[发明专利]一种无线传感器网络点对点传输协议

摘要

本发明公开了一种无线传感器网络点对点传输协议，该协议支持基站和节点间双向可靠的数据传输，包括在基站和节点之间建立逻辑传输通道、数据传输、拆除逻辑传输通道，链路异常处理，由于本发明引入基于逻辑传输通道的思想，基站仅需一次广播在基站与节点之间建立逻辑传输通道。逻辑传输通道上的节点以特定策略缓存未收到ACK的数据包，减少数据包传输失败时的端到端重传，减少重传距离和数据包数量，从而降低网络能耗以及协议的复杂性。

主权项

一种无线传感器网络点对点传输协议，其特征在于，该协议在基站与节点之间引入逻辑传输通道，基站通过该逻辑传输通道仅需一次广播，逻辑传输通道上的各节点启动进入缓存式传输，具体包括：（1）在基站和节点之间建立逻辑传输通道：首先源节点发起建立逻辑传输通道，当选择源节点判断是基站时，向其它节点发送广播兴趣包；非目的节点收到广播兴趣包后根据自身维护的到基站距离，选择转发广播兴趣包给离基站更远的节点，确保兴趣包到达网内每个节点；当目的节点收到广播兴趣包时，发送逻辑传输通道建立数据包，某个节点收到逻辑传输通道建立数据包，根据节点类型进行不同处理：如果是基站，逻辑传输通道建立完毕，基站向目的节点发送一个特殊的逻辑传输通道建立数据包，即数据包的跳数为255，通知节点逻辑传输通道建立完毕，进入数据传输；如果是中间节点，则将节点维护定时器设定为逻辑传输通道建立数据包中估计的往返延RTT的2倍，建立逻辑传输通道LTC信息，记录该信息，并将逻辑传输通道LTC信息下行链路的上一跳地址设置成当前地址，同时将当前逻辑传输通道的跳数加1，然后转发逻辑传输通道建立数据包，启动定时器维护进程；如果逻辑传输通道建立数据包的跳数为255，即收到基站确认通道建立的数据包，则重置定时器，直接转发。定时器维护进程启动后，如果在定时周期内，有数据包经过，则重置定时器，如果直到定时器超时而未收到任何数据包，则认为逻辑传输通道出现故障，则清除一切逻辑通道相关信息；如果由非基站节点发起建立逻辑通道，则从上述目的节点发送逻辑传输通道建立数据包步骤开始，在节点和基站之间建立逻辑传输通道；（2）数据传输：目的节点启动节点维护定时器并在设定的往返时延内发送主动ACK包时，请求发送数据包对接收窗口进行填充，当源节点收到主动ACK包时，发送要传输的数据包；数据包沿建立的逻辑传输通道逐跳传递，当收到数据包的节点是中继节点时，中继节点检查当前数据包是否被逻辑传输通道上的节点缓存，即缓存标志是否置位，当该缓存标志已经确认置位时，提取数据包中的地址信息，并与逻辑传输通道信息进行异或运算得到转发地址，转发数据包；当缓存标志没有置位时，对此数据包以设定概率r进行本地缓存，置位缓存标志，然后对该逻辑传输通道信息进行异或运算得到转发地址后转发数据包；当目的节点收到数据包时，判断数据包接收窗口填充状况，在数据接收窗口填满或超时而窗口顺序填充的情况下，查看最大序号数据包的END标志，如果END被置位，则标志当前数据包是为当前序列号的最后一个数据包，数据传输完毕，目的节点需发送一个特殊的ACK应答包，即发出清空中间节点上的缓存请求，并通知发送方已正确接收所有数据包信息；否则，当定时器超时，目的节点发送主动ACK包步骤重复进行判断；当中继节点收到主动ACK包时，判断该中继节点是否具有主动ACK所携带序列号的数据包缓存，如果主动ACK包中请求的数据包并未在本地缓存，则清空本地缓存中的数据包，向前一跳转发主动ACK包；如果主动ACK所含序号的数据包被本地缓存，将ACK中包含的该序号删除，如果还请求其它序号的数据包，则转发更新后的数据包；然后将本地缓存中的ACK请求数据包缓存标志复位后，以当前节点作为新的源节点发起转发数据包；当收到主动ACK包的节点判断不是源节点且该中继节点不具有缓存时，直接转发主动ACK包；（3）拆除逻辑传输通道：当数据传输完成后，基站发送拆除逻辑传输通道兴趣包，节点收到后，如果收到拆除兴趣包的节点是目的节点时，表明逻辑传输通道拆除完毕；当收到拆除逻辑传输通道兴趣包的节点不是目的节点时，将逻辑传输通道信息中的跳数减1，根据逻辑通道信息向网内下一跳节点转发拆除逻辑传输通道兴趣包，并清除逻辑传输通道LTC信息，直到目的节点收到兴趣包，逻辑传输通道拆除完毕。