[发明专利]基于区域划分与虚拟目的节点的可靠机会路由方法及装置

摘要

本发明公开了一种基于区域划分与虚拟目的节点的可靠机会路由方法及装置，该方法包括的步骤有：网络区域划分、虚拟目的节点位置确定、节点区域等级及层次编号判定、转发候选集确定、选择转发节点与信息转发。本算法在选择转发候选集时考虑到了方向性问题，在复杂网络结构下，比起盲目的全方位广播的传统机会路由算法，很大程度上提高了传输成功率；该算法减少了传输延迟，实时性强，解决了传统地理位置路由在复杂区域下容易选错方向的问题。

主权项

一种基于区域划分与虚拟目的节点的可靠机会路由方法，其特征在于，该方法通过不断调整路由节点的传输方向实现当前发送节点到目的节点信息的传输，包括以下步骤：步骤一，网络区域划分：步骤S10，在无线传感器网络中建立坐标系，使每个无线传感器节点具有唯一坐标值；步骤S11，将无线传感器网络划分为编号为1至N,N>2个区域，使每个区域的结构为直线型带状网络，且相邻的两个带状网络的端部有重叠部分；步骤S12，对各区域进行等级划分：目的节点所在的区域等级值为1，与目的节点所在区域相邻的区域等级值为2，以此类推，与目的节点所在区域越远的区域等级值越高；步骤二，虚拟目的节点位置确定：步骤S20，对于任意相邻的两个区域，在其重叠部分的中心位置设置一个虚拟节点，作为这两个相邻区域中等级值较高的区域的虚拟目的节点，其坐标记为(xm,ym)，其中m为这相邻的两个区域中较大的等级值；步骤三，节点区域等级及层次编号判定：步骤S30，按照下面的公式计算每一个节点w所在区域的等级值Pw：xs1≤xw≤xe1,ys1≤yw≤ye1,Pw=a1xs2≤xw≤xe2,ys2≤yw≤ye2,pw=a2...xsn≤xw≤xen,ysn≤yw≤yen,pw=an]]>上式中，分别代表区域1到区域N的横坐标的下边界值，分别代表区域1到区域N的横坐标的上边界值，分别代表区域编号为1到区域编号为N的纵坐标的下边界值，分别代表区域编号为1到区域编号为N的纵坐标的上边界值；a1,a2,...an分别表示区域1到区域N的等级值；xw，yw分别表示节点w的横坐标和纵坐标值；步骤S31，对每一个区域中的节点进行分层，按照下面公式计算每一个节点w的层编号qw，并将节点层编号相同的节点划分为同一层；式中，为节点w所在区域的虚拟目的节点的坐标值，r为无线传感器节点的通信半径；xw，yw为节点w的坐标值；步骤S32，对步骤S31划分的每一个层次再次进行划分，每一个层次均划分为high和low两个扩展层，对于每一个节点w，其所在扩展层编号q_exw按照以下公式计算：上式中，为节点w所在区域的虚拟目的节点的坐标值，xw，yw为节点w的坐标值；r为无线传感器节点的通信半径；步骤S33，判断每一个节点w属于扩展层high和low的哪一个部分中，判断方法如下：上式中，为节点w所在区域的虚拟目的节点的坐标值，r为无线传感器节点的通信半径；xw，yw为节点w的坐标值，mod为求余符号；如果上式中①成立，则该节点w位于扩展层high中，②成立则节点w位于扩展层low中；步骤四，转发候选集确定：步骤S40，确定当前发送节点p的转发候选集，判断方法为：若当前发送节点p的所有邻居节点中，某邻居节点i满足下式条件，则将该节点i加入当前发送节点p的转发候选集中：上式中，xp,yp为当前发送节点p的坐标值，xi,yi为邻居节点i的坐标值，r为无线传感器节点的通信半径；步骤S41，在当前发送节点p的转发候选集的所有节点中，若一个节点j不满足下式中任意一个条件，则将该节点j从转发候选集中删除：pj<ppqj<qp]]>上式中，pj,qj分别为节点j的所在区域的等级值和节点j的层编号；pp,qp分别为当前发送节点p所在区域的等级值和p的层编号；步骤S42，判断当前发送节点p的转发候选集是否为空，如果是空的则执行步骤S43，否则执行步骤五；步骤S43，判断当前发送节点p是否位于扩展层high中，如果在扩展层high中，则执行步骤S44，否则数据包传输失败；步骤S44，在当前发送节点p的转发候选集的所有节点中，若一个节点k不满足下式条件中任意一个条件，则将该节点k从转发候选集中删除：pk<ppq_exk<q_exp]]>上式中，pk,q_exk分别为节点k所在区域的等级值和节点k所在扩展层编号；pp,q_exp分别为当前发送节点p所在区域的等级值和p所在扩展层编号；步骤S45，判断当前发送节点p的转发候选集是否为空，如果是空的则数据包传输失败，否则执行步骤五；步骤五，选择转发节点与信息转发：步骤S50，当前发送节点p根据转发候选集中候选节点的坐标值，求出每个候选节点与当前区域虚拟目的节点之间的距离，按照距离由小到大进行排序并编号；步骤S51，选择转发候选集中编号为1的候选节点作为转发节点，当前发送节点p将数据包发送给该转发节点，如果数据包发送不成功，则选择编号为2的候选节点作为转发节点发送数据包，依次类推直至数据包成功发送给转发节点；步骤S52，计算转发节点与目的节点间的距离d，若d小于无线传感器节点的通信半径r，则将数据包发送给目的节点，否则将转发节点作为新的当前发送节点，返回步骤四继续执行，直至数据包传送到目的节点。