CN103929782B - 一种适用于工业无线传感器网络的资源均衡多径路由方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种适用于工业无线传感器网络中基于资源均衡策略的多径路由方法，涉及工业无线传感器网络；该路由方法采用跨层设计的思想，对物理层的数据收发能量消耗以及网络层的转发队列内存消耗进行综合评估，提出基于资源均衡因子的路径优先级判定策略。同时结合广度优先搜索算法，计算出从数据源节点到目的节点间的多条冗余路径，既满足了工业无线传感器网络均衡节点资源的要求，也提高了源节点与目的节点之间通信的可靠性。发明以ISA100.11a网络为例，当ISA100.11a网络中系统管理器进行路由路径计算时，会基于当前网络的拓扑以及各个传感器节点的资源消耗情况，计算出一条优选路径以及多条备选路径，并把路由信息分发存储到路径上的各个节点中，完成路由的配置。经验证，算法可行及达到预期效果。

Description

一种适用于工业无线传感器网络的资源均衡多径路由方法

技术领域

本发明涉及工业无线传感器网络技术领域，具体涉及一种基于工业无线传感器网络的路由方法。

背景技术

无线传感器网络正在给人类生活和生产的各个领域带来深远影响，在国防军事、工业控制、医疗卫生、环境监测、城市交通以及空间探索等领域具有较广阔的应用前景。近几年来，无线传感器与智能工业的联系越来越紧密。工业无线传感器网络充分融合传感器、计算机网络等现代化技术，以低成本、低投资及高度适用性等优势，实现对工业生产流程的“泛在感知”，以更便捷、更高效的方式获取传统生产线上难以获取的重要过程参数，提高控制效率及产能。

工业无线传感器网络有别于一般的无线传感器网络，其在数据可靠性、安全性以及传输实时性等方面均有较高要求。无线数据的路由技术是工业无线传感器网络的核心技术，对于保障网络的高效运行起着重要作用。

目前对于工业无线传感器网络路由算法的研究大多只考虑最优的信道质量，这种方法不能适用于采用跳信道方式进行通信的网络(如ISA100.11a、WirelessHART以及WIA-PA等)，因为在这些网络中，传感器节点之间的每一次通信都会采用不同的信道，因此无法通过评估信道质量的方法来计算节点间的通信质量，从而也不能利用该方法生成路由信息。而另外一些研究则关注工业无线传感器网络的能量均衡问题，在路由算法选择路由路径时，尽可能地均衡每一个传感器节点的路由能量消耗，最大化网络的生存时间。然而，这些方法普遍忽视了传感器节点的内存开销，若有过多的路由路径经过同一个传感器节点，则该节点的大部分内存空间将会被转发队列所占用，严重时会导致节点无法进行正常的数据收发操作。因此，内存资源与能量资源对于传感器节点而言同等重要。除此以外，也有一些学者提出基于最短延时的路由算法，然而该方法需要基于已知的调度信息进行延时计算，当传感器网络中出现节点增删、移动时，调度信息往往会由于路由的改变而改变，这时就无法利用已知的调度信息进行路由计算。

综上所述，现有的工业无线传感器网络路由方法不能很好的适用于实际的工业无线网络，且在保持内存与能量消耗均衡性方面有待提高。

发明内容

本发明的目的是：为了解决上述问题，本发明提供了一种基于资源均衡的多径路由方法，资源均衡包括内存资源均衡以及能量资源均衡两个方面：在生成路由路径的时候，基于本方法实现的路由算法能根据网络内传感器节点当前的内存、能量负载情况，计算出每一条路径的负载优先级。同时为了保证数据传输的可靠性，本发明还提供了一种冗余路由路径的生成方法，数据源节点发出的无线数据可通过多条路径到达目的节点，结合上述资源均衡策略，传感器节点在可选的多条路径中优先选择负载优先级较高的路由路径进行发送。当一条路由路径失效时，传感器节点可以选择另一条负载优先级次高的路由路径。该方法能进一步减小或消除工业无线传感器网络数据传输过程中出现的丢包、节点失效等问题，保障数据的可靠传输。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案，即一种适用于工业无线传感器网络的资源均衡多径路由方法，主要包括以下步骤：

