CN102781059A - 智能化无线传感网络路由方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了智能化无线传感网络路由方法，采用轮询机制使网络中各个节点能够知道自己到其他节点的最小跳数；源节点将自身的数据流量、传输时延和能量状态信息加载在前进蚂蚁上，向目的节点发出蚂蚁包；路径上每一节点将自身的数据流量、传输时延和能量状态信息加载在前进蚂蚁上；目的节点将前进蚂蚁搜集的前进路径上各节点及自身的能量、时延、数据流量信息加载在返回蚂蚁上，返回蚂蚁按前进路向源节点返回；返回途中的节点按照能量和时延蚁群算法更新包含自身与相邻各节点的能量消耗和传输时延的信息素值表，供后续达到自身的数据包或蚂蚁确定行进路由路径。本发明能有效地均衡无线传感网中节点的能量消耗，延长网络的生存时间。

Description

智能化无线传感网络路由方法

技术领域

本发明涉及无线通信组网技术，具体是指一种智能化无线传感网络路由方法。

背景技术

无线传感网作为一种新兴的技术，凭借着其自组织、多点协作监测以及其他传统网络所不具备的特点，极大的增强了人们信息获取的能力，越来越受到人们的重视，有着非常重要的应用前景。在无线传感网中，能量消耗是一个非常重要的问题。无线传感网的一个非常重要的研究热点就是如何节省能量，延长网络生存时间。有关研究表明，无线发送是无线传感网中最消耗能量的部分。路由技术作为无线传感网的关键技术之一，直接影响数据在转发中需要转发的次数，也即需要无线发送的次数，对网络的能量消耗起着非常重要的作用。

无线传感网采用多跳无线通信技术，各节点将采集的数据利用多跳接力的方式发至汇聚节点，这必将导致内层节点承担的数据发送量较重，能量消耗过快。如果节点在选择路由时，不考虑下跳节点的能量消耗情况，某些关键节点将因过重的负载流量而能量耗尽，最终导致网络被切割成几个孤立的小岛，有效覆盖面积降低。因此，在无线传感网的路由协议研究中，人们提出了能量路由，其基本思想是在路由的选择时要结合节点的能量信息，使得节点的能量消耗能够均衡，延长网络连通正常工作的时间。

在网络路由中引进蚁群算法是1997年DORIGO针对数据网提出的Antnet。它用模拟蚂蚁沿最短路径寻找食物的方式进行路由选择，并取得了良好的效果。但在无线传感器网络中，引入蚁群算法讲面临诸多难题。首先，Antnet涉及的参数多，计算量大，这对无线传感器借点的有限资源无疑是不切实际的；其二，容易造成部分节点过早死亡，使网络生命周期大为缩短。如何将蚁群算法有效引入无线传感网络以提高网络的传输能力和生命周期，实已成为本领域技术人员有待解决的技术课题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种智能化无线传感网络路由方法，能有效地均衡无线传感网中节点的能量消耗，延长网络的生存时间。

本发明智能化无线传感网络路由方法，具体如下：

1)采用轮询机制，使得网络中各个节点能够知道自己到其他节点的最小跳数，并维持各节点间的邻居表；

2)无线传感网络的源节点将自身的数据流量、传输时延和能量状态信息加载在前进蚂蚁上，发出蚂蚁包，并根据邻居表中邻居节点到目的节点的跳数选取下跳地址向目的节点前进；；

3)所述前进蚂蚁由源节点向目的节点前进路径上所到的每一节点，都将自身的数据流量、传输时延和能量状态信息加载在所述前进蚂蚁上，直到所述前进蚂蚁到达目的节点；

4)当所述前进蚂蚁到达目的节点后，目的节点将所述前进蚂蚁搜集的其前进路径上各节点及自身的能量、时延、数据流量信息加载在返回蚂蚁上，并使返回蚂蚁按照前进蚂蚁的前进路经由目的节点向源节点返回；

5)在返回途中，返回蚂蚁每达到一节点时，该节点按照能量和时延蚁群算法更新包含自身与相邻各节点的能量消耗和传输时延的信息素值表，以便供后续达到自身的数据包或蚂蚁确定行进路由路径。

