无线传感网络AODV路由协议实现系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种无线传感网络AODV路由协议实现系统及方法，发送源节点在未检测到到达目的节点的路由信息时，向周围节点广播携带有路由转发代价因子权值的路由请求。中间节点接收路由请求，计算本节点的电量等级因子及负荷状态因子，并判断本节点是否适合传输路由请求；若是，则中间节点根据本节点的电量等级因子、负荷状态因子以及跳数权值对路由请求携带的路由转发代价因子权值进行更新，并转发更新后的路由请求。基于节点电量等级因子、节点负荷状态因子以及跳数权值，在路由选择的过程中充分考虑节点能量和负荷状况，避免在处于拥塞状态和剩余能量不足的节点上建立路由，更符合无线传感网络的应用需求，提高了无线传感网络的数据传输性能。

System and method for implementing AODV routing protocol in wireless sensor network

The present invention relates to a system and method for wireless sensor network AODV routing protocol, the source node sends in not detected routing information to the destination node, to broadcast around the node carrying routing and forwarding cost factor weights of the routing request. The intermediate node receives a route request, calculating power factor and load factor rating of the node, and the node judgment is suitable for transmitting route request; if yes, then according to the intermediate node node power level factor, load factor and hop routing request to carry the weight of the forwarding cost factor weights update, and forwarding after updating the routing request. The node power rating factor, load factor and node weights based on the hop, considering the node energy and load condition in the routing process, avoid in the node congestion state and residual energy shortage is established on the route, more in line with the wireless sensor network applications, improve the performance of data transmission in wireless sensor networks.

【技术实现步骤摘要】
无线传感网络AODV路由协议实现系统及方法
本专利技术涉及电网通信
，特别是涉及一种无线传感网络AODV路由协议实现系统及方法。
技术介绍
蓄能水电站是智能电网中重要的基础设施，能够通过电网负荷峰谷时段的水电能转化，实现电能的高效利用和收益。由于蓄能水电站的选址和建设的特殊要求，电网中蓄能水电站大多占地面积广，且位于通信不便的深山和大谷之中。水电站厂房为地下洞穴式厂房，少人值守，主要通过无线传感器网络实现对整个蓄能水电站厂房的环境参数的采集与监控，这些生产运行的实时信息和画面，是电网生产现场的第一手资料，对于系统运行的稳定以及故障预警和定位，具有重要的意义。保障蓄能水电站生产运行监控的无线传感网络(WirelessSensorNetwork，WSN)是建立在功能集成、高速双向通信网络的基础之上，它高度融合了前沿传感测量技术、通信技术、计算机技术与控制技术。无线传感网络中节点设备既作为采集终端完成数据的监测、采集；同时作为路由设备，完成信息的多跳传递与转发，网络不依赖现有的通信设备；节点间以自组织、多跳中继的方式完成信息的传输。系统路由层通常使用较为成熟的无线自组网按需距离矢量(AdhocOn-DemandDistanceVector，AODV)协议进行路由选择。