步骤一：当前网络拓扑为G(V,E)，V表示网络中的传感器节点的集合，E表示传感器节点之间相连的边的集合，从数据传输的目的节点出发，遍历网络中的每一个传感器节点，计算广度优先搜索生成树T_BFS；

步骤二：根据步骤一中计算得到的生成树T_BFS，其叶子节点组成叶子节点集合V_leaf。创建集合M和一个先进先出的队列Q；

步骤三：任意取出步骤二V_leaf中的一个叶子节点V_j(j＝1,2,...,k)，k为叶子节点总数，把V_j加入集合M。若V_leaf为空，则转至步骤七；

步骤四：从集合M中取出一个元素V_d，设元素V_d在步骤一所述的生成树T_BFS中的深度为d，取所有深度为d-1且在G(V,E)中与V_d有相连边的传感器节点，加入集合M；

步骤五：取出当前集合M中的所有节点V_i(i＝1,2,...,n)，n为集合M中传感器节点的数量，计算其资源均衡因子k_i。根据k_i从小到大的顺序，步骤四中的节点V_d依次选取V_i作为其下一跳节点，并在V_d与V_i间生成多跳冗余路径，其中选择传感器节点V_t(k_t＝min{k₁,k₂,...,k_n})为下一跳优选节点，并生成优选路径e_dt，e_dt表示一条从节点V_d指向节点V_t的边，加入ROUTE_j中，ROUTE_j用来存储当前已生成的从叶子节点V_j到目的节点的路由路径，j用来标识步骤三中当前正在处理的叶子节点V_j。选择其余节点V_q(q＝1,2,...,n,q≠t)为下一跳备选节点，并生成多条备选路径e_dq加入ROUTE_j中，备选路径e_dq根据对应传感器节点V_q的k_q(q＝1,2,...,n,q≠t)值按从小到大的顺序排列为第一备选路径、第二备选路径等，路径优先级逐渐递减。最后，若V_i在前面的步骤中没有被加入过队列Q，则把V_i按照其k_i从小到大的顺序依次放入队列Q中；

步骤六：取出步骤五队列Q中的第一个传感器节点，若该节点不是数据传输的目的节点，则把该节点加入集合M，执行步骤四，否则表明从步骤三中叶子节点V_j到目的节点的路径已求出，且已保存于ROUTE_j(j＝1,2,...,k)中，k为叶子节点总数。此时清空集合M和队列Q，执行步骤三；

步骤七：对于计算得到的ROUTE_j(j＝1,2,...,k)进行如下优化。若对于某一个ROUTE_i中包含的所有路径，存在一个ROUTE_j同样包含这些路径，称ROUTE_i包含于ROUTE_j中，则删除ROUTE_i，只保留ROUTE_j。

步骤八：为优化过后的每一个ROUTE_j(j＝1,2,...,k)分配唯一的路由ID标识ID₁,ID₂,...,ID_k，对于ROUTE_j中的每一条路径e_ab，表明传感器节点V_a存在下一跳节点V_b，把ID_j以及V_b分发到V_a的路由表中。下一跳节点包括下一跳优选节点和下一跳备选节点，每个传感器节点的路由表记录分发得到的路由ID以及路由ID对应的下一跳优选节点、备选节点；

本发明所述工业无线传感器网络中，由系统管理器对无线网络进行集中式管理。进一步，所述步骤一中，每一个传感器节点定时扫描各自的邻居节点，形成邻居表Tbl_i，并发送给系统管理器，系统管理器根据各个传感器节点的邻居信息生成网络拓扑G(V,E)。

进一步，所述步骤一中系统管理器根据各个传感器节点的邻居信息生成网络拓扑方法为：若节点V_d的邻居表Tbl_d中包含节点V_e，且节点V_e的邻居表Tbl_e中包含节点V_d，则在G(V,E)中生成一条V_d与V_e相连的边。

