一种无线传感器网络中路由的方法技术

本发明专利技术公开了一种无线传感器网络中路由的方法，该方法包括：接收新节点通过网络中的邻居节点发送的请求加入网络数据包GJR；对GJR中的信息进行验证，若验证成功则允许所述新节点加入网络，并建立与所述新节点进行通信的上行链路、广播链路和下行链路路由图，再通过服务器配置数据包GCI发送至所述新节点；当该网络中的某一节点向另一节点发送数据包时，接收所述某一通过普通数据包GRM发送的通信请求，根据与所述某一节点以及所述另一节点相关的上行链路与下行链路路由图计算最优路径，并将该最优路径的路由图通过GCI发送至该路径中的所有节点。通过采用本发明专利技术公开的方法保证了路由的实时性、可靠性和低能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种无线传感器网络中路由的方法
本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种无线传感器网络中路由的方法。
技术介绍
WSNs（WirelessSensorNetworks，无线传感器网络）是计算机网络的重要组成部分，由大量的低成本、低功耗的微型传感器节点组成，通过无线通信方式组成一个多跳的自组织网络。终端节点负责采集物理世界的对象信息（如：温度、湿度、光强等），然后将数据汇聚发送至服务器。路由技术在无线传感器网络中起着至关重要的作用，采用何种路由协议决定了数据的转发方式和传输路径，这将会直接影响网络性能的优劣。然而，传统的无线传感器网络中大多采用分布式网络模式，其路由发现、信息维护都会消耗大量的节点资源。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种无线传感器网络中路由的方法，针对无线应用网络，采取集中式管理，简化网络节点功能，减少非外接电源供电设备的能量消耗，增强路由算法的灵活性，实现较好的路由性能。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种无线传感器网络中路由的方法，该方法包括：服务器接收新节点通过网络中的邻居节点发送的请求加入网络数据包（GJR）；对GJR中的信息进行验证，若验证成功则允许所述新节点加入网络，并建立与所述新节点进行通信的上行链路、广播链路和下行链路路由图，再通过服务器配置数据包（GCI）发送至所述新节点；当该网络中的某一节点向另一节点发送数据包时，服务器接收所述某一通过普通数据包（GRM）发送的通信请求，根据与所述某一节点以及所述另一节点相关的上行链路与下行链路路由图计算最优路径，并将该最优路径的路由图通过GCI发送至该路径中的所有节点。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术采用集中式的路由管理模式，利用图路由协议来实现无线传感器网络的路由功能；通过使用图路由协议可以减少路由开销，以及数据包头部，节省路由存储空间；且图路由协议转发迅速并可支持多路径路由。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本专利技术实施例提供的一种无线传感器网络中路由的方法的流程图；图2为本专利技术实施例提供的网络节点到服务器的汇聚的示意图；图3为本专利技术实施例提供的服务器到网络节点的广播的示意图；图4为本专利技术实施例提供的广播链路路由图的示意图；图5为本专利技术实施例提供的上行链路路由图示意图；图6为本专利技术实施例提供的下行链路路由图示意图；图7为本专利技术实施例提供的点到点通信时最优路径路由图的示意图。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。本专利技术采用的集中式网络模式，可以对全网资源进行优化调度，实现复杂的调度算法，减少节点自身的计算量和存储量。图路由采用图ID（路由图的标识）代替传统的网络地址进行路由，图ID有多个相应的下一跳节点，可以形成多路径路由。本专利技术中的集中式图路由中，服务器存储整网的拓扑信息，由服务器为数据流生成多条传输路径，无需节点本身进行复杂的计算。服务器将路由信息下发到节点，节点所维护的信息只有图ID及相应的一个或多个下一跳节点，从而形成多路径路由，无需大量的存储空间。数据包在传输过程中只需要携带图ID进行路由，无需因为多路径而带来大量的开销。实施例图1为本专利技术实施例提供的一种无线传感器网络中路由的方法的流程图；如图1所示，该方法主要包括如下步骤：步骤11、接收新节点通过网络中的邻居节点发送的请求加入网络数据包GJR。本实施例中路由的建立、更新都交由中心管理服务器计算和维护，在服务器接收到新节点通过网络中的邻居节点发送的GJR之前还包括，新节点监听网络的过程，该过程具体为：所述新节点监听网络中的广播数据包（GIB），若所述新节点在预定的时间内未监听到网络中的GIB，则向网络中的节点发送广播请求数据包（GIR），网络中的节点在接收到所述GIR后，向所述新节点回复GIB；当所述新节点对该网络监听一段时间后，将将监听到的GIB对应的节点作为其邻居节点，并建立邻居节点列表。所述新节点将所述邻居节点列表与其自身信息嵌入所述GJR中，并选择至少两个邻居节点作为代理向服务器发送。此时，所述新节点并未加入网络，从而无法得知上行链路的路由图。本实施例中选取至少两个邻居节点进行GJR的转发，其目的在于，非对称链路中，邻居列表中的节点不一定为新节点可达节点，所有收到GJR的节点都默认通过上行链路路由图（采用默认上行链路中的下一跳节点进行转发）进行路由转发；同时，转发GJR的邻居节点可用作生成新节点的上行链路路由图。