[发明专利]面向突发事件的无线传感器网络中数据快速路由传输方法

摘要

本发明公开了一种面向突发事件的无线传感器网络中数据快速路由传输方法，该方法包括全网跳数建立算法、正常情况下路由算法、紧急情况下路由算法、节点加入与退出算法四部分。在全网跳数建立算法中各节点同时保存了下一跳节点、同跳节点和上一跳的节点信息，并抑制了广播内爆。在正常情况下路由算法中令地理位置相互远离的一组节点同时发送数据，提供高了网络利用率，降低了传送延时。在紧急情况下的路由算法中，若遇到节点失效的情况采取将本节点跳数自增的方法，动态调整节点对路由的选择，避开网络中的“空洞”。同时多个下一跳节点随机选择、节点的加入与退出的机制保证了网络中节点的能量均衡。

主权项

面向突发事件的无线传感器网络中数据快速路由传输方法，其特征在于，包括以下步骤：1)建立全网跳数路由表，包括以下步骤：1‑1)Sink节点以泛洪方式向传感器网络发送setup任务，所述setup任务的数据帧包含Sink节点ID、距离Sink节点的最小跳数值H、任务类型，其中网络建立前距离Sink节点的最小跳数值H默认初始值为0；1‑2)邻居节点收到来自Sink节点的setup任务，将setup任务的数据帧中的H与自身存储的跳数值h值比较，若h‑H>0，则转入步骤1‑3)；若h‑H<0，则转入步骤1‑4)；若h‑H＝0，则转入步骤1‑5)，其中，邻居节点自身存储的跳数值h初始值为程序定义的最大值；1‑3)收到来自Sink节点的setup任务的邻居节点自身存储的跳数值h替换为H+1，即h＝H+1，然后通过变量S暂时将转发源ID即数据帧中的IDs保存起来，在1ms以内随机退避一段时间后，将该setup任务帧以泛洪方式转发出去，然后将IDs替换为自己的ID，将标志位F置为1，返回setup应答任务作为应答，并将接收到的setup任务帧的数据源地址存储为h‑1跳邻节点；然后转入步骤1‑6)；1‑4)认为是邻居节点发来重复内爆，将接收到的此setup任务数据帧丢弃；1‑5)将源地址IDs保存到临时变量S，然后把源地址作为转发目的地址，即IDd＝S，将本节点的ID号作为源地址，即IDs＝ID，并将标志位F置为0，在1ms以内随机退避一段时间后，返回setup应答任务作为应答，并将接收到的setup任务帧的数据源地址存储为h跳邻节点；然后转入步骤1‑6)；1‑6)如果发送setup任务的节点在接收到setup应答任务后，需要将与之建立连接的邻居节点的ID和跳数存储到节点保存的路由表中，首先判断本节点ID和转发目的ID是否相同，如果相同，则转入步骤1‑7)；如果不相同，则转入步骤1‑8)；1‑7)以标志位F来判断，若F＝1，则将转发源地址存储为h+1跳邻节点；若F＝0，则将转发源地址存储为h跳邻节点；1‑8)丢弃所接收到的setup应答任务数据帧；2)如果无线传感器网络处于非紧急情况下，则转入步骤3)；如果无线传感器网络处于紧急情况下，则转入步骤4)；所述紧急情况是指：(1)监测数据发生了明显变化；(2)监测数据接近预警值；(3)应用层需要存储当前的实时数据；(4)传感器拓扑变化和路由规划阶段；3)若需要查询每个节点的数据信息，可由Sink节点发起查询，选取相互远离的一组节点，按照所述步骤1)建立的全网跳数路由表中的地址发送数据，若下一跳地址列表中有多条ID，则随机选择路径；4)采用TDMA的方式按照所述步骤1)建立的全网跳数路由表发送数据，包括以下步骤：2‑1)当节点收到紧急事件任务包后，返回紧急事件应答包，然后判断目的地址是否为自己，如为自己，则结束程序，否则进入步骤2‑2)；2‑2)将自己的多个h‑1跳节点中随机选择一个作为下一跳转发节点，转发收到的紧急事件任务包，然后等待应答信号，若在规定时间内收到应答则不作任何处理，若超时则进入步骤2‑3)；2‑3)判断是否存在别的下一跳节点，若存在则重新进入步骤2‑2)，若不存在则进入步骤2‑4)；2‑4)将本节点与sink节点的最小跳数h加1，并向邻居节点发送跳数更新广播，转入步骤2‑5)；2‑5)然后再查询邻居节点的跳数，若存在h‑1跳节点，则进入步骤2‑2)，若不存在，则进入步骤2‑4)。