非對稱鏈路下無線傳感器網絡分布式圖路由協議建立方法

2023-10-08 19:35:09

非對稱鏈路下無線傳感器網絡分布式圖路由協議建立方法
【專利摘要】本發明公開了屬於計算機網絡【技術領域】的一種非對稱鏈路下無線傳感器網絡分布式圖路由協議建立方法。該方法設計了無中心管理伺服器下的無線傳感器網絡分布式圖路由計算方法；定義了圖路由交互報文的格式；設計了非對稱鏈路狀態下行鏈路(DOWN-LINK)、上行鏈路(UP-LINK)、點到點(peer?to?peer,P2P)三種模式圖路由的建立、交互、更新過程。該發明旨在解決無線傳感器網絡在非對稱鏈路環境下建立路由時的路由不對稱問題，同時，在缺少中心管理伺服器的情況下，利用分布式路由計算方法，解決集中式圖路由的硬體瓶頸問題。該發明提出的分布式圖路由協議能夠有效減少傳統圖路由的管理控制開銷，增強網絡的健壯性，整體優化了無線傳感器網絡路由性能。
【專利說明】非對稱鏈路下無線傳感器網絡分布式圖路由協議建立方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於計算機網絡【技術領域】。特別涉及一種非對稱鏈路下無線傳感器網絡分布式圖路由協議建立方法。
【背景技術】
[0002]無線傳感器網絡(Wireless Sensor Networks, WSNs)技術是現代通信技術和計算機網絡技術的重要組成部分，它是由分布在觀測區域內的大量傳感器節點組成，節點間通過無線通信技術構成一個多跳傳輸的自組織網絡。各傳感器節點感知的物理世界對象信息(如:溫度、溼度、加速度、光強等)，經過網絡傳輸後，匯聚至網關、伺服器以及觀察者。
[0003]近年來，隨著物聯網的興起和發展，無線傳感器網絡技術受到了更多的關注，其逐漸成為實現物理世界和信息世界相互融合的重要保障。目前無線傳感器網絡技術已廣泛應用於智能交通、智能電網、智能家居、工業控制、環境監測、醫療保健、軍事等領域。
[0004]隨著無線傳感器網絡應用領域的擴展，無線傳感器節點也呈現多樣化趨勢。這主要體現在兩個方面，首先是節點功能的多樣化，舉例來說，採集溫度、光強等簡單信息只需要使用低處理能力、低功耗的單片機節點；而採集多媒體信息時則需要採用高處理能力的ARM節點。其次是生產廠家不同造成的節點異構性。不同廠家生產的傳感器節點可能採用不同的通信標準和物理接口，從而導致設備之間的差異性。圖1表示的是無線傳感器網絡系統的基本結構，一般包括:各種類型的傳感器節點(sensor node)、匯聚節點(sink node)和服務管理設備。
[0005]無線傳感器網絡擁有數量眾多、種類不同的節點設備，由於節點硬體資源受限，通常情況下，節點的無線信號覆蓋範圍較小(數十米至數百米)，數據包一般需要通過多跳中繼傳輸，因此，路由協議的設計和實現直接關係到無線傳感器網絡的性能。
[0006]圖路由協議是一種新型的二層路由協議，其具有轉發迅速、節省路由存儲空間、可控可管性高等優點，因而被許多標準推薦(如ISA-100.a.ffirelessHART等)。以下是圖路由的一個實例，以說明具體的路由過程。
[0007]圖路由中的圖是一系列路由信息的定向連接。每個圖由一個圖1D標識。圖之間的連結由系統中心管理伺服器設定。一個網絡可能有很多種圖，有些還可能重疊。每個設備可能有多個圖通過，甚至通過同一個鄰居節點。
[0008]如圖2所示，Node20利用圖路由(圖1D=I)與Node25通信。Node20可能將它發送至Node21或Node22。從不同的中間設備出發，數據包可能通過幾種不同的路徑，但無論哪條路徑，數據包都將到達Node25。同樣的，要與Node24通信，Node20可以通過Node021或Node22按照圖路由(圖1D=2)傳送數據包，任一條路徑都會發送數據包至Node24。
