[發(fā)明專利]一種基于加權(quán)距離及緊湊路由的數(shù)據(jù)傳輸方法

在審

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• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113518320A
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于珊平;武祎;馮立輝;高瑞雪;陳佩雨;夏兆宇;辛喆;韓航程;李向梅;王瑞;盧繼華
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: H04W4/38
• 分類號: H04W4/38;H04W40/24;H04W84/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于加權(quán)距離及緊湊路由的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于：所述方法依托的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)包括若干節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)包括節(jié)點(diǎn)初始化模塊、控制模塊、路由表建立模塊、信息采集與封裝模塊、路由選擇模塊、判決模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)包丟棄模塊以及路由表更新模塊；

控制模塊包括核心控制單元、驅(qū)動(dòng)單元以及電源單元；信息采集與封裝模塊包括信息采集單元以及信息編碼單元；信息采集單元包括定位單元以及傳感器組；傳感器組包括單不限于溫度傳感器、光敏傳感器、煙霧傳感器、聲音傳感器、可燃?xì)怏w傳感器以及CO濃度傳感器；數(shù)據(jù)傳輸模塊包括數(shù)據(jù)傳輸單元和無線通信單元；

其中，路由選擇模塊包括加權(quán)距離計(jì)算單元以及鄰居選擇單元；路由表建立模塊包括鄰居節(jié)點(diǎn)信息收集單元以及當(dāng)前節(jié)點(diǎn)路由表建立單元；信息采集與封裝模塊包括信息采集單元以及信息編碼單元；路由表更新模塊包括路由信息添加單元、路由刪除單元以及路由修改單元；判決模塊包括一跳鄰居判決單元、鄰居能量判決單元、二跳鄰居判決單元、鄰居目的判決單元以及節(jié)點(diǎn)移動(dòng)判決單元；

所述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中各模塊以及各單元的連接關(guān)系如下：

節(jié)點(diǎn)初始化模塊與路由選擇模塊相連；路由選擇模塊分別與路由表建立模塊、路由表更新模塊以及判決模塊相連；信息采集與封裝模塊與路由表更新模塊以及數(shù)據(jù)傳輸模塊相連；判決模塊分別與路由表更新模塊、路由選擇模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊以及數(shù)據(jù)包丟棄模塊相連，信息采集與封裝模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊分別與控制模塊相連；控制模塊的核心控制單元分別連接驅(qū)動(dòng)單元、電源單元、信息采集與封裝模塊的信息編碼單元以及數(shù)據(jù)傳輸模塊的無線通信單元；

具體到單元與各模塊的連接關(guān)系如下：

信息采集與封裝模塊中的信息采集單元與信息編碼單元相連，信息編碼單元與路由信息添加單元相連；節(jié)點(diǎn)初始化模塊與加權(quán)距離計(jì)算單元相連；加權(quán)距離計(jì)算單元分別與路由表建立模塊、路由修改單元相連；路由表建立模塊與鄰居選擇單元相連；

鄰居選擇單元與一跳鄰居判決單元以及鄰居能量判決單元相連；一跳鄰居判決單元與數(shù)據(jù)包丟棄模塊相連；鄰居能量判決單元與二跳鄰居判決單元以及路由刪除單元相連；二跳鄰居判決單元與數(shù)據(jù)傳輸模塊中的數(shù)據(jù)傳輸單元以及鄰居目的判決單元相連；節(jié)點(diǎn)移動(dòng)判決單元與加權(quán)距離計(jì)算單元相連；

所述基于加權(quán)距離及緊湊路由的數(shù)據(jù)傳輸方法，包括路由建立及數(shù)據(jù)傳輸兩部分；

其中，路由建立，包括如下步驟：

步驟1、節(jié)點(diǎn)初始化模塊初始化節(jié)點(diǎn)ID、帶寬、最大傳輸距離、能量、信號發(fā)送次數(shù)、最大發(fā)送次數(shù)；

