[发明专利]单天线多信道认知无线传感器网络路由控制方法

摘要

本发明针对单一汇聚节点和单天线多信道的认知无线传感器网络设计了一种跨层优化的单天线多信道认知无线传感器网络路由控制方法，其定义了路由特征数概念，设计了多信道半握手机制；以数据传输全路径的信道优先级与节点收发功耗的加权和最小为优化指标生成多条本地路由，并按信道/节点组合形式保存在各节点路由表中，从而以分布式路由算法实现了全网路由优化，降低了协议开销，提高了网络鲁棒性，方便了机会性频谱资源利用；通过应用多信道半握手机制，减少了数据传输中的信道切换。试验结果表明，根据本发明的路由协议在利用机会性频率资源和限制节点功耗的情况下支持QoS。在限制节点功耗条件下，减小通信时延和丢包率。

主权项

一种单天线多信道认知无线传感器网络路由控制方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步、网络中节点生成路由表：网络启动后，所有节点建立自己的初始信道优先级列表，汇聚节点将自己的信道优先级列表转换为路由表格式，并以洪泛方式发起路由生成；其中，在洪泛过程中，每个节点收到路由表后进行以下计算，其中，节点d表示当前节点，节点s表示邻居节点，然后按[j d Cjd]格式形成路由条目：Cjd＝Cjs+αRjs+βPsd其中，Cjd为信道j/节点d组合的路由特征数，Cjs为邻居节点s的路由表中信道j/节点s组合的路由特征数，Rjs为节点d信道优先级列表中信道j的优先级，Rsd为节点s到节点d的发送功率，α，β为设定的常数，调整其相对大小即可改变Rjs、Psd在Cjd中的权重；其中：各节点路由表格式为：按路由特征数从小到大的顺序保存多个候选路由条目，条目中各元素依次指示信道编号、中继节点、以及路由特征数，每个条目以信道/节点组合形式构成一条候选数据传输路由；节点路由表中保存的条目数上限为一定值；当候选条目数大于该上限时，按路由特征数从大到小的顺序舍弃，直至满足该上限值为止；但若所有路由条目取舍结束后，某一信道的所有相关条目均被舍弃，则额外增加保留该信道路由特征数最小的条目；其中，在数据传输阶段，这些条目仍然保存于路由表中；第二步、路由选择与数据传输：当源节点有数据发送时，首先选择路由，从自己的路由表中选取具有最小路由特征数的信道/节点组合进行发送，如果该信道或接收节点不可用，即源节点未收到接收节点的CTS，则按照已经排序的路由条目选取次优组合；其中：在数据传输过程中，采用多信道半握手机制继续使用当前信道进行数据后续传输；第三步、路由维护与更新：各节点路由生成由汇聚节点发起，周期性维护更新，更新时沿用各节点当前信道优先级列表计算路由特征数。