一种制造技术

本发明专利技术涉及一种

【技术实现步骤摘要】
一种RPL网络协议节点切换方法、装置及介质


[0001]本专利技术涉及无线传感器网络领域，尤其是涉及一种
RPL
网络协议节点切换方法
、
装置及介质
。

技术介绍

[0002]随着物联网
(IoT)
的出现以及低功耗和有损网络
(LLN)
应用程序的发展，从这些网络中产生的大量数据需要进行管理和路由；
LLN
占据着物联网的大部分内容，它在内存
、
能量和处理能力方面有一些限制，还包括有损链接；这些问题使数据路由成为一个挑战
。
[0003]RPL
网络协议是为静态拓扑结构和环境而设计的，并在这些条件下表现良好；许多
LLN
应用程序涉及到
RPL
无法管理的节点移动性和拓扑变化，从而导致节点断开和数据包和能量的丢失
。
此外，移动环境中的其他
RPL
缺陷也都存在
。
因此，需要一种路由方法来支持节点的移动性和拓扑结构的变化
。
此外，移动物联网的广泛使用对电子保健
、
建筑自动化和智能城市的使用产生了重大影响
。
许多方法已经被提出来提高
RPL
中的移动性支持
。
然而，根据
RPL
的树状结构，大多数情况下只限制了叶节点的移动性
。
此外，在许多情况下，它们与
LLN
约束有一些不兼容性
。
在许多物联网应用程序中，一些移动节点携带对延迟和丢失敏感的数据
。
在某些情况下，静态节点和移动节点已经可以单独设计
。
然而，在其他应用程序中，一个节点的移动性在一开始就是不可确定的，并且每个节点都可以随时开始移动
。
移动节点可以同时作为子节点和父节点
。
因此，应该考虑两个独立的连接：
1)
移动节点与其父节点之间的连接，
2)
移动节点与其子节点之间的连接
。
在上述两个连接中，当一个子节点未能找到一个可以立即切换的替代父节点，这将导致断开连接，并相应地失去能量和数据
。
类似地，当感知到移动性的父节点没有停止向子节点发送信息，则可能会产生相同的结果
。
节点中的数据和能量损失会随着移动节点以下的有向无环图
(DAG)
深度的增加或随着移动节点以下的节点数量的增加而增加
。RPL
有一种反应性的方法来处理
DAG
中的任何错误或断开
。
当一个节点开始移动时，如果在一段特定时间后没有收到来自其父节点的
DIO
消息，它将检测到断开连接
。
此时，自愈机制将被激活，以重新建立连接
。
然而，这个过程被延长了，并且有一个很高的移交延迟，这将导致数据和能量损失，而许多应用程序包含延迟和损失敏感的数据
。
另一方面，减少流定时器周期来提高
DIO
发送速率也可以增加网络开销和能源消耗
。
因此，
RPL
在移动性方面表现不佳
。
在大多数物联网应用程序中，物理对象的移动是不可避免的
。
这些移动实体有时会在两个成对的节点之间出现，并导致断开连接
。
在这些情况下，
RPL
的自愈和纠正机制执行得非常缓慢，并导致数据包和能量损失
。
此外，当来自
DAG
的断开节点有子节点，则断开节点的数量会增加，而
RPL
认为它们是连接节点，进而产生更糟糕的结果
。
因此，如何进一步提高
RPL
网络协议中移动节点对动态网络的应对能力成为本领域需要解决的问题
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种
RPL
网络协议节
点切换方法
、
装置及介质，以进一步提高
RPL
网络协议中移动节点对动态网络的应对能力和网络连通性
。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]根据本专利技术的第一方面，提供一种
RPL
网络协议节点切换方法，该方法包括以下步骤：
[0007]S1
，接收控制信息，测量接收信号强度并将其添加到相邻链接质量表中；
[0008]S2
，当接收信号强度大于第一阈值时，触发移动检测并激活流控制信息定时器；当接收信号强度小于第一阈值时，断开与邻居节点的连接；
[0009]S3
，基于检测的接收信号强度的变化程度，进入移动监控状态并激活相应的流控制信息定时器；
[0010]S4
，当节点与其父节点的距离大于第二阈值时，调用父节点选择函数；若存在新父节点，则连接该新父节点并返回
S2
重新进行移动检测，否则停止发送数据包，进入有向无环图断开状态，并等待切换新父节点
。
[0011]作为优选的技术方案，所述断开与邻居节点的连接的过程包括删除发送方节点的路由，并将发送方地址添加到黑名单中；所述进入有向无环图断开状态，等待切换新父节点的过程包括，删除发送方节点的路由，并将发送方地址添加到黑名单中，同时等待接收新的控制信息，以寻找并切换新父节点
。
[0012]作为优选的技术方案，初次创建有向无环图时，所有节点处于静态状态
。
[0013]作为优选的技术方案，在所述
S3
中，当接收信号强度存在显著变化时，激活适应性流控制信息定时器；当接收信号强度无显著变化时，启用默认流控制信息定时器
。
[0014]作为优选的技术方案，所述相邻链接质量表的构建过程包括，每个节点定义其相应的相邻链接质量表，表中每一行由多个接收信号强度组成，每个接收信号强度来自对应的控制信息
。
[0015]作为优选的技术方案，每个节点随时享有其当前的邻居地址列表，用于区分和选择最佳的候选父节点，将最佳的候选父节点作为新父节点，并立即连接
。
[0016]作为优选的技术方案，所述邻居地址列表在出现新邻居时自动更新，邻居地址列表的最大数量等于所有节点的数量
。
[0017]作为优选的技术方案，所述最佳的候选父节点为链接质量最高的候选父节点；基于所有节点的移动可能性，优先考虑具有近似静态接收信号强度趋势的候选父节点作为最佳的候选父节点
。
[0018]根据本专利技术的第二方面，提供一种
RPL
网络协议节点切换装置，包括存储器
、
处理器，以及存储于所述存储器中的程序，所述处理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
RPL
网络协议节点切换方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1
，接收控制信息，测量接收信号强度并将其添加到相邻链接质量表中；
S2
，当接收信号强度大于第一阈值时，触发移动检测并激活流控制信息定时器；当接收信号强度小于第一阈值时，断开与邻居节点的连接；
S3
，基于检测的接收信号强度的变化程度，进入移动监控状态并激活相应的流控制信息定时器；
S4
，当节点与其父节点的距离大于第二阈值时，调用父节点选择函数；若存在新父节点，则连接该新父节点并返回
S2
重新进行移动检测，否则停止发送数据包，进入有向无环图断开状态，并等待切换新父节点
。2.
根据权利要求1所述的一种
RPL
网络协议节点切换方法，其特征在于，所述断开与邻居节点的连接的过程包括删除发送方节点的路由，并将发送方地址添加到黑名单中；所述进入有向无环图断开状态，等待切换新父节点的过程包括，删除发送方节点的路由，并将发送方地址添加到黑名单中，同时等待接收新的控制信息，以寻找并切换新父节点
。3.
根据权利要求1所述的一种
RPL
网络协议节点切换方法，其特征在于，初次创建有向无环图时，所有节点处于静态状态
。4.
根据权利要求1所述的一种
RPL
网络协议节点切换方法，其特征在于，在所述
S3
中，当接收信号强度存在显著变化时，激活适应性...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鲁群，张昀，
申请(专利权)人：上海师范大学，
类型：发明
国别省市：