基于地理位置面向低功耗远距离物联网的多径路由算法制造技术

本发明专利技术涉及基于地理位置面向低功耗远距离物联网的多径路由的技术。目前已提出的基于地理位置的路由协议应用于多跳转发网络场景存在以下缺点：只存在唯一路径，造成选定路径节点负载高，链路利用率低，一旦路径节点故障，整个网络便会瘫痪，而且没有低电量保护，关键路径节点电能耗尽。基于上述问题，本申请提出了一种基于地理位置面向低功耗远距离物联网的多径路由算法，其技术方案要点为：根据各个节点的地理位置信息建立源节点和目的节点之间的路由平面直角坐标系；根据节点密度确定源节点和目的节点间的最大预估路径数；根据需要选择路由路径数；基于定向弧区域转发和区域角度递增寻找原则，以路由系数为参考从源节点开始依次选取后继节点。

A multi-path routing algorithm for low power long distance Internet of things based on geographic location

【技术实现步骤摘要】
基于地理位置面向低功耗远距离物联网的多径路由算法
本专利技术涉及基于地理位置的多跳转发网络场景中路由路径技术，特别涉及低功耗的多径路由选取技术。
技术介绍
对于在野外部署的大规模远距离网络场景中，具有以下特点：节点位置相对固定，单点通信距离较远(5-15km)，每个节点都装有GPS设备，能够准确获取节点的地理位置。由于网络的部署范围非常广，单点通信的距离达不到要求，所以必须要采用多跳转发的方式。而实现多跳转发必须考虑采用适用高效的路由协议。综合考虑野外大规模远距离网络场景的特殊性，由于每个节点都能通过GPS设备获取自身的位置，且定位误差相对传输距离可以忽略不计，所以基于地理位置的路由协议最适合该网络场景。目前，已提出的基于地理位置的路由协议应用于本网络场景均存在以下缺点：只存在唯一路径，造成选定路径节点负载高，链路利用率低，一旦路径节点故障，整个网络便会瘫痪，而且没有低电量保护，关键路径节点电能耗尽。参见申请号为CN201210014693.0，其公开了一种基于平面区域划分的AdHoc网络多径路，具体公开的是：源节点计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于地理位置面向低功耗远距离物联网的多径路由算法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1、以源节点作为原点，以源节点与目的节点连线作为X轴，建立路由平面直角坐标系，每个节点配备GPS设备获取对应的地理位置信息，所述地理位置信息至少包括对应节点的经度和纬度，所有节点根据经度和纬度量化到平面直角坐标系，用此坐标系中的坐标表示节点的地理位置信息；/n步骤2、以单个节点最远通信距离为半径R，分别以源节点和目的节点为圆心做圆，连接两个圆的切线以及分别连接两个圆与对应切线接触的点，形成母矩形区域，在该母矩形区域内以半径R为间距将矩形区域依次均匀划分为多个长为R宽为2R的子矩形区域，子矩形区域的个数记为N...

【技术特征摘要】
1.基于地理位置面向低功耗远距离物联网的多径路由算法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、以源节点作为原点，以源节点与目的节点连线作为X轴，建立路由平面直角坐标系，每个节点配备GPS设备获取对应的地理位置信息，所述地理位置信息至少包括对应节点的经度和纬度，所有节点根据经度和纬度量化到平面直角坐标系，用此坐标系中的坐标表示节点的地理位置信息；
步骤2、以单个节点最远通信距离为半径R，分别以源节点和目的节点为圆心做圆，连接两个圆的切线以及分别连接两个圆与对应切线接触的点，形成母矩形区域，在该母矩形区域内以半径R为间距将矩形区域依次均匀划分为多个长为R宽为2R的子矩形区域，子矩形区域的个数记为N，N为大于等于2的正整数，从源节点到目的节点，各个子矩形区域中的节点数记为NodeNumi，取源节点和目的节点间的最大预估路径数记为MaxPathNum，则
MaxPathNum＝Min{NodeNum1,NodeNum2,…NodeNumi…NodeNumN}
其中i取1到N之间的任意正整数；
步骤3、根据需要选择路由路径数RoutPathNum，所述路由路径数小于等于最大预估路径数；
步骤4、在源节点与目的节点的连线为弧中线的45°定向弧区域内定向向第一个字矩形区域内发送路由请求报文RREQ，若此45°定向弧区域内活跃的节点数大于等于所述选择的路由路径数，则根据路由系数选定最大预估路径数个活跃节点作为源节点的下一跳节点，并将选定的活跃节点的状态置于选中状态，不能再作为路由的下一跳节点，并分别赋予选定的活跃节点不同的路径编号，避免转发过程产生干扰；若此45°定向弧区域内活跃节点数小于所述选择的路由路径数，则依次增大定向弧区域为60°、90°寻找满足条件的最大预估路径数个活跃节点作为源节点的下一跳转节点；
若定向弧区域增大到90°依然不能找到最大预估路径数个活跃节点，则取当前90°定向弧区域内活跃节点数更新所述选择的路由路径数的值，并选取该90°定向弧区域内的所有活跃节点作为源节点的下一跳节点；
步骤5、源节点的下一跳转节点分别进行路径寻找，记源节点的第j个下一跳节点为Nj，再以Nj与目的节点的连线为弧中线的45°定向弧区域内定向向下一个子矩形区域内转发路由请求报文RREQ，根据该转发区域内节点发回的路由响应报文RREP计算路由系数选择最优节点作为预选节点并置状态为被路径预选中状态PRESELECT_STATE，若发生节点争用则根据节点争用原则选择最佳路径方案，如果当前区域没有活跃节点，则依次放大定向弧区域的角度为60°、90°，直到找到活跃节点为止；
如果该定向弧区域的角度为90°依然没有找到活跃节点，则当前节点按反向路由回发通知源节点销毁此条路径，并更新最大预估路径数MaxPathNum的值为MaxPathNum-1；
按本步骤依次寻找路由路径，直到到达目的节点为止。


2.根据权利要求1所述的基于地理位置面向低功耗远距离物联网的多径路由算法，其特征在于，步骤4和/或步骤5中，所述路由请求报文RREQ的内容包括：源节点序列号、目的节点地理位置信息、路径编号、跳数计数和前驱节点。


3....

【专利技术属性】
技术研发人员：丁旭阳，邱向东，柳影，宋晨，
申请(专利权)人：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51