[发明专利]基于多维度路径质量因子的无线传感网分布式路由方法

说明书

一种基于多维度路径质量因子的无线传感网分布式路由方法，包括如下步骤：网络路由建立阶段，网络启动后，基站(Sink)广播路由发现分组，路由发现分组沿传播路径收集当前节点到基站的最小路径跳数、最大路径信号强度和最大路径剩余能量，当前节点根据这些信息生成到基站的最优路径；网络数据传输阶段，节点需要传输数据时，根据步骤A建立的最优路径传输数据到基站；网络路由更新阶段，基站周期性地广播路由发现分组以更新网络路由。本发明方法将最小路径跳数、最大路径信号强度和最大路径剩余能量三者综合起来作为路径质量的评价因子，有效地降低了网络的丢包率，延长了网络的寿命。

技术领域

本发明涉及一种基于多维度路径质量因子的无线传感网分布式路由方法，属于无线传感网技术领域。

背景技术

无线传感网WSN(Wireless Sensor Networks)广泛应用于环境监测、军事侦察、医疗监护、空间探索、抢险救灾等多种领域，具有重要的科研价值和广阔的应用前景。目前，WSN的研究主要集中在MAC层、网络层和传输层，以及各层之间的跨层交互。网络层负责将传感器节点采集的数据逐跳转发至Sink，其性能至关重要，是WSN的研究热点。资源的局限性给WSN路由协议的设计带来了巨大的挑战，和传统路由协议相比，WSN路由协议更加关注数据传输的可靠性和能量的使用效率。

基于最小跳数的路由协议实现简单，每次都采用从当前节点到Sink的最大距离进行数据传输，网络延迟少，能耗低，因而得到了广泛的应用，比较典型的基于跳数的路由协议有AODV、GBR和MultipathRingRouting。在基于最小跳数的路由协议中，节点总是选择跳数最少的路径传输数据，因此，造成节点传输的距离远，网络的丢包率很高。

研究表明在路由建立的过程中，如果考虑节点间的链路质量(即信号强度)，将能提高网络的包投递率。目前比较有影响力的基于链路质量的路由协议有EEDR、LRP和LE-AODV，这些协议在路由选择过程中由于引入了当前节点与邻节点之间的链路质量信息，所以在一定程度上降低了丢包率，但它们都只考虑了与当前节点直接相连的链路的质量信息，没有考虑路径中其他链路的质量信息，缺乏全局性，所以网络的丢包率仍然较高。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提出了一种基于多维度路径质量因子的无线传感网分布式路由方法，采用整条路径的质量而非单段链路的质量作为路由选择的依据，并且将最小路径跳数、最大路径信号强度和最大路径剩余能量三种因子综合起来作为路径质量的评价标准，能够找到一条到达Sink的最佳路径，有效地降低了网络的丢包率，平衡了网络的能耗，延长了网络的寿命。

本发明采取的技术方案为：

基于多维度路径质量因子的无线传感网分布式路由方法，包括网络路由建立阶段、网络数据传输阶段和网络路由更新阶段三个部分，具体步骤如下：

步骤1：网络路由建立阶段，网络启动后，基站广播路由发现分组，路由发现分组沿传播路径收集当前节点到基站的最小路径跳数、最大路径信号强度和最大路径剩余能量，当前节点根据这些信息生成到基站的最优路径。

步骤1-1：网络启动后，Sink广播路由发现分组，路由发现分组的格式如下：

(1)SeqNum：源节点设置的分组序号；

(2)PacketKind：分组类型。分路由请求分组和数据分组两类，其中，路由请求分组由Sink发出，用于建立网络路由；数据分组用于传输节点采集的数据；

(3)SinkID：Sink节点的编号；

(4)SenderID：当前发送节点的编号；

(5)Phops：当前节点到Sink的路径跳数；

(6)PSSI：当前节点到Sink的路径信号强度；

(7)Penergy：当前节点到Sink的路径剩余能量。