[0009]為了使數據包按照圖進行傳輸，路徑上的每個設備都需要保存一個包含入口的圖路由表，這些入口包括了圖1D和鄰居設備的地址。一個路由節點根據圖1D進行查找然後將數據包送至任何一個合適的鄰居設備。一旦鄰居設備告知已收到數據包，源設備將從路由信息緩存中釋放該數據包，反映了 Node20圖路由表內容。[0010]然而圖路由也有其局限性，一般來說，圖路由採用集中式處理，路由建立、更新過程須交由中心管理伺服器計算和維護。然而無線傳感器網絡在許多部署環境下並無中心基礎設備，特別是在一些戶外應用中。同時，採用集中式處理過程也會帶來額外的數據傳輸開銷和時延，這會對某些時間敏感的應用產生較大的影響。此外，傳統的圖路由未考慮鏈路的非對稱性。鏈路的非對稱性主要是指由於節點間相互通信時彼此的無線信號覆蓋範圍或者接收靈敏度不同引起的數據傳輸非對稱現象。舉例來說，節點A發送數據信息，節點B能偵聽到，但節點B發送的數據，節點A卻可能無法接收到。在實際環境中，這種鏈路非對稱現象主要是由於節點的異構性所產生的，此外，物理環境的差異(如障礙物等)也可能造成這種現象的產生。非對稱鏈路可能導致在傳統圖路由協議建立、交互、更新路由的過程中，產生無效圖或路由，因此需要對其進行改進和優化。

【發明內容】

[0011]本發明的目的是提出一種非對稱鏈路下無線傳感器網絡分布式圖路由協議建立方法，包括:
[0012]I)針對非對稱鏈路的特殊性，重新定義四種路由交互報文，採用多次「握手」的方式，對上行鏈路(UP-LINK)和下行鏈路(DOffN-LINK)區分度量，最終建立、點對點(P2P)三種模式的路由圖；
[0013]2)針對無中心管理伺服器的條件，所有路由交互過程均採用分布式處理，無需藉助伺服器計算路由結果；其特徵在於，具體方案如下:
[0014](I)定義路由交互報文格式
[0015]1.1,路由對象請求報文的格式,000類型的表示ROS (Route ObjectSolicitation, ROS)報文；R0S報文用於主動路由請求和P2P圖建立請求過程；該報文包括以下欄位:類型、優先級、地址壓縮控制、地址信息、序列號、跳數限制和圖1D ；
[0016]1.2.路由對象指示報文的格式:001類型的表示ROI (Route ObjectIndication, R0I)報文，用於廣播網絡路由信息和P2P圖分配過程；該報文包括以下欄位:類型、優先級、地址壓縮控制、地址信息、序列號、度量函數、等級、跳數限制、路由圖1D和分配圖1D ；
[0017]1.3.下行鏈路確認報文的格式，010類型的表示DLA (D0WN-LINKAcknowledgement，DLA)報文；用於度量下行鏈路路由，該報文包括以下欄位:類型、優先級、地址壓縮控制、地址信息、序列號、跳數限制、UP-LINK圖1D、子節點數量、子節點地址、DOffN-LINK圖1D和路由度量值；即該DLA報文包括子節點的地址信息、路由圖信息以及路
由度量信息。
[0018]1.4 上行鏈路確認報文,011 類型的表不 ULA (UP-LINK Acknowledgement, ULA)報文；用於度量上行鏈路路由，該報文包括以下欄位:類型、優先級、地址壓縮控制、地址信息、序列號、跳數限制和路由度量值；
[0019](2)建立DOWN-LINK、UP-LINK、P2P三種模式的路由圖
[0020]2.1.DOffN-LINK 圖建立
[0021]2.1.1網絡初始化階段，所有節點重新開啟電源，此時所有節點均未建立路由；
[0022]2.1.2.以根節點開始，廣播ROI報文，ROI報文包括源節點地址、路由度量函數、圖ID和等級信息；該廣播ROI報文的有效範圍為一跳，即收到ROI報文的節點在處理該報文後應立即將其丟棄；
[0023]2.1.3.收到該ROI信息的節點，解析路由頭部欄位，並根據其中的信息組裝DLA數據包，隨後單播回復ROI報文源節點；R0I報文的源節點收到DLA後，根據路由度量函數和路由度量值計算最優下行鏈路，利用計算結果更新DOWN-LINK圖路由表；