进一步，步骤五所述计算资源均衡因子k_i的方法包括如下步骤：

a)计算传感器节点V_i的队列长度平均因子：n为传感器网络中节点的总数量，Q_i为传感器节点V_i用于转发数据的队列长度；

b)计算传感器节点V_i的队列均衡因子：BQ_i可以反映节点V_i当前内存队列的占用情况，R_i为传感器节点V_i的中转接收频率；

c)计算传感器节点V_i的能量平均因子：n为传感器网络中节点的总数量，P_i为传感器节点V_i的剩余电量；

d)计算传感器节点V_i的能量均衡因子：BP_i可以反映节点V_i由于发送和接收数据所引起的能量消耗情况，S_i为传感器节点V_i自身传感数据的发送频率；

e)资源均衡因子k_i＝BQ_i+BP_i；

进一步，所述步骤五计算资源均衡因子k_i的方法中，Q_i、S_i以及P_i的获取方法如下：工业无线传感器网络中的每一个传感器节点在入网时，向系统管理器报告各自用于转发数据的队列长度Q_i以及自身传感器数据的发送频率S_i。传感器节点正常入网后，定时检测各自的剩余电量P_i，并发送给系统管理器。系统管理器记录每一个节点V_i的Q_i、S_i以及P_i。

进一步，所述步骤五计算资源均衡因子k_i的方法中，R_i的计算方法如下：工业无线传感器网络中的系统管理器为每一个传感器节点V_i维护一个中转接收频率R_i，其中r_ij＝S_j(传感器节点V_i为V_j的下一跳优选节点)；r'_ik＝S_k(传感器节点V_i为V_k的下一跳备选节点)。参数α为网络当前的平均丢包率。系统管理器在进行路由路径计算前，把所有节点的R_i清零。

进一步，步骤五所述当传感器节点V_i被V_d选为下一跳优选节点时，更新R_i＝R_i+(1-α)S_d；当传感器节点V_i被V_d选为下一跳备选节点时，更新R_i＝R_i+αS_d。

进一步，所述步骤五中，网络当前平均丢包率α的计算方法如下：传感器节点定时把各自的数据丢包率E_i报告给系统管理器，系统管理器可根据网络中各节点的丢包率计算网络当前的平均丢包率

本发明的有益效果是：相对于现有工业无线传感器网络路由方法，本发明采用跨层设计的思想，一方面考虑物理层收发数据所带来的能量开销，另一方面考虑网络层进行数据路由时所带来的转发队列开销。基于对上述两个方面的评估，为每个传感器节点计算资源均衡因子，结合冗余路径生成方法，可以得到从数据源节点到目的节点的多条带优先级的冗余路径。既满足了工业无线传感器网络中对于数据传输可靠性的要求，也提高了全网传感器节点的生存周期，防止网络拥塞的发生。进一步，本发明所述的方法能动态适应当前网络的丢包率，当丢包率增加时，本方法可以加大路由备选路径的选中概率，有效解决由于优选路径传输量过大而引起的丢包问题。除此以外，本发明基于广度优先搜索生成树计算路由路径，使得数据源节点与目的节点间的路径具有最少跳数的优势，在一定程序上降低了数据包的传输延时，有助于保障实时通信。