上述的步骤(1)中，汇聚节点发送HELLO包使得各个节点能够得知其自身到其他节点的跳数的步骤是：(a)由Sink点发起节点跳数建立；(b)在Sink点周围一跳范围内的节点假定为K，最先得知自己的邻接节点表中有Sink点，则将自己的跳数计为1，并且向邻接节点表中的其他节点发送自己的跳数信息；(c)邻接节点K+1收到信息，将邻接节点表中K节点的跳数写为1，并且进行判断，选取邻接节点表中跳数最小的节点加1作为自己的跳数，并且向邻接节点表中除了最小跳数节点之外的邻接节点发送自己的跳数信息；这样从汇聚节点开始的网络中连通的节点都会得到自身到目的节点的跳数。

本发明相比现有技术具有以下优点及有益效果如下：

本发明的智能化无线传感网络路由方法采用据能量损耗和时延来更新各节点的信息素表。本发明在选择路由时利用蚁群算法的优点，符合无线传感网的特点，算法较为简单，易于实现，可用于各种以数据为中心的无线传感网应用场合，具有较大的社会效应和经济效应。

附图说明

图1是本发明智能化无线传感网络路由方法的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，智能化无线传感网络路由方法，具体如下：

1)采用轮询机制，使网络中各个节点能够知道自己到其他节点的最小跳数，并维持各节点间的邻居表；

2)无线传感网络的源节点将自身的数据流量、传输时延和能量状态信息加载在前进蚂蚁上，发出蚂蚁包，并根据邻居表中邻居节点到目的节点的跳数选取下跳地址向目的节点前进；；

3)所述前进蚂蚁由源节点向目的节点前进路径上所到的每一节点，都将自身的数据流量、传输时延和能量状态信息加载在所述前进蚂蚁上，直到所述前进蚂蚁到达目的节点；

4)当所述前进蚂蚁到达目的节点后，目的节点将所述前进蚂蚁搜集的其前进路径上各节点及自身的能量、时延、数据流量信息加载在返回蚂蚁上，并使返回蚂蚁按照前进蚂蚁的前进路经由目的节点向源节点返回；

5)在返回途中，返回蚂蚁每达到一节点时，该节点按照能量和时延蚁群算法更新包含自身与相邻各节点的能量消耗和传输时延的信息素值表，以便供后续达到自身的数据包或蚂蚁确定行进路由路径。

上述的步骤(1)中，汇聚节点发送HELLO包使得各个节点能够得知其自身到其他节点的跳数的步骤是：(a)由Sink点发起节点跳数建立；(b)在Sink点周围一跳范围内的节点假定为K，最先得知自己的邻接节点表中有S ink点，则将自己的跳数计为1，并且向邻接节点表中的其他节点发送自己的跳数信息；(c)邻接节点K+1收到信息，将邻接节点表中K节点的跳数写为1，并且进行判断，选取邻接节点表中跳数最小的节点加1作为自己的跳数，并且向邻接节点表中除了最小跳数节点之外的邻接节点发送自己的跳数信息；这样从汇聚节点开始的网络中连通的节点都会得到自身到目的节点的跳数。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.智能化无线传感网络路由方法，其特征在于，具体如下：

1)采用轮询机制，使网络中各个节点能够知道自己到其他节点的最小跳数，并维持各节点间的邻居表；

2)无线传感网络的源节点将自身的数据流量、传输时延和能量状态信息加载在前进蚂蚁上，发出蚂蚁包，并根据邻居表中邻居节点到目的节点的跳数选取下跳地址向目的节点前进；；

3)所述前进蚂蚁由源节点向目的节点前进路径上所到的每一节点，都将自身的数据流量、传输时延和能量状态信息加载在所述前进蚂蚁上，直到所述前进蚂蚁到达目的节点；

4)当所述前进蚂蚁到达目的节点后，目的节点将所述前进蚂蚁搜集的其前进路径上各节点及自身的能量、时延、数据流量信息加载在返回蚂蚁上，并使返回蚂蚁按照前进蚂蚁的前进路经由目的节点向源节点返回；

5)在返回途中，返回蚂蚁每达到一节点时，该节点按照能量和时延蚁群算法更新包含自身与相邻各节点的能量消耗和传输时延的信息素值表，以便供后续达到自身的数据包或蚂蚁确定行进路由路径。