CN103957545B - 一种带状网络的自适应抗干扰无线传输方法 - Google Patents
一种带状网络的自适应抗干扰无线传输方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种带状网络的自适应抗干扰无线传输方法,包括下述步骤:S1、无线传感器节点入网时,由汇聚节点分配短地址;S2、汇聚节点向无线传感器节点广播或点播信息;S3、无线传感器节点判断自己是否在广播发起节点的路由半径范围内;S4、每个无线传感器节点计算自身的应答时隙并在该时隙中发送应答;S5、路由半径范围内节点监听新路由节点n发送广播;S6、新路由节点以同样的广播方式发送数据包信息确定后面的路由;S7、无线传感器节点判断自己是否是数据包链路层的目的地址。本发明带状网络根据通信情况可动态地调整路由的最远传输距离以适应外界环境干扰,在环境干扰较小时高效、快速的传输信息,在环境干扰大时,缩短传输距离。
Description
技术领域
本发明通信传输的技术领域,特别涉及一种带状网络的自适应抗干扰无线传输方法。
背景技术
带状无线传感器网络,是一种使用在特定环境中的传感器网络,可应用于长距离的街道、高压输电线实时在线监控、油气管道在线检测、跨江大桥、高速公路、矿井环境在线监控等。其中一个典型的应用就是城市照明系统。
城市路灯照明是人们日常生活中必不可少的公共设施,路灯照明耗电量巨大,给电网供电带来了巨大负担。随着智慧城市建设的推进,全国各大城市相继启用智慧路灯系统,实现整个路灯系统的远程控制,达到节能和最低维护成本的目标。
目前智慧路灯系统中常用的是单灯控制方案,该方案有多种实现方法,根据是否需要额外布线,分为需要布线和不需要布线两种。而由于环境和地形分布因素导致布线困难、成本高,增加城市路灯监控的难度和资金投入;基于电力载波和基于无线传输的方案无需布线相比其它需要专门布线的方案比较有技术优势。
无线通信方案是单灯之间利用电磁波信号进行数字信号通信,每个路灯安装专用无线通信模块,电磁波信号可以在自由空间中传播,无需物理连接。该方案具有安装方便,无需布线,自动维护的优点,同时也不存在电力线载波方案受限于电力线,信号易受电磁干扰、受配电变压器阻隔,且传输速度慢等缺陷。
但是路灯系统,或是管道、河流监测等无线传感器网络,采用的是长带状无线网络,对于这种特殊的长带状网络,传统的WSN路由协议在此场景下都有其自己的局限性,实际应用中,带状网络脆弱的拓扑结构往往使得网络的可靠性难以保障,在带状结构网络中,任意一个中间节点的故障都会使得整个网络的运作陷入瘫痪。可靠性差、通信成本高、响应实时性差是现有的无线传感器网络技术在大规模长距离带状网络应用中普遍遭遇到的困境。例如,“热区”问题即是带状拓扑网络很常见的一个问题。“热区”是指,当网络呈长带状分布时,信息流一般向一侧流向汇聚节点,假设数据融合量很小,这样数据流就会呈现“漏斗效应”,越靠近汇聚节点数据量越大,造成数据传输的瓶颈。
由此,本发明着重解决以下几点问题:1)“热区”问题,2)受外界环境、天气影响造成的数据传输距离变化问题,3)路由路径单一,任意一个中间节点的故障都会使得整个网络的运作陷入瘫痪而缺乏可靠性保障的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足,提供一种可动态调整路由的无线通信传输方法以适应外界环境干扰,保证传输质量并以最少的路由跳数,来完成最远的数据传输。
本发明的目的通过下述技术方案实现:
一种带状网络的自适应抗干扰无线传输方法,该带状无线网络包括一个汇聚节点和多个无线传感器节点,汇聚节点处于带状网络的一端,所有的无线传感器节点呈带状向另一端延伸;
