[发明专利]用于监控系统的无线自组网形成树形路由方法

摘要

本发明涉及一种适用于监控系统的无线自组网形成树形路由方法。它包括路由的生成过程、路由的动态维护和基于路由算法的监控数据融合传输。网络内节点选择跳数较小邻居节点的节点发送路由建立请求，通过握手机制建立上下级路由关系，从而整个网络形成多个树形路由结构；通过连通性检测、过期检测、切换上级节点方式，实现路由的动态维护，适应节点的移动、功率变化等因素引起的网络通信拓扑的变化；利用树形的网络结构，节点可以在路由维护的同时，融合传输需要适时监控数据。本发明的方法通信开销较少，传输时延小，构成的网络稳定可靠。

主权项

1.一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：a.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：S1-1初始化：对所有节点进行编码，要求每个节点拥有一个独立标示ID，根节点可能手动指定或自动选择，但根节点必须能够接入有线网络或具有另一个频点，所有的根节点组成更高一级通信网络，根节点是第一批联网节点，其跳数设为0；S1-2联网节点周期性地广播HELLO报文，报文包含自己的节点标示ID和跳数，孤立节点A要加入网络，首先侦听一段时间，选择跳数较少的邻居节点B，跳数为N，向其发送路由请求RREQ；S1-3A等待回复RREP，若在给定的时间内没有收到回复RREP，邻居表中将节点B做单向标记，并向其它跳数较少邻居节点发送请求RREQ，若所有邻居都已经发过请求RREQ，继续侦听网络；S1-4若收到回复RREP，将该邻居节点B设为自己的上级节点，节点A成为联网节点，跳数为N+1，开始周期性地广播HELLO报文，并回复节点B路由应答RACK；S1-5上级节点B收到应答RACK，将节点A设为自己的直接下级节点，加入路由表；S1-6如果节点B不是根节点，则要向自己的上级节点C发路由更新RUPD，节点C收到下级发送的路由更新RUPD，将节点A设为自己的间接下级节点，将其下一跳节点设为节点B；S1-7如果节点C不是根节点，重复S1-6，直到更新RUPD到达根节点；S1-8重复S1-2～S1-7直到所有能收到HELLO报文并能与之双向通信的孤立节点都加入到网络中。通过以上的加入过程，最终形成多个树形通信拓扑结构，除了根节点，每个节点都有一个直接上级节点和若干个或没有直接非直接下级节点；b.树形路由的动态维护过程：它包括与直接上级节点连通性检测、下级节点过期检测、切换上级节点，分别采用下面的步骤实现：①与上级节点的连通性检测采用以下步骤：S2-1所有联网节点周期性地广播HELLO报文，节点B收到节点A的HELLO报文，检查路由表，如果是自己的直接下级，回复HELLO-ACK报文；S2-2节点A检测收到直接上级节点B的HELLO-ACK报文，如果在规定的时间内没有收到，则认为与直接上级节点失去联系，转S4-2；②下级节点过期检测采用以下步骤：S3-1节点B检测收到直接下级节点A的HELLO报文，如果在规定的时间内没有收到，认为与直接下级节点失去联系，删除本节点路由表中节点A项以及A作为下一跳节点的所有非直接下级节点项，如果节点B不是要节点，向自己的直接上级节点C发送RDEL报文，报告要删除的路由；S3-2节点C到直接下级节点B的RDEL报文，删除路由表中相应节点；S3-3如果节点C不是根节点，重复S3-2，直到RDEL到达根节点；③切换上级节点采用以下步骤：S4-1节点A检测到与直接上级节点B失去联系，或者邻居节点中有节点比直接上级节点B跳数更少，则节点A切换真接上级节点；S4-2节点A发报文通知自己的所有下级节点进入安静状态，在该状态下节点不再发送广播HELLO报文，响应路由请求；S4-3延时给定时间后，向选定的上级节点B发送路由请求RREQ，以下步骤基本同S1-3～S1-7，所不同的是路由更新报文中不仅包含节点A还包括节点A的所有下级节点；S4-4如果在一定时间内节点A没有成功找到直接上级节点，则节点A的所有下级节点成为孤立节点，重新加入网络。c.路由维护融合传输监控数据：包括节点监控数据融合上传和自动调整HELLO报文发送时间：①节点监控数据融合上传：末端节点A在广播HELLO报文时，报文中还包括本节点需要实时监控的数据，其直接上级节点B收到A的HELLO报文后，记录下该监控数据，并将其与本节点监控数据和收到的其它下级节点数据进行融合处理，而节点B发送的HELLO报文包含了这些融合后的数据，这样逐级处理上传，直到数据到达根节点，根节点再通过上层网络送到监控中心；②自动调整HELLO报文发送时间：所有节点发送HELLO报文的时间间隔均为N，N为较大数，节点收到直接上级节点的HELLO报文后，将自己下次发送HELLO报文的时间设为N-1。