CN108495352A - 路由方法和路由系统 - Google Patents

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赵文东
王源野
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Abstract

本发明提供了一种路由方法和路由系统。该方法包括：当前节点判断第一邻居路由表中所有邻居节点的能量是否均小于能量阈值；当前节点若判断出第一邻居路由表中所有邻居节点的能量均小于能量阈值时，将公共父节点确定为下一跳节点；当前节点若判断出第一邻居路由表中所有邻居节点中任一邻居节点的能量大于或等于能量阈值时，生成能量大于或等于能量阈值的邻居节点至目的节点的跳数；当前节点根据所述跳数确定出下一跳节点。本发明能够实现在减小路由跳数的同时采用高能量路径进行数据传输，从而提高了整个网络的生存时间。

Description

路由方法和路由系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种路由方法和路由系统。
背景技术
无线传感器网络由大量的传感器节点组成，并以无线通信的方式构建自组织、自适应的网络。传感器节点由于体积小、价格低廉以及能量有限，通常部署在偏远地区，而要对这些传感器节点进行能量补给是不切实际的。
在无线传感器网络中，传感器节点通过相互协调的方式构建网络，覆盖的区域很广，所需要的节点数目较多，通常会出现个别节点能量耗尽的问题，这将影响到整个网络的性能，从而降低了整个网络的生存时间。
发明内容
本发明提供一种路由方法和路由系统，用于提高整个网络的生存时间。
为实现上述目的，本发明提供了一种路由方法，包括：
当前节点判断第一邻居路由表中所有邻居节点的能量是否均小于能量阈值；
当前节点若判断出第一邻居路由表中所有邻居节点的能量均小于能量阈值时，将公共父节点确定为下一跳节点；
当前节点若判断出第一邻居路由表中所有邻居节点中任一邻居节点的能量大于或等于能量阈值时，生成能量大于或等于能量阈值的邻居节点至目的节点的跳数；当前节点根据所述跳数确定出下一跳节点。
可选地，所述当前节点根据所述跳数确定出下一跳节点包括：
当前节点判断跳数最小的邻居节点的数量等于1或者大于1；
当前节点若判断出跳数最小的邻居节点的能量大于1，将跳数最小的邻居节点中能量最大的邻居节点确定为下一跳节点；
当前节点若判断出跳数最小的邻居节点的能量等于1，将跳数最小的邻居节点确定为下一跳节点。
可选地，所述当前节点判断第一邻居路由表中所有邻居节点的能量是否均小于能量阈值之前还包括：
目的节点查询自身与源节点之间是否存在公共邻居节点；
目的节点若查询出自身与源节点之间不存在公共邻居节点，继续执行所述当前节点判断第一邻居路由表中所有邻居节点的能量是否均小于能量阈值的步骤；
目的节点若查询出自身与源节点之间存在公共邻居节点，将该公共邻居节点确定为下一跳节点。
可选地，所述目的节点查询自身与源节点之间是否存在公共邻居节点之前还包括：
当前节点查询目的节点是否位于第一邻居路由表中；
当前节点若查询出目的节点不位于第一邻居路由表中，继续执行所述目的节点查询自身与源节点之间是否存在公共邻居节点的步骤；
当前节点若查询出目的节点位于第一邻居路由表中，将该目的节点确定为下一跳节点。
可选地，所述当前节点查询目的节点是否位于第一邻居路由表中之前包括：
当前节点判断自身是否为目的节点；
当前节点若判断出自身不是目的节点，执行所述当前节点查询目的节点是否位于第一邻居路由表中的步骤。
可选地，所述将公共父节点确定为下一跳节点之前还包括：
当前节点计算出多个地址间偏移量；
当前节点根据多个地址间偏移量计算出多个父节点的地址；
根据多个父节点的地址，查询出所有第一父节点的地址，并根据所有第一父节点的地址形成第一父节点集合，第一父节点为从源节点至源节点的邻居节点的父节点；
根据多个父节点的地址，查询出所有第二父节点，并根据所有第二父节点的地址形成第二父节点集合，第二父节点为从源节点至目的节点的父节点；
通过对第一父节点集合和第二父节点集合取交集，得出第三父节点集合，第三父节点集合包括多个第三父节点的地址，第三父节点为第一父节点集合和第二父节点集合共有的父节点；
