[发明专利]一种新的形成汇聚梯度的无线传感器网络路由方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感器网络，更具体地说，涉及一种形成汇聚梯度的无线传感器网络路由方法。

背景技术

在传统无线网络中，星型网络(star)、网状网(mesh)、自组织网是最常见的网络形式。星型网络通常是指通信节点之间一跳可达的网络形式。网状网一般具有现对固定的网络拓扑，网络节点的移动性不强，网间通信通过路由交换完成，但路由表随着网络规模而增加。自组网是一种移动性很强的无线网络组网模式，节点的随机移动使得网络连接关系频繁变化，所以每条路由的有效性与节点移动速度、通信半径、节点密度直接相关。自组网的路由通常是即时路由，即在有通信数据的时候才启动寻路过程。一般自组织网络协议比较复杂，且网络带宽占用较大。网状网和自组织网络都支持点到点通信的组网模式。

随着传感器技术、无线通信技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术的飞速发展和日益成熟，具有感知能力、计算能力和通信能力的微型传感器网络开始大范围出现。数据汇聚型无线传感器网络是传感器网络所特有的一种网络形式。无线传感器网络能够协作地实时检测、跟踪和采集网络布设区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些信息进行协同、融合处理，获得较为准确的结论，然后传送至用户。它在军事、环境监测、医疗卫生、工业自动化、公共安全等方面具有广泛的应用前景。

无线传感器网络是由大量具有通信与计算能力的微小传感器节点密集布设在无人值守的监控区域而构成的智能自治网路系统。微型传感器节点一般采用电池供电，传感网的一大特点是能量受限。传感器网络的另一个重要特点是应用特定性，为了提高上传数据信息熵和事件准确率，网络节点间常需要多类型传感器、多节点协同信息处理，并要求实现被监测区域的无缝覆盖，因此，传感器网络具有节点布设密度高，节点感知信息具有冗余性等特点。另外，无线传感器网络不依赖于固定的基础设施，网络节点要求具有自组织能力。

无线传感器网络的数据流量特点是大量的传感器节点感知数据，向汇聚节点(SINK节点)汇聚传输。路由协议性能是影响网络性能的关键因素。路由协议按实现机制分为主动式路由、反应式式路由。主动式路由中，节点通过周期性地广播路由信息分组，交换路由信息，主动发现路由并进行维护。但其不适合动态变化的网络，其路由表的维护会占用大量宝贵的无线信道资源，同时在大规模的网络中，也需要很大的存储空间用来存储路由表。反应式式路由不必要维护所有节点的路由信息，只要当节点之间需要通信的时候才会发起路由发现过程，路由发现信息一般是以广播的形式发送出去：另外按需路由还包括一个路由维护的过程，主要用来跟新路由表、删除失效的路由表项。其优点是无需周期性广播路由信息，节省了网络资源，缺点是路由发现机制导致了路由时延增大，难以满足实时性业务的需要。混合式路由汲取两种路由方式特点的基础上提出的一种对路由时延和网络负荷进行折中的路由方式。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种形成汇聚梯度的无线传感器网络路由方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种形成汇聚梯度的无线传感器网络路由方法，包括以下步骤：

(1)形成近汇聚节点路由，

(2)形成远汇聚节点(SINK节点)路由，

(3)节点处理路由请求，

(4)节点处理路由回复。

本发明的有益效果是：在本发明方法中，近SINK节点的节点路由是一种主动路由，所以效率高，网络开销和时延小，算法简单易实现。由于路由总是处于已建立的状态，当有数据发送时，可以立即发送，时延小。远SINK节点路由是一种反应式路由，当有数据要发送时，才会建立到SINK节点的路由，因为应用近SINK节点所建立的路由，不仅大大缩短路由发现时间，而且减少了系统耗费。总之，该路由方法，大大减少了无线传感器网络系统的控制开销，延长了网络的生存时间。

附图说明

图1本发明中汇聚节点(SINK节点)周期发送路由建立帧的流程框图，

图2本发明节点接收到路由建立帧的处理过程框图，

图3本发明节点有数据发送到汇聚节点处理过程框图，

图4本发明节点处理路由请求的过程框图，

图5本发明节点处理路由回复的过程框图，

图6本发明路由建立帧RINIT帧的格式图，

图7本发明路由请求RREQ帧的格式图，

图8本发明路由回复RREP帧的格式图。

具体实施方式