CN103532845B - 用于间歇性连通无线传感器网络的路由方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于间歇性连通无线传感器网络的路由协议，包括初始化阶段S1和运行阶段S2；确定网络中所有传感器节点在网路中的层数；确定所有传感器节点的下一跳邻居表；确定转发集：分别将每个传感器节点的下一跳邻居表中的节点按照与当前节点形成链路的SLQE度量以降序排序，取前k个节点组成该当前节点的转发集；对传感器网络中的每个节点的转发集排序，生成排序后的转发集；网络中每个节点按照排序后的转发集将数据包转发给下一跳节点，直至数据包发送到sink节点。本发明解决了无线链路不可靠、不稳定性导致的数据收集的实时性和可靠性问题。使得数据收集在网络生命期、数据转发率和传输延迟方面得到平衡。

Description

用于间歇性连通无线传感器网络的路由方法

技术领域

本发明涉及无线传感器网络领域，具体涉及一种用于间歇性连通无线传感器网络的路由协议。该协议适用于要求网络生命期长，数据收集具有一定的可靠性和实时性的一类应用。

背景技术

数据收集是所有无线传感器网络应用中须具备的一项基本功能，如在野外土遗址形变监测的应用中，需要收集土遗址的温度、湿度、光度和盐碱度等信息，然后进行土遗址风险评估，并作出相应的保护措施。如何将这些数据经过多跳路由汇聚到sink节点（基站），使得数据的收集满足一定的可靠性和实时性，同时保证网络具有较长的生命期成为本领域面临的问题。以下是目前几种比较常见的路由协议。

FLOOD协议是一种传统的数据路由协议。其执行原理为：源节点采集到数据后，将数据以广播形式向所有处于活动状态的邻居节点转发，直到数据包到达目的节点或者到达预先设定的最大跳数。使用FLOOD协议采集数据存在资源的盲目使用、数据传输时能量消耗巨大、资源浪费等严重的问题。

RMS协议是一种多流水线调度协议，根据链路质量选择转发集，并给每个传感器节点分配最优的活动时隙，保证数据可以在多个流水线间切换转发，有效的保证了数据传输的可靠性和实时性。但节点工作调度的分配需要大量的通信和计算开销，产生大量的能量开销。另外，RMS在选择转发集时没有考虑传感器节点能量的因素，单纯以链路质量作为参考选择转发集，容易导致部分节点因频繁使用而能量枯竭，极大的降低了网络生命期。这些因素使得RMS不合适用于具有较长网络生命期的监测，如野外土遗址的形变监测。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种适用于间歇性连通无线传感器网络的路由协议（Energy Balancing Routing Protocol forWireless Sensor Network with Intermittent Connectivity，简称EBRP协议）。这里所说的间歇性连通无线传感器网络是指为了节省能量，在保证网络连通性前提下，每个节点在工作和休眠状态下交替运行。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案予以解决：

一种用于间歇性连通无线传感器网络的路由协议，包括初始化阶段S1和运行阶段S2；

初始化阶段S1：

步骤S1-1：确定网络中所有传感器节点在网路中的层数；

步骤S1-2：确定所有传感器节点的下一跳邻居表；

步骤S1-3：确定转发集：分别将每个传感器节点的下一跳邻居表中的节点按照与当前节点形成链路的SLQE度量以降序排序，取前k个节点组成该当前节点的转发集；

运行阶段S2：

S2-1：对传感器网络中的每个节点的转发集排序，生成排序后的转发集；

S2-2：网络中每个节点按照排序后的转发集将数据包转发给下一跳节点，直至数据包发送到sink节点。

进一步的，所述初始化阶段中的步骤S1-1确定网络中所有传感器节点在网路中的层数的步骤如下：

网络中共有p个传感器节点；sink节点广播HM包；网络内每个传感器节点接收到第一个HM包后再经历一个时间段T₁，并选择该时间段T₁内自身接收到的所有HM包中跳数hop最小的HM包，将该HM包中跳数hop加1后广播该HM包，并将该跳数加1得到的值作为当前传感器节点所在的层数，直至网络中的p个传感器节点均获得HM包，形成q+1层的网络分层图，其层数表示为：L0，L1，…，Lq；其中，L0表示sink节点所在的层数；距离sink节点一跳的传感器节点的层数表示为L1；距离sink节点u跳的传感器节点的层数表示为Lu。