[0024]2.1.4，所有至子節點的路由都應利用DLA報文將信息傳輸至DOWN-LINK圖的父節點，每當子節點路由信息改變時，則會觸發DLA報文，向上進行路由更新；
[0025]，2.2.UP-LINK 圖建立
[0026]2.2.1.建立UP-LINK圖即建立上行鏈路的過程，緊隨在建立D0WN-LINK過程之後；在步驟2.1.3後，收到DLA數據報文的節點回復給產生該DLA報文的源節點一個ULA。收到ULA報文的節點經過路由度量函數的計算，選擇最優上行鏈路，並更新UP-LINK圖路由表；
[0027]2.2.2.只有建立了 UP-LINK圖，擁有了到根節點路由的節點才能發送ROI報文；
[0028]2.3.建立 P2P 圖
[0029]2.3.1.P2P圖是指兩個非根節點之間的路由圖；首先以數據包源節點為起始，單播一個的ROS報文，該報文沿UP-LINK圖傳輸，目的地址欄位填寫數據包目的節點所對應的地址；
[0030]2.3.2.數據包向上傳輸，直至某一父節點擁有至目的節點的下行路由；
[0031]2.3.3.該父節點生成對應P2P圖的圖1D，並產生ROI報文，組播給P2P圖中所有節點，隨後，源節點和目的節點之間的數據包遵循該P2P圖進行路由。
[0032]所述步驟2.1.3中如果存在次優節點，則次優節點作為備選節點；如果某節點長時間未收到ROI數據報文，則其主動發送ROS數據報文，收到ROS數據報文的節點應立即回應ROI數據報文；.[0033]所述步驟2.2.1中如果存在次優節點，則次優節點作為備選父節點。
[0034]所述非對稱鏈路下無線傳感器網絡分布式圖路由協議的運行機制，具體採用三次「握手」機制:
[0035]I)第一次「握手」過程是已建立路由的節點廣播ROI信息，收到ROI信息的節點以此獲取網絡的路由度量函數，節點等級等信息；
[0036]2)第二次「握手」過程是收到ROI信息的節點，回復DLA報文，收到DLA報文的節點可以度量下行鏈路路由，並以此建立DOWN-LINK圖；
[0037]3)第三次「握手」過程是收到DLA報文的節點，回復ULA報文，收到ULA報文的節點可以度量上行鏈路路由，並以此建立UP-LINK圖。
[0038]所述非對稱鏈路下無線傳感器網絡分布式圖路由協議的運行過程，包括:
[0039]I) ROS報文的主動路由請求功能用於節點長時間無可用路由，且未收到ROI報文的情況，此時節點主動廣播ROS報文，該ROS報文的跳數限制為I跳，收到ROS報文的節點必須及時回復ROI報文；R0S報文的P2P圖建立請求功能用於非根節點之間通信的情況，源節點單播ROS報文，請求父節點分配該節點至目的節點的P2P圖；
[0040]2)R0I報文的廣播網絡路由信息功能用於按定時器設定或由ROS報文觸發廣播網絡路由信息，如路由度量函數、等級等。ROI報文的P2P圖分配功能用於非根節點之間通信的情況，父節點收到源節點的P2P通信請求，生成P2P圖後，將路由信息分配給相關節點；[0041]3) DLA報文的度量下行鏈路路由功能用於在非對稱鏈路的條件下生成DOWN-LINK圖。收到DLA報文的節點，可以確定其至DLA報文的源節點下行鏈路可達；
[0042]4)ULA報文的度量上行鏈路路由功能用於在非對稱鏈路的條件下生成UP-LINK圖。收到ULA報文的節點，可以確定其至ULA報文的源節點上行鏈路可達。
[0043]本發明的有益效果是本發明所適用的無線傳感器網絡中，包含匯聚節點和各種類型的傳感器節點，其中節點之間可能存在非對稱鏈路；該發明解決無線傳感器網絡在非對稱鏈路環境下建立路由時的路由不對稱問題，同時，在缺少中心管理伺服器的情況下，利用分布式路由計算方法，解決集中式圖路由的硬體瓶頸問題。該發明提出的分布式圖路由協議能夠有效減少傳統圖路由的管理控制開銷，增強網絡的健壯性，整體優化了無線傳感器網絡路由性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0044]圖1為無線傳感器網絡結構；
