[發(fā)明專利]一種基于信息高速通道的無線傳感網(wǎng)跨層路由方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410619657.6
• 申請(qǐng)日: 2014-11-05
• 公開（公告）號(hào): CN104363628A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 饒?jiān)?/a>;曹一明;鄧成;朱軍;江朝輝;王永梅;李旸;陳衛(wèi);傅雷揚(yáng);商伶俐;高寧;馬玉寶;丁仁源
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W40/24
• 分類號(hào): H04W40/24
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11385
• 代理人: 董芙蓉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于信息高速通道的無線傳感網(wǎng)跨層路由方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的自組織網(wǎng)絡(luò)中通過路由發(fā)現(xiàn)來找到通往目的節(jié)點(diǎn)(Sink節(jié)點(diǎn))的合適路徑，大量的路由發(fā)現(xiàn)消息分組占用了部分網(wǎng)絡(luò)資源，使得網(wǎng)絡(luò)性能有所下降；眾多節(jié)點(diǎn)搜尋的路徑紛繁復(fù)雜、相互交錯(cuò)，使得大量信息分組交互時(shí)容易形成網(wǎng)絡(luò)擁塞狀況。遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)(距離Sink節(jié)點(diǎn)較遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn))的分組到達(dá)Sink節(jié)點(diǎn)往往要經(jīng)歷一個(gè)漫長(zhǎng)的路徑，會(huì)導(dǎo)致時(shí)延過長(zhǎng)甚至不能容忍。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明涉及一種基于信息高速通道的無線傳感網(wǎng)跨層路由方法，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，工作過程是由不斷交替的兩個(gè)階段組成的，這兩個(gè)階段分別為通道搭建期和數(shù)據(jù)傳輸期；通道搭建期和數(shù)據(jù)傳輸期交錯(cuò)進(jìn)行；通道搭建期完成高速信息通道的搭建，并且通道搭建期的時(shí)長(zhǎng)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于數(shù)據(jù)傳輸期的時(shí)長(zhǎng)；在數(shù)據(jù)傳輸期內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行正常的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸；

所述通道搭建期整體分為三個(gè)階段，首先Sink節(jié)點(diǎn)完成網(wǎng)絡(luò)整體拓?fù)涞奶綔y(cè)，獲取節(jié)點(diǎn)分布情況以及能量、性能等參數(shù)；然后通過計(jì)算選取出適合的節(jié)點(diǎn)形成穩(wěn)定的高速信息通道，并且告知這些節(jié)點(diǎn)被選取為高速通道節(jié)點(diǎn)；最后由各個(gè)高速通道節(jié)點(diǎn)依次向周邊鄰居節(jié)點(diǎn)廣播自己的身份，網(wǎng)絡(luò)中普通節(jié)點(diǎn)根據(jù)這些廣播信息計(jì)算出一個(gè)進(jìn)入信息通道的最佳入口節(jié)點(diǎn)。

本發(fā)明采用的方法能保證所有節(jié)點(diǎn)在低能耗狀態(tài)下能實(shí)現(xiàn)比較高的能量利用效率和網(wǎng)絡(luò)性能，并且能有效降低遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)發(fā)送的分組到達(dá)Sink節(jié)點(diǎn)的時(shí)延。

附圖說明

通過參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，本發(fā)明的以上和其它方面及優(yōu)點(diǎn)將變得更加易于清楚，在附圖中：

圖1為本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)的時(shí)序結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫纠疽鈭D。

具體實(shí)施方式

在下文中，現(xiàn)在將參照附圖更充分地描述本發(fā)明，在附圖中示出了各種實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實(shí)施，且不應(yīng)該解釋為局限于在此闡述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例使得本公開將是徹底和完全的，并將本發(fā)明的范圍充分地傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。

在下文中，將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。

本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種基于信息高速通道的無線傳感網(wǎng)跨層路由方法，通過計(jì)算選舉出合適的傳感器節(jié)點(diǎn)形成一條或多條從遠(yuǎn)端到達(dá)Sink節(jié)點(diǎn)端的信息分組快速傳遞路徑－－信息高速通道，從而能有效降低大型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)發(fā)送的分組到達(dá)Sink節(jié)點(diǎn)的時(shí)延，提高吞吐量和穩(wěn)定性。

本發(fā)明設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議由兩個(gè)大時(shí)期組成－－通道搭建期和數(shù)據(jù)傳輸期。在通道搭建期，本發(fā)明采用一種基于能量與性能參數(shù)的高速通道搭建方法，從而能形成一條或多條穩(wěn)定的高速信息通道。在數(shù)據(jù)傳輸期，所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行正常的網(wǎng)絡(luò)交互。

具體方法如下：

一、網(wǎng)絡(luò)時(shí)序結(jié)構(gòu)

本發(fā)明中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的工作過程是由不斷交替的兩個(gè)階段組成的，這兩個(gè)階段分別為通道搭建期和數(shù)據(jù)傳輸期。通道搭建期和數(shù)據(jù)傳輸期交錯(cuò)進(jìn)行；通道搭建期完成高速信息通道的搭建，并且通道搭建期的時(shí)長(zhǎng)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于數(shù)據(jù)傳輸期的時(shí)長(zhǎng)；在數(shù)據(jù)傳輸期內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行正常的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸。

通道搭建期整體分為三個(gè)階段。首先Sink節(jié)點(diǎn)完成網(wǎng)絡(luò)整體拓?fù)涞奶綔y(cè)，獲取節(jié)點(diǎn)分布情況以及能量、性能等參數(shù)；然后通過計(jì)算選取出適合的節(jié)點(diǎn)形成穩(wěn)定的高速信息通道，并且告知這些節(jié)點(diǎn)被選取為高速通道節(jié)點(diǎn)；最后由各個(gè)高速通道節(jié)點(diǎn)依次向周邊鄰居節(jié)點(diǎn)廣播自己的身份，網(wǎng)絡(luò)中普通節(jié)點(diǎn)根據(jù)這些廣播信息計(jì)算出一個(gè)進(jìn)入信息通道的最佳入口節(jié)點(diǎn)。

二、通道搭建期

本發(fā)明中的通道搭建期采用一種基于鄰居發(fā)現(xiàn)與距離值、能量參數(shù)計(jì)算的高速通道搭建方法。

1、整體探測(cè)期

首先Sink節(jié)點(diǎn)會(huì)廣播一個(gè)網(wǎng)絡(luò)探測(cè)報(bào)文，其中有一個(gè)距離字段，Sink節(jié)點(diǎn)生成報(bào)文時(shí)初始值為0，每經(jīng)過一跳距離值增加1。所有節(jié)點(diǎn)首次收到探測(cè)報(bào)文后就記錄下其中的距離值并將此報(bào)文繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)出去。如若重復(fù)收到探測(cè)報(bào)文，則將信收到報(bào)文中的距離值與之前記錄的距離值相比：若新報(bào)文中值更小，則刪除之前記錄的距離值和并記錄下新報(bào)文中的距離值，然后將此報(bào)文繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)出去；若相同或比記錄值大或者此探測(cè)報(bào)文的TTL值為0則丟棄。

至此完成對(duì)所有節(jié)點(diǎn)的距離分組，為了讓高速通道能盡量向遠(yuǎn)處延伸，本發(fā)明設(shè)計(jì)方法為每一個(gè)距離分組中的所有節(jié)點(diǎn)只有一個(gè)能入選同一條高速通道。這樣就能保證每條高速通道的每一跳都是向網(wǎng)絡(luò)中距Sink節(jié)點(diǎn)的遠(yuǎn)端建立的。