进一步的，所述初始化阶段中的S1-2：确定所有传感器节点的下一跳邻居表的具体步骤如下：

步骤S1-2-1：确定每个节点的邻居节点的ID和邻居节点的剩余能量；

步骤S1-2-2：分别计算网络中每个节点的工作调度；

步骤S1-2-3：确定节点i和其下一跳邻居表中的节点j形成的链路的链路度量。

进一步的，所述步骤S1-2-1：确定每个节点的邻居节点的ID和邻居节点的剩余能量的步骤如下：

网络中每个传感器节点分别广播NDM包，其包含当前节点的ID、当前节点的剩余能量和当前节点距离sink节点的跳数hop；节点i收到节点j的NDM包后，若节点j到 sink节点比自身到sink节点的跳数hop小，则将节点j作为备选的下一跳节点，并将节点j的ID和剩余能量值保存到节点i的下一跳邻居表中。节点i的所有备选的下一跳节点构成它的下一跳节点集合N_i；i,j∈[1,p],p为网络中传感器节点的个数。

进一步的，所述步骤S1-2-2：分别计算网络中每个节点的工作调度的步骤如下：

节点i的工作调度w_i表示为由0、1组成的字符串，i∈[1,p]；将传感器网络的一个工作周期T内对T/π向下取整作为时隙个数，得到多个时间长度为π的时隙，节点i在每个时隙的状态由其工作调度w_i中的一个字符表示；1表示节点i在对应时隙处于活动状态，0表示节点i在对应时隙处于休眠状态，任一发送节点i在一个处于活动状态的时隙内完成一个数据包的发送；节点i的每个处于活动状态的时隙采用式1计算：

其中，i_ID为节点i的ID，X_n表示节点i的第n个活动状态的时隙在工作周期T内所有时隙中对应的次序；n表示节点i自身的处于活动状态的所有时隙中的序号；C为控制传感器节点i的占空比，取1～10。

进一步的，所述步骤S1-2-3的步骤如下：

利用式2计算节点i和其下一跳邻居表中的节点j形成的链路(i，j)的链路度量SLQE_i，j：

其中，p_i,j表示节点i和其下一跳邻居表中的节点j形成的链路(i，j)的链路质量；N_i为节点i的下一跳节点集合；E_j表示节点j的剩余能量；E_initial表示节点i的初始能量，初始时每个节点的能量值相等；β为链路质量和剩余能量间平衡因子。

进一步的，所述初始化阶段中的步骤S1-3中的k取3。

进一步的，所述运行阶段S2中S2-1对传感器网络中的每个节点的转发集排序的步骤如下：

根据节点i及其转发集中每个节点的工作调度，分别将节点i的转发集中每个节点的下一个处于活动状态的时隙与节点i的下一个处于活动状态的时隙的差求绝对值，并将它们以升序排列，得到节点i的排序后的转发集。

进一步的，所述运行阶段S2中S2-2将数据包发送给sink节点的具体步骤如下：

S2-2-1：令m=1；

S2-2-2：当网络中位于Lu层的节点i有数据包需要发送时，节点i向位于L(u-1)层的排序后的转发集中的第m个节点j发送数据包；节点j收到节点i的数据包后节点j判断自身是否为sink节点，是则向节点i返回一个包含flag=1的ACK包，否则返回包含自己剩余能量和flag=0的ACK包；判断节点i是否收到j的ACK包，是则执行步骤S2-2-3；否则执行步骤S2-2-4；

S2-2-3：如果节点i收到的ACK包中flag=1，可知节点i的数据包已经成功发送到sink节点，结束；如果节点i收到的ACK包中flag=0，则节点i在其下一跳邻居表中更新节点j的剩余能量，第Lu层的数据包发送结束；令Lu=L(u-1)，转入S2-2-1；