[0045]圖2為圖路由示例；
[0046]圖3為路由對象請求報文ROS的格式；
[0047]圖4為路由對象指示報文ROI的格式；
[0048]圖5為下行鏈路確認報文DLA的格式；
[0049]圖6為上行鏈路確認報文ULA的格式；
[0050]圖7為本發明應用場景示意圖；
[0051]圖8為應用場景DOWN-LINK圖；
[0052]圖9為應用場景UP-LINK圖；
[0053]圖10為應用場景P2P圖。
【具體實施方式】
[0054]本發明提出一種非對稱鏈路下無線傳感器網絡分布式圖路由協議建立方法，包括:針對非對稱鏈路的特殊性，重新定義四種路由交互報文，採用多次「握手」的方式，對上行和下行鏈路區分度量，最終建立DOWN-LINK、UP-LINK、P2P三種模式的路由圖；針對無中心管理伺服器的條件，所有路由交互過程均採用分布式處理，無需藉助伺服器計算路由結果；下面現結合附圖對本發明詳細說明如下:
[0055]圖3表示的是路由對象請求報文的格式:類型:000,表示ROS (Route ObjectSolicitation, ROS)報文；優先級:表示數據包的轉發優先級別，數值越大優先級越高；地址壓縮控制:根據IEEE802.15.4標準，無線傳感器網絡節點的地址通常分為長地址64bit和短地址16bit，欄位00表示源節點和目的地址欄位省略，即如果源節點和目的節點只有一跳，則地址信息已經包含在IEEE802.15.4的MAC頭部中；欄位01表示源地址和目的地址均採用16bit ;欄位10表示源地址和目的地址均採用64bit ;欄位11表示保留；源地址:產生數據包的源節點地址；目的地址:產生數據包的目的節點地址；序列號:用於標識數據包，每產生一個新數據包序列號加I ;跳數限制:數據包被轉發的最大次數，超過該最大轉發次數的數據包應該被丟棄；圖1D:用以進行路由的圖標識，其中，圖1D=O表示等待分配有效圖。[0056]圖4表示的是.路由對象指示報文的格式:類型:001，表示ROI (Route ObjectIndication, R0I)報文。優先級:表示數據包的轉發優先級別,數值越大優先級越高。地址壓縮控制:根據IEEE802.15.4標準，無線傳感器網絡節點的地址通常分為長地址64bit和短地址16bit。該欄位00表示源節點和目的地址欄位省略(如果源節點和目的節點只有一跳，則地址信息已經包含在IEEE802.15.4的MAC頭部中)；01表示源地址和目的地址均採用16bit ; 10表示源地址和目的地址均採用64bit ；11保留。源地址:產生數據包的源節點地址。目的地址:產生數據包的目的節點地址。序列號:用於標識數據包，每產生一個新數據包序列號加I。度量函數:定義路由度量和選路方法，例如度量函數欄位為O時表示以最小跳數計算路由。等級:度量函數計算出的結果，用來避免路由環路問題，數值越小表示等級越高。跳數限制:數據包被轉發的最大次數，超過該最大轉發次數的數據包應該被丟棄。路由圖1D:該ROI報文進行路由的圖標識。分配圖1D:給節點分配的路由圖1D。
[0057]圖5表示的是下行鏈路確認報文報文的格式。類型:010，表示DLA (DOWN-LINKAcknowledgement, DLA)報文。優先級:表示數據包的轉發優先級別，數值越大優先級越高。地址壓縮控制:根據IEEE802.15.4標準，無線傳感器網絡節點的地址通常分為長地址64bit和短地址16bit。該欄位00表示源節點和目的地址欄位省略(如果源節點和目的節點只有一跳，則地址信息已經包含在IEEE802.15.4的MAC頭部中)；01表示源地址和目的地址均採用16bit ；10表示源地址和目的地址均採用64bit ; 11保留。源地址:產生數據包的源節點地址。目的地址:產生數據包的目的節點地址。序列號:用於標識數據包，每產生一個新數據包序列號加I。跳數限制:數據包被轉發的最大次數，超過該最大轉發次數的數據包應該被丟棄。UP-LINK圖1D:該DLA數據包上行的路由圖。子節點數量:該節點擁有子節點的數目，包含自身。子節點地址:子節點的地址，16bit/64bit。DOWN-LINK圖1D:對應每一個子節點的下行路由圖標識。路由度量值:進行路由計算時的度量。
