基于路由表节点能量的无线传感器路由方法技术

本发明专利技术公开了一种基于路由表的节点能量的无线传感器网络路由方法，建立路由广播过程中计算出沿途最小能量使用时间的节点和该节点的能量使用时间；给出的定时转发方式，减少了转发次数，且使得节点能够有时间汇聚周围节点的路由信息；多次转发广播包,建立了节点到目的地多路径信息；本发明专利技术还提出一种依据所述最小能量使用时间和距离的计算路径优先级别方法。本发明专利技术综合考虑跳数、路径中最小剩余能量使用时间的节点信息，找出最佳路径，路由选择更加合理，提高了整个无线传感器网络的生存周期。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及一种无线传感器网络路由方法，尤其是一种基于路由表的节点能量的 无线传感器网络路由方法，属于数据传输

技术介绍
路由方法是无线传感器网络(WSN)研究的重点，其主要目标是寻找和建立能量高 效的路径和传感器节点到接收节点的安全可靠的数据传输方法，形成路由协议，从而在保 证数据安全可靠的前提下最大限度的延长整个网络的生命周期。 无线传感器网络的路由协议可W分为先验式（Proactive)路由协议和反应式 (Reactive)路由协议。先验式路由协议又称为路由表驱动路由协议，每个节点维护一张包 含到达其它节点的路由信息的路由表，当检测到网络拓扑结构发生变化时，收到更新消息 的节点将更新自己的路由表，W维护准确的路由信息。源节点一旦要发送报文，可W立即获 得到达目的节点的路由，因此运种路由协议的时延较小。反应式路由协议又称为按需路由 协议，是一种当需要发送数据时才查找路由的路由算法，节点不需要维护路由信息。当需要 向目的节点发送报文时，源节点才在网络中发起路由查找过程，数据报传送的时延较大。 反应式路由协议有AODV发展出来的A0DVEA(A0DV化ergyAware)和A0DVM(A0MDV Modified)，源节点向目标节点广播，广播包经过多条路径传向目标节点，记录了路径中最 小剩余能量的值。当目的节点收到所有信息后，它将决定一条最佳路径并通过运条最佳路 径通过单播的方式发送RREP包给源节点。运种不断的路由发现过程，会慢慢的将那些能量 不足的节点排除在整个网络中。 反应式路由协议，往往要通过复杂的协商过程、建立一条或者几条固定的路径，无 线传感器网络发送节点很多，运些过程需消耗大量的能量。反应式路由协议适用于网络中 有很多节点移动情况。大多传感器网络主要节点位置固定，定期向固定的目标(基站)传送 信息，基于路由表的无线传感器网络路由协议更适合运种情况，而且一次性建立起所有节 点到基站的路由，能够简化数据传输路由过程，节省能量。 2008年第10期计算机应用杂志上公开了 "一种基于路由表的无线传感器网络路由 协议"，提出的SPBT路由协议采用路由表简化了数据传输过程节省了能量，回溯策略使节点 在部分网络损坏的情况下，另选路径传到汇聚节点。但该协议由发送节点向目标节点转发 中，只能判断下一跳节点的最小剩余能量，后面的节点能量情况不得而知。 华中师范大学的学位论文"基于路由表的无线传感器网络路由算法研究"公开了 "基于路由表的无线传感器网络路由协议"，在平均能耗与节点间的关系，节点的平均能耗 与轮数之间的关系，网络生命周期内活节点的个数W及网络生命周期第一个节点死亡的时 间四个方面都优于基本的Flooding、孤算法，但其协议亦只能考虑下一跳的情况。[000引还有的研究者将网络拥塞因素合并到路由表中统筹考虑，但网络拥塞发生的频率 高，造成路由表频繁变动，不利于路由表的管理，通常应该在相对稳定的路由表基础上，通 过拥塞情况临时修正路径的选择，而不能使路由表伴随其频繁变动。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于路由表的节点能量的无线传感器网络 路由方法。 