S2-2-4：令m=m+1，并判断m<=max是否成立，max为最大转发次数；是则转入s2-2-2；否则，节点i发送数据包失败，数据包被丢弃，结束。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1）本发明采用了轻量级的节点工作调度模型，网络中的传感器节点以最小的计算和通信开销获得其工作调度；另外，在选择下一跳转发节点时，综合考虑链路质量以及每个传感器节点当前的剩余能量，有效的均衡了传感器节点能量的消耗，解决了传感器节点因电池供电不足使个别质量较好的链路过早失效，导致网络生命期较短而不适用于野外长期监测的问题。仿真结果显示，相比于FLOOD和RMS协议，本发明的协议能够取得最大化网络生命期。

2）提出了基于转发集节点活动时隙预测的数据包重传机制，解决了因为无线传感器网络中每个节点均处于间歇性工作模式下，且无线链路不可靠、不稳定性导致的数据收集的实时性和可靠性问题。使得数据收集在网络生命期、数据转发率和传输延迟方面得到平衡。

附图说明

图1是本发明的EBRP协议的总流程图。

图2是本发明的EBRP协议的运行阶段的流程图。

图3是本发明的网络分层图。

图4是本发明的网络拓扑图。

图5是本发明与FLOOD、RMS算法的仿真试验中节点数量与平均转发率结果对比图。

图6是本发明与FLOOD、RMS算法的仿真试验中节点数量与平均转发延迟对比图。

图7是本发明与FLOOD、RMS算法的仿真试验中节点数量与平均网络生命期对比图。

以下结合附图和具体实施方式对本发明进一步解释说明。

具体实施方式

本发明的EBRP协议应用于如下网络模型：除sink节点外，所有传感器节点都是同构的，初始能量E_initial相等，为一个无单位的常量；网络具有局部范围内的时间同步；用一个通信图G=(V，E，P，W）表示多跳无线传感器网络，V表示节点集合，E表示链路集合，当节点j处于节点i的通信范围内，则形成一条从节点i到j的链路（i，j）；P表示所有链路的链路质量的集合，链路（i，j）的链路质量表示为p_i,j，网络中所有传感器节点间的链路质量已经确定，W表示所有传感器节点的工作调度集合。

如图1所示，本发明的EBRP协议包括初始化阶段S1和运行阶段S2。协议运行时首先执行初始化阶段S1，为了保证网络信息（拓扑、剩余能量）的实时更新，每隔一定的时间段T_initial需进行一次初始化，实际中根据实际网络性能要求选择T_initial，每次的初始化完毕后，立即进入到运行阶段S2。

初始化阶段S1：在初始化阶段，所有的传感器节点均处于唤醒状态，完成数据路由前的准备。步骤如下：

步骤S1-1：确定网络中所有传感器节点在网路中的层数。具体步骤如下：

网络中共有p个传感器节点；sink节点广播HM（Hop Message）包，HM包是包含距离sink节点的跳数hop的消息（从sink节点广播的HM包中的hop值为0）；网络内每个传感器节点接收到第一个HM包后再经历一个时间段T₁=2s，并选择该时间段T₁内自身接收到的所有HM包中跳数hop最小的HM包，将该HM包中跳数hop加1后广播该HM包，并将该跳数加1得到的值作为当前传感器节点所在的层数，直至网络中的p个传感器节点均获得HM包，即获知自身所在的层数，形成q+1层的网络分层图，其层数表示为：L0，L1，…，Lq；其中，L0表示sink节点所在的层数，即第0层；距离sink节点一跳的传感器节点的层数表示为L1，即第1层；以此类推，距离sink节点u跳的传感器节点的层数表示为Lu，即第u层。如图3表示一个5层的网络分层图。

步骤S1-2：确定所有传感器节点的下一跳邻居表。

节点i的下一跳邻居表如表Ι所示。其中，Node ID为邻居节点的ID；ResidualEnergy为邻居节点的剩余能量；Work Scheduling为邻居节点的工作调度；Link Quality为节点i与邻居节点形成链路的链路质量；SLQE Metric为节点i与邻居节点形成链路的链路度量。 其中，Node ID和Residual Energy均通过步骤S1-2-1获得，Work Scheduling由步骤S1-2-2计算，Link Quality可通过邻居节点间交换信息所得，相当为已知，SLQE Metric由步骤S1-2-3计算。

