一种能量优化的无线传感器网络路由方法技术

本发明专利技术涉及一种能量优化的无线传感器网络路由方法，该方法包括以下步骤：网络中待传输数据节点确定自身是否为有向无环图成员节点；当待传输数据节点为无环图成员节点时，节点直接向其所在无环图的Sink节点发送数据；当待传输数据节点不为无环图成员节点时，节点向其周围邻居节点通过增长式多播发送路由请求；若查找到Sink节点或无环图成员节点，则Sink节点或有向无环图成员节点针对收到的路由请求回复一个路由响应信息；网络中待传输数据节点根据路由响应信息选择一个Sink节点进行数据发送。本方法能够在多移动Sink节点存在的情况下，有效的减少路由消息的发送并实现网络中待传输数据节点与Sink节点之间的数据通信，延长了网络寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信
，涉及一种能量优化的无线传感器网络路由方法。
技术介绍
IPv6无线传感网中，由于RPL树形路由协议的影响，使得网络中靠近Sink节点的节点将面临更多的数据传输任务，随着频繁的到Sink节点的数据传输，越靠近Sink节点的节点，其能耗就越快，最终造成Sink节点周围出现能量空洞。因此，平衡网络的能耗将是延长IPv6无线传感网生存周期的一项重要的技术。现有技术中，多个Sink节点通过随机的进行移动并在小范围内组成路由拓扑完成网络数据的收集。其中路由拓扑内的节点直接将数据传输给Sink节点，路由拓扑之外的节点通过Sink节点查找后，将需要发送的数据传输给Sink节点。然而该方法具有以下缺点：路由拓扑之外的节点在进行Sink节点查找时，是通过泛洪式广播的方式进行，能量消耗较大。且当路由拓扑之外的节点查找到Sink节点并进行数据传输时，此Sink节点有可能已经移动到另一个位置，从而造成了数据的丢失。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种能量优化的无线传感器网络路由方法，该方法能够实现低能耗的网络节点对Sink节点的查找，保证节点数据传输的成功性，同时可以降低网络能耗开销，保证数据传输的可靠性。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种能量优化的无线传感器网络路由方法，该方法包括以下步骤：S1：网络节点确定自身是否为有向无环图的成员节点；S2：当待传输数据节点为无环图成员节点时，节点直接向其所在无环图的Sink节点发送数据；S3：当待传输数据节点不为无环图成员节点时，节点向其周围邻居节点通过增长式多播发送路由请求，若增长式多播达到最大跳数仍未找到Sink节点或有向无环图成员节点则广播路由请求至整个网络；S4：若通过增长式多播查找到Sink节点或无环图成员节点，则Sink节点或有向无环图成员节点针对收到的路由请求回复一个路由响应信息；S5：网络中待传输数据节点根据路由响应信息选择一个Sink节点进行数据发送。进一步，在步骤S3中，所述节点通过增长式多播发送路由请求之前，还包括节点为增长式多播预设一个最大跳数；所述增长式多播达到最大跳数时，若最后收到此路由请求的节点不为有Sink节点或无环图成员节点则丢弃此路由请求信息，并向原路由请求节点返回一个路由查找失败消息。进一步，在步骤S3中，所述增长式多播，具体包括以下步骤：S31：节点确定邻接值最大的邻居节点，将路由请求信息发送给此节点，所述邻接值为节点一跳范围内的邻居节点数；S32：邻接值最大的邻居节点确定其自身邻居节点中邻接值最大的两个邻居节点并转发路由请求至这个两个邻居节点；S33：邻接值最大两个邻居节点确定其自身邻居节点中邻接值最大的三个邻居节点，并转发路由请求至这三个邻居节点；S34：节点按照此规则依次转发路由请求至其邻居节点直到达到最大多播跳数或已找到Sink节点或无环图成员节点。进一步，所述节点选择邻接值最大的节点进行转发路由请求时，应选择除去路由请求来源节点之外的其他邻居节点；若节点的邻居节点数小于应转发的节点数，则转发路由请求到节点的所有邻居节点。进一步，在步骤S4中，Sink节点或有向无环图成员节点针对收到的路由请求回复一个路由响应信息，所述路由信息包括Sink节点的移动信息和Sink节点在当前有向无环图的剩余停留时间以及Sink节点到源路由请求节点的跳数。进一步，在步骤S5中，所述网络中待传输数据节点根据路由响应信息选择一个Sink节点进行数据发送，具体包括：S51：节点筛选出Sink节点剩余停留时间大于传输时间的节点；S52：节点在筛选出的节点中选择Sink节点到自身跳数最小的Sink节点进行数据发送。进一步，在步骤S51中，所述传输时间为Sink节点到源路由请求节点的跳数乘以平均每跳传输时间。进一步，所述网络中待传输数据节点根据路由响应信息选择一个Sink节点进行数据发送之前，还包括：所述节点在发送路由请求信息后应等待T时间以收集T时间内返回的路由信息。进一步，所述节点等待时间T应根据网络情况设定，且若节点在T时间内未收到任何响
应信息，节点应再次通过增长式多播发送路由请求信息。本专利技术的有益效果在于：本专利技术所提供的方法能够在多移动Sink节点存在的情况下，有效的减少路由消息的发送并实现网络中待传输数据节点与Sink节点之间的数据通信，延长了网络寿命。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为本专利技术实施例中能量优化的无线传感器网络路由方法的网络拓扑示意图；图2为根据本专利技术实施例的能量优化的无线传感器网络路由方法的示意性流程图；图3为本专利技术实施例中增长式多播的流程图；图4为本专利技术所述的能量优化的无线传感器网络路由方法的流程图。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。本专利技术实施例中提供的技术方案，应用的网络拓扑如图1所示，移动Sink节点在限定跳数的范围内通过RPL协议建立一个有向无环图，属于有向无环图的成员节点直接向Sink节点发送数据，有向无环图之外的节点通过查找Sink节点或有向无环图成员节点从而向Sink节点发送数据。移动Sink节点在停留一段时间后，会移动到另一个位置，通过RPL协议建立新的有向无环图。图2是根据本专利技术实施例的能量优化的无线传感器网络路由方法的示意性流程图。本实施例的能量优化的无线传感器网络路由方法应用于IPv6无线传感网中，具体的，如图2所示，本专利技术实施例可包含如下步骤：步骤101、网络节点确定自身是否为有向无环图的成员节点。由于移动Sink节点只在一定跳数范围内维持一个有向无环图，且网络中有多个移动Sink节点，网络由多个有向无环图组成。故网络中部分节点属于有向无环图，而另一部分节点则在有向无环图之外。根据节点是否曾已经加入到有向无环图中判断节点是否为有向无环图的成员节点。步骤102、当待传输数据节点为无环图成员节点时，节点直接向其所在无环图的Sink节点发送数据。当待传输数据节点为有向无环图成员节点时，节点直接将数据发送给父节点，父节点再向上一直发送给Sink节点。步骤103、当待传输数据节点不为无环图成员节点时，节点向其周围邻居节点通过增长式多播发送路由请求，若增长式多播达到最大跳数仍未找到Sink节点或有向无环图成员节点则广播路由请求至整个网络。当待传输数据节点不为无环图成员节点时，节点需查找Sink节点以将数据发送给Sink节点，其中增长式多播具体步骤如图3所示。当增长式多播达到最大跳数且最后一跳的节点不为Sink节点或有向无环图成员节点时，最后一跳节点丢弃此路由请求信息并向源路由请求节点回复一个查找失败信息，源节收到此查找失败信息后则直接广播路由请求信息至整个网络。步骤104、若通过增长式多播查找到Sink节点或无环图成员节点，则Sink节点或有向无环图成员节点针对收到的路由请求回复一个路由响应信息。收到路由请求信息的Sink节点或无环图成员节点向源路由请求节点回复一个路由响应信息，路由响应信息包含Sink节点在当前无环图的停留时间以及此Sink节点到源路由请求节点的跳数。步骤105、网络中待传输数据节点根据路由响应信息选择一个Sink节点进行数据发送。源节点根据路由响应信息首选筛选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能量优化的无线传感器网络路由方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：网络节点确定自身是否为有向无环图的成员节点；S2：当待传输数据节点为无环图成员节点时，节点直接向其所在无环图的Sink节点发送数据；S3：当待传输数据节点不为无环图成员节点时，节点向其周围邻居节点通过增长式多播发送路由请求，若增长式多播达到最大跳数仍未找到Sink节点或有向无环图成员节点则广播路由请求至整个网络；S4：若通过增长式多播查找到Sink节点或无环图成员节点，则Sink节点或有向无环图成员节点针对收到的路由请求回复一个路由响应信息；S5：网络中待传输数据节点根据路由响应信息选择一个Sink节点进行数据发送。

