[发明专利]一种用于三表无线集抄的阶梯式自组网路由建立方法

说明书

技术领域

本发明属于电子技术领域，涉及一种用于三表（电表、水表、燃气表）无线集抄的阶梯式自组网路由建立方法。 

背景技术

无线自组网是由一组具有路由功能的节点组成的分布式无线多跳网络。它的节点传输范围有限，源节点在向目的节点发送数据时，通常需要其它节点提供寻径和中继功能。网络中所有节点和节点间的无线信道构成了网络的通信拓扑结构。节点的增加、删除所带来的拓扑结构变化，会造成通信转发的路径发生变化。所以无线自组网需要用动态路由算法来适应拓扑结构的变化，调整路由。

根据路由建立的方式不同，自组网路由可以分为主动式路由、按需路由和混合路由。

主动式路由又称为表驱动路由，网络中的每个节点都周期性地进行路由分组广播，以维护一张包含到达其他所有节点的路由信息的路由表，并根据网络拓扑的变化随时更新路由表，以实时准确地反映网络的拓扑结构。主动式路由的优势在于目的节点的路由信息存在时，数据分组传输过程就可以立即开始，延时很小；劣势在于需要大量的路由控制报文，协议开销较大。常用的表驱动路由如下：DSDV(Destination-Sequenced Distance Vector Routing，目的距离矢量路由)、FSR(Fisheye Routing，鱼眼状态路由)、OLSR(Optimized Link State Routing,优化链路状态路由)等。 

按需路由中，节点不需要维护及时准确的路由信息，当有数据分组传输需求时才查找路由信息。与主动驱动路由相比，按需路由的开销小。但是数据报文传送时延较大，不适合于网络规模较大的应用。常用的按需路由如下：AODV(Ad hoc On-Demand Distance Vector Routing，按需距离矢量路由)、DSR(Dynamic Source Routing，动态源路由)、TORA(Temporally Ordered Routing，临时按序路由)等。

混合型路由是对主动式路由和按需路由的综合。这种路由在小范围局部区域内采用主动式路由，而在区域外节点的路由查找则采用按需路由。这样就避免了主动式路由中控制开销过大问题和按需路由中的长时延问题，常见的层次路由协议包括：ZRP(Zone Routing，区域路由)、CEDAR(Core Extraction Distributed Ad Hoc Routing，核心提取的分布自组织路由)等。

自组网路由设计需要考虑用户需求、网络能力、自组网特点和运行环境等多种因素，针对不同的实际应用需设计采用相适应的协议。

在三表（水表、电表、燃气表）无线集抄的应用中，网络的主要功能是做单向的数据汇集，通信周期间隔较长。其网络拓扑结构变化频率低，一般只有在节点增加、删除时，才会发生网络拓扑结构变化。同时，其节点一般由电池供电，能量有限；节点的更换周期同表具的更换周期，一般为5-8年。传统路由过多的协议开销和频繁的路由维护，会造成过多的无用能量损耗，缩短网络的使用寿命。对固定中继节点的依赖会造成个别节点的能耗加速。传统的主动式路由、按需路由和混合路由都不适用于三表无线集抄的场合。所以，需在拓扑结构变化频率低、以单向数据汇聚为主的网络环境下，针对三表无线集抄网络能耗低、整体能耗均衡的需求设计相适应的路由建立方法。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是针对应用于三表无线集抄的自组织网络，设计一种用于三表无线集抄的阶梯式自组网路由建立方法。采用本发明的方法，可以在拓扑结构变化频率低、以单向数据汇聚为主的无线多跳网络环境中提供快速的路由建立，并且路由算法开销少、整体网络能耗均衡，能使网络寿命持久。

为方便描述本发明方案，首先相关术语定义如下：

根节点：单个树形路由的最高级节点，只有下级节点，没有上级节点，根节点的物理结构与其他节点一样；

联网节点：已经加入到树形路由的节点；

孤立节点：未加入到树形路由的节点；

路由发起节点：在单次路由建立过程中，发起路由建立请求的节点；

路由特征码：用以区分不同路由建立过程的特征码；

第一上级节点：优先级最高的上级节点，每个联网节点在同一时刻只有一个第一上级节点；

第二上级节点：优先级第二的上级节点，每个联网节点在同一时刻只有一个第二上级节点；

跳数：数据包到达根节点所需要转发的次数；

上行路径：由下级节点指向上级节点的链路；

下行路径：由上级节点指向下级节点的链路。