表Ι节点i的下一跳邻居表

具体步骤如下：

步骤S1-2-1：确定每个节点的邻居节点的ID和邻居节点的剩余能量。步骤如下：

网络中每个传感器节点分别广播NDM包，NDM包是指邻居发现消息（NeighborDiscovery Message），其包含当前节点的ID、当前节点的剩余能量和当前节点距离sink节点的跳数hop。节点i收到节点j的NDM包后，若节点j到sink节点比自身到sink节点的跳数hop小，则将节点j作为备选的下一跳节点，并将节点j的ID和剩余能量值保存到节点i的下一跳邻居表中。节点i的所有备选的下一跳节点构成它的下一跳节点集合N_i。i,j∈[1,p],p为网络中传感器节点的个数。

步骤S1-2-2：分别计算网络中每个节点的工作调度。步骤如下

节点i的工作调度w_i表示为由0、1组成的字符串，i∈[1,p]；将传感器网络的一个工作周期T内对T/π向下取整作为时隙个数，得到多个时间长度为π的时隙，节点i在每个时隙的状态由其工作调度w_i中的一个字符表示；1表示节点i在对应时隙处于活动状态，0表示节点i在对应时隙处于休眠状态，任一发送节点i在一个处于活动状态的时隙内完成一个数据包的发送。

节点i的每个处于活动状态的时隙采用式1计算：

其中，i_ID为节点i的ID，X_n表示节点i的第n个活动状态的时隙在工作周期T内所有时隙中对应的次序，如X₃=8，表示，当前节点的第3个活动状态的时隙在工作周期T的所有时隙内位于第8个时隙；n表示节点i自身的处于活动状态的所有时隙中的序号；C为控制传感器节点i的占空比，取值范围为1～10。例如，C=5，T/π=20，传感器节点i 的ID为3时，节点3在每个工作周期T上的工作调度w₃表示为(00100001000010000100)，可以看出，节点3在传感器网络的每个工作周期T内仅在第3、8、13、18个时隙内处于活动状态，其余16个时隙处于休眠状态，从而处于间歇性工作模式。

步骤S1-2-3：确定节点i和其下一跳邻居表中的节点j形成的链路（i，j）的链路度量。本发明针对间歇性连通的WSN，提出了链路度量（Sum of Link Quality and Energy，简称SLQE）的概念，在选择下一跳节点时考虑节点的剩余能量，均衡了网络节点能量，增加了网络生命期。具体步骤如下：

利用式2计算节点i和其下一跳邻居表中的节点j形成的链路(i，j)的SLQE度量SLQE_i，j：

其中，p_i,j表示节点i和其下一跳邻居表中的节点j形成的链路(i，j)的链路质量，在节点i的下一跳邻居表中表示为Link Quality；N_i为步骤S1-2-1得到的节点i的下一跳节点集合；E_j表示节点j的剩余能量；E_initial表示节点i的初始能量，初始时每个节点的能量值相等；β为链路质量和剩余能量间平衡因子。

步骤S1-3：确定转发集。分别将每个传感器节点的下一跳邻居表中的节点按照与当前节点形成链路的SLQE度量以降序排序，取前k个节点组成该当前节点的转发集。根据实际经验，k一般取3。

运行阶段S2：在传感器网络的每个周期内，网络内每个节点分别按照自身的工作调度将需要发送的数据包发送给自身的转发集的节点，直至数据包被逐层转发到sink节点。具体步骤如下：

S2-1：对传感器网络中的每个节点的转发集排序，生成排序后的转发集。步骤如下：

根据节点i及其转发集中每个节点的工作调度，分别将节点i的转发集中每个节点的下一个处于活动状态的时隙与节点i的下一个处于活动状态的时隙的差求绝对值，并将它们以升序排列，得到节点i的排序后的转发集。将转发集排序是为了保证网络中数据包传输的可靠性和实效性。例如图4所示，节点D的转发集包含节点C、节点F、节点H；根据节点D的工作调度w_D，如果节点D在一个工作周期T内的时隙t_D=4有数据包要发送，则根据节点C、节点F、节点H的工作调度w_C、w_F、w_H，分别将节点C、节点F、节点H的下一个处于活动状态的时隙与节点D的下一个处于活动状态的时隙的差求绝对值后以升序排列，由于∣t_C-t_D∣>∣t_F-t_D∣>∣t_H-t_D∣，得到节点D的排序后的转 发集为{H,F,C}。