从第三父节点集合中选取出最大的第三父节点的地址，并将最大的第三父节点的地址对应的第三父节点确定为公共父节点。
可选地，所述当前节点计算出多个地址间偏移量包括：
当前节点通过公式计算出地址间偏移量，其中，Cskip(d)为地址间偏移量，Cm为父节点所能接受的最多子节点数，Rm为父节点所能接受的最多路由节点数，d为当前节点的网络深度，Lm为父节点的网络深度最大值；
所述当前节点根据多个地址间偏移量计算出多个父节点的地址包括：
当前节点通过公式N＝A+Cskip(d)×[D-(A+1)]对地址间偏移量进行计算，得出多个父节点的地址，其中，N为父节点的地址，A为当前节点的地址，D为与网络深度为d的当前节点进行通信的节点的地址。
可选地，所述生成能量大于或等于能量阈值的邻居节点至目的节点的跳数包括：
通过公式HOP＝Lnei+Ldes-2×Lmax计算出能量大于或等于能量阈值的邻居节点至目的节点的跳数，其中，HOP为邻居节点至目的节点的跳数，Lnei为邻居节点的网络深度，Ldes为目的节点的网络深度，Lmax为公共父节点的网络深度。
为实现上述目的，本发明提供了一种路由系统，包括：当前节点；
所述当前节点，用于判断第一邻居路由表中所有邻居节点的能量是否均小于能量阈值；若判断出第一邻居路由表中所有邻居节点的能量均小于能量阈值时，将公共父节点确定为下一跳节点；若判断出第一邻居路由表中所有邻居节点中任一邻居节点的能量大于或等于能量阈值时，生成能量大于或等于能量阈值的邻居节点至目的节点的跳数；根据所述跳数确定出下一跳节点。
可选地，所述当前节点用于判断跳数最小的邻居节点的数量等于1或者大于1；若判断出跳数最小的邻居节点的能量大于1，将跳数最小的邻居节点中能量最大的邻居节点确定为下一跳节点；若判断出跳数最小的邻居节点的能量等于1，将跳数最小的邻居节点确定为下一跳节点。
可选地，还包括：目的节点；
所述目的节点，用于查询自身与源节点之间是否存在公共邻居节点；若查询出自身与源节点之间不存在公共邻居节点，触发所述当前节点继续执行所述判断第一邻居路由表中所有邻居节点的能量是否均小于能量阈值的步骤；若查询出自身与源节点之间存在公共邻居节点，将该公共邻居节点确定为下一跳节点。
可选地，所述当前节点用于查询目的节点是否位于第一邻居路由表中；若查询出目的节点不位于第一邻居路由表中，继续执行所述目的节点查询自身与源节点之间是否存在公共邻居节点的步骤；若查询出目的节点位于第一邻居路由表中，将该目的节点确定为下一跳节点。
本发明的有益效果：
本发明所提供的路由方法和路由系统的技术方案中，当前节点若判断出第一邻居路由表中所有邻居节点的能量均小于能量阈值时将公共父节点确定为下一跳节点，当前节点若判断出第一邻居路由表中所有邻居节点中任一邻居节点的能量大于或等于能量阈值时，生成能量大于或等于能量阈值的邻居节点至目的节点的跳数并根据跳数确定出下一跳节点，本发明能够实现在减小路由跳数的同时采用高能量路径进行数据传输，从而提高了整个网络的生存时间。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种路由方法的流程图；
图2为本发明实施例二提供的一种路由方法的流程图；
图3为本发明实施例三提供的一种路由系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的路由方法和路由系统进行详细描述。
图1为本发明实施例一提供的一种路由方法的流程图，如图1所示，该方法包括：
步骤101、当前节点判断第一邻居路由表中所有邻居节点的能量是否均小于能量阈值，若是，则执行步骤102；若否，则执行步骤103。
步骤102、当前节点将公共父节点确定为下一跳节点，流程结束。
步骤103、当前节点生成能量大于或等于能量阈值的邻居节点至目的节点的跳数。
步骤104、当前节点根据所述跳数确定出下一跳节点，流程结束。
本实施例提供的路由方法的技术方案中，当前节点若判断出第一邻居路由表中所有邻居节点的能量均小于能量阈值时将公共父节点确定为下一跳节点，当前节点若判断出第一邻居路由表中所有邻居节点中任一邻居节点的能量大于或等于能量阈值时，生成能量大于或等于能量阈值的邻居节点至目的节点的跳数并根据跳数确定出下一跳节点，本实施例能够实现在减小路由跳数的同时采用高能量路径进行数据传输，从而提高了整个网络的生存时间。
