一种无线自组网的路由方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种无线自组网的路由方法及装置，其中方法包括：对无线自组网中的每一个节点，分别计算该节点经过其各邻居节点到达其目的节点的各路径的路径转发质量；在所述各路径中，选取路径转发质量最高的路径作为路由路径，并将该路径上该节点的邻居节点作为路由中该节点的下一跳节点。本发明专利技术能够在保证路由稳定性的同时选择开销最小的路径，有效减少能量有限的传感网节点上的能量消耗，且复杂度低便于实现。

Routing method and device for wireless ad hoc network

The invention provides a wireless network routing method and device, wherein the method comprises the following steps: the ad of each node in the network, the node of each path are calculated after each neighbor node to the destination node forwarding quality; the path selection, path forwarding of the highest quality the path as the routing path, and the path of the node routing node in the neighbor node as next hop node. The invention can select the path with the least cost while guaranteeing the routing stability, effectively reduce the energy consumption of the sensor node with limited energy, and has the advantages of low complexity and easy implementation.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线自组织网络与传感器网络
，尤其涉及一种无线自组网的路由方法及装置。
技术介绍
随着无线网络通讯的发展，出现了许多基于无线自组网的应用系统。在一个多跳的网络中传输信息，通常先建立一个路由方案，然后在这个路由方案的指导下每一个节点选择对应的下一个节点并将信息传递给该节点，直至到达目的地节点。传统的路由方法，一种是基于位置的路由方法，假设每一个节点都知道自己的位置信息和目的地节点的位置信息，该路由策略为：1、每个节点寻找一个距离目的地节点比自己更近的节点作为下一跳节点，若有这样的节点，则重复一直到目的地，如果没有这样的节点，则执行2；2、该节点所有邻居节点距离目的地都比该节点距离远的时候，该节点就会采取右手定则的原则，选择一个顺时针方向的遇到节点中的第一个节点作为下一跳，然后转到1。但是，该路由方法要求每个节点必须有自己和周围邻居节点精确的位置信息。现有的基于全球定位系统GPS的节点不适合于很多实际应用，比如没有GPS信号的室内和地下环境。传感网中也有很多定位算法可以获得节点的位置，但是在实际网络中，很有可能有一部分节点是无法通过任何定位算法获得准确位置信息。由于基于位置的方法路由很多情况下并不适用，而且这样的路由方法并没有考虑的链路质量，所以这样的方法在利用无线传感网传送信息如图像的时候，考虑到无线传感网中链路的不稳定特性，无法在最快的时间传送完所有的信息，从而导致了信息的延迟和发送时间变长带来的更多能量消耗。另一种传统的路由方法是基于链路质量的，比如基于链路信号强度(RadioSignalStrengthIndicator，简称RSSI)路由策略。目前无线传感网中使用最多的路由方案为收集树路由协议。该协议由美国斯坦福大学提出，基于链路的最小期望传输次数(ExpectedTransmissionCount，简称ETX)。ETX为该链路上要成功的传输成功一个包所需要的期望总传输次数，例如链路的发包成功率为q(即每个包有概率q传送成功，0≤q≤1)，则该链路的最小期望传输次数则为1/q。收集树路由协议在进行路由的时候就选择所有路径中的最小期望传输次数最小的路径。收集树路由协议尽管作为现在使用得最多的协议，它仍然存在着各种问题，尤其在实际应用中存在着与实际系统相关问题：首先，收集树路由协议并没有考虑到节点本身的内部的丢包，而只考虑到了路径上所有链路的质量，并不符合实际系统的应用情况。其次，收集树路由协议并没有考虑到路径上链路和节点在路径上的排列顺序对路径的影响，等下我们将会介绍链路顺序对路径质量也有着非常大的影响。收集树协议并没有考虑到节点重传次数对路径质量的影响，在实际系统中，节点重传次数设置是跟应用紧密相关的，其对路径质量的影响也是不一样的。收集树路由协议基于重传次数为无限的假设，并为考虑到重传次数的影响。
技术实现思路
为解决上述的技术问题，本专利技术提供一种无线自组网的路由方法及装置，能够在保证路由稳定性的同时选择开销最小的路径，有效减少能量有限的传感网节点上的能量消耗，且复杂度低便于实现。第一方面，本专利技术提供一种无线自组网的路由方法，包括：对无线自组网中的每一个节点，分别计算该节点经过其各邻居节点到达其目的节点的各路径的路径转发质量；在所述各路径中，选取路径转发质量最高的路径作为路由路径，并将该路径上该节点的邻居节点作为路由中该节点的下一跳节点。可选地，所述对无线自组网中的每一个节点，分别计算该节点经过其各邻居节点到达其目的节点的各路径的路径转发质量，包括：对无线自组网中的任意一节点i，设节点i的目的节点为节点1，初始化节点1到节点1的路径转发质量PathQuality1，1为1，节点1到节点1的路径上总的传输质量PathPRR1，1为1，节点1内部的数据传输成功率QN1为1，其中，i＝1,...,n，j＝1,...,m，n为无线自组网中节点的个数，m为节点i的邻居节点的个数；对于节点i的任意一邻居节点j，获取节点i经过节点j到达节点1的链路参数；根据所述链路参数，获取节点j到节点1的路径上总的传输质量PathPRRj,1；根据所述链路参数，获取节点j到节点1的路径转发质量PathQualityj,1；根据所述链路参数、PathPRRj,1和PathQualityj,1，获取节点i经过其邻居节点j到达其目的节点1的路径转发质量PathQualityi,1。可选地，所述节点i经过节点j到达节点1的链路参数，包括：在节点i经过节点j到达节点1的链路中，节点i到节点j的无线链路上的数据传输质量QLi,j、节点i到节点j的无线链路上的传输开销OLi,j、节点j到节点1的链路中的各节点到节点1的无线链路上的传输开销OLj,1至OL1,1、节点j到节点1的链路中的各节点内部的数据传输成功率QNj至QN1、节点j到节点1的链路中的各节点到节点1的无线链路上的数据传输质量QLj,1至QL1,1。可选地，所述根据所述链路参数，获取节点j到节点1的路径上总的传输质量PathPRRj,1，包括：根据所述链路参数，通过第一公式计算得到节点j到节点1的路径上总的传输质量PathPRRj,1；其中，所述第一公式为：PathPRRj,1＝QNj×QLj,1×QNj-1×QLj-1,1×...×QL1,1×QN1；其中，QNj为节点j内部的数据传输成功率。可选地，所述根据所述链路参数，获取节点j到节点1的路径转发质量PathQualityj,1，包括：根据所述链路参数，通过第二公式计算得到节点j到节点1的路径上传输单个数据包带来的传输开销PathOverheadj,1；根据PathPRRj,1和PathOverheadj,1，通过第三公式计算得到节点j到节点1的路径转发质量PathQualityj,1；其中，所述第二公式为：PathOverheadj,1＝OLj,1+QLj,1×QNj-1×OLj-1,1+QLj,1×QNj-1×QLj-1,1×QNj-1×OLj-1,1+...+QLj,1×QNj-1×...×QL1,1×QN2×OL2,1其中，OLj,1为节点j到节点1的无线链路上的传输开销，QLj,1为节点j到节点1的无线链路上的数据传输质量，QNj-1为节点j-1内部的数据传输成功率；所述第三公式为：可选地，节点j内部的数据传输成功率QNj，是通过第四公式计算得到的；其中，所述第四公式为：其中，Fj为节点j上实际转发的数据包数量，Cj为节点j上无线网卡收到的数据包数量。可选地，节点i到节点j的无线链路上的数据传输质量QLi,j是通过第五公式计算得到的；其中，所述第五公式为：其中，pi,j为节点i到节点j的无线链路上单个数据包的传输成功概率，ri,j为节点i到节点j的无线链路上允许的重传次数。可选地，节点i到节点j的无线链路上的传输开销OLi,j是通过第六公式计算得到的；其中，所述第六公式为：其中，pi,j为节点i到节点j的无线链路上单个数据包的传输成功概率，ri,j为节点i到节点j的无线链路上允许的重传次数。可选地，节点i到节点j的无线链路上单个数据包的传输成功概率pi,j通过第七公式计算得到的；其中，所述第七公式为：其中，y为节点i发送的数据包的数量，x为节点j接收到的数据包的数量。第二方面，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线自组网的路由方法，其特征在于，包括：对无线自组网中的每一个节点，分别计算该节点经过其各邻居节点到达其目的节点的各路径的路径转发质量；在所述各路径中，选取路径转发质量最高的路径作为路由路径，并将该路径上该节点的邻居节点作为路由中该节点的下一跳节点。