S2-2：网络中每个需要发送数据包的节点按照排序后的转发集将数据包转发给下一跳节点，直至数据包发送到sink节点。步骤如下：

S2-2-1：令m=1；

S2-2-2：当网络中位于Lu层的节点i有数据包需要发送时，节点i向位于L(u-1)层的排序后的转发集中的第m个节点j发送数据包；节点j收到节点i的数据包后，判断自身是否为sink节点，是则向节点i返回一个包含flag=1的ACK包，否则返回包含自己剩余能量和flag=0的ACK包；判断节点i是否收到j的ACK包，是则执行步骤S2-2-3；否则执行步骤S2-2-4；

S2-2-3：如果节点i收到的ACK包中flag=1，可知节点i的数据包已经成功发送到sink节点，结束；如果节点i收到的ACK包中flag=0，可知节点j不是sink节点，则节点i在其下一跳邻居表中更新节点j的剩余能量，第Lu层的数据包发送结束；令Lu=L(u-1)，转入S2-2-1，进行下一层节点的数据包的转发；

S2-2-4：令m=m+1，并判断m<=max是否成立，由于每个节点的转发集的节点个数为k，故最大转发次数max=3；是则转入s2-2-2；否则，节点i发送数据包失败，数据包被丢弃，结束。

采用以上步骤，实现了数据包逐层动态的转发，直至sink节点最终收到数据包，或者因为链路质量较差数据包被丢失。

以上介绍了本发明的EBRP协议的技术方案，下面从理论上分析该协议在转发率、数据传输延迟和网络生命期三个方面的可行性及有益效果。

为了验证本发明的有益效果，发明人进行了仿真试验，并对产生的实验效果折线图进行说明。仿真实验中，仿真工具采用java语言编写的模拟器实现，我们比较了本发明的EBRP协议与FLOOD和RMS协议在端到端的数据包转发率、数据传输延迟和网络生命周期三个方面的性能。仿真实验中，设置传感器节点随机均匀部署在200×200矩形区域中，节点数量以50为一个等级，依次从300到600变化，sink节点位于部署区域的中心位置。每个时隙随机选择一个传感器节点作为源节点发送数据包，经过多跳转发到达sink节点。所有仿真结果均为20个随机场景结果的平均值。在仿真实验中，三种协议所用传感器节点的占空比均设置为20%，初始能量E_initial设置为2500，每发送一个数据包能量减少为1。对于协议EBRP设置参数β=0.9、k=3、C=6，T_initial=2h，为了公平起见，RMS协议中的转发集节点个数也设置为3。

图5描述了端到端的数据包转发率变化折线图，图6描述了传输延迟变化折线图；可以看出，随着传感器网络中节点数量的增加，三种协议的转发率均增加，而数据传输延迟均降低。对于FLOOD协议，这是因为随着传感器节点数量的增加，部署区域固定，使得每个传感器节点的邻居中处于活动状态节点的增多，必然增加了FLOOD协议的转发率，也减少了传输延迟。而节点数量的增加，使得RMS协议和EBRP协议中节点的转发集所选节点对应的链路质量提高，从而提升了转发成功率，减少了数据传输延迟。FLOOD协议转发率要远高于其它两种协议，而数据传输延迟要远低于其他两种协议，这是因为FLOOD协议将数据包一次广播给周围所有活动邻居节点，不管数据包转发的方向，这就极大的增加了数据包最终被转发给sink节点的概率。EBRP协议和RMS协议转发率折线变化规律较为接近，但RMS协议的转发率和传输延迟优于EBRP协议，这是由于RMS协议在选择转发集时，选择链路质量最高的节点转发，而EBRP协议选择β=0.9综合了链路质量和传感器节点剩余能量，弱化了链路质量因素，所选链路的链路质量不一定是最好的，使得转发率有一定程度的降低，也造成了数据传输延迟有所增加。

