WO2015027406A1 - 一种无线传感网络中首选父节点的选择方法及装置 - Google Patents

一种无线传感网络中首选父节点的选择方法及装置 Download PDF

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WO2015027406A1
WO2015027406A1 PCT/CN2013/082443 CN2013082443W WO2015027406A1 WO 2015027406 A1 WO2015027406 A1 WO 2015027406A1 CN 2013082443 W CN2013082443 W CN 2013082443W WO 2015027406 A1 WO2015027406 A1 WO 2015027406A1
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fixed
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mobile
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刘培
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华为技术有限公司
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/12—Discovery or management of network topologies
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/18—Network planning tools

Definitions

  • the present invention relates to the field of communications technologies, and in particular, to a method and apparatus for selecting a preferred parent node in a wireless sensor network. Background technique
  • IPv6 Internet Protocol Version 6; Internet Protocol Version 6
  • Each node in the wireless sensor network corresponds to a certain power transmission range. When some nodes cannot access the network within their power transmission range, the above-mentioned one These nodes will access the network through other nodes.
  • a process in which a node (hereinafter referred to as a first node) accesses a network through other nodes is:
  • the first node receives a DI0 (Destination Oriented Directed Acyclic Graph Information Object;
  • DI0 Destination Oriented Directed Acyclic Graph Information Object
  • the preferred parent node is selected according to the target function and the acyclic graph carried in the DI0 message, and the preferred parent node accesses the network. For example, as shown in FIG.
  • the root node broadcasts a DI0 message
  • the node A that is adjacent to the root node receives the DI0 message sent by the root node, and obtains the none carried in the DI0 message.
  • the node A adds itself to the acyclic graph described above, updates the acyclic graph, and node A replies to the root node with a DA0 (Destination Advertisement Object) message; Node A broadcasts a DI0 message at node A.
  • DA0 Dissination Advertisement Object
  • the node B in the power transmission range After receiving the DI0 message, the node B in the power transmission range obtains the updated acyclic graph carried in the DI0 message, and the node B adds the acyclic graph to the updated acyclic graph again, and then updates the acyclic graph again, and Node B replies to Node A with a DA0 message.
  • the node B receives the (DIS, Destination Oriented Directed Acyclic Graph; Information Solicitation) message, and sends a DI0 message to the node C, requesting the node C to join the above.
  • the node C After updating the acyclic graph again, the node C sends a DAO message to its parent node B based on the DI0 message.
  • the node B After receiving the DAO message sent by the node B, the node B integrates the acyclic graph information and feeds the DAO information to the node A.
  • the above D AO information fed back by the Node B is fed back to the root node by the node A.
  • Node C can pass node A Connect to the root node and access the network through the root node.
  • the above IPv6 wireless sensor network can be applied in a mobile scenario, that is, in a scenario where a mobile node exists in the above wireless network.
  • the preferred parent node in the mobile scenario is not given in the RPL (IPv6 Routing Protocol for Low-Power and Lossy Networks). If the rule is selected and the location of the mobile node is not fixed, the link quality is poor. If the target node is still selected according to the target function and the acyclic graph in the DIO message in the mobile scenario, it is easy to cause in the communication process. Packet loss and network instability.
  • Step 300 The first node determines any one of the selected parent nodes P1.
  • the first node is a mobile node or a fixed node
  • the preferred parent node of the first node is P2
  • P2 may be a mobile node, and may be a fixed node.
  • Step 310 The first node obtains the Rank1 value of any one of the parent nodes P1 and the Rank2 value of the preferred parent node P2.
  • Step 320 The first node determines whether Rank1 is equal to Rank2, and if yes, performs step 330; otherwise, performs step 340.
  • Step 330 Obtain the node types of the foregoing P1 and P2. If P1 is a fixed node and P2 is a mobile node, P1 is selected as the preferred parent node of the first node. If P1 is a mobile node, maintaining P2 as the first node is preferred. Parent node.
  • Step 340 Obtain the node types of P1 and P2. If P1 is a fixed node and P2 is a mobile node, P1 is selected as the preferred parent node of the first node. If P1 is a mobile node, P2 is kept as the preferred parent of the first node. Node; If both P1 and P2 are mobile nodes, or P1 and P2 are both fixed nodes, select the node with the smaller Rank value in the above two nodes as the preferred parent node.
  • the preferred parent node of the first node has been determined, and only the Rank value of the preferred parent node of the first node and the parent node of the first node are compared.
  • the parent node is executed.
  • the processing time is long, and since the Rank value of each node does not reflect the characteristics of the node, the preferred parent node is selected by the Rank value of the parent node, which will result in inaccurate comparison results, and the selected preferred parent node. It is a non-optimal parent node, which causes a high packet loss rate. Moreover, the replacement of the preferred parent node will also cause network instability.
  • the method of selecting the preferred parent node for any node in the wireless sensor network has a high packet loss rate and poor network performance.
  • the embodiment of the invention provides a method and a device for selecting a preferred parent node in a wireless sensor network, which are used to solve the problem of selecting a node in a wireless sensor network when the IPv6 wireless sensor network is applied to a mobile scenario.
  • the parent node there is a problem of high packet loss rate and poor network performance.
  • the first aspect provides a method for selecting a preferred parent node in a wireless sensor network, including: acquiring, for each received directed acyclic graph information object DIO message, node identification information carried in each of the DIO messages And generating a set of parent nodes based on all the obtained node identification information;
  • the fixed node with the highest performance parameter level is selected as the preferred parent node
  • the mobile node with the highest performance parameter is selected as the preferred parent node.
  • the fixed node is selected as the preferred parent node.
  • the value of the Rank of each fixed node is obtained according to a DIO message that carries the node identifier information corresponding to each fixed node in the set of parent nodes, and the measurement is performed.
  • the received signal strength of each of the fixed nodes indicates RSSI
  • generating a performance parameter level table based on the Rank value of each of the fixed nodes and the RSSI value, and selecting a fixed node with the highest performance parameter level in the performance parameter level table as the preferred parent node.
  • the at least two fixed nodes when at least two fixed nodes have the highest performance parameter level in the parent node set, the at least two fixed The fixed node with the lowest Rank value in the node is the preferred parent node.
  • the mobile node is selected as the preferred parent node.
  • the value of the Rank of each mobile node is obtained according to a DIO message that carries the node identifier information corresponding to each mobile node in the set of parent nodes, and the measurement is performed. Generating a performance parameter level table based on the Rank value of each of the mobile nodes and the RSSI value, and selecting a mobile node with the highest performance parameter level in the performance parameter level table as a preferred Parent node.
  • a sixth possible implementation manner when at least two mobile nodes in the parent node set have the highest performance parameter level, the at least two mobile nodes are selected
  • the fixed node with the largest RSSI value is the preferred parent node.
  • the second possible implementation manner of the first aspect, or the fifth possible implementation manner, in a seventh possible implementation manner acquiring a Rank value of all the fixed nodes or mobile nodes in the parent node set,
  • the Rank values of all the fixed nodes or the mobile nodes are sorted in order from small to large to generate a Rank list, and the values in the Rank list are sequentially assigned to the highest to lowest levels;
  • the RSSI value of the fixed node or the mobile node, the RSSI values of all fixed nodes or mobile nodes are sorted in descending order to generate an RSSI list, and the values in the RSSI list are sequentially assigned to high to low.
  • a device for selecting a preferred parent node in a wireless sensor network including: An acquiring unit, configured to acquire, for each of the received directed acyclic graph information object DIO messages, node identifier information carried in each of the DIO messages, and send the node identifier information to a generating unit;
  • a generating unit configured to receive node identification information sent by the acquiring unit, generate a parent node set based on all the node identifier information, and send the parent node set to a selecting unit, where the selecting unit is configured to receive the Selecting a parent node set sent by the unit, when determining that there are at least two fixed nodes in the parent node set, selecting a fixed node with the highest performance parameter level as the preferred parent node; and determining that there is no fixed node in the parent node set When there are at least two mobile nodes, the mobile node with the highest performance parameter is selected as the preferred parent node.
  • the selecting unit is further configured to: when determining that there is a fixed node in the set of parent nodes, selecting the fixed node as the preferred parent node.
  • the selecting unit is specifically configured to: obtain each of the DIO messages that are respectively carrying the node identifiers corresponding to each fixed node in the parent node set a Rank value of the fixed node, and measuring a received signal strength indicator RSSI value of each of the fixed nodes; generating a performance parameter level table based on the Rank value of each of the fixed nodes and the RSSI value, and selecting the performance parameter The fixed node with the highest performance parameter level in the rating table is the preferred parent node.
  • the at least two fixed nodes when at least two fixed nodes have the highest performance parameter level in the parent node set, the at least two fixed The fixed node with the lowest Rank value in the node is the preferred parent node.
  • the mobile node is selected as the preferred parent node.
  • the Rank value of each mobile node is obtained according to a DIO message that carries a node identifier corresponding to each mobile node in the set of parent nodes, and a measurement center Generating an RSSI value of each mobile node; generating a performance parameter level table based on the Rank value of each of the mobile nodes and the RSSI value, and selecting the performance The mobile node with the highest performance parameter level in the parameter level table is the preferred parent node.
  • a sixth possible implementation manner when at least two mobile nodes in the parent node set have the highest performance parameter level, the at least two mobile nodes are selected
  • the fixed node with the largest RSSI value is the preferred parent node.
  • obtaining a Rank value of all the fixed nodes or mobile nodes in the parent node set The Rank values of all fixed nodes or mobile nodes are sorted in order from small to large to generate a Rank list, and the values in the Rank list are sequentially assigned to high to low levels; all the parents in the set are obtained.
  • the RSSI value of the fixed node or the mobile node, the RSSI values of all fixed nodes or mobile nodes are sorted in descending order to generate an RSSI list, and the values in the RSSI list are sequentially assigned to high to low.
  • the third aspect provides a device for selecting a preferred parent node in a wireless sensor network, including: a transceiver, configured to receive a DIO message sent by another node;
  • the processor used to call the application in the memory, performs the following operations:
  • the node identifier information carried in each DIO message and generating a set of parent nodes based on the obtained node identifier information; when determining that there are at least two fixed nodes in the parent node set, The fixed node with the highest performance parameter level is selected as the preferred parent node; and when it is determined that there is no fixed node in the parent node set, and there are at least two mobile nodes, the mobile node with the highest performance parameter is selected as the preferred parent node.
  • the processor is further configured to: when determining that a fixed node exists in the parent node set, select the fixed node as a preferred parent node.