【技术特征摘要】
1.一种无线自组网的路由方法，其特征在于，包括：对无线自组网中的每一个节点，分别计算该节点经过其各邻居节点到达其目的节点的各路径的路径转发质量；在所述各路径中，选取路径转发质量最高的路径作为路由路径，并将该路径上该节点的邻居节点作为路由中该节点的下一跳节点。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对无线自组网中的每一个节点，分别计算该节点经过其各邻居节点到达其目的节点的各路径的路径转发质量，包括：对无线自组网中的任意一节点i，设节点i的目的节点为节点1，初始化节点1到节点1的路径转发质量PathQuality1，1为1，节点1到节点1的路径上总的传输质量PathPRR1，1为1，节点1内部的数据传输成功率QN1为1，其中，i＝1,...,n，j＝1,...,m，n为无线自组网中节点的个数，m为节点i的邻居节点的个数；对于节点i的任意一邻居节点j，获取节点i经过节点j到达节点1的链路参数；根据所述链路参数，获取节点j到节点1的路径上总的传输质量PathPRRj,1；根据所述链路参数，获取节点j到节点1的路径转发质量PathQualityj,1；根据所述链路参数、PathPRRj,1和PathQualityj,1，获取节点i经过其邻居节点j到达其目的节点1的路径转发质量PathQualityi,1。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述节点i经过节点j到达节点1的链路参数，包括：在节点i经过节点j到达节点1的链路中，节点i到节点j的无线链路上的数据传输质量QLi,j、节点i到节点j的无线链路上的传输开销OLi,j、节点j到节点1的链路中的各节点到节点1的无线链路上的传输开销OLj,1至OL1,1、节点j到节点1的链路中的各节点内部的数据传输成功率QNj至QN1、节点j到节点1的链路中的各节点到节点1的无线链路上的数据传输质量QLj,1至QL1,1。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述链路参数，获取节点j到节点1的路径上总的传输质量PathPRRj,1，包括：根据所述链路参数，通过第一公式计算得到节点j到节点1的路径上总的传输质量PathPRRj,1；其中，所述第一公式为：PathPRRj,1＝QNj×QLj,1×QNj-1×QLj-1,1×...×QL1,1×QN1；其中，QNj为节点j内部的数据传输成功率。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述链路参数，获取节点j到节点1的路径转发质量PathQualityj,1，包括：根据所述链路参数...

【专利技术属性】
技术研发人员：王继良，刘云浩，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11