[发明专利]一种基于信息高速通道的无线传感网跨层路由方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于信息高速通道的无线传感网跨层路由方法。

背景技术

传统的自组织网络中通过路由发现来找到通往目的节点(Sink节点)的合适路径，大量的路由发现消息分组占用了部分网络资源，使得网络性能有所下降；众多节点搜寻的路径纷繁复杂、相互交错，使得大量信息分组交互时容易形成网络拥塞状况。远端节点(距离Sink节点较远的节点)的分组到达Sink节点往往要经历一个漫长的路径，会导致时延过长甚至不能容忍。

发明内容

本发明涉及一种基于信息高速通道的无线传感网跨层路由方法，在无线传感器网络中，工作过程是由不断交替的两个阶段组成的，这两个阶段分别为通道搭建期和数据传输期；通道搭建期和数据传输期交错进行；通道搭建期完成高速信息通道的搭建，并且通道搭建期的时长要远远小于数据传输期的时长；在数据传输期内所有节点之间进行正常的业务数据传输；

所述通道搭建期整体分为三个阶段，首先Sink节点完成网络整体拓扑的探测，获取节点分布情况以及能量、性能等参数；然后通过计算选取出适合的节点形成稳定的高速信息通道，并且告知这些节点被选取为高速通道节点；最后由各个高速通道节点依次向周边邻居节点广播自己的身份，网络中普通节点根据这些广播信息计算出一个进入信息通道的最佳入口节点。

本发明采用的方法能保证所有节点在低能耗状态下能实现比较高的能量利用效率和网络性能，并且能有效降低远端节点发送的分组到达Sink节点的时延。

附图说明

通过参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例，本发明的以上和其它方面及优点将变得更加易于清楚，在附图中：

图1为本发明的网络的时序结构示意图；

图2为本发明的网络拓扑示例示意图。

具体实施方式

在下文中，现在将参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出了各种实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，且不应该解释为局限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完全的，并将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。

在下文中，将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。

本发明设计了一种基于信息高速通道的无线传感网跨层路由方法，通过计算选举出合适的传感器节点形成一条或多条从远端到达Sink节点端的信息分组快速传递路径－－信息高速通道，从而能有效降低大型无线传感器网络中远端节点发送的分组到达Sink节点的时延，提高吞吐量和稳定性。

本发明设计的网络协议由两个大时期组成－－通道搭建期和数据传输期。在通道搭建期，本发明采用一种基于能量与性能参数的高速通道搭建方法，从而能形成一条或多条稳定的高速信息通道。在数据传输期，所有节点进行正常的网络交互。

具体方法如下：

一、网络时序结构

本发明中，无线传感器网络的工作过程是由不断交替的两个阶段组成的，这两个阶段分别为通道搭建期和数据传输期。通道搭建期和数据传输期交错进行；通道搭建期完成高速信息通道的搭建，并且通道搭建期的时长要远远小于数据传输期的时长；在数据传输期内所有节点之间进行正常的业务数据传输。

通道搭建期整体分为三个阶段。首先Sink节点完成网络整体拓扑的探测，获取节点分布情况以及能量、性能等参数；然后通过计算选取出适合的节点形成稳定的高速信息通道，并且告知这些节点被选取为高速通道节点；最后由各个高速通道节点依次向周边邻居节点广播自己的身份，网络中普通节点根据这些广播信息计算出一个进入信息通道的最佳入口节点。

二、通道搭建期

本发明中的通道搭建期采用一种基于邻居发现与距离值、能量参数计算的高速通道搭建方法。

1、整体探测期

首先Sink节点会广播一个网络探测报文，其中有一个距离字段，Sink节点生成报文时初始值为0，每经过一跳距离值增加1。所有节点首次收到探测报文后就记录下其中的距离值并将此报文继续转发出去。如若重复收到探测报文，则将信收到报文中的距离值与之前记录的距离值相比：若新报文中值更小，则删除之前记录的距离值和并记录下新报文中的距离值，然后将此报文继续转发出去；若相同或比记录值大或者此探测报文的TTL值为0则丢弃。

至此完成对所有节点的距离分组，为了让高速通道能尽量向远处延伸，本发明设计方法为每一个距离分组中的所有节点只有一个能入选同一条高速通道。这样就能保证每条高速通道的每一跳都是向网络中距Sink节点的远端建立的。