  • the processor is specifically configured to: Obtaining a Rank value of each fixed node according to a DIO message carrying node identification information corresponding to each fixed node in the set of parent nodes, and measuring a received signal strength indication RSSI value of each fixed node; The Rank value of each fixed node and the RSSI value are generated, and a performance parameter level table is generated, and a fixed node with the highest performance parameter level in the performance parameter level table is selected as the preferred parent node.
  • the processor is further configured to: when the at least two fixed nodes in the parent node set have the highest performance parameter level And selecting, in the at least two fixed nodes, a fixed node with the smallest Rank value as the preferred parent node.
  • the processor is further configured to: when determining that there is no fixed node in the set of parent nodes, and there is a mobile node, selecting the mobile node as a preferred Parent node.
  • the processor is specifically configured to: obtain, according to a DIO message that carries node identifier information corresponding to each mobile node in the parent node set, respectively, a Rank value of a mobile node, and measuring an RSSI value of each of the mobile nodes; generating a performance parameter level table based on the Rank value of each of the mobile nodes and the RSSI value, and selecting the performance parameter level table The mobile node with the highest performance parameter level is the preferred parent node.
  • the processor is further configured to: when the at least two mobile nodes in the parent node set have the highest performance parameter level And selecting, as the preferred parent node, the fixed node with the largest RSSI value among the at least two mobile nodes.
  • the processor is further configured to: obtain a Rank value of all the fixed nodes or mobile nodes in the set of the parent node, and The Rank values of all the fixed nodes or the mobile nodes are sorted in order from small to large to generate a Rank list, and the values in the Rank list are sequentially assigned to the highest to lowest levels;
  • the RSSI value of a fixed node or mobile node The RSSI values of all fixed nodes or mobile nodes are sorted in descending order to generate an RSSI list, and the values in the RSSI list are sequentially assigned to high to low levels; respectively according to the parent node set Adding the node identification information of the fixed node or the mobile node to the corresponding position in the two-dimensional table, and generating the performance parameter level table, the Rank value and the RSSI value of each of the fixed nodes or each of the mobile nodes .
  • any node in the wireless sensor network after receiving any DIO message sent by another node, any node in the wireless sensor network generates a parent node set based on the DIO message.
  • the preferred performance parameter level is the highest.
  • the fixed node is the preferred parent node of any of the above nodes.
  • the mobile node with the highest performance parameter level is preferred as the preferred parent node of any of the above nodes.
  • the preferred parent node is selected for any of the above nodes according to the node type and the performance parameter level of each node in the parent node set, thereby ensuring that the selected preferred parent node is the parent node of the arbitrary node.
  • the optimal parent node reduces the system packet loss rate and improves network performance.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a network topology in a wireless sensor network in the prior art
  • FIG. 3 is a flow chart of selecting a preferred parent node in a wireless sensor network in the prior art
  • FIG. 4 is a structural diagram of a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart of selecting a preferred parent node in a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a network topology in a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a detailed flowchart of selecting a preferred parent node in a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a flowchart 1 of selecting a preferred parent node in a wireless sensor network in a specific application scenario according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a flowchart 2 of selecting a preferred parent node in a wireless sensor network in a specific application scenario according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of selecting a preferred parent node in a wireless sensor network in a specific application scenario according to an embodiment of the present invention. Flow chart three;
  • FIG. 11 is a flowchart 4 of selecting a preferred parent node in a wireless sensor network in a specific application scenario according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 12 is a flowchart 5 of selecting a preferred parent node in a wireless sensor network in a specific application scenario according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 13 is a flowchart 6 of selecting a preferred parent node in a wireless sensor network in a specific application scenario according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 15 is a schematic diagram of a preferred parent node selection device in a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention. detailed description
  • any node in the wireless sensor network after receiving any DIO message sent by another node, any node in the wireless sensor network generates a parent node set based on the DIO message.
  • the preferred performance parameter level is the highest.
  • the fixed node is the preferred parent node of any of the above nodes.
  • the mobile node with the highest performance parameter level is preferred as the preferred parent node of any of the above nodes.
  • the preferred parent node is selected for any of the above nodes according to the node type and the performance parameter level of each node in the parent node set, thereby ensuring that the selected preferred parent node is the parent node of the arbitrary node.
  • the optimal parent node reduces the system packet loss rate and improves network performance.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a wireless sensor network architecture in an embodiment of the present invention, where the wireless sensor network includes a mobile node, a fixed node, a root node, and a server, where the mobile node and the fixed node pass through respective parent nodes. Connected to the root node, or the mobile node and the fixed node are directly connected to the root node, and the root node is connected to the server, and the server accesses the network.
  • the process of selecting a preferred parent node in the wireless sensor network is:
  • Step 500 The first node obtains the node identifier information carried in each DIO message for all received DIO messages, and generates a parent node set based on the obtained node identifier information.
  • each node that has joined the acyclic graph broadcasts a DIO message to the surrounding, and the first node receives the DIO message sent by other nodes.
  • the DIO message carries node identification information, and each node is divided into a fixed node and a mobile node according to different node types included in the node identification information.
  • the first node integrates node identification information of all nodes based on each node identification information, and generates a parent node set, that is, each node that sends the DIO message to the first node is used as a parent node of the first node, and each of the foregoing
  • the node and its corresponding node identification information are stored in the above parent node set.
  • Step 510 When it is determined that there are at least two fixed nodes in the set of parent nodes, the first node selects a fixed node with the highest performance parameter level as the preferred parent node; and when it is determined that there is no fixed node in the parent node set, and at least When two mobile nodes are used, the first node selects the mobile node with the highest performance parameter as the preferred parent node.
  • the parent node set may include a fixed node and a mobile node, and may also include at least two fixed nodes and a mobile node, and may also include a fixed node and only include a mobile node, specifically:
  • the first node selects the fixed node as the preferred parent node.
  • the fixed node in the parent node set is preferentially selected as the preferred parent node. Due to the high stability of the fixed node itself, the subsequent packet loss rate of the first node in the communication process can be guaranteed.
  • the first node obtains the Rank value of each fixed node according to the DIO message of the node identifier information corresponding to each fixed node in the parent node set, And measuring the RSSK Received Signal Strength Indication value of each fixed node; generating a performance parameter level table according to the Rank value of each fixed node obtained and the measured RSSI value, and selecting the performance parameter
  • the fixed node with the highest performance parameter rank in the rank table is the preferred parent node.
  • the Rank value reflects the hop count parameter of the first node from the root node.
  • the fixed node with the highest performance parameter ranks the rank corresponding to the Rank value and the RSSI value.
  • the Rank value and the RSSI value of each fixed node are used as performance parameters of the fixed node, because of the Rank value and the RSSI value.
  • the combination can better reflect the performance parameters of different fixed nodes. Therefore, after selecting the performance parameter as the preferred parent node of the first node from the at least two fixed nodes, the first node can be guaranteed to communicate. Network stability in the process, which effectively improves network performance.
  • the process of generating the performance parameter level table of the first node is: obtaining the Rank value of all the fixed nodes in the parent node set of the first node, and sorting the Rank values of all the fixed nodes in order from small to large.
  • the RSSI list is generated by sorting in descending order, and the values in the RSSI list are sequentially assigned to the nodes of the fixed node according to the Rank value and the RSSI value respectively according to each fixed node in the parent node set.
  • the identification information is added to the corresponding position in the above two-dimensional table to generate a performance parameter rating table.
  • the first node's parent node set includes six fixed nodes, which are Al and A2, respectively.
  • the RSSI values of Al, A2, A3, A4, A5 and A6 are RSSI6 > RSSI1 > RSSI2 > RSSI5 > RSSI3 > RSSI4.
  • the sorting order based on the above Rank values respectively assigns different levels to the Rank values of the above fixed nodes, that is, Rank1 is assigned to level 1, Rank 2 is assigned to level 2, Rank6 is assigned to level 3, Rank3 is assigned to level 4, and Rank4 is assigned to rank. 5, Rank5 is assigned to level 6; based on the RSSI value sorting order respectively, the RSSI values of the above fixed nodes are assigned different levels, that is, the RSSI6 value is assigned to level 1, the RSSI1 value is assigned to level 2, and the RSSI2 is assigned to level 3, RSSI5 Assignment is level 4, RSSI3 is assigned level 5, and RSSI4 is assigned level 6. Based on the above Rank values for each fixed node and the level of the RSSI value, a performance parameter level table is obtained, as shown in Table 1.
  • the fixed node A1 has the highest performance parameter level, and therefore, the fixed node A1 is selected as the preferred parent node of the first node.
  • the fixed node with the smallest Rank value of the at least two fixed nodes is selected as the preferred parent node.
  • the sex The parameter level is the highest level in Table 1 above, and the Rank values of the fixed nodes A3 and A5 are compared, that is, the sizes of Rank3 and Rank5 are compared.
  • the fixed node 3 is selected as the preferred parent node of the first node. Using the above technical solution, the number of hops between the preferred parent node and the root node of the selected first node is minimized, thereby ensuring the stability of the network.
  • the selection process of the preferred parent node of the first node is:
  • the first node selects the mobile node as the preferred parent node.
  • the first node When there are at least two mobile nodes in the set of the parent nodes of the first node, the first node obtains the Rank of each mobile node according to the DIO message of the node identifier information corresponding to each mobile node in the parent node set. a value, and measuring an RSSI value of each of the mobile nodes; generating a performance parameter level table based on the Rank value of each mobile node obtained and the measured RSSI value, and selecting the highest performance parameter level in the performance parameter level table
  • the mobile node acts as the preferred parent.
  • the mobile node with the highest performance parameter level is the mobile node with the lowest level corresponding to the Rank value and the lowest level corresponding to the RSSI value.
  • the Rank value and the RS SI value are comprehensively considered to select the optimal mobile node as the preferred parent node, thereby ensuring the subsequent The network stability of a node in the communication process, thereby effectively improving the network performance.
  • the process of generating the performance parameter level table of the first node is: obtaining the Rank value of all the mobile nodes in the parent node set of the first node, and sorting the Rank values of all the mobile nodes in order from small to large. Generating a Rank list, and assigning the values in the Rank list to the highest to lowest levels in sequence; obtaining the RSSI values of all the mobile nodes or mobile nodes in the parent node set, and the RSSI values of all the mobile nodes or mobile nodes.
  • the RSSI list is generated by sorting in descending order, and the values in the RSSI list are sequentially assigned to the mobile node by the Rank value and the RSSI value respectively according to each mobile node in the parent node set.
  • a corresponding parameter in the above two-dimensional table generates a performance parameter rating table.
  • the mobile node with the largest RSSI value among the at least two mobile nodes is selected as the preferred parent node.
  • the received signal strength of the selected parent node of the selected first node is maximized, thereby ensuring network stability and low packet loss rate.
