireless?Sensor?Network?with?Intermittent?Connectivity，簡稱EBRP協議）。這里所說的間歇性連通無線傳感器網絡是指為了節省能量，在保證網絡連通性前提下，每個節點在工作和休眠狀態下交替運行。

為了實現上述目的，本發明采用了如下的技術方案予以解決：

一種用于間歇性連通無線傳感器網絡的路由協議，包括初始化階段S1和運行階段S2；

初始化階段S1：

步驟S1-1：確定網絡中所有傳感器節點在網路中的層數；

步驟S1-2：確定所有傳感器節點的下一跳鄰居表；

步驟S1-3：確定轉發集：分別將每個傳感器節點的下一跳鄰居表中的節點按照與當前節點形成鏈路的SLQE度量以降序排序，取前k個節點組成該當前節點的轉發集；

運行階段S2：

S2-1：對傳感器網絡中的每個節點的轉發集排序，生成排序后的轉發集；

S2-2：網絡中每個節點按照排序后的轉發集將數據包轉發給下一跳節點，直至數據包發送到sink節點。

進一步的，所述初始化階段中的步驟S1-1確定網絡中所有傳感器節點在網路中的層數的步驟如下：

網絡中共有p個傳感器節點；sink節點廣播HM包；網絡內每個傳感器節點接收到第一個HM包后再經歷一個時間段T₁，并選擇該時間段T₁內自身接收到的所有HM包中跳數hop最小的HM包，將該HM包中跳數hop加1后廣播該HM包，并將該跳數加1得到的值作為當前傳感器節點所在的層數，直至網絡中的p個傳感器節點均獲得HM包，形成q+1層的網絡分層圖，其層數表示為：L0，L1，…，Lq；其中，L0表示sink節點所在的層數；距離sink節點一跳的傳感器節點的層數表示為L1；距離sink節點u跳的傳感器節點的層數表示為Lu。

進一步的，所述初始化階段中的S1-2：確定所有傳感器節點的下一跳鄰居表的具體步驟如下：

步驟S1-2-1：確定每個節點的鄰居節點的ID和鄰居節點的剩余能量；

步驟S1-2-2：分別計算網絡中每個節點的工作調度；

步驟S1-2-3：確定節點i和其下一跳鄰居表中的節點j形成的鏈路的鏈路度量。

進一步的，所述步驟S1-2-1：確定每個節點的鄰居節點的ID和鄰居節點的剩余能量的步驟如下：