一种在配用电无线自组织网中建立树形路由的方法技术

本发明专利技术公开了一种在配用电无线自组织网中建立树形路由的方法，包括：网关节点信号覆盖范围内的节点进行本地广播，向邻居节点发送路由请求，邻居节点收到所述路由请求后，发送路由应答消息，节点收到路由应答消息后，计算经过邻居节点到达网关节点的路径耗费值，并选择路径耗费值最低的节点为父节点，将对应的信道信息加入申请加入消息包中，并向父节点发送申请加入消息包；父节点收到申请加入消息包后，修改路由表，并为空闲的接口分配申请加入消息包中携带的已选信道，同时以网管节点为目的节点向上层发送通知上层加入消息包。本发明专利技术的路由的方法建立的路由具有健壮性，且出现节点故障和路径失效时能尽快恢复或者切换到其他路径上进行传输。

A method of establishing tree routing in a wireless ad hoc network

The invention discloses a method including electric, wireless ad hoc network in the establishment of tree routing: gateway node coverage node within the scope of the local radio, a request to the neighbor node sends routing neighbor node receives the route request, send a route reply message, the node receives a route reply message, calculate the path after the neighbor node arrives at the gateway node cost value, cost value and path choice of the parent node is the lowest, the channel information corresponding to the request to join join message package, and sent to the parent node join message packet; the parent node receives the application join message package, modify the routing table, and apply to join the selected channel carrying the news of the package for the interface distribution of free, at the same time to network nodes as the destination node to send a notification message to the upper layer. The route established by the routing method of the invention has the advantages of robustness, and can be recovered or switched to other paths as soon as the node failure and path failure occur.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及配用电领域，特别是指一种在配用电无线自组织网中建立树形路由的方法。
技术介绍
传统无线网络路由协议，主要关心的是路由可用性。大多是以跳数、丢包率作为路由判据，选择跳数最少的或丢包率最小的路径作为数据传输路径，但是并没有考虑链路干扰和网络吞吐量等关键因素。并且不能很好地适应配用电业务场景。如DSR、AODV、TBRPF等针对传统无线网络的设计的路由协议，主要关心的是路由可用性。而配用电无线自组织网络对于传输链路的质量有这较高要求，需要提供高质量、高稳定性的络接入服务。因此，在设计针对配用电无线自组织网络的路由协议时，应将链路质量纳入路由度量的考虑范围，以便路由协议能选择传输质量最优的路径。同时，鉴于无线链路的不可靠性，网络的路由协议应具有健壮性。当出现节点故障和路径失效时候，能尽快恢复或者切换到其他路径上进行传输。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种具有健壮性，且出现节点故障和路径失效时能尽快恢复或者切换到其他路径上进行传输的多射频多信道树形路由方法。