  • the detailed process of selecting the preferred parent node in the wireless sensor network in the embodiment of the present invention is:
  • Step 700 The first node receives a DIO message sent by another node, and generates a set of the parent node according to the DIO message.
  • the parent node set contains the node type of each parent node of the first node.
  • Step 701 The first node determines whether there is a fixed node in the parent node set, and if yes, executes step 702; otherwise, performs step 707.
  • Step 702 The first node determines whether there is only one fixed node in the parent node set, and if yes, step 703 is performed; otherwise, step 704 is performed.
  • Step 703 Select the fixed node as the preferred parent node of the first node.
  • the fixed node in the parent node set is preferentially selected as the preferred parent node. Due to the high stability of the fixed node itself, the subsequent packet loss rate of the first node in the communication process can be guaranteed.
  • Step 704 The first node obtains a performance parameter level of all the fixed nodes in the parent node set, and determines whether the performance parameter level of the at least two fixed nodes in the parent node set is the highest. If yes, go to step 705; otherwise, go to step 706. .
  • the first node obtains the performance parameter level of each fixed node according to the Rank value of each fixed node in the parent node set and the RSSI value.
  • the performance parameter levels of the at least two fixed nodes are equal, and the performance parameter levels of the at least two fixed nodes are the fixed nodes with the highest performance parameter rank among all the fixed nodes.
  • Step 705 The first node selects a fixed node with the lowest Rank value from the at least two fixed nodes with the highest performance parameter level as the preferred parent node of the first node.
  • Step 706 The first node selects the fixed node with the highest performance parameter level as the preferred parent node of the first node.
  • Step 707 The first node determines whether there is only one mobile node in the parent node set. If yes, step 708 is performed; otherwise, step 709 is performed.
  • Step 708 Select the mobile node as the preferred parent node of the first node.
  • Step 709 The first node obtains the performance parameter level of all the mobile nodes in the parent node set, and determines whether the performance parameter level of the at least two mobile nodes is the highest in the parent node set. If yes, go to step 710; otherwise, go to step 711. .
  • the first node obtains a performance parameter level of each mobile node according to the Rank value of each mobile node in the parent node set and the RSSI value.
  • Step 710 The first node selects, from the at least two mobile nodes with the highest performance parameter level, the mobile node with the largest RSSI value as the preferred parent node of the first node.
  • Step 711 The first node selects the mobile node with the highest performance parameter level as the preferred parent node of the first node.
  • the following describes the process of selecting a preferred parent node in a wireless sensor network in combination with a specific application scenario.
  • Step 800 The first node receives the DIO message sent by the other node, and generates a set of the parent node according to the DIO message.
  • Step 810 The first node determines whether there is a fixed node in the parent node set, and if so, Line 820.
  • Step 820 The first node determines whether there is only one fixed node in the parent node set, and if yes, step 830 is performed.
  • Step 830 Select the only fixed node in the above parent node set as the preferred parent node of the first node.
  • the process of selecting the first node's preferred parent node is:
  • Step 900 The first node receives the DIO message sent by the other node, and generates a set of the parent node according to the DIO message.
  • Step 910 The first node determines whether there is a fixed node in the parent node set, and if yes, step 920 is performed.
  • Step 920 The first node determines whether there is only one fixed node in the parent node set, and if no, step 930 is performed.
  • Step 930 The first node obtains a performance parameter level of all the fixed nodes in the parent node set, and determines whether the performance parameter level of the at least two fixed nodes in the parent node set is the highest. If not, step 940 is performed.
  • Step 940 Select a fixed node with the highest performance parameter level from the above-mentioned parent node set as the preferred parent node of the first node.
  • the process of selecting the first node's preferred parent node is:
  • Step 1000 The first node receives the DIO message sent by the other node, and generates a set of the parent node according to the DIO message.
  • Step 1010 The first node determines whether there is a fixed node in the parent node set, and if yes, step 1020 is performed.
  • Step 1020 The first node determines whether there is only one fixed node in the parent node set. If no, go to step 1030.
  • Step 1030 The first node obtains a performance parameter level of all the fixed nodes in the parent node set, and determines whether the performance parameter level of the at least two fixed nodes in the parent node set is the highest. If yes, go to step 1040.
  • Step 1040 Select a fixed node with the lowest Rank value from the at least two fixed nodes with the highest performance parameter level as the preferred parent node of the first node.
  • the process of selecting the first node's preferred parent node is:
  • Step 1100 The first node receives the DIO message sent by the other node, and generates a set of the parent node according to the DIO message.
  • Step 1110 The first node determines whether there is a fixed node in the parent node set, and if no, step 1120 is performed.
  • Step 1120 The first node determines whether there is only one mobile node in the parent node set, and if yes, step 1130 is performed.
  • Step 1130 Select the only mobile node in the above parent node set as the preferred parent node of the first node.
  • the process of selecting the first node's preferred parent node is:
  • Step 1200 The first node receives a DIO message sent by another node, and generates a set of the parent node according to the DIO message.
  • Step 1210 The first node determines whether there is a fixed node in the parent node set, and if no, step 1220 is performed.
  • Step 1220 The first node determines whether there is only one mobile node in the parent node set. If not, step 1230 is performed.
  • Step 1230 The first node acquires a performance parameter level of all mobile nodes in the parent node set. And determining whether there are at least two mobile nodes in the set of parent nodes has the highest performance parameter level. If no, step 1240 is performed.
  • Step 1240 Select the mobile node with the highest performance parameter level from the above parent node set as the preferred parent node of the first node.
  • the process of selecting the first node's preferred parent node is:
  • Step 1300 The first node receives the DIO message sent by the other node, and generates a set of the parent node according to the DIO message.
  • Step 1310 The first node determines whether there is a fixed node in the parent node set, and if no, step 1320 is performed.
  • Step 1320 The first node determines whether there is only one mobile node in the parent node set, and if no, step 1330 is performed.
  • Step 1330 The first node obtains a performance parameter level of all the mobile nodes in the parent node set, and determines whether the performance parameter level of the at least two mobile nodes in the parent node set is the highest. If yes, go to step 1340.
  • Step 1340 Select, from the at least two mobile nodes with the highest performance parameter level, the mobile node with the largest RSSI value as the preferred parent node of the first node.
  • the present invention provides an apparatus for selecting a parent node in a wireless sensor network, including an obtaining unit 140, a generating unit 141, and a selecting unit 142, where:
  • the obtaining unit 140 is configured to obtain node identification information carried in each DIO message for all received DIO messages, and send the node identification information to the generating unit 141;
  • the generating unit 141 is configured to receive the node identification information sent by the acquiring unit 140, and generate a parent node set based on all the foregoing node identification information, and send the parent node set to the selecting unit 142;
  • the selecting unit 142 is configured to receive the set of parent nodes sent by the generating unit 141, when determining When there are at least two fixed nodes in the parent node set, the fixed node with the highest performance parameter level is selected as the preferred parent node; and when it is determined that there is no fixed node in the parent node set, and at least two mobile nodes exist, the performance parameter is selected.
  • the highest mobile node is the preferred parent.
  • the device further includes a performance parameter level table generating unit 143, configured to: obtain a Rank value of all the fixed nodes or mobile nodes in the parent node set, and set a Rank value of all fixed nodes or mobile nodes according to a sequence from small to large. Perform sorting to generate a Rank list, and assign the values in the Rank list to the highest to lowest ranks in order; obtain the RSSI values of all fixed nodes or mobile nodes in the above parent node set, and RSSI of all fixed nodes or mobile nodes. The values are sorted in descending order to generate an RSSI list, and the values in the RSSI list are sequentially assigned to a high-to-low level; respectively, according to each fixed node or each mobile node in the parent node set. The Rank value and the RSSI value are added to the corresponding locations in the two-dimensional table by adding the node identification information of the fixed node or the mobile node to generate a performance parameter level table.
  • the present invention also provides a preferred parent node selection device in a wireless sensor network, including a transceiver 150, a memory 151, and a processor 152, wherein:
  • the transceiver 150 is configured to receive a DIO message sent by another node.
  • the memory 151 is configured to store an application.
  • the processor 152 is configured to invoke an application in the memory 151 to perform the following operations:
  • the node identifier information carried in each DIO message and generating a set of parent nodes based on the obtained node identifier information; when determining that there are at least two fixed nodes in the parent node set, The fixed node with the highest performance parameter level is selected as the preferred parent node; and when it is determined that there is no fixed node in the parent node set, and there are at least two mobile nodes, the mobile node with the highest performance parameter is selected as the preferred parent node.
  • the processor 152 is further configured to: when it is determined that there is a fixed node in the parent node set, select the fixed node as the preferred parent node. ⁇ Using the above technical solution, the fixed node in the parent node set is preferentially selected as the preferred parent node. Due to the high stability of the fixed node itself, the subsequent packet loss rate of the first node in the communication process can be guaranteed.
  • the processor 152 is specifically configured to: respectively carry each fixed node in the parent node set according to the foregoing Corresponding node identification information DIO message, obtaining the Rank value of each of the fixed nodes, and measuring the received signal strength indication RSSI value of each of the fixed nodes; generating a performance parameter level based on the Rank value and the RSSI value of each fixed node Table, and select the fixed node with the highest performance parameter level in the performance parameter level table as the preferred parent node.
  • the Rank value and the RSSI value of each fixed node are used as performance parameters of the fixed node, because of the Rank value and the RSSI value.
  • the combination can better reflect the performance parameters of different fixed nodes. Therefore, after selecting the performance parameter as the preferred parent node of the first node from the at least two fixed nodes, the first node can be guaranteed to communicate. Network stability in the process, which effectively improves network performance.
  • the processor 152 is further configured to: when the performance parameter level of the at least two fixed nodes in the parent node set is the highest, select a fixed node with the lowest Rank value among the at least two fixed nodes as the preferred parent node. Using the above technical solution, the hop count between the preferred parent node and the root node of the selected first node is minimized, thereby ensuring the stability of the network.
  • the processor 152 is further configured to: when it is determined that there is no fixed node in the parent node set, and there is a mobile node, select the mobile node as the preferred parent node.
  • the processor 152 is specifically configured to: obtain, according to the DIO message that carries the node identifier information corresponding to each mobile node in the parent node set, the Rank value of each of the mobile nodes, and measure the RSSI value of each of the mobile nodes; Based on the Rank value and the RSSI value of each mobile node, a performance parameter level table is generated, and the mobile node with the highest performance parameter level in the above performance parameter level table is selected as the preferred parent node.
  • the Rank value and the RSSI value are comprehensively considered to select the optimal mobile node as the preferred parent node, thereby ensuring the subsequent first The network stability of the nodes in the communication process, thus effectively improving the network performance.
