本发明专利技术是一种基于剩余能量的无线传感网路由方法，该路由方法包括路由信息维护阶段、数据帧接收阶段和数据帧转发阶段；在该方法中，节点维护由邻居节点的剩余能量、邻居节点距离网络中最近聚合节点（AggregationNode）的跳数等信息组成的路由信息表；节点依据剩余能量决定是否接收和转发数据帧；节点依据数据帧中表示该查询请求关键程度的属性，结合路由信息表动态确定向哪几个（或全部）邻居节点转发数据帧。方法在节省节点能量消耗及网络负载均衡方面具有较好的表现。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线传感网的路由方法，具体涉及无线传感网为节省传感器节点能量消耗，延长网络寿命，而采取的路由选择策略。
技术介绍
WSNs是由多个传感器节点组成的，面向数据应用的无线自组织网络。传感器节点在网络中可以充当数据采集者、数据传输者及数据聚合者的角色。在传感器网络中，路由协议的主要任务是通过协议在数据采集的源节点和查询目的节点之间寻找最优的路径， 将数据帧沿此路径准确地从源节点发往目的节点。此外无线传感器网络中节点能量受限， 且能量一旦耗尽将无法实时补充，因此传感网路由协议还需考虑如何更有效地利用节点能量。在平面路由方面，传统的洪泛路由方法不需要维护路由信息，节点向除数据帧上一跳节点外的所有相邻节点转发数据帧。这种以广播的方式在整个网络中传输查询请求和查询结果数据帧的方式消耗了较多的传感器节点能量，导致节点过早失效，因此不能满足传感器网络发展的需要。本专利技术提出了，节点维护由邻居节点剩余能量和邻居节点距离网络中最近聚合节点的跳数等信息组成的路由信息表；节点依据剩余能量决定是否接收和转发数据帧；节点依据数据帧中表示该查询请求关键程度的属性，结合路由信息表动态确定向哪几个(或全部)邻居节点转发数据帧。在方法的设计中，主要以节点的剩余能量和距离网络中最近聚合节点的跳数为依据，选择数据帧的传输路径，因此方法有利于节省传感器节点能量，并在网络负载均衡方面有良好的表现。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的在于提供一种节省节点能量消耗的无线传感器路由方法。通过在每一节点处维护一张由邻居节点剩余能量和邻居节点距离网络中最近聚合节点的跳数等信息组成的路由信息表，并以定时广播消息帧更新路由信息表内容；节点依据自身的剩余能量在网络中节点平均剩余能量序列中所处的位置决定是否接收和转发数据帧； 节点根据数据帧中的“查询关键程度”属性并结合本节点的路由信息表确定数据帧转发的下一跳节点。技术方案本专利技术提出的基于剩余能量的无线传感网路由方法主要包括以下三个实施阶段路由信息维护阶段、数据帧接收阶段和数据帧转发阶段。路由信息维护阶段实现节点对路由信息表的维护和更新，为数据帧转发做好准备；数据帧接收阶段，实现对数据帧的接收或丢弃；数据帧转发阶段，确定数据帧转发的对象，从而实现数据帧在网络中的传输。本专利技术的基于剩余能量的无线传感网路由方法包括 I.)适用的网络环境a.基站即Sink节点位置固定，布置于便于操作人员维护的场合，故不考虑能量限制的问题；b.聚合节点类似于分层路由协议中的簇首节点，具有较普通节点更强的数据计算能力、数据存储能力和更高的能量储备；2.)在数据帧中设置标识查询请求关键程度的属性Query_key，结合距离最近聚合节点跳数step_agt，给一些重要的数据帧选择冗余链路，使它们具有更高的传输可靠性；3.)用于维护节点路由信息表的广播消息巾贞brt_msg,它包含四个域{ID, node_ energy, Time_stamp, step_agt },其中，ID :表示该巾贞发送节点的节点号；node_energy : 表示该巾贞发送节点的当前剩余能量值；Time_stamp :表示广播巾贞的时间戳；step_agt :表示该帧发送节点到最近聚合节点的跳数；4.)用于封装感知数据的数据巾贞data_msg,它包含九个域{Src_ID, Dst_ID, Rem_ energy, Time_stamp, DataSrc_ID, Seq_num, d, Query_key, Data }，其中，Src_ID :表示当前数据巾贞所在节点的节点号；Dst_ID :表示数据巾贞下一跳节点的节点号；Rem_energy 数组表示存放数据帧沿途所经节点的剩余能量值；Time_Stamp :表示数据帧时间戳； DataSrc_ID :表示数据巾贞中数据采集节点的节点号；Seq_num :表示数据巾贞序列号；d标识符表示用于标识该数据帧中的数据是否已经过数据聚合操作，d为O时，表示未经过数据聚合操作，否则表示已经过数据聚合操作；Query_key :表示查询关键程度；Data :表示数据；5.)节点的路由信息表由邻居节点路由项组成,每个路由项包含{ID, node_energy, Time_stamp , step_agt }这四个属性，其中，ID :表示邻居节点号；node_energy :表示邻居节点剩余能量；Time_stamp :表示路由生成或更新时间；step_agt :表示邻居节点至最近聚合节点的跳数；基于剩余能量的无线传感网路由方法包括路由信息维护阶段、数据帧接收阶段和数据帧转发阶段；并按如下步骤安排I.)路由信息维护阶段聚合节点每隔固定的时间间隔发送一次广播消息帧brt_ msg,各节点依据收到的广播消息巾贞brt_msg中邻居节点的当前信息及时生成或更新本节点路由信息表的路由项，然后依据本节点的信息对广播消息巾贞brt_msg更新，并向相邻节点广播更新后的广播消息巾贞brt_msg,节点收到广播消息巾贞brt_msg后,进行路由信息维护步骤如下I.O :根据广播消息巾贞brt_msg中的发送节点号ID,查找路由信息表routing_table 的邻居节点号ID等于广播消息巾贞brt_msg中的发送节点号ID的路由项routing_item,如果未找到，贝1J采用广播消息巾贞brt_msg的内容在路由信息表中生成一新的路由项routing_ item，转步骤I. 5)执行；如果找到后，则判断该路由项的邻居节点至最近聚合节点的跳数 step_agt是否不等于广播消息巾贞brt_msg中距离最近聚合节点跳数step_agt,若是，则执行步骤I. 