[发明专利]一种能量有效的混合无线传感器网络路由方法

说明书

本发明提供了一种能量有效的混合无线传感器网络路由方法。包含面向静态汇聚节点的基于拷贝的停等转发，面向动态汇聚节点的路由转发路径的构建，数据包吸引和冗余消除三部分组成。在初始阶段，网络中的每个节点默认采用基于拷贝的停等转发方式把数据包传递给静态汇聚节点，接下来，移动汇聚节点通过锚节点创建自己的路由转发结构，同时执行数据冗余消除步骤。通过该方法，可以有效延长网络寿命，且仍然能保持高的数据包上传成功率。

技术领域

本发明属于无线传感器网络的组网技术领域，具体涉及一种能量有效的混合无线传感器网络路由方法。

背景技术

有效延长无线传感器网络寿命是无线传感器网络路由方法的一个主要设计目标，目前多数基于部署静态汇聚节点所设计的路由方法无法从根本上解决静态汇聚节点造成的“热点”问题，即静态汇聚节点周边的节点由于承载的分组转发任务过重，能量消耗过快，进而造成无线传感器网络寿命的缩短；经研究，在无线传感器网络中部署移动汇聚节点是解决“热点”问题的一个有效方法，移动汇聚节点会使得无线传感器网络的路由转发路径会动态发生变化，会使得整个无线传感器网络中的节点能量消耗相对均衡，进而有效延长无线传感器网络的寿命，然而，纯粹部署动态汇聚节点将造成路由转发结构的动态变化，容易产生较大的协议开销来维护动态变化的路由转发结构，而过大的协议开销会减少甚至抵消汇聚节点的移动性所带来的收益。目前，绝大多数的无线传感器网络数据路由方法的设计仅局限于静态汇聚节点或动态汇聚节点，无法真正有效的结合静止汇聚节点和动态汇聚节点各自的优势，并能够同时克服静态汇聚节点和动态汇聚节点各自的缺陷。

发明内容

为了消除静态汇聚节点所造成的“热点”问题和动态汇聚节点造成的路由协议开销大的问题，有效结合静态汇聚节点和动态汇聚节点的有点，发明了的一种能量有效的混合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实现的：一种能量有效的混合无线传感器网络路由方法，路由方法如下：

(1)网络中的节点在转发数据默认沿着静态汇聚节点建立的路由路径上传，除了最后一跳静态汇聚节点的邻居节点外，数据包在途经的每一跳节点中都会在等待队列(wait_queue)中停留时间T_wait，并在节点的拷贝队列(copy_queue)中存放一个备份；

(2)移动汇聚节点从当前邻居节点中选择锚节点，通过锚节点代替自己(移动汇聚节点)传播路由信息，并建立面向移动汇聚节点的路由转发结构；网络中接收到移动汇聚节点的路由信息后，即刻把数据包转向，沿着移动汇聚节点的路由路径上传给移动汇聚节点。

进一步地，每个节点中的等待队列(wait_queue)和拷贝队列(copy_queue)的容量不限；

进一步地，从数据源节点开始上传数据包时，除最后一跳节点外，途径的每一跳节点时，该数据包首先在当前节点中的等待队列(wait_queue)停留一个固定时间，并在转发给下一跳节点前，在当前节点中的拷贝队列(copy_queue)中存一份该数据包的拷贝，并为该备份的数据包设置一个有效时间，有效时间过后，该数据包立刻从拷贝队列中被清除。

进一步地，所述锚节点满足三个条件：1)非静态汇聚节点的邻居节点；2)非静态汇聚节点路由转发树中的叶子节点；3)离移动汇聚节点最近；

进一步地，所述面向移动汇聚节点的路由转发结构的路由信息的传播范围包含三部分：1)锚节点在静态汇聚节点所建立的路由转发树中的子孙节点；2)锚节点在静态汇聚节点所建立的路由转发树中等梯度的邻居节点及其各自的子孙节点；3)锚节点和与其等梯度的邻居节点到静态汇聚节点之间的路由路径上的传感器节点，其中最后一跳静态汇聚节点的邻居节点除外。

进一步地，所述方法还包括节点中冗余数据包的消除；消除方法为：

对于锚节点和与之在静态汇聚节点路由转发树中等梯度的邻居传感器节点，直接把等待队列和拷贝队列中数据包上传给移动汇聚节点；