[发明专利]用于监控系统的无线自组网形成树形路由方法

说明书

技术领域

本发明属于移动无线自组网络(MANET)技术领域，特别是涉及到用于监控系统的无线自组网的组网与路由技术。

背景技术

无线自组网是由一组具有路由功能的节点组成的分布式无线多跳网络，节点还可以通过有线信道拉入有线网如Internet。因为自组网中节点的传输范围有限，源节点在向目的节点发送数据时，通常需要其它节点提供寻径和中继功能。网络中所有节点和节点间的无线信道构成了无线网络的通信拓扑结构，节点位置移动所带来的拓扑结构变化会造成通信转发的路径发生变化，所以自组织和动态路由算法来适应拓扑结构的变化，调整路由，实现任意节点间的通信。

自组网的路由设计需要综合考虑用户业务需求、网络能力和状态信息、自组网的特点和运行环境、路由协议基本功能等诸多因素。与传统有线网络相比，自组网有自己的特点，如分布式控制、动态变化的网络拓扑结构、无线传输带宽和节点能力有限、安全性差、网络可扩展性不强以及生存时间短等。理想的自组网路由协议应该具有分布式算法、自适应能力、无环路、路由计算与维护控制开销少、可扩展性等特点。

根据路由建立的方式不同，自组网路由协议可以分为主动式路由协议、按需路由协议和混合路由协议。

主动式路由协议又称为表驱动路由协议，网络中的每个节点都周期性地进行路由分组广播，以维护一张包含到达其他所有节点的路由信息的路由表，并根据网络拓扑的变化随时更新路由表，以实时准确地反映网络的拓扑结构。主动式路由的优势在于目的节点的路由信息存在时，数据分组传输过程就可以立即开始，延时很小；劣势在于需要大量的路由控制报文，协议开销较大。常用的表驱动路由协议如下：DSDV、FSR、OLSR、TBRPF、LANMAR等。

按需路由协议中，节点不需要维护及时准确的路由信息，当有数据分组传输需求时才查找路由信息。按需路由协议主要分为“路由查找”和“路由维护”两个过程。与主动驱动路由协议相比，按需路由协议的开销小，更适合Ad Hoc无线网络。但是数据报文传送时延较大，不适合于实时性的应用。常用的按需路由协议如下：AODV、DSR、TORA、ABR、MSR等。

混合型路由协议是对主动式路由协议和按需路由协议的综合。这种路由协议在小范围局部区域内采用主动式路由协议，而在区域外节点的路由查找则采用按需路由协议。这样就避免了主动式路由协议中控制开销过大问题和按需路由协议中的长时延问题，常见的层次路由协议包括：ZRP、CEDAR、SRL等。

在具体的应用中，自组网路由协议设计需要考虑用户需求、网络能力、自组网特点和运行环境等多种因素，没有一种协议能够适应所有应用需要，针对不同的实际应用需设计采用相适应的协议。

发明内容

本发明的任务是提供一种用于监控系统的无线自组网形成树形路由方法。采用本发明的方法，可以在无线多跳网络环境中为移动节点通信提供快速的路由建立和动态维护的路由协议，并同时融合传输监控数据，使得监控中心能方便的通过无线网络采集数据，下达监控命令。

为方便描述本发明方案，首先相关术语定义如下：

树形路由：采用本发明的方法，通过上下级关系，无线自组网络节点间形成的一种树形逻辑拓扑结构，如图1所示，在树形结构上可以方便的实现路由选择和通信；

根节点：单个树形路由的最高级节点，只有下级节点，没有上级节点，所有根节点组成更高一级通信网络(有线或无线)；

联网节点：已经加入到树形路由的节点；

孤立节点：未加入到树形路由的节点；

邻居节点：在节点通信半径内，能在链路动直接通信所有其它节点；

直接上级节点：能直接通信的上级节点，每个联网节点只有一个直接上级节点；

直接下级节点：能直接通信的下级节点，每个联网节点可以有若干个直接下级节点；

间接下级节点：不能直接通信的下级节点；

跳数：数据包到达根节点所需要转发的次数；

上行路径：由下级节点指向上级节点的链路；

下行路径：由上级节点指向下级节点的链路。

为实际上述任务，本发明采用下述技术方案：

一种用于监控系统的无线自组网形成树形路由方法，包括树形路由的建立、动态维护过程和维护融合传输监控数据，其特征在于：

(1)树形路由的建立：节点通过握手和更新机制建立多个树形路由结构，其树形路由的建立的步骤：