【技术特征摘要】
1.一种能量优化的无线传感器网络路由方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：网络节点确定自身是否为有向无环图的成员节点；S2：当待传输数据节点为无环图成员节点时，节点直接向其所在无环图的Sink节点发送数据；S3：当待传输数据节点不为无环图成员节点时，节点向其周围邻居节点通过增长式多播发送路由请求，若增长式多播达到最大跳数仍未找到Sink节点或有向无环图成员节点则广播路由请求至整个网络；S4：若通过增长式多播查找到Sink节点或无环图成员节点，则Sink节点或有向无环图成员节点针对收到的路由请求回复一个路由响应信息；S5：网络中待传输数据节点根据路由响应信息选择一个Sink节点进行数据发送。2.根据权利要求1所述的一种能量优化的无线传感器网络路由方法，其特征在于：在步骤S3中，所述节点通过增长式多播发送路由请求之前，还包括节点为增长式多播预设一个最大跳数；所述增长式多播达到最大跳数时，若最后收到此路由请求的节点不为有Sink节点或无环图成员节点则丢弃此路由请求信息，并向原路由请求节点返回一个路由查找失败消息。3.根据权利要求1所述的一种能量优化的无线传感器网络路由方法，其特征在于：在步骤S3中，所述增长式多播，具体包括以下步骤：S31：节点确定邻接值最大的邻居节点，将路由请求信息发送给此节点，所述邻接值为节点一跳范围内的邻居节点数；S32：邻接值最大的邻居节点确定其自身邻居节点中邻接值最大的两个邻居节点并转发路由请求至这个两个邻居节点；S33：邻接值最大两个邻居节点确定其自身邻居节点中邻接值最大的三个邻居节点，并转发路由请求至这三个邻居节点；S34：节点按照此规则依次转发路由请求至其邻居节点直到达到最大多播跳数或已找到Sink节...

【专利技术属性】
技术研发人员：王浩，王朝美，王平，陈伟，邓军，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50