传统的AODV路由方法是按需建立路由，当节点有通信需求才启动路由发现过程，由源节点开始向周围节点广播路由请求RREQ(RouteRequest)消息，中继节点接收和转发RREQ消息，当有中继节点为目的节点或存在到目的节点的路径时，立即发送路由回复(RouteReplay，RREP)消息给源节点，AODV协议按照最短跳数原则进行路由选择。由于仅仅考虑了节点跳数，没有考虑节点的实际情况，会导致数据传输时延增大、丢包率增加，导致无线传感网络的数据传输性能下降。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述问题，提供一种可提高无线传感网络的数据传输性能的无线传感网络AODV路由协议实现系统及方法。一种无线传感网络AODV路由协议实现系统，包括：发送源节点，用于在未检测到到达目的节点的路由信息时，向周围节点广播携带有路由转发代价因子权值的路由请求；所述路由转发代价因子权值由节点电量等级因子、节点负荷状态因子以及跳数权值表征；中间节点，用于接收路由请求；根据本节点的剩余电量和节点队列缓存长度，计算本节点的电量等级因子及负荷状态因子；以及根据本节点的电量等级因子、负荷状态因子判断本节点是否适合传输路由请求；若是，则根据本节点的电量等级因子、负荷状态因子以及跳数权值对所述路由请求携带的路由转发代价因子权值进行更新，并转发更新后的路由请求。一种无线传感网络AODV路由协议实现方法，包括以下步骤：发送源节点在未检测到到达目的节点的路由信息时，向周围节点广播携带有路由转发代价因子权值的路由请求；所述路由转发代价因子权值由节点电量等级因子、节点负荷状态因子以及跳数权值表征；中间节点接收路由请求，根据本节点的剩余电量和节点队列缓存长度，计算本节点的电量等级因子及负荷状态因子；所述中间节点根据本节点的电量等级因子、负荷状态因子判断本节点是否适合传输路由请求；若是，则所述中间节点在本节点适合传输路由请求时，根据本节点的电量等级因子、负荷状态因子以及跳数权值对所述路由请求携带的路由转发代价因子权值进行更新，并转发更新后的路由请求。上述无线传感网络AODV路由协议实现系统及方法，发送源节点在未检测到到达目的节点的路由信息时，向周围节点广播携带有由节点电量等级因子、节点负荷状态因子以及跳数权值表征的路由转发代价因子权值的路由请求。中间节点接收路由请求，根据本节点的剩余电量和节点队列缓存长度，计算本节点的电量等级因子及负荷状态因子。中间节点根据本节点的电量等级因子、负荷状态因子判断本节点是否适合传输路由请求；若是，则中间节点根据本节点的电量等级因子、负荷状态因子以及跳数权值对路由请求携带的路由转发代价因子权值进行更新，并转发更新后的路由请求。在路由发现的过程中，将节点电量等级因子和节点负荷状态因子两个参数作为节点是否参与转发的判断依据。基于节点电量等级因子、节点负荷状态因子以及跳数权值3方面因素，在路由选择的过程中充分考虑节点能量和负荷状况，避免在处于拥塞状态和剩余能量不足的节点上建立路由，更符合无线传感网络的应用需求，提高了数据传输的可靠性、均衡网络的能量消耗，提高了无线传感网络的数据传输性能。附图说明图1为一个实施例中无线传感网络AODV路由协议实现系统的结构图；图2为一个实施例中无线传感网络AODV路由协议实现方法的流程图；图3为一个实施例中无线传感网络AODV路由协议实现的算法流程示意图；图4为一个实施例中目的节点的路径选择示意图。具体实施方式在一个实施例中，一种无线传感网络AODV路由协议实现系统，适用于蓄能水电站。如图1所示，该系统包括发送源节点110和中间节点120。发送源节点110用于在未检测到到达目的节点的路由信息时，向周围节点广播携带有路由转发代价因子权值的路由请求。路由转发代价因子权值由节点电量等级因子、节点负荷状态因子以及跳数权值表征。AODV路由协议的特点是按需建立路由，当节点有通信需求才启动路由发现过程，当该节点路由表中不存在(或已失效)到达目的节点的路由表项时，源节点开始向周围节点广播路由请求消息RREQ。本实施例中，对发送节点广播的路由请求消息RREQ进行的扩展，得到携带有路由转发代价因子权值的路由请求RREQ_CM。具体地，通过改进AODV路由协议中的RREQ消息的帧格式，为RREQ消息分组添加了累计代价函数值字段COST_MESTRICS。扩展后的路由请求RREQ_CM消息帧格式如表1所示，其中，消息帧格式包括分组类型、保留字段、转发跳数计数器、路由请求识别码、目的节点的IP地址、目的节点序列号、源节点IP地址和源节点序列号。增加累计代价函数值字段COST_MESTRICS，用于表示由节点剩余能量、节点符合状况以及跳数三方面信息综合表征的节点路由转发代价。表1在路由请求阶段，改进了协议的RREQ消息，增加了用于表示路由转发代价因子权值的COST_MESTRICS字段，以便于后续进行路由转发代价因子权值统计。