所述带状网络的自适应抗干扰无线传输方法包括下述步骤:
S1、无线传感器节点入网时,由所述汇聚节点分配短地址ID,该短地址由无线传感器节点与汇聚节点之间的距离决定,各节点之间的通信距离可近似的使用二者之间的地址差来表示,定义为路由半径;
S2、汇聚节点以某一路由半径作为传输最远距离向无线传感器节点广播或点播信息;
S3、无线传感器节点收到广播或点播数据包信息后,判断自己是否在广播发起节点的路由半径范围内,若节点本地短地址ID=源地址的ID+路由半径,则为下一跳广播的发起者,即为新路由;若节点本地短地址ID>源地址的ID+路由半径,则做数据丢弃处理;若节点本地短地址ID<源地址的ID+路由半径,则以收到广播的时刻为一个同步的基准,实现时间同步;
S4、时间同步后,每个无线传感器节点留出一段相同长度的时间用作对广播信息的数据处理,在接下来的发送应答期中,路由半径范围内的无线传感器节点根据广播发起节点短地址、路由半径以及本地短地址三者,来计算自身的应答时隙并在该时隙中发送应答;
S5、发送应答期结束后,路由半径范围内节点开始监听新路由节点n发送广播;若在第一个监听广播时隙监听不到节点n的广播,则在第二个监听广播时隙,监听节点n-1作为新路由发送的广播;以此类推,直到该路由半径范围内有一个节点作为新路由将广播发送出去,监听广播期结束;
S6、新路由节点以同样的广播方式发送数据包信息确定后面的路由,直到广播发送至带状网络末端;
S7、无线传感器节点收到点播数据包信息后,判断自己是否是数据包链路层的目的地址,如果不是,则丢弃该信息;如果是,则马上回复ACK,并进一步判断自己是否该数据包的网络层目的地址,如果不是,则通过路由半径和该目的地址计算下一跳链路层的目的地址,并将该信息转发下去,如果是,则处理该信息,并回复应答。
优选的,步骤S2中,所述广播或点播信息包括链路层的帧序号、源地址、目标地址、路由半径和网络层载荷,网络层载荷又包括网络层的帧序号、源地址、目标地址和应用层载荷;所述链路层的源地址为发送该信息的节点地址,可为汇聚点的地址或其他发数据的路由节点地址;所述链路层的目标地址为本跳范围内需要接收该信息的节点短地址ID,可为全网接收或某一具体节点或某些节点;所述路由半径,可表示两节点间的距离,且可以根据前一次的传输情况进行动态调整,所述网络层的源地址为发起本次信息的节点地址,下行数据的网络层源地址为汇聚点的地址,上行数据的网络层源地址为回复应答的无线传感器节点地址;所述网络层的目标地址为需要接收该信息的最终的节点短地址,下行数据的网络层目的地址可为全网接收或某一具体节点或某些节点,上行数据的网络层目的地址均为汇聚节点地址;网络层目的地址为全网接收即为广播,网络层目的地址为某一具体节点即为点播,网络层目的地址为某些节点即为组播。
优选的,所述发送该信息的节点根据本地地址、路由半径和网络层目的地址来确定链路层的目的地址,计算方法如下:数据上行时,若网络层目的地址>本地地址+路由半径,则链路层的目的地址=本地地址+路由半径;若网络层目的地址<=本地地址+路由半径,则链路层目的地址=网络层目的地址;数据下行时,若网络层目的地址<本地地址-路由半径,则链路层的目的地址=本地地址-路由半径;若网络层目的地址>=本地地址-路由半径,则链路层目的地址=网络层目的地址。
优选的,所述组播是指将某些无线传感器节点归为一组,作为一次操作的对象,其传播方式与广播一致;组号在入网时配置给各个无线传感器节点,收到组播数据时根据判断自身的组号是否与该组播的目的地址相同,来决定是否要处理该组播数据。
优选的,广播状态下,所述每个无线传感器节点的发送应答的时隙根据自身的短地址来排定,具体做法是:在广播帧中路由半径覆盖范围内的所有节点,以收到广播的时刻为同步的起始时刻,计算出本节点的应答回复时刻,计算公式为:(广播发送端地址+路由半径-本节点地址)*S,其中S为每个节点占用的应答时隙片段的长度,为一个固定值。