图2为本发明实施例二提供的一种路由方法的流程图，如图2所示，该方法包括：
步骤201、当前节点接收待转发的数据。
本实施例中，当前节点可以为源节点、中间节点或者目的节点。
步骤202、当前节点判断自身是否为目的节点，若否，则执行步骤203；若是，则流程结束。
步骤203、当前节点查询目的节点是否位于第一邻居路由表中，若否，则执行步骤204；若是，则执行步骤212。
本实施例中，第一邻居路由表为当前节点的邻居路由表，第一邻居路由表中包括多个当前节点的邻居节点。
当前节点若查询出目的节点位于第一邻居路由表中，表明该目的节点为当前节点的邻居节点；当前节点若查询出目的节点不位于第一邻居路由表中，表明目的节点不是当前节点的邻居节点。
步骤204、目的节点查询自身与源节点之间是否存在公共邻居节点，若否，则执行步骤205；若是，则执行步骤211。
具体地，目的节点查询第二邻居路由表和第三邻居路由表中是否存在相同的邻居节点，若存在相同的邻居节点，则将该相同的邻居节点作为公共邻居节点，并继续执行步骤205；若不存在相同的邻居节点，则表明目的节点与源节点之间不存在公共邻居节点，并继续执行步骤212。其中，第二邻居路由表为目的节点的邻居路由表，第三邻居路由表为源节点的邻居路由表。
步骤205、当前节点判断第一邻居路由表中所有邻居节点的能量是否均小于能量阈值，若是，则执行步骤206；若否，则执行步骤207。
当前节点若判断出第一邻居路由表中所有邻居节点的能量是均小于能量阈值时，放弃使用邻居节点传递数据，此时可继续执行步骤206；当前节点若判断出第一邻居路由表中任一邻居节点的能量大于或等于能量阈值，则执行步骤207。
步骤206、当前节点将公共父节点确定为下一跳节点，并继续执行步骤213。
本实施例中，在步骤206之前还包括：当前节点获取公共父节点。
其中，当前节点获取公共父节点的步骤具体可包括：
步骤a、当前节点计算出多个地址间偏移量。
当前节点通过公式计算出地址间偏移量，其中，Cskip(d)为地址间偏移量，Cm为父节点所能接受的最多子节点数，Rm为父节点所能接受的最多路由节点数，d为当前节点的网络深度，Lm为父节点的网络深度最大值。
步骤b、当前节点根据多个地址间偏移量计算出多个父节点的地址。
当前节点通过公式N＝A+Cskip(d)×[D-(A+1)]对地址间偏移量进行计算，得出多个父节点的地址，其中，N为父节点的地址，A为当前节点的地址，D为与网络深度为d的当前节点进行通信的节点的地址。
步骤c、根据多个父节点的地址，查询出所有第一父节点的地址，并根据所有第一父节点的地址形成第一父节点集合，第一父节点为从源节点至源节点的邻居节点的父节点。
本步骤具体可以为：从多个父节点的地址中查找出所有第一父节点的地址，并根据所有第一父节点的地址形成第一父节点集合。
第一父节点集合为B{b1,b2,...,bn}。其中，bi为第一父节点的地址，i的取值为1至n。其中，源节点的邻居节点集合可以为A{a1,a2,...,an}。其中，ai为邻居节点的地址，i的取值为1至n。
步骤d、根据多个父节点的地址，查询出所有第二父节点，并根据所有第二父节点的地址形成第二父节点集合，第二父节点为从源节点至目的节点的父节点。
本步骤具体可以为：从多个父节点的地址中查找出所有第二父节点的地址，并根据所有第二父节点的地址形成第二父节点集合。
第二父节点集合为C{c1,c2,...,cn}。其中，ci为第二父节点的地址，i的取值为1至n。
步骤e、通过对第一父节点集合和第二父节点集合取交集，得出第三父节点集合，第三父节点集合包括多个第三父节点的地址，第三父节点为第一父节点集合和第二父节点集合共有的父节点。
第三父节点集合为E{e1,e2,...,en}。其中，ei为第三父节点的地址，i的取值为1至n。
步骤f、从第三父节点集合中选取出最大的第三父节点的地址，并将最大的第三父节点的地址对应的第三父节点确定为公共父节点。
通过地址分配的方法，比较第三父节点集合中的第三父节点的地址的大小，选取出最大的第三父节点的地址。
最大的第三父节点的地址对应的第三父节点为最大网络深度的第三父节点，而最大网络深度的第三父节点即为公共父节点。
步骤207、当前节点计算出能量大于或等于能量阈值的邻居节点至目的节点的跳数。
