[发明专利]基于RPL的月球通信系统路由方法

权利要求书

1.一种基于低功耗有损网络路由协议RPL的月球通信系统路由方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)设置参数：

设月球表面分布有N个带有编号的节点S＝{S₁,S₂,...,S_n,...,S_N}，每个节点既为源节点，又为其余节点的目的节点，其中N≥3，S_n表示第n个节点，当n＝1时，S_n表示登陆器通讯节点，当n∈[2,N]时，S_n表示背负通讯机的宇航员节点，则宇航员节点集合为S′＝{S₂,...,S_n,...,S_N}；

(2)每个通讯节点S_n基于RPL报文格式构造自己的信息对象报文DIO_n并发送：

(2a)每个通讯节点S_n探测其与S₁距离值l_n，同时根据自己的初始总能量E_n0、在待机模式下的时间和功率T_n1和P_n1、在传输模式下的时间和功率T_n2和P_n2，以及在侦听模式下的时间和功率T_n3和P_n3，计算自己的剩余能量E_n：

E_n＝E_n0-(T_n1×P_n1+T_n2×P_n2+T_n3×P_n3)；

(2b)每个通讯节点S_n构造与低功耗有损网络路由协议RPL通信报文格式相同的信息对象报文DIO_n，并将l_n和E_n存储到自己的信息对象报文DIO_n的空余可选字段中后，将DIO_n发送至自己的每个目的节点；

(3)S′中每个节点S_n基于月球自转周期特性选择自己的父节点：

(3a)S′中每个节点S_n读取自己N-1个源节点发送的信息对象报文，并将所有信息对象报文空余可选字段中存储的剩余能量存储到自己的剩余能量集W_nⁱ中，同时将所有信息对象报文空余可选字段中存储的距离值存储到自己的距离值集L_nⁱ中；

(3b)S′中每个节点S_n判断月球自转周期是否处于极夜期，若是，将剩余能量集W_nⁱ中最大剩余能量所对应的源节点作为自己的父节点F_n，否则，执行步骤(3c)；

(3c)S′中每个节点S_n判断剩余能量集F_nⁱ中每个剩余能量是否大于该剩余能量初始值的一半，若是，将距离值集L_nⁱ中最小距离值所对应的源节点作为自己的父节点F_n，否则，将剩余能量集W_nⁱ中最大剩余能量所对应的源节点作为自己的父节点F_n；

(4)构建非存储模式的RPL网络拓扑G₀：

以S₁为根节点，以S′中每个节点S_n为叶子节点，并将S₁到每个叶子节点S_n的路由表R＝{R₂,...,R_n,...,R_N}存储在根节点S₁中，将S_n与F_n连接，得到非存储模式的RPL网络拓扑G₀，其中，R_n表示S₁到第n个叶子节点S_n的路由表，n∈[2,N]；

(5)在G₀的节点间传输生命体征数据：

(5a)每个叶子节点S_n通过通讯机对宇航员的生命体征数据B_n进行检测，并将叶子节点S_d的编号d添加到B_n的空闲字段中，再将B_n通过S_n转发至根节点S₁，其中，n,d∈[2,N]，且n≠d；

(5b)根节点S₁通过读取B_n空闲字段中叶子节点S_d的编号d，获取S_d的路由表R_d，并采用布隆过滤器压缩方法对R_d进行压缩，得到由R_d压缩而成的m bit大小的转发表Z_d，再将Z_d添加到B_n的剩余空闲字段中，构成新的生命体征数据NB_n，然后将NB_n广播给以自己为父节点的所有叶子节点，其中m≥8；

(5c)每个收到NB_n的叶子节点读取NB_n空闲字段中叶子节点S_d的编号d，判断自己的节点编号是否为d，若是，接收NB_n，实现与叶子节点S_n间生命体征数据的传输，否则，执行步骤(5d)；

(5d)每个收到NB_n的叶子节点读取NB_n空闲字段中的转发表Z_d，采用布隆过滤器解析方法对自身节点编号解析，得到Z_d中的k个bit位置，并使用k个bit位置的数值判断自己是否在Z_d上，若是，将NB_n广播给以自己为父节点的所有叶子节点，并执行(5c)，否则，忽略该生命体征数据NB_n，其中k≥2。