[发明专利]一种异频无线传感器网络中的初始组网与路由方法

摘要

本发明提出了一种异频无线传感器网络中的初始组网与路由方法，在多个异频基站存在的条件下，普通节点通过轮询侦听与消息交互，同时实现初始组网与路由，完成网络在无人干预下的自组织运行，从而为普通节点与异频基站的组网提供一种高效、快速的手段。同时，采用逆向路由方法，在网络中的传感数据向基站汇聚提供支持。本发明将轮询侦听与逆向路由学节相结合，能够有效地解决存在多个异频基站的条件下，无线传感器网络的初始组网问题；同时将路由建立与节点初始入网有机地结合在一起，所生成的路径能够为后续的传感数据收集汇聚以及基站向普通节点下发指令提供保障；而路由路径根据网络拓扑变化动态更新，支持具有移动性的无线传感器网络。

主权项

一种异频无线传感器网络中的初始组网与路由方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：入网通告：入网通告过程包括入网通告消息的发送、入网通告消息的接收以及入网通告消息的转发三个过程：入网通告消息的发送：各基站在开机启动后，在设定的工作频率上以周期Ta发送入网通告消息；各基站维护一个消息序列号，在每次发送入网通告消息时，该序列号的值加1；入网通告消息包括<基站地址>、<发送节点地址>、<与基站的间距>以及<序列号>；其中，<发送节点地址>设置为基站地址；<与基站的间距>设置为0；<序列号>设置为基站所维护的消息序列号的值；然后，基站以广播方式发送入网通告消息；入网通告消息的接收：普通节点在入网前以周期CTa轮询系统各工作频率，其中参数C＞1；当普通节点收到入网通告消息后，锁定当前工作频率，并将<序列号>值进行缓存；如果入网通告消息中的<序列号>不大于缓存中的序列号值，表明该入网通告消息重复接收，不再处理，否则，按如下方式进行处理：采用入网通告消息更新以<基站地址>为目的地址的路由表项，将以<基站地址>为目的地址的路由表项中的下一跳地址设置为<发送节点地址>的值，并将到基站的距离设置为<与基站的间距>的值加1；如果节点未入网，那么节点基于所学的以<基站地址>为目的地址的路由表项，以单播方式向基站发送入网请求消息；入网通告消息的转发：已入网普通节点收到入网通告消息后，如果该入网通告消息非重复接收，那么对该入网通告消息进行转发：首先，将<发送节点地址>设置为本节点地址，<与基站的间距>的值加1；然后，将该入网通告消息以广播方式发送出去；步骤2：入网请求：入网请求过程包括入网请求消息的发送、入网请求消息的接收以及入网请求消息的转发三个过程：入网请求消息的发送：未入网普通节点收到入网通告消息后，以单播方式向对应基站发送入网请求消息：入网请求消息包括<基站地址>、<请求节点地址>、<发送节点地址>、<接收节点地址>、<与请求节点的间距>；其中，<请求节点地址>和<发送节点地址>都设置为本节点地址，<接收节点地址>设置为以<基站地址>为目的地址的路由表项中下一跳地址，<与请求节点的间距>设置为0；入网请求消息的接收：节点在收到入网请求消息后，学习以<请求节点地址>为目的地址的路由表项，将下一跳地址设置为<发送节点地址>的值，并将到目的节点的距离设置为<与请求节点的间距>的值加1；如果本节点地址与<基站地址>相同，那么执行入网确认过程；如果本节点不是基站，且地址与<接收节点地址>相同，那么执行入网请求消息的转发；否则，丢弃该入网请求消息；入网请求消息的转发：普通节点收到入网请求消息后，如果不丢弃，那么本节点根据已经学习到的以基站为目的节点的路由，向基站转发该入网请求消息：首先，将<发送节点地址>设置为本节点地址，<接收节点地址>设置为以<基站地址>为目的地址的路由表项中下一跳地址，<与请求节点的间距>的值加1；然后，将该入网请求消息以单播方式发送出去；步骤3：入网确认：入网确认过程包括入网确认消息的发送、入网确认消息的接收以及入网确认消息的转发三个过程：入网确认消息的发送：基站收到未入网普通节点的入网请求消息后，以单播方式向该请求节点发送入网确认消息；入网确认消息包括<基站地址>、<请求节点地址>、<发送节点地址>、<接收节点地址>、<与基站的间距>；其中，<基站地址>和<发送节点地址>都设置为本基站地址，<请求节点地址>设置为发送入网请求消息的节点地址，<接收节点地址>设置为以<请求节点地址>为目的地址的路由表项中下一跳地址，<与基站的间距>设置为0；入网确认消息的接收：节点在收到入网确认消息后，学习以<基站地址>为目的地址的路由表项，将下一跳地址设置为<发送节点地址>的值，并将到目的节点的距离设置为<与基站的间距>的值加1；如果本节点地址与<请求节点地址>相同，那么节点完成入网确认过程，正式加入网络；如果本节点与<请求节点地址>不同，但与<接收节点地址>相同，那么执行入网确认消息的转发步骤；否则，丢弃该入网确认消息；入网确认消息的转发：普通节点收到入网确认消息后，如果不丢弃，那么本节点根据已经学习到的以请求节点为目的节点的路由，转发该入网请求消息：首先，将<发送节点地址>设置为本节点地址，<接收节点地址>设置为以<请求节点地址>为目的地址的路由表项中下一跳地址，<与基站的间距>的值加1；然后，将该入网确认消息以单播方式发送出去；步骤4：入网维持：分为普通节点入网维持、普通节点出网、基站出网三个过程：普通节点入网维持：已入网普通节点以周期Tq向基站发送入网请求消息；普通节点出网：如果基站在KTq时间内没有收到已入网节点的任何消息，则表示该节点出网，其中，参数K＞1；基站将包含该节点的路由表项删除；基站出网：如果已入网节点在LTa时间内没有收到对应基站的任何消息，则表示该基站已经出网，其中，参数L＞1；节点将包含该基站的路由表项删除，回到未入网状态，并依入网通告过程中的入网通告消息接收过程进行操作。