附图说明

附图1：ISA100.11a网络图路由示意图；

附图2：基于资源均衡的多径路由算法流程示意图；

附图3：实施例所使用的ISA100.11a网络拓扑示意图；

附图4：实施例路由算法得到的广度优先搜索生成树示意图；

附图5：实施例路由算法中系统管理器维护的传感器节点信息及网络信息；

附图6：实施例路由算法中计算得到的路由路径；

附图7：实施例路由算法中计算得到的节点中转接收频率；

附图8：实施例路由算法中传感器节点得到的路由信息；

具体实施方式

以下将参照附图和具体实例，对本发明的实施作进一步具体描述。

本发明的实施例选取ISA100.11a网络为例，对本发明所述的路由方法进行说明。ISA100.11a无线网络采用集中式管理技术，由系统管理器收集网络中所有传感器节点的信息，并进行调度管理和路由管理。ISA100.11a网络采用图路由的方式，在图路由中，数据源节点与目的节点之间的通信路径用一个图ID来标识，通信路径由系统管理器的路由模块计算生成，与传统路由路径不同的是，该通信路径可以为冗余路径，即每个传感器节点可以选择多个邻居节点作为其数据传输的下一跳节点。在每个传感器节点的路由表中，存储了图路由的相关信息，包括图ID以及该图ID对应的下一跳节点地址。如附图1(a)所示的网络中存在两个图，图ID分别为1和2。数据源节点A可以使用图ID为1的图，把数据传输到目地节点F，并且通信路径可以为以下几条冗余路径：<A，B，D，F>、<A，B，E，F>、<A，C，E，F>。同理，传感器节点A也可以选择图ID为2的图把数据经过冗余路径传输到目的节点E。附图1(b)所示为传感器节点A的路由表信息，其中包括了图ID为1的下一跳节点地址{B、C}以及图ID为2的下一跳节点地址{B、C}。附图1(c)所示为传感器节点B的路由表信息，其中包括了图ID为1的下一跳节点地址{D、E}以及图ID为2的下一跳节点地址{E}。由此可以看出，每个传感器节点只需要保存与自身相关的图ID以及其下一跳节点，而不需要维护整个路由信息，大大节省了传感器节点的路由表存储开销。

本发明所述的路由方法可以应用于ISA100.11a网络的图路由生成，如附图2所示为本发明基于资源均衡的多径路由算法流程示意图，下面结合一个具体的ISA100.11a网络，说明利用本发明计算图路由的各个具体步骤：

步骤一：系统管理器收集到的节点邻居表如附图3(b)所示，由此系统管理器可以根据传感器节点间的相邻关系生成如附图3(a)所示的网络拓扑G(V,E)。在工业无线传感器网络中，传感器节点大多数情况下要求以一定的频率采集传感器数据，并且把数据汇聚到网关，本实施例以传感器节点S作为汇聚节点，其它传感器节点作为数据采集节点，且假定每个传感器节点具备数据中转能力。根据附图3(a)的网络拓扑，利用广度优先搜索方法，从汇聚节点S出发，遍历传感器网络中的其余所有节点，可以生成如附图4所示的广度优先搜索生成树T_BFS，并且可以从生成树中得到每个节点的深度。

步骤二：从生成树T_BFS可以得到叶子节点集合V_leaf＝{G,H,E,C}，创建集合M和队列Q。

下面讲述从传感器节点G到汇聚节点S的基于资源均衡的多径路由生成方法。假定本实施例中，系统管理器收集得到的传感器节点的队列长度Q_i、数据发送频率S_i、剩余电量P_i以及节点丢包率E_i如附图5(a)所示，对附图5(a)中的每一个传感器节点数据分别使用计算节点队列平均因子q_i，使用计算节点能量平均因子p_i，以及使用计算当前网络平均丢包率α，结果如附图5(b)所示。

步骤三：任意取出叶子节点集合V_leaf中的一个传感器节点G，加入集合M。

步骤四：从M中取出一个元素：G，从T_BFS中可以得知节点G的深度为3。因此，从T_BFS中深度为2的节点集合中寻找在附图3(a)网络拓扑G(V,E)中与节点G有直接相连边的传感器节点，结果为{D，F}，把D、F加入集合M。

步骤五：取出当前集合M中的所有节点：D、F，分别对传感器节点D、F计算其资源均衡因子k_D、k_F，此时需要利用到系统管理器为每个传感器节点维护的中转接收频率R_i，如前文所述，对于每一个传感器节点V_i，R_i初始化为0，并在后续步骤中被赋值。计算资源均衡因子k_D、k_F的主要步骤如下：

1)计算节点D与节点F的队列均衡因子：

2)计算节点D与节点F的能量均衡因子：

3)计算节点D与节点F的资源均衡因子：

k_D＝5.6，k_F＝5.5。

计算结果k_F＜k_D，因此，传感器节点G选择节点F作为下一跳的优选节点，并生成一条从G指向F的优选路径e_GF，以及一条从G指向D的第一备选路径e_GD，存储于ROUTE_G中，更新R_F＝(1-0.1)×4＝3.6，R_D＝0.1×4＝0.4，其中0.1为当前网络平均丢包率α，4为传感器节点G的数据发送频率S_G。接下来，把传感器节点D和传感器节点F加入队列Q中，由于k_F＜k_D，因此队列头元素为节点F，当前队列中的元素为{F，D}。

步骤六：取出队列Q中第一个元素：F，由于传感器节点F不是数据目的节点，因此把F加入集合M中，执行步骤四。

步骤四：从集合M中取出一个元素：F。从附图4)中的生成树T_BFS可知，节点F的深度为2，寻找T_BFS中节点深度为1且在G(V,E)中与节点F有直接相连边的节点，结果为{B}，把B加入集合M中。