优选的,广播状态下,所述每个无线传感器节点的监听广播的时长和可能要作为路由转发广播的时隙,也是根据自身的短地址来排定,具体做法是:在广播帧中路由半径覆盖范围内的所有节点,以收到广播的时刻为同步的起始时刻,计算出范围内所有节点均回复完应答的时间,并以这个时间为启动信道监听的起始时刻,每个节点监听各自不同的时间长度,该时间长度的计算公式为:(广播发送端地址+路由半径-本节点地址)*D,其中D为每个节点占用的监听时隙片段的长度,为一个固定值,在监听时间结束之前,若有监听到范围内的其他节点转发了该广播,则该过程结束,若没有监听到其他节点转发的广播,则在监听时间结束之后,本节点就作为一个路由器将广播转发下去。
优选的,所述汇聚节点的初始路由半径值,是在所述无线传感器节点入网配置过程中确定的,无线传感器节点按照与汇聚节点距离的远近依次入网,配置给无线传感器节点的短地址也由0x0001依次递增,同时汇聚节点的路由半径值也有0x0001开始递增;当汇聚节点在一跳范围内发送给某个无线传感器节点n的配置信息在若干次重发后均没有响应时,即将该无线传感器的前一号无线传感器n-1的短地址确定为当前的路由半径R,并且接下来的节点的入网配置信息,汇聚节点均发送给n-1号节点,让其作为路由来转发这些数据,该路由半径R根据接下来的通信情况仍有可能变化。
优选的,所述无线传感器节点的路由半径值,等于其接收到的有效数据中所携带的路由半径值+1。
优选的,路由半径自适应调整方法为:在广播的情况下,广播发送端在监听广播期监听到的下一个路由的广播,就将(广播发送端自身地址+路由半径-下一跳路由地址+1)作为新的路由半径。
优选的,路由半径自适应调整方法为:在单播情况下,若收到对方的ACK,则路由半径+1;若没有收到对方的ACK,则路由半径收敛,收敛的程度可根据实际的情况调整,一般,收敛系数可参考:{0.8,0.5,0.2},即一次发送不成功,将路由半径*0.8作为新的路由半径再次发送,若第二次发送仍不成功,则将当前路由半径*0.5作为下一帧的路由半径再次发送,若第三次发送仍不成功,则将当前路由半径*0.2再作为下一帧的路由半径,若还是不成功,则丢弃。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:
1、目前长带型网络的传输仍有很多采用标准协议如ZigBee。这种传输模式的优点在于网络工程师可以使用现成的集成了标准协议的模块来直接搭建网络,节省了开发的成本,但是这种模式对于带状传输方式,并不实用。在室外环境下,天气因素、环境干扰、树木的遮挡均会降低其通信的可靠性,增加维护成本,导致系统整体性能降低。
本发明带状网络根据通信情况可动态地调整路由的最远传输距离以适应外界环境干扰,在环境干扰较小时高效、快速的传输信息,在环境干扰大时,缩短传输距离,保证了数据的传输质量并以最少的路由跳数,来完成最远的数据传输。
2、另外一种常用的带状网络协议是采用固定路由模式的带状网络来传输数据,包括固定的簇头传输方式和逐级传输方式。
固定簇头的传输网络类似于树型网络,仅簇头具有路由转发功能,适用于网络环境比较稳定,传输路径固定的情况,不适于室外多变的天气可能影响传输性能的情况。
逐级传输的带状网络传输方式,是数据按照一定的传输方向,逐级的传递数据,直到数据到达目标节点为止,当遇到某一节点故障,数据可以跳过该节点,由相邻的节点继续向下或向上传递数据。这种逐级传输的带状网络协议优点在于,协议简单,开发周期与成本低,路由明确,且有一定的自愈能力,适合小规模网络。但是逐级路由模式自身存在一些不可克服的缺点,如数据传输缓慢、数据拥塞、在网络规模达到一定程度后网络结构较为脆弱等各方面的问题。
