CN102547899B - 一种应用于无线传感网的自适应路由选择方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种应用于无线传感网的自适应路由选择方法，所述网络内各传感器节点建立路由时，根据网络的拓扑结构来自适应的在表驱动路由协议和按需驱动路由协议间切换。在各节点中使用StaCount这一变量表征网络拓扑结构的稳定程度，默认使用按需驱动路由协议，当StaCount达到设定的stable_threshold值时，通过全网广播命令帧，进入表驱动路由状态。表驱动路由会以周期T来更新，一旦更新过程中UnStaCount达到设定的unstable_threshold，则全网广播控制字，进入按需驱动路由状态。采用本方法，可以增强网络的健壮性，适应性，并且易于实现。

Description

一种应用于无线传感网的自适应路由选择方法
技术领域
本发明涉及无线传感技术领域，特别是涉及一种应用于无线传感网的自适应路由选择方法。
背景技术
随着微机电系统、无线通信和数字电路的不断飞速发展，具有低功耗，低成本，多功能特性的传感器节点大量出现。基于大量传感器节点部署的传感器网络也因其广泛的应用前景，越来越受到重视。无线传感器网络可以广泛地应用于军事和民用环境，进行信息的收集和处理、对象跟踪和网络环境的检测，尤其适合配置在野外、交通要道、医疗和安全部门等场合。
无线传感器网络不依赖于固定的基础设施，其网络节点要求具有自组织能力。与传统的自组织网络相比，无线传感器网络具有下述特点：
1、网络规模更为庞大，节点数目更多
2、节点密集分布在目标区域
3、网络的拓扑结构变化快
4、网络节点易失效
5、通常节点没有统一的身份(ID)
按照调度来划分，无线传感器网络路由协议大体可以分为三大类：第一类是表驱动路由协议；第二类是按需路由协议；第三类是混合路由协议。
表驱动和按需驱动路由各有优缺点。表驱动路由的优点是：信息传输时不需要等待建立链路，传输延迟小；缺点是：维持路由表的冗余开销较大，影响带宽，并增加终端存储和计算负担。按需路由的优点是：降低了对带宽和能量的过度消耗，降低了本地存储开销，路由鲁棒性强；缺点是：每次传输前发起路由，在跳数较大的情况下传输延迟较大，在重复性路由发现中增加了不必要的开销。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种应用于无线传感网的自适应路由选择方法，能够结合按需路由和表驱动路由两种路由方法的优点，根据网络特性，更改路由方式。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种应用于无线传感网的自适应路由选择方法，包括以下步骤：
(1)采用按需驱动路由进行路由选择，源节点到目标节点间的各点均保存各自路由表；
(2)在下次数据传输时，将新建立的路由表与步骤(1)中保存的路由表进行对比，如果两者一致，则第一计数器加一；否则返回步骤(1)；
(3)判断第一计数器内的值是否超过第一门限，如果超过第一门限，则进入步骤(4)；否则返回步骤(1)；
(4)采用表驱动路由进行路由选择，并在组网结束后保存各节点的路由表；
(5)在网络更新或网络拓扑结构改变时，将更新后的路由表和步骤(4)中保存的各节点的路由表进行对比，如果两者一致，则第二计数器加一；否则返回步骤(4)；
(6)判断第二计数器内的值是否超过第二门限，如果超过第二门限，则返回步骤(1)；否则，返回步骤(4)。
所述步骤(1)中，组网通过源节点发送请求帧，全网内各节点接收并转发，目的节点收到源节点的请求帧之后，沿原路径返回一个确认帧。
所述步骤(2)中在新建立的路由表与步骤(1)中保存的路由表不一致时，先将第一计数器清零，再返回步骤(1)。
所述步骤(4)中，在初始状态时，各节点广播自身的路由表项，各节点收到路由表项之后，更新自身路由表，直至组网结束。
所述步骤(4)中，在网络更新或网络拓扑结构改变时，各节点复制保存路由表项，整个网络以周期T进行更新，各个节点以周期T广播自身路由表项，更新网络，网络再次稳定后，对比新旧路由表。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明可以集合按需路由和表驱动路由的优势，增加网络的健壮性，根据网络的状态自适应的调整网络路由算法。本发明特别适用于大范围随机布设的网络，只要网络布设好，就可以进行通信。当网络结构稳定之后，将切换至表驱动路由状态，通信的效率高。使用该路由方法，网络的鲁棒性好，组网时间短，路由效率高。本发明的状态调整门限可以灵活设置，以满足不同应用需求的使用。本发明的路由方法，能够提供稳定的网络通信，能够避免长时间建立网络导致的网络瘫痪，相对纯按需路由，能够减少传输时延。
附图说明
图1是本发明的原理图；
图2是本发明的流程图；
图3是点A要向点D发送数据的网络结构示意图；
图4是网络稳定状态下的网络拓扑示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种应用于无线传感网的自适应路由选择方法，结合两种路由方法的优点，根据网络特性，更改路由方式。如图1所示，当网络变化较快或网络拓扑不稳定的时候，采用按需路由方式，当网络结构变化慢或拓扑稳定的时候，采用表驱动的路由方式。
当网络刚刚建立的时候，网络的拓扑结构如图3所示，并且A节点要向D节点发送数据。根据图2所示的路由方法流程图，该路由过程如下：
S2-1，源节点A请求发送数据，转S2-2；
S2-2，源节点A广播RREQ分组，包含目的节点D的信息；
S2-3，各节点收到该RREQ之后，转发该消息，直到转发到目的节点D，目的节点D按照原路返回一个RREP分组；
S2-4，源节点A是否收到了RREP，若收到，转S-5，否则，转S2-4；
S2-5，路由通路已经建立，如图3所示，源节点A沿该路径发送数据；
S2-6，备份路由表项与新的路由表项是否相同，如果相同，转S2-8，否则转S2-7；
S2-7，清零StaCount计数器，并跳转到S2-1；
S2-8，增加StaCount计数器的值；
S2-9，若StaCount计数器大于门限值，则跳转S2-10，否则，跳转S2-1；
当网络拓扑稳定下来后，StaCount计数器将大于门限值，于是进入表驱动路由状态，图4是在该状态下A点路由表项的示意图。根据图2的路由算法流程图，对这一过程进行描述。
S2-10，没有数据传输的时候，以周期T广播自身的路由表项；
S2-11，若收到其他节点的路由表项，则跳转S2-12，否则跳转S2-11；
S2-12，更新本节点的路由表项，并进行备份保存；
S2-13，若新的路由表项与备份表项相同，则跳转S2-16，清零UnStaCount计数器，跳转到S2-11，否则跳转S2-14；
S2-14，增加UnStaCount计数器的值；
S2-15，若UnStaCount计数器的值达到门限，则跳转S2-1，进入按需路由状态，否则，跳转S2-11。
经历了该建立路由的过程，节点A中的路由表信息如图4所示，节点A中存有网络中各个节点的路由信息。

