[發明專利]適用于光電傳感器無線MESH網絡的可靠多徑路由算法

有效

• 申請號: 201710177136.3
• 申請日: 2017-03-23
• 公開（公告）號: CN108632940B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 梁煒;廖柯;楊健;潘福成;王愷;張思超;苑旭東
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所;中電科技集團重慶聲光電有限公司
• 主分類號: H04W40/02
• 分類號: H04W40/02;H04W40/12;H04W84/18
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 王倩

本發明提出適用于光電傳感器無線MESH網絡的可靠多徑路由算法。該算法包括網絡拓撲建立、路由節點分層樹建立、通信鏈路質量選擇、路由生成共四個方面。本發明針對單徑路由和低質量鏈路在多電磁干擾、信號強衰減等惡劣工業環境中無法保證數據可靠傳輸的問題，提出一種基于通信鏈路質量的可靠多徑路由算法。該算法首先建立光電傳感器無線MESH網絡的網絡拓撲，然后采用廣度優先搜索算法遍歷網絡拓撲圖，得到分層的樹狀拓撲結構。根據接收信號強度指示值對鏈路質量進行評判和篩選，提高了路由中每跳的通信質量，增強了路由及網絡的健壯性。同時為了控制路由冗余，為每個節點設置鄰居節點上限，可以有效地精簡路由表，從而降低路由開銷。

技術領域

本發明涉及通信領域中的光電傳感器無線傳感器網絡技術，具體地說是一種適用于光電傳感器無線MESH網絡的可靠多徑路由算法。

背景技術

隨著無線通信技術的發展，光電傳感器無線傳感器網絡技術逐漸被應用到工業現場。光電傳感器無線傳感器網絡技術的引入解決了工業現場布線困難、安裝維護成本高等問題。憑借低功耗和低成本的特點，光電傳感器無線傳感器網絡在工業自動化領域具有廣闊的應用前景。

路由協議負責將數據分組從源節點通過網絡轉發到目的節點，它主要包括兩個方面的功能：尋找源節點和目的節點的優化路徑，然后將數據分組沿著優化路徑逐跳轉發。傳統的網絡路由協議主要以跳數或通信延遲為路由的標準，同時考慮流量均衡等網絡因素。工業應用對于監測網絡的數據端到端傳輸提出了苛刻的可靠性指標，所以除了要考慮傳統網絡的應用需求外，光電傳感器無線MESH網絡的路由還要盡可能地保證數據傳輸的高可靠性。為此，在光電傳感器無線MESH網絡中，路由表通常由網絡管理者集中計算然后分發給網絡的各節點。

傳統的無線傳感器網絡路由算法，大多屬于單徑路由，一旦中間節點的失效，便無法保證惡劣工業環境下可靠通信；還有一部分雖然采用多徑路由，但在選擇路由中沒有考慮通信鏈路的質量，將所有可用的連接都加入路由中，低質量連接使得通信失敗概率增大，路由表過于臃腫，增加了網絡開銷，造成通信資源的浪費。因此，需要設計一種適合于光電傳感器無線MESH網絡的多徑路由算法，在以保證數據傳輸高可靠性的同時，還能夠使得網絡的開銷合理。

發明內容

針對光電傳感器無線傳感器網絡中數據高可靠傳輸的要求，本發明提出一種適用于光電傳感器無線MESH網絡的可靠多徑路由算法。該算法包括網絡拓撲建立、路由節點分層樹建立、通信鏈路質量選擇、路由生成共四個方面。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：適用于光電傳感器無線MESH網絡的可靠多徑路由算法包括以下步驟：

建立無線路由網絡拓撲；

建立該網絡的路由節點分層樹；

在無線路由網絡拓撲上進行通信鏈路質量檢測；

根據路由節點分層樹以及通信鏈路質量生成路由。

所述建立無線路由網絡拓撲包括以下步驟：

待加入網絡的路由設備偵聽由網關或己經加入網絡的路由設備的信標；

如果收到網關的信標，則向網關發送加入清求，通過身份驗證之后，加入網絡；

如果收到已經加入網絡的路由設備發出的信標，發送加入清求，通過身份驗證后加入網絡。

所述建立該網絡的路由節點分層樹包括以下步驟：

步驟1：取網關節點，記為r，設r的層級為0，創建隊列，把r加入到隊列中，標記r為已經訪問過；層級加1；設置指針指向r；

步驟2：移出隊列的隊首元素，記為n；若指針指向隊列元素的層級不等于隊首元素層級，則層級加1，指針指向n；