步骤五：取出集合M中的所有元素：B，由于只有一个可选的传感器节点，因此节点F直接把节点B选为下一跳优选节点，并生成一条从F指向B的优选路径e_FB，存储于ROUTE_G中，更新R_B＝(1-0.1)×6＝5.4，把节点B加入队列Q中，当前队列中的元素为{D，B}。

步骤六：取出队列Q中的第一个元素：D，传感器节点D不是数据传输的目的节点，把节点D加入集合M中。执行步骤四。

步骤四：从集合M中取出一个元素：D，节点D的深度为2，且在T_BFS深度为2的节点中，节点A和节点B与其有直接相连的边，因此把A、B加入集合M中。

步骤五：取出集合M中的所有元素：A、B，计算资源均衡因子k_A、k_B的主要步骤如下：

1)计算节点A与节点B的队列均衡因子：

2)计算节点A与节点B的能量均衡因子：

3)计算节点A与节点B的资源均衡因子：

k_A＝2.3，k_B＝6+12.4＝18.4。

计算结果k_A＜k_b，传感器节点D选择节点A为下一跳优选节点，并生成一条从D指向A的优选路径e_DA，以及一条从D指向B的第一备选路径e_DB，存储于ROUTE_G中，更新R_A＝(1-0.1)×5＝4.5，R_B＝5.4+0.1×5＝5.9。由于节点B在前面的步骤中已被加入过队列Q中，因此只把节点A加入队列Q，当前队列Q中的元素为：{B，A}。

步骤六：取出队列Q中的第一个元素：B，节点B不是数据传输的目的节点，把节点B加入集合M中。执行步骤四。

步骤四：从集合M中取出一个元素：B，节点B的深度为1，且在T_BFS深度为0的节点中，只有节点S有与其直接相连的边，把节点S加入集合M中。

步骤五：从集合M中取出一个元素：S，由于只有一个可选的传感器节点，因此节点B直接把节点S选为下一跳优选节点，生成一条从节点B到节点S的优选路径e_BS，并把e_BS存储到ROUTE_G中。接下来把节点S加入队列Q中，当前队列Q中的元素为{A，S}。

步骤六：取出当前队列Q的第一个元素：A，由于节点A不是数据传输的目的节点，因此把节点A加入集合M中。执行步骤四。

步骤四：从集合M中取出一个元素：A，节点A的深度为1，且在T_BFS深度为0的节点中，只有节点S有与其直接相连的边，把节点S加入集合M中。

步骤五：从集合M中取出一个元素：S，由于只有一个可选的传感器节点，因此节点A直接把节点S选为下一跳优选节点，生成一条从节点A到节点S的优选路径e_AS，并把e_AS存储到ROUTE_G中。由于节点S在前面的步骤中已加入过队列Q，因此节点S不用加入队列Q。

步骤六：取出队列Q的第一个元素：S，由于S是数据的目的节点，表明叶子节点G到目的节点S的路由路径已计算完毕，ROUTE_G中存储了该路由路径，包括一条优选路径及多条备选路径。

如附图6(a)所示为ROUTE_G当前存储的路由路径，其中实线表示优选路径<G，F，B，S>，虚线表示备选路径<G，D，A，S>、<G，D，B，S>。如附图7(a)所示为经过第一轮ROUTE_G计算后，各个传感器节点的中转接收频率R_i，从表格中可以看出，由于节点D、F、A、B需要为其它节点中转数据，因此其中转接收频率均大于其余节点。

跳转至步骤三，依次取出V_leaf中剩余的叶子节点H、E、C，按照上述步骤，可以求得ROUTE_H、ROUTE_E以及ROUTE_C，结果如附图6(b)、(c)、(d)所示，每一轮计算完毕后，各个传感器节点的中转接收频率R_i如附图7(b)、(c)、(d)所示。

到此，所有的路由路径已计算完毕，传感器网络中每一个节点所发送的数据均可以通过多条路径到达目的节点S，且路径具有优先级，能达到均衡队列开销及能量开销的目的。步骤七：在本实施例中，ROUTE_E和ROUTE_C包含于ROUTE_H中。因此删除ROUTE_E和ROUTE_C，只保留ROUTE_G和ROUTE_H，执行上述操作后，系统管理器最终可以得到路由路径ROUTE_G和ROUTE_H。

