[發明專利]一種基于加權距離及緊湊路由的數據傳輸方法

在審

• 申請號: 202110670822.0
• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113518320A
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）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）人: 北京理工大學
• 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

本發明涉及一種基于加權距離及緊湊路由的數據傳輸方法，屬于無線網絡路由及數據傳輸技術領域。所述方法初始化節點各參數后，依據距離、帶寬、信道質量及能量的線性疊加計算加權距離，發送查詢信號并建立路由；采集信息并進行編碼封裝后受控制模塊控制，經數據傳輸模塊進行傳輸；判決節點是否有鄰居節點、是否有足夠多能量以及鄰居是否還有其他鄰居節點來決定數據傳輸還是該鄰居節點從路由表中刪除；當節點間距離變動即節點移動、信道、帶寬及能量變動時，路由表會相應修改。所述方法的加權距離為混合動態加權，大大降低了運算量；采用緊湊路由與數據傳輸，大大提升了傳輸效率；同時有利于避免信息泄露和偵聽，提高了信息傳輸的安全性。

技術領域

本發明涉及一種基于加權距離及緊湊路由的數據傳輸方法，屬于無線網絡路由及數據傳輸技術領域。

背景技術

隨著技術進步，無線傳感器網絡的應用越來越廣泛，比如用于應急、預警以及環境監測等。由于許多類型傳感器成本很低，布設容易，并且功耗很低，使得傳感器節點在工業領域得到廣泛使用。傳感器節點大多采用飛機拋灑的方式進行放置，在條件惡劣或野外場地可以極大提高傳輸效率。

由于傳感器網絡節點通常采用電池供應能量，而在實際應用中，節點電源在一段時間內不可更新，從而使得網絡的生存時間與能量消耗密切相關。此外，在緊急的應用場景如森林火場中，網絡的傳輸效率起決定性作用，此時需要綜合考慮傳輸距離、帶寬、信道質量對網絡性能的影響。基于此，國內外專家學者針對加權路由和跨層路由設計開展了廣泛的研究，期望通過恰當地設置路由策略搜索準則降低網絡能耗,通過跨層設計提高網絡傳輸速度。

在現有的加權路由的研究中，多數僅考慮了能量和最短路徑，且涉及大量求和乘除計算，導致運算量大，算法復雜度高。在基于信道特性的路由研究中，僅僅考慮了鏈路的信噪比，而忽略了能量、帶寬等的影響。在相關的跨層路由設計中，考慮了節點切換、擁塞及最小跳數，并未考慮物理信道質量，即狀態信息質量(Channel State Information,CSI)。

發明內容

本發明的目的是針對現有基于加權路由存在加權信息計算復雜、不靈活進而導致時延大，以及跨層數據傳輸因物理層與鏈路層頻繁切換導致傳輸效率低的技術現狀，提出了一種基于加權距離及緊湊路由的數據傳輸方法。

本發明的核心思想是：初始化節點各參數后，依據距離、帶寬、信道質量及能量的線性疊加計算加權距離，發送查詢信號并建立路由；采集信息并進行編碼封裝后受控制模塊控制，經數據傳輸模塊進行傳輸；判決節點是否有鄰居節點、是否有足夠多能量以及鄰居是否還有其他鄰居節點來決定數據傳輸還是該鄰居節點從路由表中刪除；當節點間距離變動即節點移動、信道、帶寬及能量變動時，路由表會相應修改。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

所述基于加權距離及緊湊路由的數據傳輸方法依托的數據傳輸系統包括若干節點，每個節點包括節點初始化模塊、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、數據傳輸模塊、數據包丟棄模塊以及路由表更新模塊；

節點的數量為大于等于5個；

控制模塊包括核心控制單元、驅動單元以及電源單元；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、可燃氣體傳感器以及CO濃度傳感器；數據傳輸模塊包括數據傳輸單元和無線通信單元；

其中，節點初始化模塊包括節點ID初始化單元、帶寬初始化單元、最大傳輸距離初始化單元以及能量初始化單元；路由選擇模塊包括加權距離計算單元以及鄰居選擇單元；路由表建立模塊包括鄰居節點信息收集單元以及當前節點路由表建立單元；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點移動判決單元；