本发明采用动态路由方式,具有性能自动调节、链路自动修复等特性,通过动态的修改路由半径,可以实现广播或单播传输都采用动态的路由进行传输,当通信距离变短,原先预计可到达的目标地址无回应时,单播方式下,节点会立即修改路由半径并重发数据;广播方式下,听到广播的最远的节点会将保存在本地的备份数据继续转发下去。
3、“热区”问题是带状网络的设计都要避开的问题。当网络呈长带状分布时,信息流一般向一侧流向汇聚节点,如果数据融合量很小,这样数据流就会呈“棒槌”状,越靠近汇聚节点数据量越大,造成的“热区”问题更为严重。越靠近汇聚点的节点数据量越大,能耗越多,拥塞的情况越严重,会导致网络吞吐量下降,通信延迟增加,还可能造成瓶颈节点,严重的会导致整个系统瘫痪。
本发明的带状网络没有固定的簇首,所有的节点有自己的传输路径到达汇聚节点。这种结构的最大好处在于:如果最近的接入点由于流量过大而导致拥塞的话,那么数据可以自动重新路由到一个通信流量较小的更接近的节点进行传输。依此类推,数据包还可以根据网络的情况,继续路由到与之更近的下一个节点进行传输,直到到达最终目的地为止。同时,在数据传输量很大时,例如广播方式下要求每个节点都回复应答时,采用时隙同步方式,每个节点仅在规定的时间片内传输数据,避免通常带状网络的热区效应导致的数据冲突。
4、对于数据传输的可靠性方面,本发明采用数据冗余备份机制和数据重发机制。在单播模式下,采用数据重发的方式,保证数据能够到达发送端;在广播模式下,所有收听到广播的路由半径范围内的节点都将数据备份在本地,直到收听到有比本地地址大的节点将该数据继续广播下去为止,最大限度的确保广播信息能够逐级传播下去。
5、在传输时间方面,本发明的最远路由机制决定了,数据的每一跳传输都是选择尽可能远的距离的节点作为路由节点来传递数据,因此大大降低了带状网络,特别是大规模带状网络中数据传输到最末一级节点的时间。
附图说明
图1本发明带状网络的示意结构图。
图2是本发明方法的流程图。
图3本发明实施例中无线传感器节点时间同步后的时隙分布图。
图4本发明无线传感器节点发送应答时隙结构图。
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,本发明带状网络由1个汇聚节点(图1中由五角星表示)和N个无线传感器节点(图1中由小圆点表示)组成;汇聚节点处于带状网络的一端,所有的无线传感器节点呈带状向另一端延伸;其中每个传感器节点具有相同的计算和通信能力,且具有全网唯一的短地址ID,可以动态调整自己的功能,具有收发和转发功能;汇聚节点的计算能力不做限制。所有节点的通信都在同一信道中,汇聚节点通过广播、组播或点播的形式向无线传感器节点发送数据;无线传感器节点采用点对点的形式向汇聚节点发送数据。
如图2所示,带状网络的自适应抗干扰无线传输方法具体包括如下步骤:
S1、无线传感器节点入网时,由所述汇聚节点分配短地址ID,该短地址由无线传感器节点与汇聚节点之间的距离决定,距离汇聚节点最近的无线传感器节点的短地址为0x0001,距离第二近的无线传感器节点的短地址为0x0002,以此类推;所述汇聚节点在网络中的短地址为0x0000,各节点之间的通信距离可近似的使用二者之间的地址差来表示,定义为路由半径;
S2、汇聚节点以某一路由半径作为传输最远距离向无线传感器节点广播或点播信息;
S3、无线传感器节点收到广播数据包信息后,判断自己是否在广播发起节点的路由半径范围内,若节点本地短地址ID=源地址的ID+路由半径,则为下一跳广播的发起者,即为新路由;若节点本地短地址ID>源地址的ID+路由半径,则做数据丢弃处理;若节点本地短地址ID<源地址的ID+路由半径,则以收到广播的时刻为一个同步的基准,实现时间同步;
