[发明专利]一种基于地理位置的流量路由树构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及自组网和传感器网络领域，尤其涉及一种基于地理位置的流量路由树构建方法。

背景技术

近些年在自组网和传感器网络领域提出了地理位置路由的概念。它能够利用局部地理位置信息生成路由线路，从而避免了由主动和反应式路由协议引起的大量通信和存储开销。在地理位置路由帮助数据包跳出局部极小值找到一个合适路径的众多迂回策略中，树路由是其中之一。

树路由的有效性取决于预先构造的路由树的质量，而现有的树构建方法采用自上而下和集中的方式，并且没有考虑网络中的流量负载。

当选择根节点不恰当时，容易产生大量的冲突包，大量的冲突包会导致更复杂的路由。同时，如果在包含路由树的链接中具有高流量，树中很可能存在一个瓶颈，那么在此路由树上执行的路由性能将会变差。

发明内容

本发明提供了一种基于地理位置的流量路由树构建方法，本发明同时考虑了位置和流量信息，减少冲突包的数量，消除瓶颈，并且减少平均路径跳数，增加了平均路径吞吐量，实现了很好的路由性能，详见下文描述：

一种基于地理位置的流量路由树构建方法，所述流量路由树构建方法包括以下步骤：

1)初始化步骤：

每个簇头使用不相交集数据结构、以及优先级队列数据结构，所述不相交集数据结构用于在簇中用于跟踪每个节点的成员资格；所述优先级队列数据结构用于存储到所有相邻簇的虚拟带宽和距离；

簇的中心为簇中所有节点位置的平均值；两个相邻簇的距离为簇中心的距离；两个相邻簇的虚拟带宽是两个簇节点间所有可用带宽之和；根据引力函数计算每对相邻簇的引力；

2)合并步骤：

引力最大的一对相邻簇最先合并；

两个簇合并时，节点数多的簇的簇头作为新簇的簇头出现，节点数少的簇的簇头作为新簇的簇成员；新簇到其相邻簇的虚拟带宽由原簇到其相邻簇的带宽计算得到；新簇到相邻簇的最高可用带宽的链路是原簇到相邻簇的最高带宽的链路；

更新新簇与其相邻簇的距离、虚拟带宽、最高可用链路、引力等信息；

3)迭代执行合并步骤，直到只剩一个簇或剩余簇没有引力才结束，得到一个包涵路由树的所有节点的大簇，该大簇的簇头即路由树的根节点。

其中，所述新簇的中心由两个原簇的大小和中心计算得到。

进一步地，所述引力函数为：

其中，bandwidth(C₁,C₂)为两个相邻簇的虚拟带宽；dist(C₁,C₂)为两个簇C₁和C₂的距离；两个簇的引力越强，越快被合并。

其中，所述优先级队列数据结构还使得查找目标相邻簇的时间缩短。

进一步地，当使用优先级队列数据结构和不相交集数据结构合并时，较小簇的簇头将两个数据结构作为簇信息的一部分提交给新的簇头。

本发明提出了自底而上的分布式设计方法即TART方法。它致力于解决在地理位置路由中，树路由过于依赖预先构造的路由树的质量，而造成的一系列问题。使得基于TART方法的地理位置路由具有良好的可靠性、健壮性，其有益效果主要体现在以下三方面：

(1)本发明采用自底向上的构建方法，避免了因根节点选取不当引起的冲突包较多的问题，进而减小了路由的复杂度；

(2)本发明采用分布式，并且考虑了节点位置信息和流量负载，不仅避免了由局部流量过高而产生的瓶颈问题，还提高了系统的可靠性；

(3)本发明考虑了相邻簇间的距离和可用带宽，使得平均路径跳数减小，平均路径吞吐量增大，减少了数据包传输时间，延长了节点的寿命，提高了系统吞吐量。

附图说明

图1为一种基于地理位置的流量路由树构建方法的流程图；

图2为簇和簇间链路的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种基于地理位置的流量路由树方法，主要用于解决在地理位置路由中，由冲突包数量多、高流量产生的瓶颈、平均路径跳数多、以及平均路径吞吐量少而导致的路由性能不佳的问题。具体来说，主要解决以下问题：