一種無線網絡路由方法
2023-05-21 07:03:16
專利名稱：一種無線網絡路由方法
技術領域：
本發明涉及一種無線通信技術，特別是公開一種無線網絡通信的路由方法，適用於無線集抄、無線物聯網、智能家居和無線傳感器網絡，屬於無線通信技術領域。
背景技術：
當前，世界眾多站在技術前沿的國家和企業紛紛嗅到了即將由「物聯網」引發的一場科技革命與經濟浪潮，紛紛制定標準、研究新技術和應用，以期掌握市場主動。中國更是迫切需要提升對物聯網的認識程度，並快快推動物聯網的發展。在智能設施建設、智能駕駛系統，智能醫療等領域，物聯網的解決方案，將有效節約資源、拉動內需。目前，物聯網已經得到我國各級政府和行業主管部門的高度重視，相信在產業鏈各個實力企業的鼎力支持和推動下，物聯網及相關無線技術的發展，必將成為我國信息網絡化發展的最新趨勢。目前，國內外無線通信以ZigBee及其擴展路由方法為主，典型的協議是國際IEEE802.15.4協議，這套協議使用的就是廣播尋址的方式，一次性可以尋找到多條路徑保存在中心節點中，然後逐漸淘汰，全部淘汰後再發起一次路徑尋找過程。這種路由方法只是找到了可用路徑，並沒有找到最優路徑，導致通信成功率不理想。
發明內容
本發明的目的解決現有技術中無線路由算法無法保證尋找到最優的路徑，導致通訊成功率不理想的缺點，提供一種應用於物聯網的無線網絡路由方法，通過鄰居節點的收集和通信質量動態計算出最優路徑。本發明是這樣實現的:一種無線網絡路由方法，包括以下步驟:
1、啟動相鄰節點互相識別過程，中心節點向外廣播一個自身信息數據包，收到此包的子節點再向外廣播自身信息包，如此循環，直至全網廣播完成，每個節點廣播自身信息數據包的次數由中心節點信息包中的信息域決定；
2、節點關係信息收集過程，廣播過程中，中心節點和子節點收集其它子節點的地址和通信質量信息作為自身的相鄰節點信息，廣播結束後，中心開始逐個收集一級子節點的相鄰節點地址與通信質量指標；
3、相鄰節點優選過程，中心節點收集到大量的節點關係信息後，為每個子節點選擇幾個最優的相鄰節點作為父節點保存，其餘信息丟棄，父節點可以是中心節點，也可以是普通子節點，最優相鄰節點排在第一個位置，其它相鄰節點按順序排列；
4、路徑計算過程，中心節點到子節點的通信是一個雙向通道，但路徑是相同的，路徑的計算是從子節點的最優父節點開始進行逐個嘗試，每個父節點使用遞歸算法重複上一步計算路徑，直到獲取到既符合跳數限制，又保證每一跳均為最優質量的路徑或者循環結束無可用路徑返回； 5、分發路徑過程，循環執行上述2、3、4步驟，直到全網收集完成後停止，最後為每個子節點計算出多條到中心的路徑，結合其它網絡參數下發到每個子節點，子節點主動報警、上傳數據的業務將使用這些路徑進行通信。本發明的有益效果是:本發明通過鄰居節點的收集和通信質量動態計算出最優路徑，實現了在更低的成本上尋找到最優路徑，並及時繞過故障節點，保證了通訊成功率。
圖1是本發明的網絡路由流程圖。圖2是本發明的網絡路由節點協作圖。圖3是本發明以一棟大樓為實例的網絡拓撲圖。圖4是本發明子節點路徑查找實例圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本專利進行詳細說明。根據附圖1，Mesh網絡組建需要5個步驟:
