[發(fā)明專利]基于RPL的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的層數(shù)型路由建立方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510313121.6
• 申請(qǐng)日: 2015-06-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104869604B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高德云;譚元蕊;張宏科;趙偉程;朱婉婷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W40/02
• 分類號(hào): H04W40/02;H04W40/24;H04W84/18
• 代理公司: 北京市商泰律師事務(wù)所 11255
• 代理人: 毛燕生

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于RPL的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的層數(shù)型路由建立方法。該方法包括：從所述的根據(jù)RPL路由協(xié)議構(gòu)建的無(wú)線傳感網(wǎng)中，按照Rank值對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分層，在每一層中按照特定規(guī)則選取一定數(shù)量的簇首；簇首就任后向周圍廣播就任信息，其他節(jié)點(diǎn)決定是否加入簇；節(jié)點(diǎn)入簇后將簇首加入父節(jié)點(diǎn)列表，作為次優(yōu)父節(jié)點(diǎn)，由此整個(gè)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)完成。在數(shù)據(jù)路由部分，節(jié)點(diǎn)將自身采集的傳感信息發(fā)送到簇首，由簇首完成數(shù)據(jù)融合等處理；節(jié)點(diǎn)收到未經(jīng)融合處理的數(shù)據(jù)包則直接發(fā)送到原本的最優(yōu)父節(jié)點(diǎn)，避免二次融合。每個(gè)節(jié)點(diǎn)可保持兩個(gè)父節(jié)點(diǎn)，兩條路由，同時(shí)將融合與未融合的數(shù)據(jù)分開(kāi)傳輸，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)健壯性，均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于RPL的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的層數(shù)型路由建立方法。

背景技術(shù)

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的微型傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線電通信形成的一個(gè)多跳的自組織網(wǎng)路系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域里的被監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，如溫、濕度信息，并將這些信息發(fā)送給觀察者。這些傳感器節(jié)點(diǎn)功耗低、傳輸速率低、處理能力低、能量?jī)?chǔ)備低，并通過(guò)多跳進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。

在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，由于能力受限，節(jié)點(diǎn)之間往往無(wú)法直接通信，通常需要借助中間節(jié)點(diǎn)以多跳路由的方式將源數(shù)據(jù)傳動(dòng)至目的節(jié)點(diǎn)。針對(duì)無(wú)線傳感網(wǎng)的這種低功耗有損網(wǎng)絡(luò)特性，IETF ROLL工作組研究制定了RPL(Routing Protocol for Low-Power andLossy Networks,低功耗有損網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議)。RPL是一個(gè)距離矢量路由協(xié)議，節(jié)點(diǎn)通過(guò)交互信息形成有向無(wú)環(huán)圖，進(jìn)而構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?/p>

為了擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，匯聚節(jié)點(diǎn)往往選取不同于普通傳感節(jié)點(diǎn)的高性能節(jié)點(diǎn)，雖然RPL協(xié)議生成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠茌^好的保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，但由于拓?fù)錇闃?shù)形拓?fù)洌虼水?dāng)節(jié)點(diǎn)密集，規(guī)模較大時(shí)，拓?fù)渖疃葧?huì)較深。而在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲形恢孟鄬?duì)靠近匯聚節(jié)點(diǎn)的傳感器節(jié)點(diǎn)既要采集自身周圍的傳感信息，又要承擔(dān)轉(zhuǎn)發(fā)下層上傳的數(shù)據(jù)包的任務(wù)，因此更容易過(guò)早的耗盡能量。一旦上層的傳感器節(jié)點(diǎn)失效，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)將會(huì)產(chǎn)生較大的震蕩。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種基于RPL的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的層數(shù)型路由建立方法，以提高基于RPL的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的效率。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案。

一種基于RPL的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的層數(shù)型路由建立方法，包括：

在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)初始化完成后，所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)向外廣播簇首競(jìng)爭(zhēng)消息，該簇首競(jìng)爭(zhēng)消息中攜帶節(jié)點(diǎn)所在的層數(shù)和節(jié)點(diǎn)的Rank值；

根據(jù)所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的每一層中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)接收到的簇首競(jìng)爭(zhēng)消息，利用預(yù)定的簇首競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制確定每一層中的簇首節(jié)點(diǎn)；

同一層中包括簇首節(jié)點(diǎn)在內(nèi)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)聚集在同一簇，節(jié)點(diǎn)將自身采集的信息發(fā)送給節(jié)點(diǎn)所在簇中的簇首節(jié)點(diǎn)，所述簇首節(jié)點(diǎn)將自身所在簇中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)采集的信息進(jìn)行信息融合處理后，發(fā)送給所述簇首節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)。

優(yōu)選地，所述的在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)初始化完成后，所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)向外廣播簇首競(jìng)爭(zhēng)消息，該簇首競(jìng)爭(zhēng)消息中攜帶節(jié)點(diǎn)所在的層數(shù)和節(jié)點(diǎn)的Rank值，包括：

在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)初始化完成后，所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)根據(jù)自身的Rank值計(jì)算自身所在層數(shù)，并判斷層數(shù)是否大于2，所述Rank值根據(jù)節(jié)點(diǎn)在所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲械礁?jié)點(diǎn)的相對(duì)位置，由節(jié)點(diǎn)剩余能量和期望重傳次數(shù)決定；

當(dāng)所述層數(shù)大于等于2，則所述節(jié)點(diǎn)向外廣播簇首競(jìng)爭(zhēng)消息，該簇首競(jìng)爭(zhēng)消息中攜帶節(jié)點(diǎn)所在的層數(shù)和節(jié)點(diǎn)的Rank值。

優(yōu)選地，所述的根據(jù)所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的每一層中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)接收到的簇首競(jìng)爭(zhēng)消息，根據(jù)預(yù)定的簇首競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制確定每一層中的簇首節(jié)點(diǎn)，包括：