  • the processor 152 is further configured to: when at least two mobile nodes have the highest performance parameter level in the parent node set, select a fixed node with the largest RSSI value among the at least two mobile nodes as the preferred parent node. Using the above technical solution, the received signal strength of the selected parent node of the selected first node is maximized, thereby ensuring network stability and low packet loss rate.
  • the processing unit 152 is further configured to: obtain a Rank value of all the fixed nodes or the mobile node in the parent node set, and sort the Rank values of all the fixed nodes or the mobile node in a small to large order to generate a Rank list, and The values in the Rank list are sequentially assigned a high-to-low level; the RSSI values of all fixed nodes or mobile nodes in the parent node set are obtained, and the RSSI values of all fixed nodes or mobile nodes are performed in descending order.
  • Sorting generates an RSSI list, and assigns the values in the RSSI list to a high-to-low order in order; respectively, according to the Rank value and the RSSI value of each fixed node or each mobile node in the parent node set, respectively.
  • the node identification information of the node or the mobile node is added to the corresponding position in the two-dimensional table to generate a performance parameter level table.
  • the first node obtains the node identifier information carried in each DIO message according to all received DIO messages, and generates a parent node set based on all the node identifier information obtained; When it is determined that there are at least two fixed nodes in the parent node set, the first node selects the fixed node with the highest performance parameter level as the preferred parent node; and when it is determined that there is no fixed node in the parent node set, and there are at least two mobile nodes When the first node selects the mobile node with the highest performance parameter as the preferred parent node.
  • the preferred parent node is selected for any node in the wireless sensor network according to the node type and the performance parameter level of each node in the parent node set, thereby ensuring that the selected preferred parent node is the arbitrary one.
  • the optimal parent node of the node's parent node ensures that any node communicates on the link with the best communication quality, which reduces the system packet loss rate and improves network performance.
  • embodiments of the present invention can be provided as a method, system, or computer program product. Accordingly, the present invention may take the form of an entirely hardware embodiment, an entirely software embodiment, or a combination of software and hardware. Moreover, the invention can be embodied in the form of one or more computer program products embodied on a computer usable storage medium (including but not limited to disk storage, CD-ROM, optical storage, etc.) in which computer usable program code is embodied.
  • a computer usable storage medium including but not limited to disk storage, CD-ROM, optical storage, etc.
  • the computer program instructions can also be stored in a computer readable memory that can direct a computer or other programmable data processing device to operate in a particular manner, such that the instructions stored in the computer readable memory produce an article of manufacture comprising the instruction device.
  • the apparatus implements the functions specified in one or more blocks of a flow or a flow and/or block diagram of the flowchart.
  • These computer program instructions can also be loaded onto a computer or other programmable data processing device such that a series of operational steps are performed on a computer or other programmable device to produce computer-implemented processing for execution on a computer or other programmable device.
  • the instructions provide steps for implementing the functions specified in one or more of the flow or in a block or blocks of a flow diagram.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
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Abstract

本发明提供一种无线传感网络中首选父节点的选择方法及装置，方法为，第一节点根据接收到的所有DIO消息，分别获取每一条DIO消息中携带的节点标识信息，生成父节点集合；当判定上述父节点集合中存在至少两个固定节点时，第一节点选择性能参数等级最高的固定节点作为首选父节点；以及当判定上述父节点集合中不存在固定节点，且存在至少两个移动节点时，第一节点选择性能参数最高的移动节点作为首选父节点。釆用本发明技术方案，依次根据父节点集合中各个节点的节点类型以及性能参数等级为上述任意一节点选择首选父节点，进而保证了选定的首选父节点为该任意一节点的父节点中最优的父节点，从而降低了系统丟包率，提高了网络性能。

Description

一种无线传感网絡中首选父节点的选择方法及装置 技术领域
本发明涉及通信技术领域， 尤其涉及一种无线传感网络中首选父节点的 选择方法及装置。 背景技术
IPv6 ( Internet Protocol Version 6; 网际网络通讯协定第 6版）无线传感网 络中的每一个节点均对应一定的功率发送范围， 当某些节点在其功率发送范 围内无法接入网络时， 上述某些节点将通过其他节点接入网络。
在 IPv6无线传感网络中， 某一节点 (以下简称第一节点）通过其他节点接 入网络的过程为： 第一节点接收到其他节点发送的 DI0 ( Destination Oriented Directed Acyclic Graph Information Object; 有向无环图信息对象）消息后， 根 据该 DI0消息中携带的目标函数及无环图来选择首选父节点，通过该首选父节 点接入网络。 例如， 参阅图 1所示， 根节点广播发送 DI0消息， 与根节点相邻 (即根节点功率发送范围内）的节点 A接收到根节点发送的 DI0消息后， 获取 该 DI0消息中携带的无环图； 并且， 节点 A将自身加入上述无环图， 更新该无 环图， 以及节点 A向根节点回复 DA0 ( Destination Advertisement Object; 目的 地通告） 消息； 节点 A广播发送 DI0消息， 在节点 A功率发送范围内的节点 B 接收到上述 DI0消息后， 获取该 DI0消息中携带的更新后的无环图， 节点 B将 自身加入上述更新后的无环图后， 再次更新该无环图， 且节点 B向节点 A回复 DA0消息。 当无线传感网络启动后， 节点 B接收到节点 C发送的 （DIS, Destination Oriented Directed Acyclic Graph; Information Solicitation有向无环 图请求信息） 消息后， 向节点 C发送 DI0消息， 要求节点 C加入上述再次更新 后的无环图， 节点 C基于该 DI0消息， 向其父节点 B发送 DAO消息， 节点 B接 收到节点 B发送的 DAO消息后， 整合无环图信息， 并反馈 DAO信息至节点 A, 由节点 A将节点 B反馈的上述 D AO信息反馈至根节点。 节点 C即可通过节点 A 连接至根节点， 并通过该根节点接入网络。