步驟2、加權(quán)距離計(jì)算單元基于距離、帶寬、信道質(zhì)量以及能量四者加權(quán)計(jì)算混合加權(quán)距離，并將計(jì)算的混合加權(quán)距離給路由表建立模塊；

其中，加權(quán)距離的計(jì)算依據(jù)距離、帶寬、信道質(zhì)量以及能量乘以系數(shù)加權(quán)；

步驟3、節(jié)點(diǎn)判斷信號發(fā)送次數(shù)是否已達(dá)上限，若是，路由表建立完成，若否，鄰居節(jié)點(diǎn)信息收集單元向周圍發(fā)送帶寬、ID及能量查詢信號，信號發(fā)送次數(shù)加1；

步驟4、在發(fā)送查詢信號后，若沒有收到反饋信號，則跳至步驟3，否則若收到反饋信號，則依據(jù)收到該信號的鄰居節(jié)點(diǎn)向當(dāng)前節(jié)點(diǎn)反饋的包含有節(jié)點(diǎn)ID、地址、帶寬以及能量的信息進(jìn)行相應(yīng)操作，具體為：若當(dāng)前節(jié)點(diǎn)收到了反饋信息，則路由信息添加單元將封裝的信息添加到路由信息表中，即在當(dāng)前節(jié)點(diǎn)路由表建立單元在路由表中記錄鄰居節(jié)點(diǎn)的ID、地址、帶寬以及能量，再跳至步驟3；

其中，鄰居節(jié)點(diǎn)是指當(dāng)前節(jié)點(diǎn)在傳輸距離及電量允許范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)；

路由表建立模塊將建立的路由表給鄰居選擇單元，鄰居選擇單元選擇路由表中加權(quán)距離從小到大排序的鄰居節(jié)點(diǎn)；

其中，數(shù)據(jù)傳輸，包括如下步驟：

步驟A、信息采集與封裝模塊采集信息并將信息進(jìn)行編碼封裝；

其中，采集信息由信息采集單元完成，對采集來的信息進(jìn)行編碼由信息編碼單元完成；

其中，編碼方式包括但不限于奇偶校驗(yàn)、CRC校驗(yàn)以及信道編碼；

步驟B、一跳鄰居判決單元判決節(jié)點(diǎn)是否有鄰居節(jié)點(diǎn)，若否，丟棄數(shù)據(jù)包；若是，跳至步驟C；

丟棄數(shù)據(jù)包由數(shù)據(jù)包丟棄模塊完成；

其中，一跳鄰居判決單元用于查詢路由表是否有鄰居節(jié)點(diǎn)；

步驟C、鄰居能量判決單元判決鄰居節(jié)點(diǎn)是否有足夠的能量傳遞數(shù)據(jù)包，若否，則經(jīng)路由刪除單元將該路由刪除，若是則跳入步驟D；

其中，路由刪除單元用于刪除路由信息；

步驟D、二跳鄰居判決單元，判斷該鄰居是否還有其他鄰居節(jié)點(diǎn)，若是，則經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸模塊中的數(shù)據(jù)傳輸單元或無線傳輸單元傳輸數(shù)據(jù)，若否，則跳至步驟E；

其中，二跳鄰居判決單元用于判斷該鄰居是否還有其他鄰居節(jié)點(diǎn)；數(shù)據(jù)傳輸單元位于數(shù)據(jù)傳輸模塊中，該模塊用于當(dāng)前數(shù)據(jù)塊的傳輸；

步驟E、鄰居目的判決單元判斷該鄰居節(jié)點(diǎn)是否是目的節(jié)點(diǎn)，如是，則將數(shù)據(jù)包傳輸給目的節(jié)點(diǎn)；若否，則將該鄰居節(jié)點(diǎn)從路由表中刪除；

其中，鄰居目的判決單元用于判決鄰居節(jié)點(diǎn)是否是目的節(jié)點(diǎn)；

此外，節(jié)點(diǎn)移動(dòng)判決單元判定節(jié)點(diǎn)是否發(fā)生了移動(dòng)，若發(fā)生了移動(dòng)則路由修改單元用于修改路由表中的能量以及距離信息。