图7表示网络生命期变化情况，可以看出，EBRP协议和RMS协议的网络生命期要高于FLOOD协议。这是因为EBRP协议和RMS协议的转发集节点数量限制为3，而FLOOD协议每个节点收到数据包后都向全网广播，参与数据包转发的节点较多，增加了能耗。图7存在一个有趣的现象：随着传感器节点数据增加，FLOOD协议网络生命期逐渐降低。这是因为传感器节点数量增加，导致同时处于活动状态节点的增多，使得一个传感器节点的每个邻居节点有数据包要发送时，可能都要经过该传感器节点，极大的降低了该节点的寿命。EBRP协议和RMS协议的转发率曲线规律较为接近，但EBRP协议的网络生命期要远高于RMS协议，原因有两点：首先，RMS协议在初始化时，因为每个传感器节点都分配了最优的时隙，而这是以通信和计算开销为代价的，尤其是通信的增加极大的加剧了传感器节点的能耗，而EBRP协议根据每个传感器节点ID确定工作调度，不需要额外的通信开销。其次，EBRP协议由于在选择转发集使用了参数β，这考虑了下一跳节点剩余能量，从而均衡了节点能量的消耗，使得数据的收集满足一定的可靠性和实时性，同时保证网络较高的生命周期。

Claims (7)

1.一种用于间歇性连通无线传感器网络的路由方法，其特征在于，包括初始化阶段S1和运行阶段S2；

初始化阶段S1：

步骤S1-1：确定网络中所有传感器节点在网路中的层数；

步骤S1-2：确定所有传感器节点的下一跳邻居表；

步骤S1-3：确定转发集：分别将每个传感器节点的下一跳邻居表中的节点按照与当前节点形成链路的SLQE度量以降序排序，取前k个节点组成该当前节点的转发集；k取3；

运行阶段S2：

S2-1：对传感器网络中的每个节点的转发集排序，生成排序后的转发集；

S2-2：网络中每个节点按照排序后的转发集将数据包转发给下一跳节点，直至数据包发送到sink节点；

所述初始化阶段中的步骤S1-1确定网络中所有传感器节点在网路中的层数的步骤如下：

网络中共有p个传感器节点；sink节点广播HM包；HM包是包含距离sink节点的跳数hop的消息的数据包；网络内每个传感器节点接收到第一个HM包后再经历一个时间段T₁，并选择该时间段T₁内自身接收到的所有HM包中跳数hop最小的HM包，将该HM包中跳数hop加1后广播该HM包，并将该跳数加1得到的值作为当前传感器节点所在的层数，直至网络中的p个传感器节点均获得HM包，形成q+1层的网络分层图，其层数表示为：L0，L1，…，Lq；其中，L0表示sink节点所在的层数；距离sink节点一跳的传感器节点的层数表示为L1；距离sink节点u跳的传感器节点的层数表示为Lu。

2.如权利要求1所述的用于间歇性连通无线传感器网络的路由方法，其特征在于，所述初始化阶段中的S1-2：确定所有传感器节点的下一跳邻居表的具体步骤如下：

步骤S1-2-1：确定每个节点的邻居节点的ID和邻居节点的剩余能量；

步骤S1-2-2：分别计算网络中每个节点的工作调度；

步骤S1-2-3：确定节点i和其下一跳邻居表中的节点j形成的链路度量。

3.如权利要求2所述的用于间歇性连通无线传感器网络的路由方法，其特征在于，所述步骤S1-2-1：确定每个节点的邻居节点的ID和邻居节点的剩余能量的步骤如下：

网络中每个传感器节点分别广播NDM包，NDM包是邻居发现消息数据包，其包含当前节点的ID、当前节点的剩余能量和当前节点距离sink节点的跳数hop；节点i收到节点j的NDM包后，若节点j到sink节点比自身到sink节点的跳数hop小，则将节点j作为备选的下一跳节点，并将节点j的ID和剩余能量值保存到节点i的下一跳邻居表中；节点i的所有备选的下一跳节点构成它的下一跳节点集合N_i；i，j∈[1，p]，p为网络中传感器节点的个数。