[0058]圖6表示的是上行鏈路確認報文(UP-LINK Acknowledgement, ULA)。類型:011,表示ULA報文。優先級:表示數據包的轉發優先級別,數值越大優先級越高。地址壓縮控制:根據IEEE802.15.4標準，無線傳感器網絡節點的地址通常分為長地址64bit和短地址16bit。該欄位00表示源節點和目的地址欄位省略(如果源節點和目的節點只有一跳，則地址信息已經包含在IEEE802.15.4的MAC頭部中);01表示源地址和目的地址均採用16bit ；10表示源地址和目的地址均採用64bit;ll保留。源地址:產生數據包的源節點地址。目的地址:產生數據包的目的節點地址。序列號:用於標識數據包，每產生一個新數據包序列號加I。跳數限制:數據包被轉發的最大次數，超過該最大轉發次數的數據包應該被丟棄。路由度量值:進行路由計算時的度量。
[0059]圖7為本發明應用場景示意圖。該示意圖中，sink節點為匯聚節點，A，B，C，D，E，F，G，I，J，K為傳感器節點。箭頭表示節點之間的通信鏈路情況，例如A — B表示A可以發送數據包給節點B,但節點B發送的數據包，A無法直接接收到。同理，A ^^ B表示節點A與節點B之間能夠直接互相通信。
[0060]本發明具體的實施步驟將分別以D0WN-LINK圖、UP-LINK圖、P2P圖來說明:
[0061]1.DOffN-LINK路由具體實施步驟
[0062]以sink節點為根·節點，其最先開始廣播ROI報文。此時，因為其他節點還無法建立到根節點的路由，因此其他節點均保持沉默。[0063]根節點的ROI數據報文的格式如下，類型:001。優先級:默認010。地址壓縮控制:01，假設源地址和目的地址均採用16bit。源地址:sink節點地址。目的地址:0xFFFF，廣播地址。序列號:00000001。度量函數:0，假設度量函數欄位為O時表示以最小跳數計算路由。等級:0，對應至sink節點的最小跳數為0，表示等級最高。跳數限制:0001，ROI廣播時有效範圍只有一跳。路由圖1D:0，無效路由，表示廣播時不需要路由。分配圖1D =0x0001,代表UP-LINK圖1D，默認為I。
[0064]節點A、B、C在根節點的通信範圍內，因此能收到該ROI數據報文。以節點A為例，在收到該報文後，A回復根節點DLA報文，該報文的格式為如下，類型:010，表示DLA報文。優先級:010。地址壓縮控制:01。源地址:A的地址。目的地址:sink節點的地址。序列號:00000001。跳數限制:默認1111。UP-LINK圖1D:0x0001，上行鏈路圖默認為I。子節點數量:00000001，此時該節點只包含自身，並無其他子節點。子節點地址:節點A地址。DOffN-LINK 圖1D:0x0002。路由值度量:00000001，跳數為 I 跳。 [0065]Sink節點收到DLA報文後，更新DOWN-LINK圖路由表。其他節點建立DOWN-LINK圖的方式類似。當網絡路由穩定後，DOWN-LINK圖建立，如圖8所示為根節點至節點G的下行圖，對應的圖路由表1所示(假設該下行圖1D為0x0006)。