步骤八：系统管理器计算得到路由路径ROUTE_G和ROUTE_H后，需要把路由信息分发到传感器节点的路由表中。在本实施例中，按照ISA100.11a网络的规定，首先为路由路径分配图ID，ROUTE_G的对应的图ID为1，ROUTE_H对应的图ID为2，然后把与每个传感器节点相关的图ID以及对应的下一跳优选节点、备选节点分发到其路由表中。分发结果如附图8所示，其中，下一跳节点地址列表中，节点优先级按照排列顺序逐渐递减。

当传感器节点H需要向汇聚节点S发送数据时，查询路由表，可知当前可用的图ID为2，并且下一跳优选节点是传感器节点E。因此，传感器节点H选择节点E作为下一跳目的节点，并在其数据帧中包含图ID信息。当传感器节点E收到来自节点H的数据后，解析其中的图ID信息，查询路由表得知该图ID对应的下一跳优选节点为节点C，并进行转发。若节点E向节点C的数据发送失败，节点E可以选择其备选节点B进行发送。如此类推，直到数据到达目的节点S。

这样，本发明的路由方法能够根据传感器节点当前的资源开销(转发队列开销以及能量开销)情况，在数据源节点与目的节点间的多条冗余路径中依次选择较优的路径进行路由发送，提高了工业无线传感器网络的数据传输可靠性，延长了网络生命周期，有效避免网络拥塞的发生。

Claims (8)

1.一种适用于工业无线传感器网络的资源均衡多径路由方法，其特征在于：主要包括以下步骤：

步骤一：当前网络拓扑为G(V,E)，V表示网络中的传感器节点的集合，E表示传感器节点之间相连的边的集合，从数据传输的目的节点出发，遍历网络中的每一个传感器节点，计算广度优先搜索生成树T_BFS；

步骤二：根据步骤一中计算得到的生成树T_BFS，其叶子节点组成叶子节点集合V_leaf，创建集合M和一个先进先出的队列Q；

步骤三：任意取出步骤二V_leaf中的一个叶子节点V_j，j＝1,2,...,k，k为叶子节点总数，把V_j加入集合M，若V_leaf为空，则转至步骤七；

步骤四：从集合M中取出一个元素V_d，设元素V_d在步骤一所述的生成树T_BFS中的深度为d，取所有深度为d-1且在G(V,E)中与V_d有相连边的传感器节点，加入集合M；

步骤五：取出当前集合M中的所有节点V_i，i＝1,2,...,n，n为集合M中传感器节点的数量，计算其资源均衡因子k_i，根据k_i从小到大的顺序，步骤四中的节点V_d依次选取V_i作为其下一跳节点，并在V_d与V_i间生成多跳冗余路径，其中选择传感器节点V_t为下一跳优选节点，传感器节点V_t的资源均衡因子为k_t＝min{k₁,k₂,...,k_n}，并生成优选路径e_dt，e_dt表示一条从节点V_d指向节点V_t的边，加入ROUTE_j中，ROUTE_j用来存储当前已生成的从叶子节点V_j到目的节点的路由路径，j用来标识步骤三中当前正在处理的叶子节点V_j；选择其余节点V_q为下一跳备选节点，q＝1,2,...,n,q≠t，并生成多条备选路径e_dq加入ROUTE_j中，备选路径e_dq根据对应传感器节点V_q的k_q值按从小到大的顺序排列，q＝1,2,...,n,q≠t，路径优先级逐渐递减；最后，若V_i在前面的步骤中没有被加入过队列Q，则把V_i按照其k_i从小到大的顺序依次放入队列Q中；

步骤六：取出步骤五队列Q中的第一个传感器节点，若该节点不是数据传输的目的节点，则把该节点加入集合M，执行步骤四，否则表明从步骤三中叶子节点V_j到目的节点的路径已求出，且已保存于ROUTE_j中，j＝1,2,...,k，k为叶子节点总数，此时清空集合M和队列Q，执行步骤三；

