[发明专利]无线传感器网络的路由方法及系统

说明书

【技术领域】

本发明涉及无线传感器网络，尤其涉及无线传感器网络的路由方法及系统。

【背景技术】

无线传感器网络的广泛应用影响到日常生活中的方方面面。在许多应用中，无线传感器网络中的传感节点是移动的。例如，野外监控、环境勘探、或者把传感器装备到动物身上进行跟踪监测。

在移动无线传感器网络中，由于信道衰减、屏蔽、干扰、节点失效或移动等因素使得连接断裂频繁发生。一旦连接断裂，必须立刻进行重新路由或者替换路由。否则，就会出现分组丢失和很大的延迟。因此路径的鲁棒性成为移动无线传感器网络路由设计的关键，一方面要保证路径上的连接不易断裂，更重要的是在连接断裂时，可以以较小的代价绕过断裂连接，高效恢复路径，使分组继续按着路由路径转发。

而无线传感器网络的另一特点就是传感器计算、存储、通信能力受限，特别是能量有限，因此路由的方法不能过于复杂而导致开销过大，节约能耗提高传感器节点寿命是一个不得不考虑的问题。虽然有许多不同的针对移动无线传感器网络的路由协议被提出，然而对路径的鲁棒性考虑的并不充分，大多并不考虑传感器节点频繁移动的情况，对于路径的恢复也使用传统的重新路由，寻找另一条到达目标节点的路径，这势必会带来巨大的开销和较低的路由性能。它们都不适合于高动态的网络拓扑，尤其不适合能量与计算能力都受限的移动传感器节点。因此，快速路径恢复、高效使用能量以及高鲁棒性便成为在移动无线传感网络中设计路由协议的主要目标。

【发明内容】

提供一种减少能量消耗、快速适应拓扑变化的无线传感器网络的路由方法及系统。

技术方案如下：

一种无线传感器网络的路由方法，包括以下步骤：S1.从指定节点接收广播消息，该广播消息包括：由两个以上指定节点构成的指定路径；S2.若本节点的邻居节点中包含至少两个所述指定节点，则本节点作为保护节点与所述指定路径组成鲁棒路径；S3.本保护节点协同所述指定节点转发分组。

一种无线传感器网络的路由系统，包括：分组接收模块，从指定节点接收广播消息，该广播消息包括由两个以上指定节点构成的指定路径；保护节点决策模块，本节点的邻居节点中包含至少两个所述指定节点，则本节点作为保护节点与所述指定路径组成鲁棒路径；协同模块，本保护节点协同所述指定节点转发分组。

上述无线传感器网络的路由方法和系统，保护节点是根据从指定节点获得的指定路径分组确定的，当指定路径上的一个指定节点移动，该指定节点的保护节点集将随之变化，能够以较小的开销实时更新，快速建立一条新鲁棒路径适应拓扑变化；此外，由于避免了从不稳定或失效的连接上重新传递，节省了能源消耗。

【附图说明】

图1是一种实施方式中无线传感器网络的路由方法的流程图；

图2是鲁棒路径组成的示意图；

图3是保护节点协同所述指定节点转发分组的示意图；

图4是等效回退时间示意图；

图5是补救回退时间示意图；

图6是等效节点分布区域示意图；

图7是补救节点分布区域示意图；

图8是一种实施方式中无线传感器网络的路由系统的结构框图；

图9是节点移动对路由性能影响仿真的分组成功投递率图；

图10是节点移动对路由性能影响仿真的端到端时延图；

图11是节点移动对路由性能影响仿真的能量消耗图；

图12是在节点最大速率为10m/s情况下，连接错误率对路由性能影响仿真的分组成功投递率图；

图13是在节点最大速率为10m/s情况下，连接错误率对路由性能影响仿真的端到端时延图；

图14是在节点最大速率为10m/s情况下，连接错误率对路由性能影响仿真的能量消耗图。

【具体实施方式】

以下结合具体实施方式和附图做出详细描述。

一种无线传感器网络的路由方法，如图1所示，包括以下步骤：

100.从指定节点接收广播消息，该广播消息包括：由两个以上指定节点构成的指定路径(intended path)；广播消息可以是控制信息或数据分组；指定路径信息可以是局部的指定路径消息，也可以整体的指定路径消息。

本步骤包括：

110.在起始节点和目标节点建立指定路径，指定路径上的每个节点称为指定节点；

120.作为优选，本实施方式中，每个指定节点广播局部的指定路径消息，局部的指定路径消息包括起始节点、目标节点、当前节点ID以及它的上位节点和下位节点。起始节点和目标节点用来识别一条指定路径。