本专利技术采用下述技术方案： -种基于路由表的节点能量的无线传感器网络路由方法，建立通向基站的路由， 包括W下步骤： 步骤1:设置节点转发广播消息的最大次数T，T含2,所述转发广播消息的最大次数 中前T-I次节点采取交叉广播方式传播，第T次采取传递广播方式向前转发广播包;设置转 发延迟时间dt;所述转发延迟时间dt由所述节点接收周围节点转发的广播消息的时间确 定，包括处理信号碰撞时间； 步骤2:基站向网络中发送广播消息:所述广播消息结构见表1;所述广播消息中目 标节点设为基站，广播消息的类型设为T，跳数L设为1，上一转发节点设为空，转发节点设为 基站，序列号设为基站建立和重建路由的次数； 步骤3:所述各节点的路由表结构见表2,初始化为空;判断所述节点是否为基站的 相邻1跳节点，即接收到广播消息的跳数是否为1，如果是，转向步骤4;如果否，转向步骤5; 步骤4:相邻基站1跳节点转发所述广播消息，包括W下具体步骤： 步骤4-1:判断所述广播消息中的序列号是否大于或等于所述节点的路由表中与 所述广播消息中的目标节点相同的路由记录的序列号；如果是，转向步骤4-2;如果否，结 束； 步骤4-2:删除所述路由表中目标节点为所述广播消息中的目标节点且跳数大于1 的路由记录项;转向步骤4-3;[001引步骤4-3:建立目标节点为所述广播消息中的目标节点的路由记录项，所述路由记 录项中跳数为1，下一跳节点为所述广播消息中的目标节点； 步骤4-4:将所述节点ID和所述节点的剩余能量时间写入要转发的广播消息的最 小能量时间节点和最小能量时间t，将所述广播消息的跳数加1，广播包类型m为节点转发广 播消息的最大次数T;转发所述广播消息； 所述剩余能量时间为所述节点能量能够维持其运行的时间；所述广播消息包类 型，交叉广播消息包类型m=l至T-I，传递广播消息包类型m=T，路由表维护包类型m= 0; 步骤5:非相邻基站1跳节点收到所述广播消息并转发广播消息，包括W下具体步 骤： 步骤5-1:判断接收到广播消息是否要转发;包括W下具体步骤； 步骤5-1-1接收到广播消息的类型m是否等于T，如果是，转向步骤5-1-2;如果否， 结束； 步骤5-1-2:判断接收到广播消息中的序列号是否小于所述节点的路由表中目标 节点相同的记录项中的最大序列号;如果否，转向步骤5-1-3;如果是，结束； 步骤5-1-3:计算所述节点的路由表中到达所述广播消息中目标节点的最小跳数 minN;路由表中最小跳数minN为所述路由表中目标节点与所述广播消息中目标节点相同的 记录项中跳数的最小值；步骤5-1-4:判断所述广播消息中的跳数是否满足大于路由表中与广播消息中目 标节点相同的记录项中的最小跳数加上节点转发广播消息的最大次数再减1，如果是，结 束;如果否，转向步骤5-1-5;步骤5-1-5:判断所述广播消息中的上一转发节点和所述节点是否相同，如果是， 结束;如果否，转向步骤5-1-6; 步骤5-1-6:判断所述广播消息中的上一转发节点是否等于所述路由表中目标节 点与所述广播消息中的目标节点相同的所有记录项中的下一跳节点，如果是，结束；如果 否，转向步骤5-2; 步骤5-2:计时器开始计时;令转发次数Li=I;所述转发次数Li取值为从1到T的正 整数；步骤5-3:判断是否要接收广播消息； 步骤5-3-1:若转发次数Li等于1，判断接收到广播消息的类型m是否等于T，如果 是，转向步骤5-3-3;如果否，转向步骤5-5;步骤5-3-2:若转发次数Li不等于1，判断接收到广播消息的类型m是否等于转发次 数Li减1;如果是，转向步骤5-3-3;如果否，转向步骤5-5;步骤5-3-3:判断接收到广播消息中的序列号是否小于所述节点的路由表中目标 节点相同的记录项中的最大序列号;如果否，转向步骤5-3-4;如果是，转向步骤5-5;步骤5-3-4:计算所述节点的路由表中到达所述广播消息中目标节点的最小跳数 minN； 步骤5-3-5:判断所述广播消息中的跳数是否小于最小跳数min本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于路由表的节点能量的无线传感器网络路由方法，建立通向基站的路由，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：设置节点转发广播消息的最大次数T,T≥2，所述转发广播消息的最大次数中前T‑1次节点采取交叉广播方式传播，第T次采取传递广播方式向前转发广播包；设置转发延迟时间dt；所述转发延迟时间dt由所述节点接收周围节点转发的广播消息的时间确定，包括处理信号碰撞时间；步骤2：基站向网络中发送广播消息：所述广播消息结构见表1；所述广播消息中目标节点设为基站，广播消息的类型设为T，跳数L设为1，上一转发节点设为空，转发节点设为基站，序列号设为基站建立和重建路由的次数；步