本实施例中的GIB、GIR与GJR的内容可以参见下述表1-表3。表1广播数据包（GIB）表2广播请求数据包（GIR）表3加入请求数据包（GJR）其中，表1为广播数据包（GIB），用于邻居发现，该表格中的bit（比特）是指该项在数据包中所占的空间大小。GIB的类型表示为000，优先级最低，为000（优先级从低到高，数值逐渐递增）。地址压缩控制（2bit）用于指示地址是否被压缩，0表示网络中地址不进行压缩，采用64bit（比特）地址；1表示网络中地址进行压缩，采用16bit地址。有效期是指GIB的有效期，GIB不仅用于新节点入网，同时用于邻居列表的定期更新，即GIB在有效期内没有更新，则节点判断该邻居节点失效。源地址即该GIB对应的节点地址，目的地址缺省，表示为广播地址。由于不需要路由转发，因此，图ID、图版本号（用于区别路由图更新前后，表示图的版本）均设为缺省。ACK（确认字符）控制表示数据包是否需要ACK回复，本实施例中的网络链路均为非对称链路，该网络中每个节点邻居列表中的节点均为可达自身的节点，每个节点的邻居节点并不一定为自身可达的节点，即通信并非是相互的，因此，GIB数据包是不需要回复ACK，可设为00。拥塞标识用来表示数据包是否拥塞。跳数限制表示的数值为数据包最大转发次数，数据包每经过一次中间转发，跳数限制数值减1，当跳数限制减为0时，数据包自动丢弃，GIB的跳数限制设为1。GIB中还包括网络的基本信息，包括信道信息、根节点地址等。表2为广播请求数据包（GIR），新节点在加入网络时，进行GIB数据包侦听，在一段时间之内，没有收到GIB数据包，则新节点在网络中广播GIR请求GIB，该表格中的比特是指该项在数据包中所占的空间大小。GIR的类型表示为001，优先级高于GIB，为001。地址压缩控制通常设为0，因为节点在出厂设置时通常没有设置网内16bit唯一标识，因而使用非压缩地址，如果节点出厂设置网内标识，则设为1。保留字段用于功能扩展。源地址为所述新节点的地址，目的地址缺省，表示为广播地址。由于不需要路由转发，因此图ID、图版本号均设为缺省。ACK控制表示数据包是否需要ACK回复，GIR需要回复GIB数据包，设为11。拥塞标识用来表示数据包是否拥塞。跳数限制可设为1。表3为加入请求数据包（G本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线传感器网络中路由的方法，其特征在于，该方法包括：接收新节点通过网络中的邻居节点发送的请求加入网络数据包GJR；对GJR中的信息进行验证，若验证成功则允许所述新节点加入网络，并建立与所述新节点进行通信的上行链路、广播链路和下行链路路由图，再通过服务器配置数据包GCI发送至所述新节点；当该网络中的某一节点向另一节点发送数据包时，接收所述某一通过普通数据包GRM发送的通信请求，根据与所述某一节点以及所述另一节点相关的上行链路与下行链路路由图计算最优路径，并将该最优路径的路由图通过GCI发送至该路径中的所有节点。

【技术特征摘要】
1.一种无线传感器网络中路由的方法，其特征在于，该方法包括：服务器接收新节点通过网络中的邻居节点发送的请求加入网络数据包GJR；所述服务器对GJR中的信息进行验证，若验证成功则允许所述新节点加入网络，并建立与所述新节点进行通信的上行链路、广播链路和下行链路路由图，再通过服务器配置数据包GCI发送至所述新节点；当该网络中的某一节点向另一节点发送数据包时，所述服务器接收所述某一节点通过普通数据包GRM发送的通信请求，根据与所述某一节点以及所述另一节点相关的上行链路与下行链路路由图计算最优路径，并将该最优路径的路由图通过GCI发送至该路径中的所有节点；并且，网络中的每一节点定期发送GIB，进行邻居节点的发现和更新；若当前节点接收到非邻居节点列表中的节点发送的GIB，则根据接收到的GIB确定对应的节点信息，并通过IRO发送至服务器；所述服务器根据接收到的所述对应的节点信息，并利用最优路径算法计算新路径，通过GCI更新配置网络中相关的路由图信息。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述新节点通过网络中的邻居节点发送请求加入网络的数据包GJR包括：所述新节点监听网络中的广播数据包GIB，将监听到的所述GIB对应的节点作为其邻居节点，并建立邻居节点列表；所述新节点将邻居节点列表与其自身信息嵌入所述GJR中，并选择至少两个邻居节点作为代理向服务器发送。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法还包括：若所述新节点在预定的时间内未监听到网络中的GIB，则向网络中的节点发送广播请求数据包GIR，网络中的节点在接收到所述GIR后，向所述新节点回复GIB。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述建立与所述新节点进行通信的上行链路、广播链路和下行链路路由图包括：根据所述新节点的信息及邻居节点列表建立广播链路和下行链路路由图，以及利用为所述新节点转发G...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨冬，王洪超，赵晶，高德云，张宏科，苏伟，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：