1、中心廣播發送一個自身信息數據包，開始啟動相鄰節點互相識別過程，接收到的節點在記住這些信息後，再把自身的信息數據包廣播出去，以此類推，全網每個節點廣播一定次數後完成識別過程。2、廣播後，中心等待一段時間後，開始對一級節點進行鄰近節點信息收集過程，收集過程過程中發現第二級節點。3、中心節點與第二級節點通信需要通過一級節點進行中繼，因此一級節點返回的鄰近節點信息需要 排序，選擇最優的幾個相鄰節點作為父節點保存。4、在已經選擇出的父節點基礎上進行路徑計算。第二步和第三步在收集二級節點及二級子節點時是同時進行的，即收集到相鄰節點時同時更新了路徑。路徑的計算是從父節點開始，計算子節點通過父節點到中心的路徑，既要保證跳數在系統限制範圍內，又要保證每一跳符合最優路徑的原則。5、在計算出的路徑基礎上收集二級節點的相鄰節點信息，三級及以後各級節點以此類推，直至收集完成，然後啟動為每個子節點配置多條到中心的路徑，這些路徑將用作子節點上傳信息的傳輸路徑。根據附圖2，本發明整個過程按照交互圖來講，整個網絡有N個子節點，第一個階段是相互識別，每個節點需要廣播M次，那麼整個網絡將廣播Μ* (N+1)次。M可以取I 5次，N常見取值為I 2048。第二階段是中心逐級收集各個子節點的相鄰節點信息，考慮到相鄰節點較多，每個子節點的相鄰節點信息一般需要通信多次才能收集完整，每次通信獲取其中的一部分。通信次數取決於網絡結構和網絡容量與失敗後的重試次數。第三階段是為每個子節點下發多條上傳路徑。根據附圖3，本發明以一棟大樓為實例，圖中共25層樓，實際業務區域在5 25層，共21層樓，每層樓8個房間，每個房間一塊無線節點，無線節點可以是水錶、氣表、電錶、熱量表或智能家居、安防節點、無線傳感器等。中心節點安放在15層,所有節點組成一個Mesh網絡。中心附近的節點為一級節點，從中心向外擴散，15層以下有四級，5至15層有四級，相鄰級之間有交叉節點。
權利要求
1.一種無線網絡路由方法，包括以下步驟: (1)啟動相鄰節點互相識別過程，中心節點向外廣播一個自身信息數據包，收到此包的子節點再向外廣播自身信息包，如此循環，直至全網廣播完成，每個節點廣播自身信息數據包的次數由中心節點信息包中的信息域決定； (2)節點關係信息收集過程，廣播過程中，中心節點和子節點收集其它子節點的地址和通信質量信息作為自身的相鄰節點信息，廣播結束後，中心開始逐個收集一級子節點的相鄰節點地址與通信質量指標； (3)相鄰節點優選過程，中心節點收集到大量的節點關係信息後，為每個子節點選擇幾個最優的相鄰節點作為父節點保存，其餘信息丟棄，父節點可以是中心節點，也可以是普通子節點，最優相鄰節點排在第一個位置，其它相鄰節點按順序排列； (4)路徑計算過程，中 心節點到子節點的通信是一個雙向通道，但路徑是相同的，路徑的計算是從子節點的最優父節點開始進行逐個嘗試，每個父節點使用遞歸算法重複上一步計算路徑，直到獲取到既符合跳數限制，又保證每一跳均為最優質量的路徑或者循環結束無可用路徑返回； (5)分發路徑過程，循環執行上述(2)、(3)、(4)步驟，直到全網收集完成後停止，最後為每個子節點計算出多條到中心的路徑，結合其它網絡參數下發到每個子節點，子節點主動報警、上傳數據的業務將使用這些路徑進行通信。
全文摘要
本發明為一種無線網絡路由方法，包括以下步驟1、啟動相鄰節點互相識別過程；2、節點關係信息收集過程；3、相鄰節點優選過程；4、路徑計算過程；5、分發路徑過程，循環執行上述2、3、4步驟，直到全網收集完成後停止。本發明通過鄰居節點的收集和通信質量動態計算出最優路徑提高通訊成功率。
文檔編號H04W40/12GK103220745SQ201310135388
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月18日 優先權日2013年4月18日
發明者孟繁鼎, 聶光義 申請人:上海桑銳電子科技有限公司