[发明专利]一种无线传感网地理位置路由空洞处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线传感器网络通讯技术领域，具体涉及一种无线传感网地理位置路由空洞处理方法。

背景技术

在数据分组传送目标区域的过程中，分为数据分组发往目标区域和目标区域内散布数据分组2个阶段。在数据分组发往目标区域过程中，基于地理位置信息和能量感知的路由协议GEAR(Geographical and Energy Aware Routing)利用地理位置信息和能量作为选择路径的标准，选择最佳路径，将数据传送到目标区域，被认为是目前解决能量和处理资源严重受限的无线传感器网络中最有效的路由协议之一。

无线传感器网络系统模型中，假设每个节点都是静止的，并能通过GPS或者其他一些技术获得节点自己的剩余能量信息，每个数据分组都指定了目的地的地理位置。节点N转发数据分组，其目标区域的中心节点为T(称为目标节点)，GEAR 路由协议的执行流程如图1所示，包括以下步骤：

1）、节点N遍历本节点的邻居节点列表，判断实际代价比节点N小的邻居节点                                                是否存在；

2）、若邻节点中实际代价比节点N小的节点存在，判断节点中是否存在目标节点T，判断结果为是，则数据分组传送结束；判断结果为否，则将节点作为下一跳转发数据分组；

3）、若节点N 的所有邻居节点到目标节点T的实际代价都比节点N大，则N 为空洞节点，此时节点N 选取邻节点中实际代价次最小的节点，判断节点中是否为目标节点T，判断结果为是，则数据分组传送结束；判断结果为否，则将节点作为下一跳转发数据分组，这样数据分组的传送避免了空洞节点N。

如果节点N 没有其邻居节点的实际代价值，则使用估计代价作为的缺省值。

邻居节点的估计代价计算公式如下：

                    

为N的邻居节点到目标节点T的估计代价；

a为比可调权值参数；

为节点到目标节点T距离归一化取值；

为节点N到目标节点T的距离；

为N的邻居节点到T节点最大的值；

为节点剩余能量归一化取值；

为节点N的已消耗能量；

为N的邻居节点中已消耗的最大能量。

如图2图所示，假设节点均匀分布在矩形区域，且单位距离节点数据传送能量代价为1。有数据分组从节点S到目标节点T，C到T到距离最短，节点C是S到节点T的最优路由节点，但是由于G、H、L、M节点为无效节点，节点C出现路由空洞。

针对路由空洞问题，节点C选择其附近最小代价节点B（或者D）作为次最优路由。当再次有数据从节点S传送至目标节点T时，选择最小能量路径为B-A-J-K-T路径。GEAR协议查询数据方法可以在一定程度上减少路由空洞的产生。

但是经能量代价优化获得的路径，经过一段时间后，若原路由空洞节点成为新空洞节点的邻居节点中代价次最小节点，则会出现选择原来空洞节点作为下一跳，反复形成先前的路由空洞问题。如图1所示，C节点为原路由空洞节点，经过一段时间后，节点B也成为了路由空洞节点，由于节点C与节点B 的实际代价值大小相近，所以节点B有可能会选择C作为下一跳节点，而重复出现了之前的路由空洞问题。这时需要在两个节点间多次循环作为下一跳，才能跳出路由空洞区域，会造成大量不必要的能量损耗。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种无线传感器网络路由空洞处理方法，它能避免原路由空洞节点与新空洞节点之间相互选择，节省网络中的节点的能量。

本发明所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括以下步骤：

步骤1、判断空洞节点：节点查看hole位是否含有空洞节点信息，如果hole位为空洞节点信息，则在节点的邻居节点中选取非空洞节点承接数据分组；

步骤2、判断目的节点：在节点的邻居节点中寻找目的节点，若存在目的节点，数据分组传送至目的节点；

步骤3、判定路由节点：在邻居节点中不存在目的节点的情况下，在节点的两跳节点集选距离目的节点最近的非空洞节点，然后在一跳节点集中找出到两跳节点代价最小的节点，将该一跳节点和该两跳节点作为路由节点；

步骤4、确认空洞节点：在步骤3中，一跳节点集中没有找到两跳节点代价最小的节点，则节点为空洞节点，修改节点的hole参数为空洞节点信息，发送hello消息给邻居节点，并转入步骤1中。

在上述步骤2中，包括以下步骤：