目前，上述 IPv6无线传感网络可以应用于移动场景下， 即上述无线网络中 存在移动节点的场景下。 当上述 IPv6无线传感网络应用于移动场景下， 由于 RPL ( IPv6 Routing Protocol for Low-Power and Lossy Networks; 氐功耗有损网 络 IPv6路由协议）中并没有给出在移动场景下首选父节点的选择规则，且移动 节点本身位置不固定的特性会导致链路质量较差，若在移动场景下仍根据 DIO 消息中携带的目标函数以及无环图选择首选父节点， 则在通信过程中容易造 成丟包以及网络不稳定的问题。
基于上述技术问题， 通常通过比较第一节点的首选父节点的 Rank值以及 第一节点的各个父节点中任意一父节点的 Rank值大小的方式， 确定是否令上 述任意一父节点替换上述首选父节点， 其网络拓朴图参阅图 2所示。 参阅图 3 所示 , 通过 Rank值更换首选父节点的过程为：
步骤 300: 第一节点确定选定的任意一父节点 Pl。
其中， 上述第一节点为移动节点或者固定节点， 且第一节点的首选父节 点为 P2, P2可以为移动节点， 可以为固定节点。
步骤 310: 第一节点获取上述任意一父节点 P1的 Rankl值以及首选父节点 P2的 Rank2值。
步骤 320: 第一节点判断 Rankl是否等于 Rank2, 若是， 则执行步骤 330; 否则， 执行步骤 340。
步骤 330:获取上述 P1和 P2的节点类型，若 P1为固定节点， P2为移动节点， 则选择 P1为第一节点的首选父节点； 若 P1为移动节点， 则保持 P2为第一节点 的首选父节点。
步骤 340: 获取 P1和 P2的节点类型， 若 P1为固定节点， P2为移动节点， 则 选择 P1为第一节点的首选父节点； 若 P1为移动节点， 则保持 P2为第一节点的 首选父节点； 若 P1和 P2均为移动节点， 或者 P1和 P2均为固定节点， 则选择上 述两个节点中 Rank值较小的节点作为首选父节点。
由图 3可知， 在上述移动场景下， 第一节点的首选父节点的确定方式中， 已经确定第一节点的首选父节点， 仅比较第一节点的首选父节点与第一节点 的一个父节点的 Rank值， 当上述第一节点存在多个父节点时， 将对任意一父 节点执行上述流程， 处理时间较长， 并且， 由于各个节点的 Rank值并不能体 现该节点的特性， 因此， 通过父节点的 Rank值选择首选父节点， 将造成比较 结果不准确， 选定的首选父节点为非最优父节点， 从而造成丟包率较高的问 题； 并且， 对首选父节点的更换也将造成网络不稳定的问题。
由此可见， 目前对于将 IPv6无线传感网络应用于移动场景下时，对该无线 传感网络中的任意一节点选择首选父节点的方法中， 存在丟包率高， 以及网 络性能差的问题。 发明内容
本发明实施例提供一种无线传感网络中首选父节点的选择方法及装置， 用以解决目前将 IPv6无线传感网络应用于移动场景下时， 对无线传感网络中 的任意一节点选择首选父节点时， 存在的丟包率高以及网络性能差的问题。
第一方面， 提供一种无线传感网络中首选父节点的选择方法， 包括： 针对接收到的所有有向无环图信息对象 DIO消息， 分别获取每一条所述 DIO 消息中携带的节点标识信息， 并基于获取的所有所述节点标识信息， 生 成父节点集合；
当判定所述父节点集合中存在至少两个固定节点时， 选择性能参数等级 最高的固定节点作为首选父节点； 以及
当判定所述父节点集合中不存在固定节点， 且存在至少两个移动节点时， 选择性能参数最高的移动节点作为首选父节点。
结合第一方面， 在第一种可能的实现方式中， 当判定所述父节点集合中 存在一个固定节点时， 选择该固定节点作为首选父节点。
结合第一方面， 在第二种可能的实现方式中， 分别根据携带所述父节点 集合中每一个固定节点对应的节点标识信息的 DIO消息， 获取所述每一个固 定节点的 Rank值， 以及测量所述每一个固定节点的接收信号强度指示 RSSI 值； 基于所述每一个固定节点的 Rank值以及所述 RSSI值， 生成性能参数等 级表， 并选择所述性能参数等级表中性能参数等级最高的固定节点作为首选 父节点。
结合第一方面的第二种可能的实现方式， 在第三种可能的实现方式中， 当所述父节点集合中存在至少两个固定节点的性能参数等级最高时， 选择所 述至少两个固定节点中 Rank值最小的固定节点作为首选父节点。
结合第一方面， 在第四种可能的实现方式中， 当判定所述父节点集合中 不存在固定节点， 且存在一个移动节点时， 选择该移动节点作为首选父节点。
结合第一方面， 在第五种可能的实现方式中， 分别根据携带所述父节点 集合中每一个移动节点对应的节点标识信息的 DIO消息， 获取所述每一个移 动节点的 Rank值， 以及测量所述每一个移动节点的 RSSI值； 基于所述每一 个移动节点的 Rank值以及所述 RSSI值， 生成性能参数等级表， 并选择所述 性能参数等级表中性能参数等级最高的移动节点作为首选父节点。
结合第一方面的第五种可能的实现方式， 在第六种可能的实现方式中， 当所述父节点集合中存在至少两个移动节点的性能参数等级最高， 选择所述 至少两个移动节点中 RSSI值最大的固定节点作为首选父节点。
结第一方面的第二种可能的实现方式， 或者第五种可能的实现方式， 在 第七种可能的实现方式中， 获取所述父节点集合中所有固定节点或者移动节 点的 Rank值， 将所有固定节点或者移动节点的 Rank值按照由小到大的顺序 进行排序生成 Rank列表， 并将所述 Rank列表中的值按照顺序依次赋予由高 到低的等级； 获取所述父节点集合中所有固定节点或者移动节点的 RSSI值， 将所有固定节点或者移动节点的 RSSI值按照由大到小的顺序进行排序生成 RSSI列表， 并将所述 RSSI列表中的值按照顺序依次赋予由高到低的等级； 分别根据所述父节点集合中每一个所述固定节点或者每一个所述移动节点的 Rank值以及 RSSI值， 将所述固定节点或者移动节点的节点标识信息添加至 二维表中的相应位置， 生成所述性能参数等级表。
第二方面， 提供一种无线传感网络中首选父节点的选择装置， 包括： 获取单元， 用于针对接收到的所有有向无环图信息对象 DIO消息， 分别 获取每一条所述 DIO消息中携带的节点标识信息， 并将所述节点标识信息发 送至生成单元；
生成单元， 用于接收所述获取单元发送的节点标识信息， 并基于所有所 述节点标识信息， 生成父节点集合， 并将所述父节点集合发送至选择单元； 选择单元， 用于接收所述选择单元发送的父节点集合， 当判定所述父节 点集合中存在至少两个固定节点时， 选择性能参数等级最高的固定节点作为 首选父节点； 以及当判定所述父节点集合中不存在固定节点， 且存在至少两 个移动节点时， 选择性能参数最高的移动节点作为首选父节点。
结合第二方面， 在第一种可能的实现方式中， 所述选择单元， 进一步用 于： 当判定所述父节点集合中存在一个固定节点时， 选择该固定节点作为首 选父节点。
结合第二方面， 在第二种可能的实现方式中， 所述选择单元， 具体用于： 分别根据携带所述父节点集合中每一个固定节点对应的节点标识的 DIO 消 息， 获取所述每一个固定节点的 Rank值， 以及测量所述每一个固定节点的接 收信号强度指示 RSSI值； 基于所述每一个固定节点的 Rank值以及所述 RSSI 值， 生成性能参数等级表， 并选择所述性能参数等级表中性能参数等级最高 的固定节点作为首选父节点。
结合第二方面的第二种可能的实现方式， 在第三种可能的实现方式中， 当所述父节点集合中存在至少两个固定节点的性能参数等级最高时， 选择所 述至少两个固定节点中 Rank值最小的固定节点作为首选父节点。
结合第二方面， 在第四种可能的实现方式中， 当判定所述父节点集合中 不存在固定节点， 且存在一个移动节点时， 选择该移动节点作为首选父节点。
结合第二方面， 在第五种可能的实现方式中， 分别根据携带所述父节点 集合中每一个移动节点对应的节点标识的 DIO消息， 获取所述每一个移动节 点的 Rank值， 以及测量所述每一个移动节点的 RSSI值； 基于所述每一个移 动节点的 Rank值以及所述 RSSI值， 生成性能参数等级表， 并选择所述性能 参数等级表中性能参数等级最高的移动节点作为首选父节点。
结合第二方面的第五种可能的实现方式， 在第六种可能的实现方式中， 当所述父节点集合中存在至少两个移动节点的性能参数等级最高， 选择所述 至少两个移动节点中 RSSI值最大的固定节点作为首选父节点。
结合第二方面的第二种可能的实现方式， 或者第五种可能的实现方式， 在第七种可能的实现方式中， 获取所述父节点集合中所有固定节点或者移动 节点的 Rank值， 将所有固定节点或者移动节点的 Rank值按照由小到大的顺 序进行排序生成 Rank列表， 并将所述 Rank列表中的值按照顺序依次赋予由 高到低的等级；获取所述父节点集合中所有固定节点或者移动节点的 RSSI值， 将所有固定节点或者移动节点的 RSSI值按照由大到小的顺序进行排序生成 RSSI列表， 并将所述 RSSI列表中的值按照顺序依次赋予由高到低的等级； 分别根据所述父节点集合中每一个所述固定节点或者每一个所述移动节点的 Rank值以及 RSSI值， 将所述固定节点或者移动节点的节点标识添加至二维 表中的相应位置， 生成所述性能参数等级表。
第三方面， 提供一种无线传感网络中首选父节点的选择设备， 包括： 收发器， 用于接收其他节点发送的 DIO消息；
存储器， 用于存储应用程序。
处理器， 用于调用存储器中的应用程序执行如下操作：
针对接收到的所有 DIO消息， 分别获取每一条 DIO消息中携带的节点标 识信息， 并基于获取的所有节点标识信息， 生成父节点集合； 当判定该父节 点集合中存在至少两个固定节点时， 选择性能参数等级最高的固定节点作为 首选父节点； 以及当判定上述父节点集合中不存在固定节点， 且存在至少两 个移动节点时， 选择性能参数最高的移动节点作为首选父节点。
结合第三方面， 在第一种可能的实现方式中， 所述处理器， 进一步用于： 当判定所述父节点集合中存在一个固定节点时， 选择该固定节点作为首选父 节点。
结合第三方面， 在第二种可能的实现方式中， 所述处理器， 具体用于： 分别根据携带所述父节点集合中每一个固定节点对应的节点标识信息的 DIO 消息， 获取所述每一个固定节点的 Rank值， 以及测量所述每一个固定节点的 接收信号强度指示 RSSI值； 基于所述每一个固定节点的 Rank值以及所述 RSSI值， 生成性能参数等级表， 并选择所述性能参数等级表中性能参数等级 最高的固定节点作为首选父节点。
结合第三方面的第二种可能的实现方式， 在第三种可能的实现方式中， 所述处理器， 进一步用于： 当所述父节点集合中存在至少两个固定节点的性 能参数等级最高时，选择所述至少两个固定节点中 Rank值最小的固定节点作 为首选父节点。
结合第三方面， 在第四种可能的实现方式中， 所述处理器， 进一步用于： 当判定所述父节点集合中不存在固定节点， 且存在一个移动节点时， 选择该 移动节点作为首选父节点。
结合第三方面， 在第五种可能的实现方式中， 所述处理器， 具体用于： 分别根据携带所述父节点集合中每一个移动节点对应的节点标识信息的 DIO 消息， 获取所述每一个移动节点的 Rank值， 以及测量所述每一个移动节点的 RSSI值； 基于所述每一个移动节点的 Rank值以及所述 RSSI值， 生成性能参 数等级表， 并选择所述性能参数等级表中性能参数等级最高的移动节点作为 首选父节点。