S4、时间同步后,每个无线传感器节点留出一段相同长度的时间用作对广播信息的数据处理,然后路由半径范围内的无线传感器节点根据广播发起节点短地址、路由半径以及本地短地址三者,来计算自身的应答时隙并在该时隙中发送应答;
S5、发送应答期结束后,路由半径范围内节点开始监听新路由节点n发送广播。若在第一个监听广播时隙监听不到节点n的广播,则在第二个监听广播时隙,监听节点n-1作为新路由发送的广播;以此类推,直到该路由半径范围内有一个节点作为新路由将广播发送出去,监听广播期结束;
S6、新路由节点以同样的广播方式发送数据包信息确定后面的路由,直到广播发送至带状网络末端;
S7、无线传感器节点收到点播数据包信息后,判断自己是否是数据包链路层的目的地址,如果不是,则丢弃该信息;如果是,则马上回复ACK,并进一步判断自己是否该数据包的网络层目的地址,如果不是,则通过路由半径和该目的地址计算下一跳链路层的目的地址,并将该信息转发下去,如果是,则处理该信息,并回复应答。
所述的广播或点播信息包括链路层的帧序号、源地址、目标地址、路由半径和网络层载荷,网络层载荷又包括网络层的帧序号、源地址、目标地址和应用层载荷;所述链路层源地址为发送该信息的节点地址,可为汇聚点的地址或其他发数据的路由节点地址;所述链路层目标地址为本跳范围内需要接收该信息的节点短地址ID,可为全网接收(广播)或某一具体节点(点播)或某些节点(组播);所述路由半径,可表示两节点间的距离,且可以根据前一次的传输情况进行动态调整。所述网络层源地址为发起本次信息的节点地址,下行数据的网络层源地址为汇聚点的地址,上行数据的网络层源地址为回复应答的无线传感器节点地址;所述网络层目标地址为需要接收该信息的最终的节点短地址,下行数据的网络层目的地址可为全网接收或某一具体节点或某些节点,上行数据的网络层目的地址均为汇聚节点地址。
广播状态下,所述每个无线传感器节点的发送应答的时隙根据自身的短地址来排定,具体做法是:在广播帧中路由半径覆盖范围内的所有节点,以收到广播的时刻为同步的起始时刻,计算出本节点的应答回复时刻,计算公式为:(广播发送端地址+路由半径-本节点地址)*S,其中S为每个节点占用的应答时隙片段的长度,为一个固定值。
广播状态下,所述每个无线传感器节点的监听广播的时长和可能要作为路由转发广播的时隙,也是根据自身的短地址来排定,具体做法是:在广播帧中路由半径覆盖范围内的所有节点,以收到广播的时刻为同步的起始时刻,计算出范围内所有节点均回复完应答的时间,并以这个时间为启动信道监听的起始时刻,每个节点监听各自不同的时间长度,该时间长度的计算公式为:(广播发送端地址+路由半径-本节点地址)*D,其中D为每个节点占用的监听时隙片段的长度,为一个固定值。在监听时间结束之前,若有监听到范围内的其他节点转发了该广播,则该过程结束,若没有监听到其他节点转发的广播,则在监听时间结束之后,本节点就作为一个路由器将广播转发下去。
所述组播是指将某些无线传感器节点归为一组,作为一次操作的对象,其传播方式与广播一致;组号在入网时配置给各个无线传感器节点,收到组播数据时根据判断自身的组号是否与该组播的目的地址相同,来决定是否要处理该组播数据。
所述发送该信息的节点根据本地地址(链路层源地址),路由半径和网络层目的地址来确定链路层的目的地址,计算方法如下:数据上行时,若网络层目的地址>本地地址+路由半径,则链路层的目的地址=本地地址+路由半径;若网络层目的地址<=本地地址+路由半径,则链路层目的地址=网络层目的地址;数据下行时,若网络层目的地址<本地地址-路由半径,则链路层的目的地址=本地地址-路由半径;若网络层目的地址>=本地地址-路由半径,则链路层目的地址=网络层目的地址。