当前节点可根据能量大于或等于能量阈值的邻居节点的网络深度、目的节点的网络深度和公共父节点的网络深度，计算出能量大于或等于能量阈值的邻居节点至目的节点的跳数。
具体地，当前节点可通过公式HOP＝Lnei+Ldes-2×Lmax计算出邻居节点至目的节点的跳数，其中，HOP为邻居节点至目的节点的跳数，Lnei为邻居节点的网络深度，Ldes为目的节点的网络深度，Lmax为公共父节点的网络深度。
步骤208、当前节点判断跳数最小的邻居节点的数量等于1或者大于1，若大于1，则执行步骤209；若等于1，则执行步骤210。
步骤209、当前节点将跳数最小的邻居节点中能量最大的邻居节点确定为下一跳节点，并继续执行步骤213。
步骤210、当前节点将该邻居节点确定为下一跳节点，并继续执行步骤213。
步骤211、目的节点将该公共邻居节点确定为下一跳节点，并继续执行步骤213。
步骤212、当前节点将该目的节点确定为下一跳节点，并继续执行步骤213。
步骤213、当前节点将待转发的数据转发至下一跳节点。
本实施例提供的路由方法的技术方案中，当前节点若判断出第一邻居路由表中所有邻居节点的能量均小于能量阈值时将公共父节点确定为下一跳节点，当前节点若判断出第一邻居路由表中所有邻居节点中任一邻居节点的能量大于或等于能量阈值时，生成能量大于或等于能量阈值的邻居节点至目的节点的跳数并根据跳数确定出下一跳节点，本实施例能够实现在减小路由跳数的同时采用高能量路径进行数据传输，从而提高了整个网络的生存时间。本实施例与现有技术中的分层树路由方法相比，减少了路由跳数，避免了额外的能量消耗，从而提高了整个网络的生存时间。本实施例与现有技术中的机会主义路由方法相比，避免了个别节点提前死亡，从而提高了整个网络的生存时间。
图3为本发明实施例三提供的一种路由系统的结构示意图，如图3所示，该系统包括：当前节点1。当前节点1用于判断第一邻居路由表中所有邻居节点的能量是否均小于能量阈值；若判断出第一邻居路由表中所有邻居节点的能量均小于能量阈值时，将公共父节点确定为下一跳节点；若判断出第一邻居路由表中所有邻居节点中任一邻居节点的能量大于或等于能量阈值时，生成能量大于或等于能量阈值的邻居节点至目的节点的跳数；根据所述跳数确定出下一跳节点。
进一步地，当前节点1用于判断跳数最小的邻居节点的数量等于1或者大于1；若判断出跳数最小的邻居节点的能量大于1，将跳数最小的邻居节点中能量最大的邻居节点确定为下一跳节点；若判断出跳数最小的邻居节点的能量等于1，将跳数最小的邻居节点确定为下一跳节点。
进一步地，该系统还包括：目的节点2。目的节点2用于查询自身与源节点之间是否存在公共邻居节点；若查询出自身与源节点之间不存在公共邻居节点，触发当前节点1继续执行所述判断第一邻居路由表中所有邻居节点的能量是否均小于能量阈值的步骤；若查询出自身与源节点之间存在公共邻居节点，将该公共邻居节点确定为下一跳节点。
进一步地，当前节点1用于查询目的节点2是否位于第一邻居路由表中；若查询出目的节点不位于第一邻居路由表中，继续执行目的节点2查询自身与源节点之间是否存在公共邻居节点的步骤；若查询出目的节点2位于第一邻居路由表中，将该目的节点2确定为下一跳节点。
本实施例提供的路由系统的技术方案中，当前节点若判断出第一邻居路由表中所有邻居节点的能量均小于能量阈值时将公共父节点确定为下一跳节点，当前节点若判断出第一邻居路由表中所有邻居节点中任一邻居节点的能量大于或等于能量阈值时，生成能量大于或等于能量阈值的邻居节点至目的节点的跳数并根据跳数确定出下一跳节点，本实施例能够实现在减小路由跳数的同时采用高能量路径进行数据传输，从而提高了整个网络的生存时间。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种路由方法，其特征在于，包括：
当前节点判断第一邻居路由表中所有邻居节点的能量是否均小于能量阈值；
当前节点若判断出第一邻居路由表中所有邻居节点的能量均小于能量阈值时，将公共父节点确定为下一跳节点；
当前节点若判断出第一邻居路由表中所有邻居节点中任一邻居节点的能量大于或等于能量阈值时，生成能量大于或等于能量阈值的邻居节点至目的节点的跳数；当前节点根据所述跳数确定出下一跳节点。
2.根据权利要求1所述的路由方法，其特征在于，所述当前节点根据所述跳数确定出下一跳节点包括：
当前节点判断跳数最小的邻居节点的数量等于1或者大于1；