4.如权利要求2所述的用于间歇性连通无线传感器网络的路由方法，其特征在于，所述步骤S1-2-2：分别计算网络中每个节点的工作调度的步骤如下：

节点i的工作调度w_i表示为由0、1组成的字符串，i∈[1，p]；将传感器网络的一个工作周期T内对T/π向下取整作为时隙个数，得到多个时间长度为π的时隙，节点i在每个时隙的状态由其工作调度w_i中的一个字符表示；1表示节点i在对应时隙处于活动状态，0表示节点i在对应时隙处于休眠状态，任一发送节点i在一个处于活动状态的时隙内完成一个数据包的发送；节点i的每个处于活动状态的时隙采用式1计算：

$\begin{array}{c}{X}_1=i_{ID}\mathrm{mod}\left(\frac{T}{\mathrm{\&pi;}}\right)\\ X_{n+1}=(X_n+C)\mathrm{mod}\left(\frac{T}{\mathrm{\&pi;}}\right),n=1,2,\mathrm{...},\frac{T}{\mathrm{\&pi;}*C}-1\end{array}---\left(1\right)$

其中，i_ID为节点i的ID，X_n表示节点i的第n个活动状态的时隙在工作周期T内所有时隙中对应的次序；n表示节点i自身的处于活动状态的所有时隙中的序号；C为控制传感器节点i的占空比，取1～10。

5.如权利要求2所述的用于间歇性连通无线传感器网络的路由方法，其特征在于，所述步骤S1-2-3的步骤如下：

利用式2计算节点i和其下一跳邻居表中的节点j形成的链路(i，j)的链路度量SLQE_i，j：

$\begin{array}{cc}{\mathrm{SLQE}}_{i,j}=\mathrm{\&beta;}*p_{i,j}+(1-\mathrm{\&beta;})*\frac{E_j}{E_{initial}}& \mathrm{\&beta;}\&Element;\&lsqb;0,1\&rsqb;,j\&Element;N_i\end{array}---\left(2\right)$

其中，p_i，j表示节点i和其下一跳邻居表中的节点j形成的链路(i，j)的链路质量；N_i为节点i的下一跳节点集合；E_j表示节点j的剩余能量；E_initial表示节点i的初始能量，初始时每个节点的能量值相等；β为链路质量和剩余能量间平衡因子。

6.如权利要求1所述的用于间歇性连通无线传感器网络的路由方法，其特征在于，所述运行阶段S2中S2-1对传感器网络中的每个节点的转发集排序的步骤如下：

根据节点i及其转发集中每个节点的工作调度，分别将节点i的转发集中每个节点的下一个处于活动状态的时隙与节点i的下一个处于活动状态的时隙的差求绝对值，并将它们以升序排列，得到节点i的排序后的转发集。

7.如权利要求1所述的用于间歇性连通无线传感器网络的路由方法，其特征在于，所述运行阶段S2中S2-2将数据包发送给sink节点的具体步骤如下：

S2-2-1：令m＝1；

S2-2-2：当网络中位于Lu层的节点i有数据包需要发送时，节点i向位于L(u-1)层的排序后的转发集中的第m个节点j发送数据包；节点j收到节点i的数据包后节点j判断自身是否为sink节点，是则向节点i返回一个包含flag＝1的ACK包，否则返回包含自己剩余能量和flag＝0的ACK包；判断节点i是否收到j的ACK包，是则执行步骤S2-2-3；否则执行步骤S2-2-4；

S2-2-3：如果节点i收到的ACK包中flag＝1，可知节点i的数据包已经成功发送到sink节点，结束；如果节点i收到的ACK包中flag＝0，则节点i在其下一跳邻居表中更新节点j的剩余能量，第Lu层的数据包发送结束；令Lu＝L(u-1)，转入S2-2-1；

S2-2-4：令m＝m+1，并判断m<＝max是否成立，max为最大转发次数；是则转入s2-2-2；否则，节点i发送数据包失败，数据包被丢弃，结束。