一种基于RPL协议的DODAG构建优化算法制造技术

一种基于RPL协议的DODAG构建优化算法，具体包括以下步骤：S1：DODAG系统中的节点采用邻居不可达检测机制，感知与其直联的邻居节点是否可以连通到达的生存情况以进行DODAG系统的构建；S2：DODAG系统中的节点，通过与之直联的邻居节点与系统中的其他节点通信，某个节点如果发现其与邻居节点之间所有路径失效，则开始节点复位动作；S3：节点的复位动作完成后，重新开始执行S1以进行DODAG系统构建过程。该算法能在DODAG系统构建过程中有效地降低系统功耗，并能增强DODAG在干扰环境中的运行性能，能降低数据在传输过程中的重传率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于RPL协议的DODAG构建优化算法
本专利技术涉及一种基于RPL协议的DODAG构建优化算法。
技术介绍
DODAG的根节点采用递增DODAGVersionNumer的方式，发起一个DODAG系统的全局修复操作，遍历系统中的各个节点，从而产生一个全新的DODAGVersionNumer版本。在新的DODAG系统中，没有受到旧版本Rank值限制的节点，可以在新的DODAG系统中依据OF和Rank等，重新计算出其在DODAG系统中的位置。这种方式重新构建了DODAG。由于其采用了全局修复操作的方式，所以，对系统造成的功耗损失相对较大。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种基于RPL协议的DODAG构建优化算法，该算法能在DODAG系统构建过程中有效地降低系统功耗，并能增强DODAG在干扰环境中的运行性能，能降低数据在传输过程中的重传率。为了实现上述目的，本专利技术提供一种基于RPL协议的DODAG构建优化算法，具体包括以下步骤：S1：以RPL协议为基础进行DODAG系统的构建，其中DODAG系统中的节点采用邻居不可达检测机制，感知与其直联的邻居节点是否可以连通到达的生存情况以进行DODAG系统的构建；S2：DODAG系统中的节点，通过与之直联的邻居节点与系统中的其他节点通信，某个节点如果发现其与邻居节点之间所有路径失效，则开始节点复位动作；S3：节点的复位动作完成后，重新开始执行S1以进行DODAG系统构建过程。本专利技术提出了干扰环境中改进DODAG构建优化方案，当DODAG系统收到干扰时，DODAG的节点采用邻居不可达检测(NeighborUnreachabilityDetection)机制，使节点感知与其直联的邻居节点的生存情况，进而可以检测出其与邻居节点之间所有路径是否可达。某个节点如果发现其与邻居节点之间所有路径失效，则开始节点复位动作。节点的复位动作完成后，重新开始进行DODAG系统构建过程。从而避免了在干扰环境中，DODAG根通过递增DODAGVersionNumer，发起一个全局修复操作，避免了重新产生一个新的DODAG版本，同时，也避免了这种全局修复操作造成的功耗损失。在DODAG系统中，控制消息传输产生的能耗和数据信息计算产生的能耗是构成路由算法消耗的的重要组成部分，数据信息传输产生的能量消耗远远超过数据计算产生的能耗，因而能显著降低能耗。该算法增强了DODAG在干扰环境中的运行性能，降低数据在传输过程中的重传率。作为一种优选，所述步骤S1中的邻居不可达检测机制为IPv6检测机制。进一步，为了减少不必要的网络流量，所述步骤S1中在某个节点进行邻居不可达检测的同时，其还向领居节点发送数据包，在邻居节点可达性确认的过程中，节点继续不间断的向缓存链路层地址的邻居节点发送数据包信息，如果系统中没有数据包信息发向邻居节点，邻居不可达检测也将不发送。所述S1中以RPL协议为基础进行DODAG系统的构建过程如下：步骤一：从DODAG根节点开始进行DODAG系统构建，DODAG根节点采用广播方式发送携带DODAG信息的DIO消息到与之直联的节点X，节点X接收到DIO消息后，加入DODAG系统，并在处理完收到的DIO消息后，再把具有节点X前缀信息的DAO信息传递给DODAG根节点；同时，该节点X向其下一级节点Y转发接收到的DIO消息，节点Y经过计算，加入此DODAG系统并回复DAO消息给上一级节点X，节点X成为节点Y的父节点；以此类推，DIO消息逐步扩散到DODAG系统的其他节点；对于收到DIO消息的节点，如果其没有加入任何DODAG，那么，该节点将计算出其到发出DIO消息节点的路径开销，通过目标函数OF约束条件以及函数利用度量的集合共同计算出最优路径，计算之后，再决定是否加入这个DODAG系统；当该节点加入DODAG系统后，它将计算出指向DODAG根节点的路由，向该节点发送DIO消息的节点转变为该节点的DODAG系统的父节点；接下来，节点在DODAG中根据目标函数OF计算其到DODAG根节点的Rank，再向其父节点回复DAO；步骤二：如果节点Z没有加入任何DODAG系统，也没有接收到任何DIO消息的节点，将定时循环向与其直联的邻居节点Y发送DIS消息，请求获取周围与其直联节点Y的携带DODAG信息的DIO消息，但是在节点Y没有加入某个DODAG系统之前，节点Y将不会回复任何信息，在节点Y加入到某个DODAG系统之后，节点Y向节点Z发送DIO消息，邀请节点Z加入DODAG系统，以此类推，直到该节点加入某个DODAG系统为止，与节点Y直联的节点Z接收到该消息后，经过计算，加入此DODAG系统并回复DAO消息给节点Y，节点Y成为节点Z的父节点，节点Y接收到了来自节点Z的消息之后，将其自身的路由信息添加并融合到收到的信息之中，然后，将此DAO消息发送到与节点Y直联的首选父节点X，以此类推，DODAG根节点通过接收并计算系统内各个节点发送来的DAO消息，逐步得到了DODAG系统中每个节点的前缀信息，同时，以此为依据，形成了逐级向下的路由信息。本专利技术研究了在干扰环境中基于RPL路由协议的传感器网络改善DODAG构建的技术方案，提出的技术方案能在DODAG系统的部分控制消息部分丢失时，可采用邻居不可达检测机制，感知与其直联的邻居节点的生存情况，继续构建DODAG系统，可以减少数据传输时节点所经过的中间节点数目，避免了系统全局修复操作的方式，降低数据传输时的节点能耗。附图说明图1是在正常情况时，DODAG系统构建过程中控制信息传输过程的示意图；图2是在无干扰环境中DODAG构建的基本过程的示意图；图3是在有干扰环境中DODAG构建的基本过程的示意图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明。一种基于RPL协议的DODAG构建优化算法，具体包括以下步骤：S1：以RPL协议为基础进行DODAG系统的构建，其中DODAG系统中的节点采用邻居不可达检测机制，感知与其直联的邻居节点是否可以连通到达的生存情况以进行DODAG系统的构建；S2：DODAG系统中的节点，通过与之直联的邻居节点与系统中的其他节点通信，某个节点如果发现其与邻居节点之间所有路径失效，则开始节点复位动作；S3：节点的复位动作完成后，重新开始执行S1以进行DODAG系统构建过程。所述步骤S1中的邻居不可达检测机制为IPv6检测机制。所述步骤S1中在某个节点进行邻居不可达检测的同时，其还向领居节点发送数据包，在邻居节点可达性确认的过程中，节点继续不间断的向缓存链路层地址的邻居节点发送数据包信息，如果系统中没有数据包信息发向邻居节点，邻居不可达检测也将不发送。所述S1中以RPL协议为基础进行DODAG系统的构建过程如下：步骤一：从DODAG根节点开始进行DODAG系统构建，DODAG根节点采用广播方式发送携带DODAG信息的DIO消息到与之直联的节点X，节点X接收到DIO消息后，加入DODAG系统，并在处理完收到的DIO消息后，再把具有节点X前缀信息的DAO信息传递给DODAG根节点；同时，该节点X向其下一级节点Y转发接收到的DIO消息，节点Y经过计算，加入此DODAG系统并回复DAO消息给上一级节点X，节点X成为节点Y的父节点；以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于RPL协议的DODAG构建优化算法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1：以RPL协议为基础进行DODAG系统的构建；其中DODAG系统中的节点采用邻居不可达检测机制，感知与其直联的邻居节点是否可以连通到达的生存情况以进行DODAG系统的构建；S2：DODAG系统中的节点，通过与之直联的邻居节点与系统中的其他节点通信，某个节点如果发现其与邻居节点之间所有路径失效，则开始节点复位动作；S3：节点的复位动作完成后，重新开始执行S1以进行DODAG系统构建过程。