基于上述目的本专利技术提供的一种在配用电无线自组织网中建立树形路由的方法，包括：网关节点信号覆盖范围内的第一节点更新路由表，并进行本地广播，向邻居节点发送路由请求；所述邻居节点收到所述路由请求后，向所述第一节点发送路由应答消息；所述第一节点收到所述路由应答消息后，计算经过所述邻居节点到达网关节点的路径耗费值，并选择路径耗费值最低的节点为父节点，将对应的信道信息加入申请加入消息包中，并向所述父节点发送所述申请加入消息包；所述父节点收到所述申请加入消息包后，修改自身路由表，并为空闲的接口分配所述申请加入消息包中携带的已选信道，并向所述第一节点发送接收加入消息包，同时以网管节点为目的节点向上层发送通知上层加入消息包；所述第一节点收到所述接收加入消息包后，更新自身路由表；网关节点信号覆盖范围内其他节点按照上述过程建立路由，当任一节点接收到通知上层加入消息包后，更新各自的路由表，如果所述任一节点不是网关节点，则继续发送通知上层加入消息包，直到网管节点收到所述通知上层加入消息包。进一步的，所述路由表包括目的节点和下一跳节点两部分信息。进一步的，还包括：所述邻居节点收到所述路由请求后，查找自己的路由表中是否存在到达网关的路由，如果存在到达网关的路由，则向所述第一节点发送路由应答消息，如果不存在到达网关的路由，则不做任何处理。进一步的，还包括：如果所有所述的邻居节点都不存在到达网关的路由，则所述第一节点等待一个周期后再次发送所述路由请求。进一步的，所述路径耗费值的算法包括：计算节点J使用各个信道的干扰概率，节点J即为第一节点，找出节点J的使用信道fm(m＝1,2,3……)的1、2、3跳邻居集合VJ,m，假设每个节点等概率向所有邻居发送数据，当i∈Vj,m且i是J的1跳邻居时：PJ,i,m＝1其中PJ,i,m表示使用信道fm时，节点i对节点J产生干扰的概率；当i∈VJ,m且i与J距离为2跳时，只有在i向J的邻居发送数据时或i向其他节点发送数据的同时J要向i的邻居发送数据时才会产生干扰，此时有其中Vt,m-khop表示距离节点t为k跳且有射频接口使用信道fm的邻居集合；|Vt,m-khop|表示集合中元素的个数，式中加号左部代表i向J的邻居发送数据的概率，加号右部代表i向其他节点发送数据的同时J要向i的邻居发送数据的概率；当i∈VJ,m且J与i距离为3跳时，当且仅当J与i要发送数据的接收方是邻居时才会产生干扰，此时有根据干扰概率计算出节点J使用信道fm干扰节点的期望数值nJ,m则节点J使用信道fm与邻居节点通信的期望传输时间ETTJ,m为其中代表期望传输次数，p代表链路丢包率；S代表数据包的长度，Bm代表信道fm的带宽；以每个邻居节点为父节点的路由耗费Path_ETTJ为Path_ETTJ＝Path_ETTn+ETTJ,m其中Path_ETTn代表节点n到网关节点的路由耗费。进一步的，还包括：查询邻居节点n的信道使用信息，判断其是否具有空闲射频接口，若有则对应的信道可以从所有信道中选择，如果没有空闲接口，对应的信道只能从邻居节点已使用的信道集合中选择。进一步的，所述网关节点信号覆盖范围内其他节点按照上述过程建立路由包括：网关节点信号覆盖范围内其他节点按照上述过程建立路由，先将源节点地址和所选子节点信息加入路由表，且源节点为下一跳节点所选子节点为目的节点，如果所述任一节点不是网关节点，则将消息中源地址改为本地地址，并继续发送通知上层加入消息包，直到网管节点收到所述通知上层加入消息包。进一步的，当网络中节点在进行路由查找时，首先在本地路由表中查找，本地路由表中如果没有所找目的节点，则节点直接将数据包转发给父节点，由父节点进行转发。进一步的，还包括：新加入节点在路由计算和信道选择之后，保留后备可达父节点的信息，然后向最优父节点发送申请加入消息包，当父节点失效后，该节点可向后备父节点发送申请加入消息包；当网络中有节点失效时，其子节点首先判断是否有后备父节点，如果有则启动快速路由恢复过程；如果没有则立即向下层子节点发送故障消息包，告知失效的父节点列表，子节点开启快速路由修复过程。从上面所述可以看出，本专利技术提供的在配用电无线自组织网中建立树形路由的方法，包括网关节点信号覆盖范围内的节点更新路由表，并进行本地广播，向邻居节点发送路由请求，邻居节点收到所述路由请求后，发送路由应答消息，节点收到所述路由应答消息后，计算经过所述邻居节点到达网关节点的路径耗费值，并选择路径耗费值最低的节点为父节点，将对应的信道信息加入申请加入消息包中，并向所述父节点发送所述申请加入消息包；所述父节点收到所述申请加入消息包后，修改自身路由表，并为空闲的接口分配所述申请加入消息包中携带的已选信道，同时以网管节点为目的节点向上层发送通知上层加入消息包。本专利技术的路由的方法建立的路由具有健壮性，且出现节点故障和路径失效时能尽快恢复或者切换到其他路径上进行传输。附图说明图1为本专利技术在配用电无线自组织网中建立树形路由的方法的一个实施例的流程图；图2如为到达网关节点的路径耗费值的计算方法流程图；图3为本专利技术的方法建立的树形路由中路由恢复过程示意图；图4为路由修复示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。