本实施例中汇聚节点通过广播发送数据,其中广播信息包含基本的数据,如源地址、目标地址、路由半径等等,其中源地址为发起广播的节点地址,本实施中为汇聚点的地址;目标地址为需要接收该广播信息的节点短地址ID,本实施中为全网接收;路由半径,可表示两节点间的距离,且可以根据前一次的传输情况进行动态调整,本实施例中汇聚节点广播的路由半径为6。节点6以后的节点听到广播后,丢弃数据,节点6以内的节点听到广播后,开始时间同步计时。
如图3所示,计时开始后,本实施例中留出500ms给路灯控制器作响应,根据源地址ID和路由半径6,节点6以内的无线传感器节点计算自身的应答时隙并发送应答;应答帧包括帧序号、源地址、目标地址和载荷;无线传感器节点采用点对点的形式发送应答。
如图4所示,每个无线传感器节点的发送应答时隙包括延时阶段、若干次发送点到点应答和接收点到点应答的时隙,若第一次发送不成功,则收敛路由半径,再发送一次,直到规定的重发次数用完。
发送应答期结束后,汇聚节点路由半径范围内节点开始监听新路由节点6发送广播。若在第一个监听广播时隙监听不到节点6的广播,则在第二个监听广播时隙,监听节点5作为新路由发送的广播;以此类推,直到该路由半径范围内有一个节点作为新路由将广播发送出去,监听广播期结束。
路由半径自适应调整方法:在广播的情况下,广播发送端在监听广播期监听到的下一个路由的广播,就将(广播发送端自身地址+路由半径-下一跳路由地址+1)作为新的路由半径。在单播情况下,若收到对方的ACK,则路由半径+1;若没有收到对方的ACK,则路由半径收敛,收敛的程度可根据实际的情况调整,一般,收敛系数可参考:{0.8,0.5,0.2},即一次发送不成功,将路由半径*0.8作为新的路由半径再次发送,若第二次发送仍不成功,则将当前路由半径*0.5作为下一帧的路由半径再次发送,若第三次发送仍不成功,则将当前路由半径*0.2再作为下一帧的路由半径,若还是不成功,则丢弃。
新路由节点以同样的广播方式发送数据包信息确定后面的路由,直到广播发送至带状网络末端。其中新路由发送的广播帧的源地址变为新路由的本地短地址ID;新路由发送的广播帧的路由半径可适时调整;若监听到的不是节点6的广播,则路由半径=监听到的节点(6-k)–源地址ID=6-k,(6>k≥1);若监听到的是节点6的广播,路由半径=监听到的节点6–源地址ID+1=7。
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 (9)
1.一种带状网络的自适应抗干扰无线传输方法,其特征在于,该带状无线网络包括一个汇聚节点和多个无线传感器节点,汇聚节点处于带状网络的一端,所有的无线传感器节点呈带状向另一端延伸;
所述带状网络的自适应抗干扰无线传输方法包括下述步骤:
S1、无线传感器节点入网时,由所述汇聚节点分配短地址ID,该短地址由无线传感器节点与汇聚节点之间的距离决定,各节点之间的通信距离可近似的使用二者之间的地址差来表示,定义为路由半径;
S2、汇聚节点以某一路由半径作为传输最远距离向无线传感器节点广播或点播信息;
S3、无线传感器节点收到广播或点播数据包信息后,判断自己是否在广播发起节点的路由半径范围内,若节点本地短地址ID=源地址的ID+路由半径,则为下一跳广播的发起者,即为新路由;若节点本地短地址ID>源地址的ID+路由半径,则做数据丢弃处理;若节点本地短地址ID<源地址的ID+路由半径,则以收到广播的时刻为一个同步的基准,实现时间同步;
S4、时间同步后,每个无线传感器节点留出一段相同长度的时间用作对广播信息的数据处理,在接下来的发送应答期中,路由半径范围内的无线传感器节点根据广播发起节点短地址、路由半径以及本地短地址三者,来计算自身的应答时隙并在该时隙中发送应答,具体做法是:
