[发明专利]路由建立方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于无线传感器网络的路由方法，特别是一种路由建立方法。 

背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Network)是一种无需固定网络作为支撑的网络形式，特别适用于军事战场、智能交通、环境监测、空间探索等领域。无线传感器网络由一个或多个汇聚节点和大量散播在某一区域内的传感器节点组成，大量的传感器节点随机密布于整个被观测区域中，通过自组织的方式构成网络，协作地感知、采集、处理和发布信息。在对所探测到的信息进行初步处理之后，以多跳中继的方式将其传送给汇聚节点，然后经互联网、卫星或是移动通信网络等途径到达最终用户所在的监控中心。终端用户也可以通过监控中心对无线传感器网络进行管理和配置、发布监测任务或是收集回传数据。 

无线传感器网络的一个关键设计问题是路由(Routing)方法。由于受到体积、价格和电源供给等因素的限制，无线传感器网络的处理能力、存储能力相对较弱，通信距离也很有限，通常只与自身通信范围内的邻节点交换数据，要访问通信范围以外的节点，必须使用多跳路由。为了保证采集到的数据信息能够通过多跳送到汇聚节点，节点的分布要相当密集。路由方法解决如何快速、高效、可靠地将业务数据从源节点指引到目的节点的问题。 

目前，按照路由建立的方式不同，无线传感器网络中常见的路由方法主要分为两类：先应式路由方法和按需路由方法。在先应式路由方法中，无论是否有通信需求，每个节点周期性的广播路由控制分组，交换路由信息，维 护一张包含到达其他节点的路由表。当检测到网络拓扑结构发生变化时，节点在网络中发送更新消息，收到更新消息的节点将自己的路由表更新，以维护准确的路由信息。源节点一旦要发送分组，可以立即获得指向目的节点的路由。然而，由于快速变化的拓扑结构会使所获得路由表的有效时间缩短，路由信息利用率下降，在有效时间内，只有个别路由表项被使用，因此该方法不仅浪费了带宽资源，而且利用率低。在按需路由方法中，当没有分组传递请求时，节点处于静默状态，并不交换路由信息，当有分组传递请求时，开始被动地搜索从源节点到目的节点的路由。因此，按需路由方法较先应式路由方法降低了路由开销，提高了网络的吞吐量。 

目前，现有技术的路由方法在网络层进行路由选择时只考虑了跳数因素的影响。研究表明，无线传感器网络信道竞争激烈，由于网络信道竞争引起的业务分组的重传和较大时延会导致节点额外的节点能量消耗、较低的吞吐量和较高的分组丢失率，从而使得能量效率和传输效率偏低。 

发明内容

本发明的目的是提供一种路由建立方法，具有节点能量消耗小、吞吐量高、业务分组传输冲突少、时延和分组丢失率低等优点，可有效改善网络的能量效率和传输效率。 

为了实现上述目的，本发明提供了一种路由建立方法，包括： 

步骤101、当有业务分组需要发送时，源节点广播路由请求分组，所述路由请求分组中包含有反映信道竞争激烈程度的请求分组选路代价值； 

步骤102、接收到路由请求分组的节点根据本跳选路代价值选择具有从接收节点到发送节点之间最小选路代价值的反向路由，更新所述请求分组选路代价值后转发所述路由请求分组，直到目的节点或中间节点接收到所述路由请求分组； 

所述本跳选路代价值为：ME＝α×(n_rts+n_ack)+β×(E_MAX/E)^τ

式中，ME表示本跳选路代价值，n_rts表示在发送路由请求分组时媒质接入控制层为了竞争信道而发送RTS的次数，n_ack表示在发送路由请求分组时重传的次数，E_MAX、E分别表示节点的最大初始能量和当时的剩余能量，系数α、β和τ是权重值，且α+β＝1，0＜τ≤4； 

步骤103、所述目的节点或中间节点沿所述反向路由发送路由应答分组， 接收到路由应答分组的源节点发送业务分组。 

其中，所述步骤102具体为： 

步骤12、节点接收所述路由请求分组； 

步骤13、节点判断自身是否是目的节点或中间节点，是则执行步骤103，否则执行步骤14，所述中间节点是存有到目的节点路由的节点； 

步骤14、节点判断所述路由请求分组是否是之前业务的路由请求分组，是则丢弃所述路由请求分组，否则执行步骤15； 

步骤15、计算本跳选路代价值，判断所述本跳选路代价值是否大于或等于节点路由表中反向路由的选路代价值，是则丢弃所述路由请求分组，否则执行步骤16；