结合第三方面的第五种可能的实现方式， 在第六种可能的实现方式中， 所述处理器， 进一步用于： 当所述父节点集合中存在至少两个移动节点的性 能参数等级最高，选择所述至少两个移动节点中 RSSI值最大的固定节点作为 首选父节点。
结合第三方面的第二种的可能的实现方式， 或者第五种可能的实现方式， 所述处理器， 进一步用于： 获取所述父节点集合中所有固定节点或者移动节 点的 Rank值， 将所有固定节点或者移动节点的 Rank值按照由小到大的顺序 进行排序生成 Rank列表， 并将所述 Rank列表中的值按照顺序依次赋予由高 到低的等级； 获取所述父节点集合中所有固定节点或者移动节点的 RSSI值， 将所有固定节点或者移动节点的 RSSI值按照由大到小的顺序进行排序生成 RSSI列表， 并将所述 RSSI列表中的值按照顺序依次赋予由高到低的等级； 分别根据所述父节点集合中每一个所述固定节点或者每一个所述移动节点的 Rank值以及 RSSI值， 将所述固定节点或者移动节点的节点标识信息添加至 二维表中的相应位置， 生成所述性能参数等级表。
本发明实施例中， 无线传感网络中的任意一节点接收到其他节点发送的 DIO消息后， 基于该 DIO消息生成父节点集合， 当该父节点集合中存在固定 节点时， 优选性能参数等级最高的固定节点作为上述任意一节点的首选父节 点， 当上述父节点集合中不存在固定节点， 仅存在移动节点时， 优选性能参 数等级最高的移动节点作为上述任意一节点的首选父节点。 釆用本发明技术 方案， 依次根据父节点集合中各个节点的节点类型以及性能参数等级为上述 任意一节点选择首选父节点， 进而保证了选定的首选父节点为该任意一节点 的父节点中最优的父节点， 从而降低了系统丟包率， 提高了网络性能。 附图说明
图 1为现有技术中无线传感网络中无环图构造流程；
图 2为现有技术中无线传感网络中网络拓朴示意图；
图 3为现有技术中无线传感网络中首选父节点选择流程图；
图 4为本发明实施例中无线传感网络架构图；
图 5为本发明实施例中无线传感网络中选择首选父节点的流程图； 图 6为本发明实施例中无线传感网络中网络拓朴示意图；
图 7为本发明实施例中无线传感网络中选择首选父节点的详细流程图； 图 8 为本发明实施例中具体应用场景下无线传感网络中选择首选父节点 的流程图一；
图 9 为本发明实施例中具体应用场景下无线传感网络中选择首选父节点 的流程图二；
图 10为本发明实施例中具体应用场景下无线传感网络中选择首选父节点 的流程图三；
图 11为本发明实施例中具体应用场景下无线传感网络中选择首选父节点 的流程图四；
图 12为本发明实施例中具体应用场景下无线传感网络中选择首选父节点 的流程图五；
图 13为本发明实施例中具体应用场景下无线传感网络中选择首选父节点 的流程图六；
图 14为本发明实施例中无线传感网络中首选父节点选择装置；
图 15为本发明实施例中无线传感网络中首选父节点选择设备。 具体实施方式
为使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合本发 明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于 本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获 得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。
为了解决目前对于将 IPv6无线传感网络应用于移动场景下时， 对该无线 传感网络中的任意一节点选择首选父节点的方法中， 存在丟包率高， 以及网 络性能差的问题。 本发明实施例中， 无线传感网络中的任意一节点接收到其 他节点发送的 DIO消息后， 基于该 DIO消息生成父节点集合， 当该父节点集 合中存在固定节点时， 优选性能参数等级最高的固定节点作为上述任意一节 点的首选父节点， 当上述父节点集合中不存在固定节点， 仅存在移动节点时， 优选性能参数等级最高的移动节点作为上述任意一节点的首选父节点。 釆用 本发明技术方案， 依次根据父节点集合中各个节点的节点类型以及性能参数 等级为上述任意一节点选择首选父节点， 进而保证了选定的首选父节点为该 任意一节点的父节点中最优的父节点， 从而降低了系统丟包率， 提高了网络 性能。 下面结合附图对本发明优选的实施方式进行详细说明。
参阅图 4所示为本发明实施例中无线传感网络架构图， 在该无线传感网络 中包括移动节点， 固定节点， 根节点， 服务器， 其中， 上述移动节点以及固 定节点通过各自的父节点连接至根节点， 或者， 上述移动节点以及固定节点 直接连接至根节点， 通过该根节点连接至服务器， 由服务器接入网络。
参阅图 5 所示， 本发明实施例中， 在无线传感网络中选择首选父节点的 流程为：
步骤 500: 第一节点针对接收到的所有 DIO消息， 分别获取每一条 DIO 消息中携带的节点标识信息， 并基于获取的所有节点标识信息， 生成父节点 集合。
本发明实施例中， 参阅图 6所示， 在无线传感网络的无环图构造过程中， 已经加入无环图的各个节点向周围广播发送 DIO消息， 第一节点接收其他节 点发送的 DIO消息， 该 DIO消息中携带节点标识信息， 根据节点标识信息中 包含的节点类型的不同， 将各个节点分为固定节点和移动节点。
第一节点基于上述每一个节点标识信息， 整合所有节点的节点标识信息， 生成父节点集合， 即将上述向第一节点发送 DIO消息的各个节点均作为该第 一节点的父节点， 并将上述各个节点及其对应的节点标识信息存储至上述父 节点集合中。
步骤 510: 当判定上述父节点集合中存在至少两个固定节点时， 第一节点 选择性能参数等级最高的固定节点作为首选父节点； 以及当判定上述父节点 集合中不存在固定节点， 且存在至少两个移动节点时， 第一节点选择性能参 数最高的移动节点作为首选父节点。
本发明实施例中， 父节点集合中可以包含一个固定节点以及移动节点， 也可以包含至少两个固定节点以及移动节点， 还可以不包含固定节点， 仅包 含移动节点， 具体为：
当上述父节点集合中包含多个父节点， 该多个父节点中仅存在一个父节 点为固定节点时， 第一节点选择该固定节点作为首选父节点。 釆用上述技术 方案， 优先选择父节点集合中的固定节点作为首选父节点， 由于固定节点本 身稳定性较高的特性， 能够保证后续第一节点在通信过程中较低的丟包率。
进一步的， 当上述父节点集合中包含至少两个固定节点时， 第一节点分 别根据该父节点集合中每一个固定节点对应的节点标识信息的 DIO消息， 获 取该每一个固定节点的 Rank值，以及测量该每一个固定节点的 RSSK Received Signal Strength Indication; 接收信号强度指示）值； 根据上述获取的每一个固 定节点的 Rank值以及测量得到的 RSSI值， 生成性能参数等级表， 并选择该 性能参数等级表中性能参数等级最高的固定节点作为首选父节点，其中， Rank 值为反映第一节点距离根节点的跳数参量， 性能参数等级最高的固定节点即 为 Rank值对应的等级以及 RSSI值对应的等级之和最小的固定节点。
釆用上述技术方案， 当第一节点的父节点集合中存在至少两个固定节点 时，将每一个固定节点的 Rank值以及 RSSI值均作为该固定节点的性能参数， 由于 Rank值以及 RSSI值两者结合能够更加准确地反映不同固定节点的性能 参数， 因此， 从上述至少两个固定节点中选择性能参数更优固定节点作为第 一节点的首选父节点后， 能够切实保证后续第一节点在通信过程中的网络稳 定性， 从而有效提高了网络性能。
在上述过程中， 生成第一节点的性能参数等级表的过程为： 获取第一节 点的父节点集合中所有固定节点的 Rank值， 将所有固定节点的 Rank值按照 由小到大的顺序进行排序生成 Rank列表， 并将该 Rank列表中的值按照顺序 依次赋予由高到低的等级； 获取上述父节点集合中所有固定节点或者移动节 点的 RSSI值， 将上述所有固定节点或者移动节点的 RSSI值按照由大到小的 顺序进行排序生成 RSSI列表， 并将该 RSSI列表中的值按照顺序依次赋予由 分别根据上述父节点集合中每一个固定节点的 Rank值以及 RSSI值， 将上述 固定节点的节点标识信息添加至上述二维表中的相应位置， 生成性能参数等 级表。
例如， 第一节点的父节点集合中包括六个固定节点， 分别为 Al , A2, A3, A4, A5和 A6, 其中， Al, A2, A3, A4, A5和 A6的 Rank值依次为 Rankl, Rank2 , Rank3, Rank4, Rank5, Rank6, 且 Rankl < Rank2 < Rank6 < Rank3 < Rank4 < Rank5； Al, A2, A3, A4, A5和 A6 的 RSSI值依次为 RSSI6 > RSSI1 > RSSI2 > RSSI5 > RSSI3 > RSSI4。 基于上述 Rank值的排序顺 序分别为上述各个固定节点的 Rank值赋予不同的等级，即将 Rankl赋值为等 级 1 , Rank2赋值为等级 2, Rank6赋值为等级 3, Rank3赋值为等级 4, Rank4 赋值为等级 5, Rank5赋值为等级 6; 基于上述 RSSI值的排序顺序分别为上 述各个固定节点的 RSSI值赋予不同的等级，即将 RSSI6赋值为等级 1, RSSI1 值赋值为等级 2, RSSI2赋值为等级 3, RSSI5赋值为等级 4, RSSI3赋值为等 级 5, RSSI4赋值为等级 6。 基于上述对各个固定节点的 Rank值以及 RSSI值 的等级， 获得性能参数等级表， 参阅表 1所示。
表 1
Figure imgf000014_0001
基于上述技术方案，在表 1中， 固定节点 A1的性能参数等级最高， 因此, 选择固定节点 A1作为第一节点的首选父节点。
进一步的， 当第一节点的父节点集合中存在至少两个固定节点的性能参 数最高时，选择该至少两个固定节点中 Rank值最小的固定节点作为首选父节 点。 例如， 在表 1中， 若父节点集合中不存在固定节点 Al, A2和 A6, 则固 定节点 A3 (5+4=9)和固定节点 A5 (3+6=9) 的性能参数等级相等， 且该性 能参数等级为上述表 1中的最高等级， 比较固定节点 A3和 A5的 Rank值， 即比较 Rank3与 Rank5的大小， 由于 Rank3 < Rank5 , 因此， 选择固定节点 3 作为第一节点的首选父节点。 釆用上述技术方案， 使选定的第一节点的首选 父节点与根节点之间的跳数最少， 从而保证了网络的稳定性。
当上述第一节点的父节点集合中不存在固定节点， 而仅存在移动节点时 , 对第一节点的首选父节点的选择过程为：
当上述第一节点的父节点集合中仅存在一个移动节点时， 第一节点选择 该移动节点作为首选父节点。
当上述第一节点的父节点集合中存在至少两个移动节点时， 第一节点分 别根据上述父节点集合中的每一个移动节点对应的节点标识信息的 DIO 消 息， 获取该每一个移动节点的 Rank值， 以及测量该每一个移动节点的 RSSI 值； 基于上述获得的每一个移动节点的 Rank值以及测量得到的 RSSI值， 生 成性能参数等级表， 并选择该性能参数等级表中性能参数等级最高的移动节 点作为首选父节点。 其中， 性能参数等级最高的移动节点即为 Rank值对应的 等级以及 RSSI值对应的等级之和最小的移动节点。 釆用上述技术方案， 当第 一节点的父节点集合中存在至少两个移动节点时，综合考虑 Rank值以及 RS SI 值从而选定最优的移动节点作为首选父节点， 从而能够切实保证后续第一节 点在通信过程中的网络稳定性， 从而有效提高了网络性能。