2)，否则跳过步骤I. 2)直接执行步骤I. 3)；I.2)用广播消息巾贞brt_msg中距离最近聚合节点跳数step_agt更新路由信息表routing_table中查找到的路由项routing_item的邻居节点至最近聚合节点的跳数 step_agt ；I.3):判断广播消息巾贞brt_msg中节点剩余能量node_energy是否小于路由信息表 routing_table中查找到的路由项routing_item的邻居节点剩余能量node_energy ;若是， 则执行步骤I. 4)，否则跳过步骤I. 4)直接执行步骤I. 5)；I.4):用广播消息巾贞brt_msg中节点剩余能量node_energy更新路由信息表routing_ table中查找到的路由项routing_item的邻居节点剩余能量node_energy ；I. 5):以当前节点号更新广播消息巾贞brt_msg中发送节点号ID ;再以本节点的剩余能量更新广播消息巾贞brt_msg中节点剩余能量node_energy ;更新广播消息巾贞brt_msg中距离最近聚合节点跳数step_agt，令其值加1，即表示，数据帧经过当前节点可以到达数据聚合节点，且跳数为step_agt+l ；1.6)向邻居节点广播更新后的广播消息巾贞brt_msg ；2.)数据帧接收阶段，节点实现接收数据帧的步骤如下2.I):节点的接收队列检测到有转发来的数据巾贞data_msg,提取出数据巾贞data_msg的时间戳Time_sta本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于剩余能量的无线传感网路由方法，其特征在于该方法包括 适用的网络环境a.基站即Sink节点位置固定，布置于便于操作人员维护的场合，故不考虑能量限制的问题；b.聚合节点类似于分层路由协议中的簇首节点，具有较普通节点更强的数据计算能力、数据存储能力和更高的能量储备； 在数据帧中设置标识查询请求关键程度的属性Query_key，结合距离最近聚合节点跳数step_agt，给一些重要的数据帧选择冗余链路，使它们具有更高的传输可靠性； 用于维护节点路由信息表的广播消息巾贞brt_msg,它包含四个域{ ID, node_energy, Time_stamp, step_agt },其中，ID :表示该巾贞发送节点的节点号；node_energy :表示该巾贞发送节点的当前剩余能量值；Time_stamp :表示广播巾贞的时间戳；step_agt :表示该帧发送节点到最近聚合节点的跳数； 用于封装感知数据的数据巾贞data_msg,它包含九个域{ Src_ID, Dst_ID, Rem_ energy, Time_stamp, DataSrc_ID, Seq_num, d, Query_key, Data }，其中，Src_ID :表示当前数据巾贞所在节点的节点号；Dst_ID :表示数据巾贞下一跳节点的节点号；Rem_energy数组表示存放数据帧沿途所经节点的剩余能量值；Time_Stamp :表示数据帧时间戳；DataSrc_ID :表示数据巾贞中数据采集节点的节点号；Seq_num :表示数据巾贞序列号；d标识符表示用于标识该数据帧中的数据是否已经过数据聚合操作，d为O时，表示未经过数据聚合操作，否则表示已经过数据聚合操作；Query_key :表示查询关键程度；Data :表示数据； 节点的路由信息表由邻居节点路由项组成，每个路由项包含{ ID, node_energy,Time_stamp, step_agt }这四个属性，其中，ID :表示邻居节点号；node_energy :表示邻居节点剩余能量；Time_stamp :表示路由生成或更新时间；step_agt :表示邻居节点至最近聚合节点的跳数； 基于剩余能量的无线传感网路由方法包括路由信息维护阶段、数据帧接收阶段和数据帧转发阶段；并按如下步骤安排 I.)路由信息维护阶段聚合节点每隔固定的时间间隔发送一次广播消息帧brt_msg,各节点依据收到的广播消息巾贞brt_msg中邻居节点的当前信息及时生成或更新本节点路由信息表的路由项，然后依据本节点的信息对广播消息巾贞brt_msg更新，并向相邻节点广播更新后的广播消息巾贞brt_msg,节点收到广播消息巾贞brt_msg后,进行路由信息维护步骤如下 I.I):根据广播消息巾贞brt_msg中的发送节点号ID,查找路由信息表routing_table的邻居节点号ID等于广播消息巾贞brt_msg中的发送节点号ID的路由项routing_item,如果未找到，贝1J采用广播消息巾贞brt_msg的内容在路由信息表中生成一新的路由项routing_item，转步骤I. 5)执行；如果找到后，则判断该路由项的邻居节点至最近聚合节点的跳数step_agt是否不等于广播消息巾贞brt_msg中距离最近聚合节点跳数step_agt,若是，则执行步骤I. 2)，否则跳过步骤I. 2)直接执行步骤I. 3)；I.2)用广播消息巾贞brt_msg中距离最近聚合节点跳数step_agt更新路由信息表routing_table中查找到的路由项routing_item的邻居节点至最近聚合节点的...
【专利技术属性】
技术研发人员：管有庆，顾礼君，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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