当前节点若判断出跳数最小的邻居节点的能量大于1，将跳数最小的邻居节点中能量最大的邻居节点确定为下一跳节点；
当前节点若判断出跳数最小的邻居节点的能量等于1，将跳数最小的邻居节点确定为下一跳节点。
3.根据权利要求1所述的路由方法，其特征在于，所述当前节点判断第一邻居路由表中所有邻居节点的能量是否均小于能量阈值之前还包括：
目的节点查询自身与源节点之间是否存在公共邻居节点；
目的节点若查询出自身与源节点之间不存在公共邻居节点，继续执行所述当前节点判断第一邻居路由表中所有邻居节点的能量是否均小于能量阈值的步骤；
目的节点若查询出自身与源节点之间存在公共邻居节点，将该公共邻居节点确定为下一跳节点。
4.根据权利要求3所述的路由方法，其特征在于，所述目的节点查询自身与源节点之间是否存在公共邻居节点之前还包括：
当前节点查询目的节点是否位于第一邻居路由表中；
当前节点若查询出目的节点不位于第一邻居路由表中，继续执行所述目的节点查询自身与源节点之间是否存在公共邻居节点的步骤；
当前节点若查询出目的节点位于第一邻居路由表中，将该目的节点确定为下一跳节点。
5.根据权利要求4所述的路由方法，其特征在于，所述当前节点查询目的节点是否位于第一邻居路由表中之前包括：
当前节点判断自身是否为目的节点；
当前节点若判断出自身不是目的节点，执行所述当前节点查询目的节点是否位于第一邻居路由表中的步骤。
6.根据权利要求1至5任一所述的路由方法，其特征在于，所述将公共父节点确定为下一跳节点之前还包括：
当前节点计算出多个地址间偏移量；
当前节点根据多个地址间偏移量计算出多个父节点的地址；
根据多个父节点的地址，查询出所有第一父节点的地址，并根据所有第一父节点的地址形成第一父节点集合，第一父节点为从源节点至源节点的邻居节点的父节点；
根据多个父节点的地址，查询出所有第二父节点，并根据所有第二父节点的地址形成第二父节点集合，第二父节点为从源节点至目的节点的父节点；
通过对第一父节点集合和第二父节点集合取交集，得出第三父节点集合，第三父节点集合包括多个第三父节点的地址，第三父节点为第一父节点集合和第二父节点集合共有的父节点；
从第三父节点集合中选取出最大的第三父节点的地址，并将最大的第三父节点的地址对应的第三父节点确定为公共父节点。
7.根据权利要求6所述的路由方法，其特征在于，所述当前节点计算出多个地址间偏移量包括：
当前节点通过公式计算出地址间偏移量，其中，Cskip(d)为地址间偏移量，Cm为父节点所能接受的最多子节点数，Rm为父节点所能接受的最多路由节点数，d为当前节点的网络深度，Lm为父节点的网络深度最大值；
所述当前节点根据多个地址间偏移量计算出多个父节点的地址包括：
当前节点通过公式N＝A+Cskip(d)×[D-(A+1)]对地址间偏移量进行计算，得出多个父节点的地址，其中，N为父节点的地址，A为当前节点的地址，D为与网络深度为d的当前节点进行通信的节点的地址。
8.根据权利要求1至5任一所述的路由方法，其特征在于，所述生成能量大于或等于能量阈值的邻居节点至目的节点的跳数包括：
通过公式HOP＝Lnei+Ldes-2×Lmax计算出能量大于或等于能量阈值的邻居节点至目的节点的跳数，其中，HOP为邻居节点至目的节点的跳数，Lnei为邻居节点的网络深度，Ldes为目的节点的网络深度，Lmax为公共父节点的网络深度。
9.一种路由系统，其特征在于，包括：当前节点；
所述当前节点，用于判断第一邻居路由表中所有邻居节点的能量是否均小于能量阈值；若判断出第一邻居路由表中所有邻居节点的能量均小于能量阈值时，将公共父节点确定为下一跳节点；若判断出第一邻居路由表中所有邻居节点中任一邻居节点的能量大于或等于能量阈值时，生成能量大于或等于能量阈值的邻居节点至目的节点的跳数；根据所述跳数确定出下一跳节点。
10.根据权利要求9所述的路由系统，其特征在于，还包括：目的节点；
所述目的节点，用于查询自身与源节点之间是否存在公共邻居节点；若查询出自身与源节点之间不存在公共邻居节点，触发所述当前节点继续执行所述判断第一邻居路由表中所有邻居节点的能量是否均小于能量阈值的步骤；若查询出自身与源节点之间存在公共邻居节点，将该公共邻居节点确定为下一跳节点。
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