中间节点120用于接收路由请求；根据本节点的剩余电量和节点队列缓存长度，计算本节点的电量等级因子及负荷状态因子；以及根据本节点的电量等级因子、负荷状态因子判断本节点是否适合传输路由请求；若是，则根据本节点的电量等级因子、负荷状态因子以及跳数权值对路由请求携带的路由转发代价因子权值进行更新，并转发更新后的路由请求。在路由发现的过程中，提出了节点电量等级因子和节点负荷状态因子两个参数，作为节点是否参与转发的判断依据。中间节点120可预先存储可通行的下一级节点的信息，在确认可参与转发时以便进行路由请求转发。若不参与转发，则中间节点120可直接将报文丢弃。基于节点电量等级因子、节点负荷状态因子以及跳数权值3方面因素，在路由选择的过程中可充分考虑节点能量和负荷状况，避免在处于拥塞状态和剩余能量不足的节点上建立路由。此外，在检测到达目的节点的路由信息时，发送源节点110则可直接根据路由信息发送数据。中间节点120在接收到发送源节点110发送的数据后，判本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线传感网络AODV路由协议实现系统，其特征在于，包括：发送源节点，用于在未检测到到达目的节点的路由信息时，向周围节点广播携带有路由转发代价因子权值的路由请求；所述路由转发代价因子权值由节点电量等级因子、节点负荷状态因子以及跳数权值表征；中间节点，用于接收路由请求；根据本节点的剩余电量和节点队列缓存长度，计算本节点的电量等级因子及负荷状态因子；以及根据本节点的电量等级因子、负荷状态因子判断本节点是否适合传输路由请求；若是，则根据本节点的电量等级因子、负荷状态因子以及跳数权值对所述路由请求携带的路由转发代价因子权值进行更新，并转发更新后的路由请求。

【技术特征摘要】
1.一种无线传感网络AODV路由协议实现系统，其特征在于，包括：发送源节点，用于在未检测到到达目的节点的路由信息时，向周围节点广播携带有路由转发代价因子权值的路由请求；所述路由转发代价因子权值由节点电量等级因子、节点负荷状态因子以及跳数权值表征；中间节点，用于接收路由请求；根据本节点的剩余电量和节点队列缓存长度，计算本节点的电量等级因子及负荷状态因子；以及根据本节点的电量等级因子、负荷状态因子判断本节点是否适合传输路由请求；若是，则根据本节点的电量等级因子、负荷状态因子以及跳数权值对所述路由请求携带的路由转发代价因子权值进行更新，并转发更新后的路由请求。2.根据权利要求1所述的无线传感网络AODV路由协议实现系统，其特征在于，所述中间节点根据本节点的剩余电量和节点队列缓存长度，计算本节点的电量等级因子及负荷状态因子，包括：根据本节点的剩余电量和预设的电池最大充电量，计算得到本节点的剩余电量百分比；根据本节点的剩余电量百分比，以及预设的剩余电量区间与电量等级因子的对应关系，得到本节点的电量等级因子；根据本节点的节点队列缓存长度和预设的节点分组缓存最大长度，计算得到本节点的队列长度百分比；根据本节点的队列长度百分比，以及预设的队列长度百分比区间与负荷状态因子的对应关系，得到本节点的负荷状态因子。3.根据权利要求1所述的无线传感网络AODV路由协议实现系统，其特征在于，所述电量等级因子的值随剩余电量区间的递增而增大，所述负荷状态因子的值随队列长度百分比区间的递增而增大；所述中间节点根据本节点的电量等级因子、负荷状态因子判断本节点是否适合传输路由请求，包括：若本节点的电量等级因子为最低值，且本节点的电量等级因子为最高值，则本节点不适合传输路由请求。4.根据权利要求1所述的无线传感网络AODV路由协议实现系统，其特征在于，所述中间节点根据本节点的电量等级因子、负荷状态因子以及跳数权值对所述路由请求携带的累计代价函数值字段进行更新，并转发更新后的路由请求，包括：根据本节点的电量等级因子、负荷状态因子以及跳数权值计算得到本节点的代价因子权值；将本节点的代价因子权值对路由请求中的路由转发代价因子权值更新，得到所述路由请求对应路径的转发代价权值；转发携带有路径的转发代价权值的路由请求。5.根据权利要求4所述的无线传感网络AODV路由协议实现系统，其特征在于，所述中间节点将本节点的代价因子权值对路由请求中的路由转发代价因子权值更新，得到所述路由请求对应路径的转发代价权值之后，转发携带有对应路径的转发代价权值的路由请求之前，还用于根据所述路由请求判断本节点是否为目的节点；若否，则转发携带有对应路径的转发代价权值的路由请求；若是，则根据所述路由请求对应的路径返回应答消息至所述发送源节点。6.一种无线传感网络AODV路由协议实...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶萌，高鹏，黄观金，陆信欣，卢勇，陈创波，周华旭，邹燕楠，绍志成，谷亚琼，陈辉煌，张斌，郭起霖，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司调峰调频发电公司，中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44