[0066]假如DOWN-LINK圖的路由信息發生了變化，以H為例，如果有新節點M加入網絡，並以H節點為DOWN-LINK圖的上一跳。節點H應產生DLA報文發送給節點D，該DLA報文包含新的子節點路由信息，具體格式如下，類型:010，表示DLA報文。優先級:010。地址壓縮控制:01。源地址:節點H的地址。目的地址:sink節點的地址。序列號:00000010。跳數限制:默認1111。UP-LINK圖1D =OxOOOl，上行鏈路圖默認為I。子節點數量:00000010，包括節點自身和節點M。子節點地址:節點A地址，節點M地址。圖1D:0x0002，0x0003。路由值度量:00000000，00000001，表示節點H距自己O跳，距節點Ml跳。節點收到該DLA報文後更新DOWN-LINK圖，並沿UP-LINK圖向上轉發該DLA報文。
[0067]在路由更新的過程中，若發送ROI報文的節點等級大於收到該ROI報文的節點等級，則應丟棄該ROI報文，防止產生路由環路。
[0068]2.UP-LINK路由具體實施步驟
[0069]以根節點與節點A的上行路由建立過程為例，節點A收到根節點的ROI信息後，會回復根節點DLA報文，節點A收到DLA報文後，會回復A節點ULA報文，該報文的格式如下，類型:011，表示ULA報文。優先級:010。地址壓縮控制:01。源地址:接收DLA報文的地址，即sink節點的地址。目的地址:發送DLA報文的地址，即A的地址。序列號:00000001。跳數限制=Illlo路由度量值:0，sink節點距自己為O跳。
[0070]節點A收到ULA報文後，會根據最小跳數原則選擇最優父節點(如果存在次優節點，次優節點作為備選節點)，並更新圖路由表。最終，當網絡穩定後，整個網絡的UP-LINK路由如圖9所示，圖路由表如表1所示。
[0071]表1UP-LINK圖路由表
[0072]

Ww j鄰居地址
AISink
【權利要求】
1.一種非對稱鏈路下無線傳感器網絡分布式圖路由協議建立方法，包括: 1)針對非對稱鏈路的特殊性，重新定義四種路由交互報文，採用多次「握手」的方式，對上行UP-LINK鏈路和下行鏈路DOWN-LINK區分度量，最終建立DOWN-LINK、UP-LINK、點對點P2P三種模式的路由圖； 2)針對無中心管理伺服器的條件，所有路由交互過程均採用分布式處理，無需藉助伺服器計算路由結果；其特徵在於，具體方案如下: (1)定義路由交互報文格式 1.1.路由對象請求報文的格式,000類型的表示ROS報文；R0S報文用於主動路由請求和P2P圖建立請求過程；該報文包括以下欄位:類型、優先級、地址壓縮控制、地址信息、序列號、跳數限制和圖1D； 1.2.路由對象指示報文的格式:001類型的表示ROI報文，用於廣播網絡路由信息和P2P圖分配過程；該報文包括以下欄位:類型、優先級、地址壓縮控制、地址信息、序列號、度量函數、等級、跳數限制、路由圖1D和分配圖1D ； 1.3.下行鏈路確認報文的格式，010類型的表示DLA報文；用於度量下行鏈路路由，該報文包括以下欄位:類型、優先級、地址壓縮控制、地址信息、序列號、跳數限制、UP-LINK圖1D、子節點數量、子節點地址、DOffN-LINK圖1D和路由度量值；即該DLA報文包括子節點的地址信息、路由圖信息以及路由度量信息。 1.4.上行鏈路確認報文，011類型的表示ULA報文；用於度量上行鏈路路由，該報文包括以下欄位:類型、優先級、地址壓縮控制、地址信息、序列號、跳數限制和路由度量值； (2)建立DOWN-LINK、UP-LINK、P2P三種模式的路由圖
`2.1.DOffN-LINK 圖建立 `2.1.1.網絡初始化階段，所有節點重新開啟電源，此時所有節點均未建立路由； ` 2.1.2.以根節點開始，廣播ROI報文，ROI報文包括源節點地址、路由度量函數、圖1D和等級信息；該廣播ROI報文的有效範圍為一跳，即收到ROI報文的節點在處理該報文後應立即將其丟棄； ` 2.1.3.收到該ROI信息的節點，解析路由頭部欄位，並根據其中的信息組裝DLA數據包，隨後單播回復ROI報文源節點；R0I報文的源節點收到DLA後，根據路由度量函數和路由度量值計算最優下行鏈路，利用計算結果更新DOWN-LINK圖路由表； ` 2.1.4.