[发明专利]适用于光电传感器无线MESH网络的可靠多径路由算法

说明书

本发明提出适用于光电传感器无线MESH网络的可靠多径路由算法。该算法包括网络拓扑建立、路由节点分层树建立、通信链路质量选择、路由生成共四个方面。本发明针对单径路由和低质量链路在多电磁干扰、信号强衰减等恶劣工业环境中无法保证数据可靠传输的问题，提出一种基于通信链路质量的可靠多径路由算法。该算法首先建立光电传感器无线MESH网络的网络拓扑，然后采用广度优先搜索算法遍历网络拓扑图，得到分层的树状拓扑结构。根据接收信号强度指示值对链路质量进行评判和筛选，提高了路由中每跳的通信质量，增强了路由及网络的健壮性。同时为了控制路由冗余，为每个节点设置邻居节点上限，可以有效地精简路由表，从而降低路由开销。

技术领域

本发明涉及通信领域中的光电传感器无线传感器网络技术，具体地说是一种适用于光电传感器无线MESH网络的可靠多径路由算法。

背景技术

随着无线通信技术的发展，光电传感器无线传感器网络技术逐渐被应用到工业现场。光电传感器无线传感器网络技术的引入解决了工业现场布线困难、安装维护成本高等问题。凭借低功耗和低成本的特点，光电传感器无线传感器网络在工业自动化领域具有广阔的应用前景。

路由协议负责将数据分组从源节点通过网络转发到目的节点，它主要包括两个方面的功能：寻找源节点和目的节点的优化路径，然后将数据分组沿着优化路径逐跳转发。传统的网络路由协议主要以跳数或通信延迟为路由的标准，同时考虑流量均衡等网络因素。工业应用对于监测网络的数据端到端传输提出了苛刻的可靠性指标，所以除了要考虑传统网络的应用需求外，光电传感器无线MESH网络的路由还要尽可能地保证数据传输的高可靠性。为此，在光电传感器无线MESH网络中，路由表通常由网络管理者集中计算然后分发给网络的各节点。

传统的无线传感器网络路由算法，大多属于单径路由，一旦中间节点的失效，便无法保证恶劣工业环境下可靠通信；还有一部分虽然采用多径路由，但在选择路由中没有考虑通信链路的质量，将所有可用的连接都加入路由中，低质量连接使得通信失败概率增大，路由表过于臃肿，增加了网络开销，造成通信资源的浪费。因此，需要设计一种适合于光电传感器无线MESH网络的多径路由算法，在以保证数据传输高可靠性的同时，还能够使得网络的开销合理。

发明内容

针对光电传感器无线传感器网络中数据高可靠传输的要求，本发明提出一种适用于光电传感器无线MESH网络的可靠多径路由算法。该算法包括网络拓扑建立、路由节点分层树建立、通信链路质量选择、路由生成共四个方面。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：适用于光电传感器无线MESH网络的可靠多径路由算法包括以下步骤：

建立无线路由网络拓扑；

建立该网络的路由节点分层树；

在无线路由网络拓扑上进行通信链路质量检测；

根据路由节点分层树以及通信链路质量生成路由。

所述建立无线路由网络拓扑包括以下步骤：

待加入网络的路由设备侦听由网关或己经加入网络的路由设备的信标；

如果收到网关的信标，则向网关发送加入清求，通过身份验证之后，加入网络；

如果收到已经加入网络的路由设备发出的信标，发送加入清求，通过身份验证后加入网络。

所述建立该网络的路由节点分层树包括以下步骤：

步骤1：取网关节点，记为r，设r的层级为0，创建队列，把r加入到队列中，标记r为已经访问过；层级加1；设置指针指向r；

步骤2：移出队列的队首元素，记为n；若指针指向队列元素的层级不等于队首元素层级，则层级加1，指针指向n；