一种基于6LoWPAN的无线传感器网络节能数据传递方法，通过在信源和信宿之间寻找一个最优的临时拼装节点TAN，信源先把IPv6数据包分片再将分片逐一通过6LoWPAN协议的MUR路由即Mesh-under?Routing方法将数据包传递到TAN，TAN将所有接收到的分片拼装成原来的IPv6数据包，然后，再把该IPv6数据包分片且逐一把分片通过MUR传递到信宿节点，以此降低节点发送数据包的总能耗。其中，“TAN寻找方法”是本发明专利技术的关键，其核心是式（19）。本发明专利技术可以降低无线传感器网络节点传递数据包的能耗、数据包的重传次数以及通信时延。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种节能数据传递方法，适用于基于6LoWPAN的无线传感器网络。
技术介绍
无线传感器网络通常把IEEE 802. 15. 4作为通信标准，它被广泛应用于环境观测、智能家居、医疗护理、交通监控等领域。在IEEE 802. 15. 4标准中，网络设备具有低功耗、低数据传输率、短通信距离、短数据包长度等特点。例如，该标准规定链路层最大传输单兀MTU即Maximum Transmission Unit的大小为127字节；工作于2. 4GHz频段的无线设备最大数据传输速率为250kbps ;除了 64位的全球唯一扩展地址，还支持16位的短地址格式。IPv6是IETF即互联网工程任务组设计的用于替代现行版本4的IP协议即IPv4 的下一代IP协议。IPv6的地址长度为128位，且IPv6数据包的最小MTU达1280字节。因为IEEE 802. 15. 4数据链路层的MTU只能达到127字节，所以IPv6数据包在基于IEEE802. 15. 4标准的无线传感器网络中传输时，需要将数据包分片传输。2007年8月I日，IETF起草并发布了 RFC 4919，提出了 6LoWPAN协议以支持在基于IEEE 802. 15. 4标准的无线个域网络中传递IPv6数据包。6LoWPAN的主要特点有三个数据包分片、头部压缩以及第二层转发数据包。6LoWPAN在网络层和数据链路层之间添加一个适应层即adaptation layer。这样，路由既可以在网络层进行，也可以在新增的适应层进行。前者称为ROR即!oute-overrouting ;后者称为 MUR 即 mesh-under routing。在本专利技术之前，相关的专利技术有2010年10月18日，常熟理工学院王晓楠申请了专利“一种6LoWPAN的嵌套移动网络路由优化方法”。在该专利技术中，移动网络节点无需经过所在移动网络的移动路由器代理建立隧道即可与通信节点通信，移动网络节点可根据目的通信节点的IPv6地址准确判断此通信节点是否与移动网络节点处于同一个6LoWPAN网络内，从而建立到达目的通信节点的最优路由路径，缩短数据传输延迟。2010年11月23日，常熟理工学院王晓楠申请了专利“一种6LoWPAN无线传感器网络路由方法”。该方法把无线传感器网络的节点分为全功能传感器节点和部分功能传感器节点两类，此外，还将传感器节点的IPv6地址分为全局路由前缀和传感器节点ID两部分。全功能节点包含一个路由表，传感器节点通过路由表建立到达目的节点的路径从而实现数据通信。当路径中的全功能传感器节点失效时，可通过路由表自动实现路由修复功能。2011年I月26日，武汉邮电科学研究院郝俊瑞申请了专利“一种基于6LoWPAN邻居发现的树状路由方法”。在6LoWPAN传感器节点加入网络时，该方法建立树状拓扑的根节点，并对它们配置网络的基本信息。若发生叶子节点失效、离开、移动三种情况之一时，则触发路由修复过程。该方法无需发送和接收额外的路由协议报文，降低了整个网络的能耗和路由开销。2011年8月10日，北京邮电大学黄小红等人申请专利“6LoWPAN网络面向HTTP协议的TCP首部压缩方法”。该方法在适应层先完成IP首部与IP扩展首部的压缩，然后按照报头压缩结构、编码和队列的方式对TCP首部进行压缩，保证了压缩方法的兼容性和操作实现的简便性。形成的6LoWPAN数据报再交到数据链路层，经数据链路层和物理层将帧发送给接收端。该方法减少了数据链路层的数据分片，提高了通信效率。如前所述，6LoWPAN网络在原有TCP/IP协议栈的IP层和MAC层之间加入了适应层。路由决策由IP层来完成的称为R0R，路由决策在适应层层完成的称为MUR0如附图说明图1，当一条路径由多个节点组成，且节点之间的链路均基于IEEE 802. 15. 4标准时，在ROR和MUR这两种路由算法中，把数据包从源节点Atl发送到目的节点An的过程是不同的。在ROR中，数据包首先被源节点A0分成多个分片，每个分片以IP协议传递，即以节点An的IP地址作为数据包头部的目的地址。源节点Atl根据路由表选择节点A1为下一跳，把所有分片发送到下一跳节点A,。节点A1在接收到所有分片后，把这些分片拼装为原来的数据包，交给网络层，网络层读出数据包头部的目的IP地址之后，根据路由表做出路由决策即选择A2为下一跳，然后，把拼装后的数据包重新分片，并把所有分片传给下一跳节点A2，节点A2在接收到所有分片后，把这些分片拼装为原来的数据包。依此类推，直到数据包到达目的节点K。MUR的数据传递过程与ROR是不同的。在MUR中，路由在适应层进行数据包首先被分片，所有分片按照局部链路地址即Local-Iink地址逐跳转发到目的节点An。在IPv6中，局部链路地址的前缀是FE80: : /64。目的节点An在接收到所有的分片之后，将这些分片拼装为源节点Atl所发送的数据包。无论是ROR路由策略，还是MUR路由策略，如果在传输链路上丢失了数据包中的一个或多个分片，那么该数据包的所有分片都需要重传。但是，前者只在一跳的链路上进行重传，而后者需要进行端到端的重传。因此，当信源到信宿之间路径较长即路径上的链路数数过大时，MUR的数据包重传次数就会变得很大，从而浪费节点的能量。
技术实现思路
为了克服现有基于6LoWPAN的无线传感器网络的MUR路由策略因为信源到信宿之间链路跳数过大从而导致能耗过大这一弊端，本专利技术提供一种有效降低节点传递数据包的能耗、降低数据包的重传递次数以及通信时延的基于6LoWPAN的无线传感器网络节能数据传递方法。为了解决上述技术问题提出的技术方案为 ，所述无线传感器网络节能数据传递方法包括以下过程首先，通过在信源和信宿之间寻找一个最优的临时拼装节点TAN，选择临时拼装节点TAN的方法如下步骤I :以〈A。Aj)表示连接节点Ai和节点Aj的链路，以<A。，A1,... ,An>表示以Atl为信源节点、An为信宿节点并且经过节点A1, A2, A3,...和Alri的数据包传递路径，共n跳。步骤2 :按式(19)计算 Eavg(n),并取 Min_E=Eavg(n),并记 Best_Pair= {n}。Eavg{n) E PsuccEfoI, +(I-PbuJE^a,本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于6LoWPAN的无线传感器网络节能数据传递方法，其特征在于所述无线传感器网络节能数据传递方法包括以下过程 首先，通过在信源和信宿之间寻找一个最优的临时拼装节点TAN，选择临时拼装节点TAN的方法如下 步骤I :以〈A。Aj)表示连接节点Ai和节点Aj的链...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱艺华，池凯凯，戴光麟，朱益军，陈淦，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
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