Claims (2)

1.一种应用于无线传感网的自适应路由选择方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）采用按需驱动路由进行路由选择，源节点到目标节点间的各点均保存各自路由表；其中，组网时通过源节点发送请求帧，全网内各节点接收并转发，目的节点收到源节点的请求帧之后，沿原路径返回一个确认帧，源节点收到后建立路由通路；
（2）在下次数据传输时，将新建立的路由表与步骤（1）中保存的路由表进行对比，如果两者一致，则第一计数器加一；否则清零第一计数器，并返回步骤（1）；
（3）判断第一计数器内的值是否超过第一门限，如果超过第一门限，则进入步骤（4）；否则返回步骤（1）；
（4）在没有数据传输时，以周期T广播自身的路由表项，若收到其他节点的路由表项则更新并保存；
（5）在网络更新或网络拓扑结构改变时，将更新后的路由表和步骤（4）中保存的各节点的路由表进行对比，如果两者一致，则第二计数器加一；否则清零第二计数器，并返回步骤（4）；
（6）判断第二计数器内的值是否超过第二门限，如果超过第二门限，则返回步骤（1）；否则，返回步骤（4）。
2.根据权利要求1所述的应用于无线传感网的自适应路由选择方法，其特征在于，所述步骤（4）中，在网络更新或网络拓扑结构改变时，各节点复制保存路由表项，整个网络以周期T进行更新，各个节点以周期T广播自身路由表项，更新网络，网络再次稳定后，对比新旧路由表。
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