在上述过程中， 生成第一节点的性能参数等级表的过程为： 获取第一节 点的父节点集合中所有移动节点的 Rank值， 将所有移动节点的 Rank值按照 由小到大的顺序进行排序生成 Rank列表， 并将该 Rank列表中的值按照顺序 依次赋予由高到低的等级； 获取上述父节点集合中所有移动节点或者移动节 点的 RSSI值， 将上述所有移动节点或者移动节点的 RSSI值按照由大到小的 顺序进行排序生成 RSSI列表， 并将该 RSSI列表中的值按照顺序依次赋予由 分别根据上述父节点集合中每一个移动节点的 Rank值以及 RSSI值， 将上述 移动节点添加至上述二维表中的相应位置， 生成性能参数等级表。 当上述第一节点的父节点集合中存在至少两个移动节点的性能参数最 高， 选择该至少两个移动节点中 RSSI值最大的移动节点作为首选父节点。 釆 用上述技术方案， 使选定的第一节点的首选父节点的接收信号强度最大， 从 而保证了网络的稳定性以及低丟包率。
基于上述技术方案， 参阅图 7 所示， 本发明实施例中无线传感网络中选 择首选父节点的详细流程为：
步骤 700: 第一节点接收其他节点发送的 DIO消息， 并根据该 DIO消息 生成父节点集合。
其中， 父节点集合中包含第一节点的各个父节点的节点类型。
步骤 701 : 第一节点判断上述父节点集合中是否存在固定节点， 若是， 执 行步骤 702; 否则， 执行步骤 707。
步骤 702: 第一节点判断上述父节点集合中是否仅存在一个固定节点， 若 是， 执行步骤 703; 否则， 执行步骤 704。
步骤 703： 选择该固定节点作为第一节点的首选父节点。
釆用上述技术方案， 优先选择父节点集合中的固定节点作为首选父节点， 由于固定节点本身稳定性较高的特性， 能够保证后续第一节点在通信过程中 较低的丟包率。
步骤 704: 第一节点获取父节点集合中所有固定节点的性能参数等级， 并 判断该父节点集合中是否存在至少两个固定节点的性能参数等级最高， 若是, 执行步骤 705; 否则， 执行步骤 706。
其中， 第一节点根据父节点集合中各个固定节点的 Rank值以及 RSSI值 获取各个固定节点的性能参数等级。 上述至少两个固定节点的性能参数等级 相等， 并且， 该至少两个固定节点的性能参数等级为上述所有固定节点中性 能参数等级最高的固定节点。
步骤 705：第一节点从上述性能参数等级最高的至少两个固定节点中选择 Rank值最小的固定节点作为第一节点的首选父节点。
釆用上述技术方案， 当第一节点的父节点集合中存在至少两个固定节点 时，将每一个固定节点的 Rank值以及 RSSI值均作为该固定节点的性能参数， 由于 Rank值以及 RSSI值两者结合能够更加准确地反映不同固定节点的性能 参数， 因此， 从上述至少两个固定节点中选择性能参数更优固定节点作为第 一节点的首选父节点后， 能够切实保证后续第一节点在通信过程中的网络稳 定性， 从而有效提高了网络性能。
步骤 706：第一节点选择性能参数等级最高的固定节点作为第一节点的首 选父节点。
步骤 707: 第一节点判断父节点集合中是否仅存在一个移动节点， 若是， 执行步骤 708; 否则， 执行步骤 709。
步骤 708： 选择该移动节点作为第一节点的首选父节点。
步骤 709: 第一节点获取父节点集合中所有移动节点的性能参数等级， 并 判断该父节点集合中是否存在至少两个移动节点的性能参数等级最高， 若是, 执行步骤 710; 否则， 执行步骤 711。
其中， 第一节点根据父节点集合中各个移动节点的 Rank值以及 RSSI值 获取各个移动节点的性能参数等级。
步骤 710:第一节点从上述性能参数等级最高的至少两个移动节点中选择 RSSI值最大的移动节点作为第一节点的首选父节点。
步骤 711 :第一节点选择性能参数等级最高的移动节点作为第一节点的首 选父节点。
下面结合具体应用场景， 具体描述不同应用场景下， 在无线传感网络中 选择首选父节点的过程。
实现方式一
当第一节点的父节点集合中仅包含一个固定节点时， 参阅图 8所示， 选 择第一节点的首选父节点的流程为：
步骤 800: 第一节点接收其他节点发送的 DIO消息， 并根据该 DIO消息 生成父节点集合。
步骤 810: 第一节点判断上述父节点集合中是否存在固定节点， 若是， 执 行步骤 820。
步骤 820: 第一节点判断上述父节点集合中是否仅存在一个固定节点， 若 是， 执行步骤 830。
步骤 830:选择上述父节点集合中唯一的固定节点作为第一节点的首选父 节点。
实现方式二
当第一节点的父节点集合中仅包含至少两个固定节点时， 参阅图 9所示， 选择第一节点的首选父节点的流程为：
步骤 900: 第一节点接收其他节点发送的 DIO消息， 并根据该 DIO消息 生成父节点集合。
步骤 910: 第一节点判断上述父节点集合中是否存在固定节点， 若是， 执 行步骤 920。
步骤 920: 第一节点判断上述父节点集合中是否仅存在一个固定节点， 若 否， 执行步骤 930。
步骤 930: 第一节点获取父节点集合中所有固定节点的性能参数等级， 并 判断该父节点集合中是否存在至少两个固定节点的性能参数等级最高， 若否， 执行步骤 940。
步骤 940:从上述父节点集合中选择性能参数等级最高的固定节点作为第 一节点的首选父节点。
实现方式三
当第一节点的父节点集合中仅包含至少两个固定节点时，参阅图 10所示， 选择第一节点的首选父节点的流程为：
步骤 1000: 第一节点接收其他节点发送的 DIO消息， 并根据该 DIO消息 生成父节点集合。
步骤 1010: 第一节点判断上述父节点集合中是否存在固定节点， 若是， 执行步骤 1020。
步骤 1020: 第一节点判断上述父节点集合中是否仅存在一个固定节点， 若否， 执行步骤 1030。
步骤 1030: 第一节点获取父节点集合中所有固定节点的性能参数等级， 并判断该父节点集合中是否存在至少两个固定节点的性能参数等级最高， 若 是， 执行步骤 1040。
步骤 1040: 从上述性能参数等级最高的至少两个固定节点中选择 Rank 值最小的固定节点作为第一节点的首选父节点。
实现方式四
当第一节点的父节点集合中仅包含一个移动节点时， 参阅图 11所示， 选 择第一节点的首选父节点的流程为：
步骤 1100: 第一节点接收其他节点发送的 DIO消息， 并根据该 DIO消息 生成父节点集合。
步骤 1110: 第一节点判断上述父节点集合中是否存在固定节点， 若否， 执行步骤 1120。
步骤 1120: 第一节点判断上述父节点集合中是否仅存在一个移动节点， 若是， 执行步骤 1130。
步骤 1130: 选择上述父节点集合中唯一的移动节点作为第一节点的首选 父节点。
实现方式五
当第一节点的父节点集合中仅包含至少两个移动节点时，参阅图 12所示， 选择第一节点的首选父节点的流程为：
步骤 1200: 第一节点接收其他节点发送的 DIO消息， 并根据该 DIO消息 生成父节点集合。
步骤 1210: 第一节点判断上述父节点集合中是否存在固定节点， 若否， 执行步骤 1220。
步骤 1220: 第一节点判断父节点集合中是否仅存在一个移动节点， 若否， 执行步骤 1230。
步骤 1230: 第一节点获取父节点集合中所有移动节点的性能参数等级， 并判断该父节点集合中是否存在至少两个移动节点的性能参数等级最高， 若 否， 执行步骤 1240。
步骤 1240: 从上述父节点集合中选择性能参数等级最高的移动节点作为 第一节点的首选父节点。
实现方式六
当第一节点的父节点集合中仅包含至少两个移动节点时，参阅图 13所示， 选择第一节点的首选父节点的流程为：
步骤 1300: 第一节点接收其他节点发送的 DIO消息， 并根据该 DIO消息 生成父节点集合。
步骤 1310: 第一节点判断上述父节点集合中是否存在固定节点， 若否， 执行步骤 1320。
步骤 1320: 第一节点判断上述父节点集合中是否仅存在一个移动节点， 若否， 执行步骤 1330。
步骤 1330: 第一节点获取父节点集合中所有移动节点的性能参数等级， 并判断该父节点集合中是否存在至少两个移动节点的性能参数等级最高， 若 是， 执行步骤 1340。
步骤 1340: 从上述性能参数等级最高的至少两个移动节点中选择 RSSI 值最大的移动节点作为第一节点的首选父节点。
基于上述技术方案， 参阅图 14所示， 本发明提供一种无线传感网络中首 选父节点的装置， 包括获取单元 140, 生成单元 141 , 以及选择单元 142, 其 中：
获取单元 140, 用于针对接收到的所有 DIO消息， 分别获取每一条 DIO 消息中携带的节点标识信息， 并将该节点标识信息发送至生成单元 141 ;
生成单元 141 , 用于接收上述获取单元 140发送的节点标识信息， 并基于 所有上述节点标识信息， 生成父节点集合， 并将上述父节点集合发送至选择 单元 142;
选择单元 142, 用于接收上述生成单元 141发送的父节点集合， 当判定该 父节点集合中存在至少两个固定节点时， 选择性能参数等级最高的固定节点 作为首选父节点； 以及当判定上述父节点集合中不存在固定节点， 且存在至 少两个移动节点时， 选择性能参数最高的移动节点作为首选父节点。
其中， 上述装置还包括性能参数等级表生成单元 143 , 用于： 获取上述父 节点集合中所有固定节点或者移动节点的 Rank值，将所有固定节点或者移动 节点的 Rank值按照由小到大的顺序进行排序生成 Rank列表， 并将该 Rank 列表中的值按照顺序依次赋予由高到低的等级； 获取上述父节点集合中所有 固定节点或者移动节点的 RSSI值， 将所有固定节点或者移动节点的 RSSI值 按照由大到小的顺序进行排序生成 RSSI列表， 并将该 RSSI列表中的值按照 顺序依次赋予由高到低的等级； 分别根据上述父节点集合中每一个固定节点 或者每一个移动节点的 Rank值以及 RSSI值， 将上述固定节点或者移动节点 的节点标识信息添加至二维表中的相应位置， 生成性能参数等级表。
参阅图 15所示， 本发明还提供一种无线传感网络中首选父节点的选择设 备， 包括收发器 150, 存储器 151 , 处理器 152, 其中：
收发器 150, 用于接收其他节点发送的 DIO消息；
存储器 151 , 用于存储应用程序。
处理器 152, 用于调用存储器 151中的应用程序执行如下操作：
针对接收到的所有 DIO消息， 分别获取每一条 DIO消息中携带的节点标 识信息， 并基于获取的所有节点标识信息， 生成父节点集合； 当判定该父节 点集合中存在至少两个固定节点时， 选择性能参数等级最高的固定节点作为 首选父节点； 以及当判定上述父节点集合中不存在固定节点， 且存在至少两 个移动节点时， 选择性能参数最高的移动节点作为首选父节点。
处理器 152,进一步用于：当判定上述父节点集合中存在一个固定节点时， 选择该固定节点作为首选父节点。 釆用上述技术方案， 优先选择父节点集合 中的固定节点作为首选父节点， 由于固定节点本身稳定性较高的特性， 能够 保证后续第一节点在通信过程中较低的丟包率。
处理器 152, 具体用于： 分别根据携带上述父节点集合中每一个固定节点 对应的节点标识信息的 DIO消息，获取上述每一个固定节点的 Rank值， 以及 测量上述每一个固定节点的接收信号强度指示 RSSI值；基于每一个固定节点 的 Rank值以及 RSSI值， 生成性能参数等级表， 并选择性能参数等级表中性 能参数等级最高的固定节点作为首选父节点。 釆用上述技术方案， 当第一节 点的父节点集合中存在至少两个固定节点时，将每一个固定节点的 Rank值以 及 RSSI值均作为该固定节点的性能参数，由于 Rank值以及 RSSI值两者结合 能够更加准确地反映不同固定节点的性能参数， 因此， 从上述至少两个固定 节点中选择性能参数更优固定节点作为第一节点的首选父节点后， 能够切实 保证后续第一节点在通信过程中的网络稳定性， 从而有效提高了网络性能。
处理器 152, 进一步用于： 当上述父节点集合中存在至少两个固定节点的 性能参数等级最高时，选择至少两个固定节点中 Rank值最小的固定节点作为 首选父节点。 釆用上述技术方案， 使选定的第一节点的首选父节点与根节点 之间的跳数最少， 从而保证了网络的稳定性。
处理器 152, 进一步用于： 当判定上述父节点集合中不存在固定节点， 且 存在一个移动节点时， 选择该移动节点作为首选父节点。