在广播帧中路由半径覆盖范围内的所有节点,以收到广播的时刻为同步的起始时刻,计算出本节点的应答回复时刻,计算公式为:(广播发送端地址+路由半径-本节点地址)*S,其中S为每个节点占用的应答时隙片段的长度,为一个固定值;
S5、发送应答期结束后,路由半径范围内节点开始监听新路由节点n发送广播;若在第一个监听广播时隙监听不到节点n的广播,则在第二个监听广播时隙,监听节点n-1作为新路由发送的广播;以此类推,直到该路由半径范围内有一个节点作为新路由将广播发送出去,监听广播期结束;
S6、新路由节点以同样的广播方式发送数据包信息确定后面的路由,直到广播发送至带状网络末端;
S7、无线传感器节点收到点播数据包信息后,判断自己是否是数据包链路层的目的地址,如果不是,则丢弃该信息;如果是,则马上回复ACK,并进一步判断自己是否该数据包的网络层目的地址,如果不是,则通过路由半径和该目的地址计算下一跳链路层的目的地址,并将该信息转发下去,如果是,则处理该信息,并回复应答。
2.根据权利要求1所述的带状网络的自适应抗干扰无线传输方法,其特征在于,步骤S2中,所述广播或点播信息包括链路层的帧序号、源地址、目标地址、路由半径和网络层载荷,网络层载荷又包括网络层的帧序号、源地址、目标地址和应用层载荷;所述链路层的源地址为发送该信息的节点地址,可为汇聚点的地址或其他发数据的路由节点地址;所述链路层的目标地址为本跳范围内需要接收该信息的节点短地址ID,可为全网接收或某一具体节点或某些节点;所述路由半径,可表示两节点间的距离,且可以根据前一次的传输情况进行动态调整,所述网络层的源地址为发起本次信息的节点地址,下行数据的网络层源地址为汇聚点的地址,上行数据的网络层源地址为回复应答的无线传感器节点地址;所述网络层的目标地址为需要接收该信息的最终的节点短地址,下行数据的网络层目的地址可为全网接收或某一具体节点或某些节点,上行数据的网络层目的地址均为汇聚节点地址;网络层目的地址为全网接收即为广播,网络层目的地址为某一具体节点即为点播,网络层目的地址为某些节点即为组播。
3.根据权利要求2所述的带状网络的自适应抗干扰无线传输方法,其特征在于,所述发送该信息的节点根据本地地址、路由半径和网络层目的地址来确定链路层的目的地址,计算方法如下:数据上行时,若网络层目的地址>本地地址+路由半径,则链路层的目的地址=本地地址+路由半径;若网络层目的地址<=本地地址+路由半径,则链路层目的地址=网络层目的地址;数据下行时,若网络层目的地址<本地地址-路由半径,则链路层的目的地址=本地地址-路由半径;若网络层目的地址>=本地地址-路由半径,则链路层目的地址=网络层目的地址。
4.根据权利要求2所述的带状网络的自适应抗干扰无线传输方法,其特征在于,所述组播是指将某些无线传感器节点归为一组,作为一次操作的对象,其传播方式与广播一致;组号在入网时配置给各个无线传感器节点,收到组播数据时根据判断自身的组号是否与该组播的目的地址相同,来决定是否要处理该组播数据。
5.根据权利要求1所述的带状网络的自适应抗干扰无线传输方法,其特征在于,广播状态下,所述每个无线传感器节点的监听广播的时长和可能要作为路由转发广播的时隙,也是根据自身的短地址来排定,具体做法是:在广播帧中路由半径覆盖范围内的所有节点,以收到广播的时刻为同步的起始时刻,计算出范围内所有节点均回复完应答的时间,并以这个时间为启动信道监听的起始时刻,每个节点监听各自不同的时间长度,该时间长度的计算公式为:(广播发送端地址+路由半径-本节点地址)*D,其中D为每个节点占用的监听时隙片段的长度,为一个固定值,在监听时间结束之前,若有监听到范围内的其他节点转发了该广播,则该过程结束,若没有监听到其他节点转发的广播,则在监听时间结束之后,本节点就作为一个路由器将广播转发下去。