【技术特征摘要】
1.一种基于RPL协议的DODAG构建优化算法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1：以RPL协议为基础进行DODAG系统的构建；其中DODAG系统中的节点采用邻居不可达检测机制，感知与其直联的邻居节点是否可以连通到达的生存情况以进行DODAG系统的构建；S2：DODAG系统中的节点，通过与之直联的邻居节点与系统中的其他节点通信，某个节点如果发现其与邻居节点之间所有路径失效，则开始节点复位动作；S3：节点的复位动作完成后，重新开始执行S1以进行DODAG系统构建过程。2.根据权利要求1所述的一种基于RPL协议的DODAG构建优化算法，其特征在于，所述步骤S1中的邻居不可达检测机制为IPv6检测机制。3.根据权利要求1或2所述的一种基于RPL协议的DODAG构建优化算法，其特征在于，所述步骤S1中在某个节点进行邻居不可达检测的同时，其还向领居节点发送数据包，在邻居节点可达性确认的过程中，节点继续不间断的向缓存链路层地址的邻居节点发送数据包信息，如果系统中没有数据包信息发向邻居节点，邻居不可达检测也将不发送。4.根据权利要求3所述的一种基于RPL协议的DODAG构建优化算法，其特征在于，所述S1中以RPL协议为基础进行DODAG系统的构建过程如下：步骤一：从DODAG根节点开始进行DODAG系统构建，DODAG根节点采用广播方式发送携带DODAG信息的DIO消息到与之直联的节点X，节点X接收到DIO消息后，加入DODAG系统，并在处理完收到的DIO消息后，再把具有节点X前缀信息的DAO信息传递给DODAG根节点；同时，该节点X向其下一级节点Y转发接收到的DIO消息，节点Y经过计算，加入此...

【专利技术属性】
技术研发人员：钮鑫，杨小来，
申请(专利权)人：常州工程职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32