步骤七：对于计算得到的ROUTE_j，j＝1,2,...,k，进行如下优化：若对于某一个ROUTE_i中包含的所有路径，存在一个ROUTE_j同样包含这些路径，称ROUTE_i包含于ROUTE_j中，则删除ROUTE_i，只保留ROUTE_j；

步骤八：为优化过后的每一个ROUTE_j分配唯一的路由ID标识ID₁,ID₂,...,ID_k，j＝1,2,...,k，对于ROUTE_j中的每一条路径e_ab，表明传感器节点V_a存在下一跳节点V_b，把ID_j以及V_b分发到V_a的路由表中，下一跳节点包括下一跳优选节点和下一跳备选节点，每个传感器节点的路由表记录分发得到的路由ID以及路由ID对应的下一跳优选节点、备选节点。

2.如权利要求1所述的适用于工业无线传感器网络的资源均衡多径路由方法，其特征在于：所述步骤一中，每一个传感器节点定时扫描各自的邻居节点，形成邻居表Tbl_i，并发送给系统管理器，系统管理器根据各个传感器节点的邻居信息生成网络拓扑G(V,E)。

3.如权利要求2所述的适用于工业无线传感器网络的资源均衡多径路由方法，其特征在于：所述步骤一中系统管理器根据各个传感器节点的邻居信息生成网络拓扑方法为：若节点V_d的邻居表Tbl_d中包含节点V_e，且节点V_e的邻居表Tbl_e中包含节点V_d，则在G(V,E)中生成一条V_d与V_e相连的边。

4.如权利要求1所述的适用于工业无线传感器网络的资源均衡多径路由方法，其特征在于：步骤五所述计算资源均衡因子k_i的方法包括如下步骤：

a)计算传感器节点V_i的队列长度平均因子：n为传感器网络中节点的总数量，Q_i为传感器节点V_i用于转发数据的队列长度；

b)计算传感器节点V_i的队列均衡因子：BQ_i可以反映节点V_i当前内存队列的占用情况，R_i为传感器节点V_i的中转接收频率；

c)计算传感器节点V_i的能量平均因子：n为传感器网络中节点的总数量，P_i为传感器节点V_i的剩余电量；

d)计算传感器节点V_i的能量均衡因子：BP_i可以反映节点V_i由于发送和接收数据所引起的能量消耗情况，S_i为传感器节点V_i自身传感数据的发送频率；

e)资源均衡因子k_i＝BQ_i+BP_i。

5.如权利要求4所述的适用于工业无线传感器网络的资源均衡多径路由方法，其特征在于：所述步骤五计算资源均衡因子k_i的方法中，Q_i、S_i以及P_i的获取方法如下：工业无线传感器网络中的每一个传感器节点在入网时，向系统管理器报告各自用于转发数据的队列长度Q_i以及自身传感器数据的发送频率S_i；传感器节点正常入网后，定时检测各自的剩余电量P_i，并发送给系统管理器；系统管理器记录每一个节点V_i的Q_i、S_i以及P_i。

6.如权利要求4或5所述的适用于工业无线传感器网络的资源均衡多径路由方法，其特征在于：所述步骤五计算资源均衡因子k_i的方法中，R_i的计算方法如下：工业无线传感器网络中的系统管理器为每一个传感器节点V_i维护一个中转接收频率R_i，其中r_ij＝S_j，传感器节点V_i为V_j的下一跳优选节点；r'_ik＝S_k，传感器节点V_i为V_k的下一跳备选节点；参数α为网络当前的平均丢包率；系统管理器在进行路由路径计算前，把所有节点的R_i清零。

7.如权利要求6所述的适用于工业无线传感器网络的资源均衡多径路由方法，其特征在于：步骤五所述当传感器节点V_i被V_d选为下一跳优选节点时，更新R_i＝R_i+(1-α)S_d；当传感器节点V_i被V_d选为下一跳备选节点时，更新R_i＝R_i+αS_d。

8.如权利要求6所述的适用于工业无线传感器网络的资源均衡多径路由方法，其特征在于：所述步骤五中，网络当前平均丢包率α的计算方法如下：传感器节点定时把各自的数据丢包率E_i报告给系统管理器，系统管理器可根据网络中各节点的丢包率计算网络当前的平均丢包率