6.根据权利要求1所述的带状网络的自适应抗干扰无线传输方法,其特征在于,所述汇聚节点的初始路由半径值,是在所述无线传感器节点入网配置过程中确定的,无线传感器节点按照与汇聚节点距离的远近依次入网,配置给无线传感器节点的短地址也由0x0001依次递增,同时汇聚节点的路由半径值也有0x0001开始递增;当汇聚节点在一跳范围内发送给某个无线传感器节点n的配置信息在若干次重发后均没有响应时,即将该无线传感器的前一号无线传感器n-1的短地址确定为当前的路由半径R,并且接下来的节点的入网配置信息,汇聚节点均发送给n-1号节点,让其作为路由来转发这些数据,该路由半径R根据接下来的通信情况仍有可能变化。
7.根据权利要求1所述的带状网络的自适应抗干扰无线传输方法,其特征在于,所述无线传感器节点的路由半径值,等于其接收到的有效数据中所携带的路由半径值+1。
8.根据权利要求2或5或6任一项所述的带状网络的自适应抗干扰无线传输方法,其特征在于,路由半径自适应调整方法为:在广播的情况下,广播发送端在监听广播期监听到的下一个路由的广播,就将(广播发送端自身地址+路由半径-下一跳路由地址+1)作为新的路由半径。
9.根据权利要求2或5或6任一项所述的带状网络的自适应抗干扰无线传输方法,其特征在于,路由半径自适应调整方法为:在单播情况下,若收到对方的ACK,则路由半径+1;若没有收到对方的ACK,则路由半径收敛,收敛的程度可根据实际的情况调整,一般,收敛系数可参考:{0.8,0.5,0.2},即一次发送不成功,将路由半径*0.8作为新的路由半径再次发送,若第二次发送仍不成功,则将当前路由半径*0.5作为下一帧的路由半径再次发送,若第三次发送仍不成功,则将当前路由半径*0.2再作为下一帧的路由半径,若还是不成功,则丢弃。
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Citations (2)
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---|---|---|---|---|
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Non-Patent Citations (4)
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---|
Energy efficiency of a chain-based scheme with Intra-Grid in wireless sensor networks;Young-Long Chen,等;《IEEE Xplore Digital Library》;20100507;全文 * |
Link scheduling and Data Forwarding in Wireless Sensor Networks of long chains tree topology;Lifen Li,等;《IEEE Xplore Digital Library》;20101117;全文 * |
基于WSN的路灯精细化管理系统;孟庆辉;《中国优秀硕士学位论文全文数据库(电子期刊)》;20100815;全文 * |
基于带状无线传感器网络的一种单路径路由算法;杨融,等;《中国制造业信息化》;20110430;全文 * |
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