本专利技术实施例提供的一种在配用电无线自组织网中建立树形路由的方法，包括：网关节点信号覆盖范围内的第一节点更新路由表，并进行本地广播，向邻居节点发送路由请求；所述邻居节点收到所述路由请求后，向所述第一节点发送路由应答消息；所述第一节点收到所述路由应答消息后，计算经过所述邻居节点到达网关节点的路径耗费值，并选择路径耗费值最低的节点为父节点，将对应的信道信息加入申请加入消息包中，并向所述父节点发送所述申请加入消息包；所述父节点收到所述申请加入消息包后，修改自身路由表，并为空闲的接口分配所述申请加入消息包中携带的已选信道，并向所述第一节点发送接收加入消息包，同时以网管节点为目的节点向上层发送通知上层加入消息包；所述第一节点收到所述接收加入消息包后，更新自身路由表；网关节点信号覆盖范围内其他节点按照上述过程建立路由，当任一节点接收到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在配用电无线自组织网中建立树形路由的方法，其特征在于，包括：网关节点信号覆盖范围内的第一节点更新路由表，并进行本地广播，向邻居节点发送路由请求；所述邻居节点收到所述路由请求后，向所述第一节点发送路由应答消息；所述第一节点收到所述路由应答消息后，计算经过所述邻居节点到达网关节点的路径耗费值，并选择路径耗费值最低的节点为父节点，将对应的信道信息加入申请加入消息包中，并向所述父节点发送所述申请加入消息包；所述父节点收到所述申请加入消息包后，修改自身路由表，并为空闲的接口分配所述申请加入消息包中携带的已选信道，并向所述第一节点发送接收加入消息包，同时以网管节点为目的节点向上层发送通知上层加入消息包；所述第一节点收到所述接收加入消息包后，更新自身路由表；网关节点信号覆盖范围内其他节点按照上述过程建立路由，当任一节点接收到通知上层加入消息包后，更新各自的路由表，如果所述任一节点不是网关节点，则继续发送通知上层加入消息包，直到网管节点收到所述通知上层加入消息包。

【技术特征摘要】
1.一种在配用电无线自组织网中建立树形路由的方法，其特征在于，包括：网关节点信号覆盖范围内的第一节点更新路由表，并进行本地广播，向邻居节点发送路由请求；所述邻居节点收到所述路由请求后，向所述第一节点发送路由应答消息；所述第一节点收到所述路由应答消息后，计算经过所述邻居节点到达网关节点的路径耗费值，并选择路径耗费值最低的节点为父节点，将对应的信道信息加入申请加入消息包中，并向所述父节点发送所述申请加入消息包；所述父节点收到所述申请加入消息包后，修改自身路由表，并为空闲的接口分配所述申请加入消息包中携带的已选信道，并向所述第一节点发送接收加入消息包，同时以网管节点为目的节点向上层发送通知上层加入消息包；所述第一节点收到所述接收加入消息包后，更新自身路由表；网关节点信号覆盖范围内其他节点按照上述过程建立路由，当任一节点接收到通知上层加入消息包后，更新各自的路由表，如果所述任一节点不是网关节点，则继续发送通知上层加入消息包，直到网管节点收到所述通知上层加入消息包。2.根据权利要求1所述的在配用电无线自组织网中建立树形路由的方法，其特征在于，所述路由表包括目的节点和下一跳节点两部分信息。3.根据权利要求1所述的在配用电无线自组织网中建立树形路由的方法，其特征在于，还包括：所述邻居节点收到所述路由请求后，查找自己的路由表中是否存在到达网关的路由，如果存在到达网关的路由，则向所述第一节点发送路由应答消息，如果不存在到达网关的路由，则不做任何处理。4.根据权利要求3所述的在配用电无线自组织网中建立树形路由的方法，其特征在于，还包括：如果所有所述的邻居节点都不存在到达网关的路由，则所述第一节点等待一个周期后再次发送所述路由请求。5.根据权利要求1所述的在配用电无线自组织网中建立树形路由的方法，其特征在于，所述路径耗费值的算法包括：计算节点J使用各个信道的干扰概率，节点J即为第一节点，找出节点J的使用信道fm(m＝1,2,3……)的1、2、3跳邻居集合VJ,m，假设每个节点等概率向所有邻居发送数据，当i∈Vj,m且i是J的1跳邻居时：PJ,i,m＝1其中PJ,i,m表示使用信道fm时，节点i对节点J产生干扰的概率；当i∈VJ,m且i与J距离为2跳时，只有在i向J的邻居发送数据时或i向其他节点发送数据的同时J要向i的邻居发送数据时才会产生干扰，此时有PJ,i,m=|Vi,m-1hop∩VJ,m-1hop||Vi,m-1hop|+(1-|Vi,m-1hop∩VJ,m-1hop||Vi,m-1hop|)×|Vi,m-1hop∩VJ,m-1hop||VJ,m-1hop|]]>其中Vt,m-khop表示距离节点t为k跳且有射频接口...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立涛，侯悦，刘志永，牛新生，张勇，崔荣喜，刘晗，张浩，杨斌，刘军雨，马文洁，丁一，张钰，李梁，王宇鸣，
申请(专利权)人：北京国电通网络技术有限公司，国家电网公司，国网山东省电力公司经济技术研究院，华北电力大学，国网信息通信产业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11