[發(fā)明專利]基于物理感知信息的點陣網(wǎng)絡(luò)可靠路由方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010928200.9
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112188582B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏明;劉必千;金嘉權(quán)
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H04W40/02
• 分類號: H04W40/02;H04W40/12;H04W40/24
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

一種基于物理感知信息的點陣網(wǎng)絡(luò)可靠路由方法，降低障礙物對于數(shù)據(jù)傳輸可靠性的影響，包括以下步驟：(1)節(jié)點標(biāo)識，根據(jù)傳感器返回的實時障礙物感知信息將節(jié)點標(biāo)識為外部、內(nèi)部和邊界節(jié)點三類；(2)路由恢復(fù)，障礙物移入傳感點陣后，邊界節(jié)點根據(jù)當(dāng)前障礙物感知信息重新規(guī)劃路由路徑，使得數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)沿障礙物邊緣繞行，直至脫離障礙物影響范圍。本發(fā)明利用實時傳感器數(shù)據(jù)直接控制路由決策，大大提高了障礙物突然出現(xiàn)時路由恢復(fù)的實時性，降低了障礙物干擾下數(shù)據(jù)丟失的可能性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于物理感知信息的點陣網(wǎng)絡(luò)可靠路由方法。

背景技術(shù)

障礙物是影響無線傳輸質(zhì)量的重要因素。當(dāng)可移動障礙物遮擋無線信號傳輸路徑時，可能導(dǎo)致部分節(jié)點無法正常與其他節(jié)點通信，從而導(dǎo)致突發(fā)的路由空洞。目前路由協(xié)議主要可分為基于拓撲的，如文獻[1]O.Gnawali,R.Fonseca,K.Jamieson,M.Kazandjieva,D.Moss,and P.Levis,“Ctp:An efficient,robust,and reliable collection treeprotocol for wireless sensor networks,”ACM Transactions on Sensor Networks,vol.10,no.1,pp.1–49,2013(O.Gnawali,R.Fonseca,K.Jamieson,M.Kazandjieva,D.Moss,和P.Levis,“Ctp：一種高效、健壯和可靠的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)收集樹協(xié)議,”ACM傳感器網(wǎng)絡(luò)匯刊,第10卷,第1期,第1頁到第49頁,2013)，的和基于地理位置的，如文獻[2]B.Karp andH.T.Kung,“Gpsr:greedy perimeter stateless routing for wireless networks,”inProceedings of the 6th annual international conference on Mobile computingand networking(MobiCom),2000,p.243–254(B.Karp和H.T.Kung,“無線網(wǎng)絡(luò)中的貪心邊緣無狀態(tài)路由,”第六屆移動計算和網(wǎng)絡(luò)國際年會會議記錄(MobiCom),2000,第243頁到第254頁)。基于拓撲的方法大多要求節(jié)點維護一個動態(tài)的全局傳輸開銷(如到達匯聚節(jié)點的跳數(shù)、傳輸次數(shù)等)，并選擇開銷最低的路徑。基于地理位置的方法則依賴于節(jié)點的地理位置，選擇距離匯聚節(jié)點最近的節(jié)點進行轉(zhuǎn)發(fā)。如文獻[3]A.Mostefaoui,M.Melkemi,andA.Boukerche,“Localized routing approach to bypass holes in wireless sensornetworks,”IEEE Transactions on Computers,vol.63,no.12,pp.3053–3065,2014(A.Mostefaoui,M.Melkemi,和A.Boukerche,“無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中本地化繞洞路由方法,”IEEE計算機匯刊,第63卷,第12期,第3053頁到第3065頁,2014)所述，基于地理位置的方法會遇到“局部最小化”問題，即所有鄰居節(jié)點距離匯聚節(jié)點的距離都比自身更大。該問題僅在路由空洞(空洞內(nèi)部沒有節(jié)點)的邊緣才會發(fā)生。基于地理位置的路由協(xié)議一般通過左手和/或右手法則繞過空洞，如文獻[4]H.Huang,H.Yin,G.Min,J.Zhang,Y.Wu,and X.Zhang,“Energy-aware dual-path geographic routing to bypass routing holes inwireless sensor networks,”IEEE Transactions on Mobile Computing,vol.17,no.6,pp.1339–1352,2018(H.Huang,H.Yin,G.Min,J.Zhang,Y.Wu,和X.Zhang,“無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中能量感知雙路繞洞地理路由,”IEEE移動計算匯刊,第17卷,第6期,第1339頁到1352頁,2018)。然而，現(xiàn)有基于地址位置的路由協(xié)議大多假設(shè)該空洞是靜態(tài)的，對于動態(tài)出現(xiàn)的空洞缺乏有效的快速檢測和恢復(fù)手段。而基于拓撲的路由協(xié)議往往采用鏈路質(zhì)量估計器對通信質(zhì)量進行動態(tài)采樣，如文獻[5]N.Baccour,A.L.Mottola,M.A.H.Youssef,C.A.Boano,and M.Alves,“Radio link quality estimation in wirelesssensor networks:A survey,”ACM Transactions on Sensor Networks,vol.8,no.4,pp.1–33,2012(N.Baccour,A.L.Mottola,M.A.H.Youssef,C.A.Boano,和M.Alves,“無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中無線鏈路質(zhì)量估計研究綜述,”ACM傳感器網(wǎng)絡(luò)匯刊,第8卷,第4期,第1頁到第33頁,2012)。所存在的問題主要包括：(1)現(xiàn)有方法大多依賴于對歷史數(shù)據(jù)包發(fā)送情況統(tǒng)計估計鏈路質(zhì)量，對突發(fā)路由空洞檢測的延遲很大；(2)基于拓撲的方法需要節(jié)點間交換鏈路質(zhì)量估計結(jié)果計算全局傳輸開銷，進一步加大了路由空洞恢復(fù)的延遲。文獻[6]M.Xia,B.Liu,Y.H.Hu,K.Chi,X.Wang,and J.Liu,“Pace:Physical-assistedchannel estimation,”IEEE Transactions on Wireless Communications,vol.19,no.6,pp.3769–3781,2020(M.Xia,B.Liu,Y.H.Hu,K.Chi,X.Wang,和J.Liu,“Pace：物理輔助信道估計,”IEEE無線通訊匯刊,第19卷,第6期,第3769頁到3781頁,2020)提出了一種使用傳感器物理感知信息進行鏈路質(zhì)量估計的方法，較好的解決了現(xiàn)有鏈路質(zhì)量估計器難以對突然出現(xiàn)的障礙物引起的鏈路質(zhì)量變化進行實時估計的問題。然而，該方法無法解決問題(2)，當(dāng)移動障礙物導(dǎo)致突發(fā)路由空洞時，無法完全避免數(shù)據(jù)傳輸失敗。