所有至子節點的路由都應利用DLA報文將信息傳輸至DOWN-LINK圖的父節點，每當子節點路由信息改變時，則會觸發DLA報文，向上進行路由更新； ` 2.2.UP-LINK 圖建立 `2.2.1.建立UP-LINK圖即建立上行鏈路的過程，緊隨在建立DOWN-LINK過程之後；在步驟2.1.3後，收到DLA數據報文的節點回復給產生該DLA報文的源節點一個ULA。收到ULA報文的節點經過路由度量函數的計算，選擇最優上行鏈路，並更新UP-LINK圖路由表；`2.2.2.只有建立了 UP-LINK圖，擁有了到根節點路由的節點才能發送ROI報文； ` 2.3.建立P2P圖 `2.3.1.P2P圖是指兩個非根節點之間的路由圖；首先以數據包源節點為起始，單播一個的ROS報文，該報文沿UP-LINK圖傳輸，目的地址欄位填寫數據包目的節點所對應的地址；. 2.3.2.數據包向上傳輸，直至某一父節點擁有至目的節點的下行路由； .2.3.3.該父節點生成對應P2P圖的圖1D，並產生ROI報文，組播給P2P圖中所有節點，隨後，產生數據包的源節點和數據包需要到達的目的節點之間的數據包遵循該P2P圖進行路由。
2.根據權利要求1所述非對稱鏈路下無線傳感器網絡分布式圖路由協議建立方法，其特徵在於，所述步驟2.1.3中如果存在次優節點，則次優節點作為備選節點；如果某節點長時間未收到ROI數據報文，則其主動發送ROS數據報文，收到ROS數據報文的節點應立即回應ROI數據報文。
3.根據權利要求1所述非對稱鏈路下無線傳感器網絡分布式圖路由協議建立方法，其特徵在於，所述步驟2.2.1中如果存在次優節點，則次優節點作為備選父節點。
4.根據權利要求1所述非對稱鏈路下無線傳感器網絡分布式圖路由協議建立方法，其特徵在於，非對稱鏈路下無線傳感器網絡分布式圖路由協議的運行機制，具體採用三次「握手」機制: . 1)第一次「握手」過程是已建立路由的節點廣播ROI信息，收到ROI信息的節點以此獲取網絡的路由度量函數，節點等級等信息； . 2)第二次「握手」過程是收到ROI信息的節點，回復DLA報文，收到DLA報文的節點可以度量下行鏈路路由，並以此建立DOWN-LINK圖； . 3)第三次「握手」過程是收到DLA報文的節點，回復ULA報文，收到ULA報文的節點可以度量上行鏈路路由， 並 以此建立UP-LINK圖。
5.根據權利要求1所述非對稱鏈路下無線傳感器網絡分布式圖路由協議建立方法，其特徵在於，非對稱鏈路下無線傳感器網絡分布式圖路由協議的運行過程，包括: .1)ROS報文的主動路由請求功能用於節點長時間無可用路由，且未收到ROI報文的情況，此時節點主動廣播ROS報文，該ROS報文的跳數限制為I跳，收到ROS報文的節點必須及時回復ROI報文；R0S報文的P2P圖建立請求功能用於非根節點之間通信的情況，源節點單播ROS報文，請求父節點分配該節點至目的節點的P2P圖； . 2)R0I報文的廣播網絡路由信息功能用於按定時器設定或由ROS報文觸發廣播網絡路由信息，如路由度量函數、等級等。ROI報文的P2P圖分配功能用於非根節點之間通信的情況，父節點收到源節點的P2P通信請求，生成P2P圖後，將路由信息分配給相關節點； . 3)DLA報文的度量下行鏈路路由功能用於在非對稱鏈路的條件下生成DOWN-LINK圖。收到DLA報文的節點，可以確定其至DLA報文的源節點下行鏈路可達； 4)ULA報文的度量上行鏈路路由功能用於在非對稱鏈路的條件下生成UP-LINK圖。收到ULA報文的節點，可以確定其至ULA報文的源節點上行鏈路可達。
【文檔編號】H04W40/02GK103686917SQ201310615653
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月26日 優先權日:2013年11月26日
【發明者】王洪超, 楊冬, 段俊奇, 高德雲, 張宏科 申請人:北京交通大學