骤3：所述各节点的路由表结构见表2，初始化为空；判断所述节点是否为基站的相邻1跳节点，即接收到广播消息的跳数是否为1，如果是，转向步骤4；如果否，转向步骤5；步骤4：相邻基站1跳节点转发所述广播消息，包括以下具体步骤：步骤4‑1：判断所述广播消息中的序列号是否大于或等于所述节点的路由表中与所述广播消息中的目标节点相同的路由记录的序列号；如果是，转向步骤4‑2；如果否，结束；步骤4‑2：删除所述路由表中目标节点为所述广播消息中的目标节点且跳数大于1的路由记录项；转向步骤4‑3；步骤4‑3：建立目标节点为所述广播消息中的目标节点的路由记录项，所述路由记录项中跳数为1，下一跳节点为所述广播消息中的目标节点；步骤4‑4：将所述节点ID和所述节点的剩余能量时间写入要转发的广播消息的最小能量时间节点和最小能量时间t，将所述广播消息的跳数加1，广播包类型m为节点转发广播消息的最大次数T；转发所述广播消息；所述剩余能量时间为所述节点能量能够维持其运行的时间；所述广播消息包类型，交叉广播消息包类型m＝1至T‑1，传递广播消息包类型m＝T，路由表维护包类型m＝0；步骤5：非相邻基站1跳节点收到所述广播消息并转发广播消息，包括以下具体步骤：步骤5‑1：判断接收到广播消息是否要转发；包括以下具体步骤；步骤5‑1‑1接收到广播消息的类型m是否等于T，如果是，转向步骤5‑1‑2；如果否，结束；步骤5‑1‑2：判断接收到广播消息中的序列号是否小于所述节点的路由表中目标节点相同的记录项中的最大序列号；如果否，转向步骤5‑1‑3；如果是，结束；步骤5‑1‑3：计算所述节点的路由表中到达所述广播消息中目标节点的最小跳数minN；路由表中最小跳数minN为所述路由表中目标节点与所述广播消息中目标节点相同的记录项中跳数的最小值；步骤5‑1‑4：判断所述广播消息中的跳数是否满足大于路由表中与广播消息中目标节点相同的记录项中的最小跳数加上节点转发广播消息的最大次数再减1，如果是，结束；如果否，转向步骤5‑1‑5；步骤5‑1‑5：判断所述广播消息中的上一转发节点和所述节点是否相同，如果是，结束；如果否，转向步骤5‑1‑6；步骤5‑1‑6：判断所述广播消息中的上一转发节点是否等于所述路由表中目标节点与所述广播消息中的目标节点相同的所有记录项中的下一跳节点，如果是，结束；如果否，转向步骤5‑2；步骤5‑2：计时器开始计时；令转发次数Li＝1；所述转发次数Li取值为从1到T的正整数；步骤5‑3：判断是否要接收广播消息；步骤5‑3‑1：若转发次数Li等于1,判断接收到广播消息的类型m是否等于T，如果是，转向步骤5‑3‑3；如果否，转向步骤5‑5；步骤5‑3‑2：若转发次数Li不等于1,判断接收到广播消息的类型m是否等于转发次数Li减1；如果是，转向步骤5‑3‑3；如果否，转向步骤5‑5；步骤5‑3‑3：判断接收到广播消息中的序列号是否小于所述节点的路由表中目标节点相同的记录项中的最大序列号；如果否，转向步骤5‑3‑4；如果是，转向步骤5‑5；步骤5‑3‑4：计算所述节点的路由表中到达所述广播消息中目标节点的最小跳数minN；步骤5‑3‑5：判断所述广播消息中的跳数是否小于最小跳数minN，如果否，转向步骤5‑3‑6；如果是，令最小跳数等于所述广播消息中的跳数，删除所述路由表中与所述广播消息中目标节点相同的记录项中跳数大于最小跳数加上节点转发广播消息的最大次数T再减1的路由记录项，转向步骤5‑3‑6；步骤5‑3‑6：判断所述广播消息中的跳数是否大于路由表中与广播消息中目标节点相同的记录项中的最小跳数加上节点转发广播消息的最大次数T再减1，如果是，转向步骤5‑5；如果否，转向步骤5‑3‑7；步骤5‑3‑7：判断所述广播消息中的上一转发节点和所述节点是否相同，如果是，转向步骤5‑5；如果否，转向步骤5‑3‑8；步骤5‑3‑8：判断所述广播消息中的上一转发节点是否等于所述路由表中目标节点与所述广播消息中的目标节点相同的所有记录项中的下一跳节点，如果是，转向步骤5‑5；如果否，转向步骤5‑4；步骤5‑4：在所述路由表中以目标节点、下一跳节...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：苑津莎，赵曼，孔英会，陈智雄，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：河北;13