处理器 152, 具体用于： 分别根据携带上述父节点集合中每一个移动节点 对应的节点标识信息的 DIO消息，获取上述每一个移动节点的 Rank值， 以及 测量上述每一个移动节点的 RSSI值； 基于每一个移动节点的 Rank值以及 RSSI值， 生成性能参数等级表， 并选择上述性能参数等级表中性能参数等级 最高的移动节点作为首选父节点。 釆用上述技术方案， 当第一节点的父节点 集合中存在至少两个移动节点时， 综合考虑 Rank值以及 RSSI值从而选定最 优的移动节点作为首选父节点， 从而能够切实保证后续第一节点在通信过程 中的网络稳定性， 从而有效提高了网络性能。
处理器 152, 进一步用于： 当上述父节点集合中存在至少两个移动节点的 性能参数等级最高，选择至少两个移动节点中 RSSI值最大的固定节点作为首 选父节点。 釆用上述技术方案， 使选定的第一节点的首选父节点的接收信号 强度最大， 从而保证了网络的稳定性以及低丟包率。 处理单元 152, 进一步用于： 获取上述父节点集合中所有固定节点或者移 动节点的 Rank值， 将所有固定节点或者移动节点的 Rank值按照由小到大的 顺序进行排序生成 Rank列表， 并将该 Rank列表中的值按照顺序依次赋予由 高到低的等级；获取上述父节点集合中所有固定节点或者移动节点的 RSSI值， 将所有固定节点或者移动节点的 RSSI值按照由大到小的顺序进行排序生成 RSSI列表， 并将该 RSSI列表中的值按照顺序依次赋予由高到低的等级； 分 别根据上述父节点集合中每一个固定节点或者每一个移动节点的 Rank值以及 RSSI值， 将上述固定节点或者移动节点的节点标识信息添加至二维表中的相 应位置， 生成性能参数等级表。
综上所述， 本发明实施例中， 第一节点根据接收到的所有 DIO消息， 分 别获取每一条 DIO消息中携带的节点标识信息， 并基于获取的所有节点标识 信息， 生成父节点集合； 当判定上述父节点集合中存在至少两个固定节点时， 第一节点选择性能参数等级最高的固定节点作为首选父节点； 以及当判定上 述父节点集合中不存在固定节点， 且存在至少两个移动节点时， 第一节点选 择性能参数最高的移动节点作为首选父节点。 釆用本发明技术方案， 依次根 据父节点集合中各个节点的节点类型以及性能参数等级为无线传感网络中的 任意一节点选择首选父节点， 进而保证了选定的首选父节点为该任意一节点 的父节点中最优的父节点， 确保该任意一节点在通信质量最好的链路进行通 信， 从而降低了系统丟包率， 提高了网络性能。
本领域内的技术人员应明白， 本发明的实施例可提供为方法、 系统、 或 计算机程序产品。 因此， 本发明可釆用完全硬件实施例、 完全软件实施例、 或结合软件和硬件方面的实施例的形式。 而且， 本发明可釆用在一个或多个 其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质 (包含但不限于磁盘 存储器、 CD-ROM、 光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、 设备（系统）、 和计算机程序产 品的流程图和 /或方框图来描述的。 应理解可由计算机程序指令实现流程图 和 /或方框图中的每一流程和 /或方框、 以及流程图和 /或方框图中的流程 和 /或方框的结合。 可提供这些计算机程序指令到通用计算机、 专用计算机、 嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器， 使得通 过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流 程图一个流程或多个流程和 /或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的 装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设 备以特定方式工作的计算机可读存储器中， 使得存储在该计算机可读存储器 中的指令产生包含指令装置的制造品， 该指令装置实现在流程图一个流程或 多个流程和 /或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上， 使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的 处理， 从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图 一个流程或多个流程和 /或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步 骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例， 但本领域内的技术人员一旦得知了 基本创造性概念， 则可对这些实施例作出另外的变更和修改。 所以， 所附权 利要求意欲解释为包含优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。 脱离本发明实施例的精神和范围。 这样， 倘若本发明实施例的这些修改和变 型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内， 则本发明也意图包含这些 改动和变型在内。

Claims

权 利 要 求
1、 一种无线传感网络中首选父节点的选择方法， 其特征在于， 包括： 针对接收到的所有有向无环图信息对象 DIO消息， 分别获取每一条所述
DIO 消息中携带的节点标识信息， 并基于获取的所有所述节点标识信息， 生 成父节点集合；
当判定所述父节点集合中存在至少两个固定节点时， 选择性能参数等级 最高的固定节点作为首选父节点； 以及
当判定所述父节点集合中不存在固定节点， 且存在至少两个移动节点时， 选择性能参数最高的移动节点作为首选父节点。
2、 如权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 进一步包括：
当判定所述父节点集合中存在一个固定节点时， 选择该固定节点作为首 选父节点。
3、 如权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 当判定所述父节点集合中存 在至少两个固定节点时， 选择性能参数等级最高的固定节点作为首选父节点， 具体包括：
分别根据携带所述父节点集合中每一个固定节点对应的节点标识信息的 DIO消息， 获取所述每一个固定节点的 Rank值， 以及测量所述每一个固定节 点的接收信号强度指示 RSSI值；
基于所述每一个固定节点的 Rank值以及所述 RSSI值， 生成性能参数等 级表， 并选择所述性能参数等级表中性能参数等级最高的固定节点作为首选 父节点。
4、 如权利要求 3所述的方法， 其特征在于， 进一步包括：
当所述父节点集合中存在至少两个固定节点的性能参数等级最高时， 选 择所述至少两个固定节点中 Rank值最小的固定节点作为首选父节点。
5、 如权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 进一步包括：
当判定所述父节点集合中不存在固定节点， 且存在一个移动节点时， 选 择该移动节点作为首选父节点。
6、 如权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 当判定所述父节点集合中不 存在固定节点， 且存在至少两个移动节点时， 选择性能参数等级最高的移动 节点作为首选父节点， 具体包括：
分别根据携带所述父节点集合中每一个移动节点对应的节点标识信息的 DIO消息， 获取所述每一个移动节点的 Rank值， 以及测量所述每一个移动节 点的 RSSI值；
基于所述每一个移动节点的 Rank值以及所述 RSSI值， 生成性能参数等 级表， 并选择所述性能参数等级表中性能参数等级最高的移动节点作为首选 父节点。
7、 如权利要求 6所述的方法， 其特征在于， 进一步包括：
当所述父节点集合中存在至少两个移动节点的性能参数等级最高， 选择 所述至少两个移动节点中 RSSI值最大的固定节点作为首选父节点。
8、 如权利要求 3或 6所述的方法， 其特征在于， 生成所述性能参数等级 表， 包括：
获取所述父节点集合中所有固定节点或者移动节点的 Rank值，将所有固 定节点或者移动节点的 Rank值按照由小到大的顺序进行排序生成 Rank列表， 并将所述 Rank列表中的值按照顺序依次赋予由高到低的等级；
获取所述父节点集合中所有固定节点或者移动节点的 RSSI值，将所有固 定节点或者移动节点的 RSSI值按照由大到小的顺序进行排序生成 RSSI列表， 并将所述 RSSI列表中的值按照顺序依次赋予由高到低的等级；
分别根据所述父节点集合中每一个所述固定节点或者每一个所述移动节 点的 Rank值以及 RSSI值， 将所述固定节点或者移动节点的节点标识信息添 加至二维表中的相应位置， 生成所述性能参数等级表。
9、 一种无线传感网络中首选父节点的选择装置， 其特征在于， 包括： 获取单元， 用于针对接收到的所有有向无环图信息对象 DIO消息， 分别 获取每一条所述 DIO消息中携带的节点标识信息， 并将所述节点标识信息发 送至生成单元；
生成单元， 用于接收所述获取单元发送的节点标识信息， 并基于所有所 述节点标识信息， 生成父节点集合， 并将所述父节点集合发送至选择单元； 选择单元， 用于接收所述选择单元发送的父节点集合， 当判定所述父节 点集合中存在至少两个固定节点时， 选择性能参数等级最高的固定节点作为 首选父节点； 以及当判定所述父节点集合中不存在固定节点， 且存在至少两 个移动节点时， 选择性能参数最高的移动节点作为首选父节点。
10、 如权利要求 9 所述的装置， 其特征在于， 所述选择单元， 进一步用 于：
当判定所述父节点集合中存在一个固定节点时， 选择该固定节点作为首 选父节点。
11、 如权利要求 9所述的装置， 其特征在于， 所述选择单元， 具体用于： 分别根据携带所述父节点集合中每一个固定节点对应的节点标识信息的
DIO消息， 获取所述每一个固定节点的 Rank值， 以及测量所述每一个固定节 点的接收信号强度指示 RSSI值； 基于所述每一个固定节点的 Rank值以及所 述 RSSI值， 生成性能参数等级表， 并选择所述性能参数等级表中性能参数等 级最高的固定节点作为首选父节点。
12、 如权利要求 11所述的装置， 其特征在于， 所述选择单元， 进一步用 于：
当所述父节点集合中存在至少两个固定节点的性能参数等级最高时， 选 择所述至少两个固定节点中 Rank值最小的固定节点作为首选父节点。
13、 如权利要求 9 所述的装置， 其特征在于， 所述选择单元， 进一步用 于：
当判定所述父节点集合中不存在固定节点， 且存在一个移动节点时， 选 择该移动节点作为首选父节点。
14、 如权利要求 9所述的装置， 其特征在于， 所述选择单元， 具体用于： 分别根据携带所述父节点集合中每一个移动节点对应的节点标识信息的 DIO消息， 获取所述每一个移动节点的 Rank值， 以及测量所述每一个移动节 点的 RSSI值；基于所述每一个移动节点的 Rank值以及所述 RSSI值，生成性 能参数等级表， 并选择所述性能参数等级表中性能参数等级最高的移动节点 作为首选父节点。
15、 如权利要求 14所述的装置， 其特征在于， 所述选择单元， 进一步用 于：
当所述父节点集合中存在至少两个移动节点的性能参数等级最高， 选择 所述至少两个移动节点中 RSSI值最大的固定节点作为首选父节点。
16、 如权利要求 11或 14所述的装置， 其特征在于， 还包括性能参数等 级表生成单元， 用于：
获取所述父节点集合中所有固定节点或者移动节点的 Rank值，将所有固 定节点或者移动节点的 Rank值按照由小到大的顺序进行排序生成 Rank列表， 并将所述 Rank列表中的值按照顺序依次赋予由高到低的等级； 获取所述父节 点集合中所有固定节点或者移动节点的 RSSI值，将所有固定节点或者移动节 点的 RSSI值按照由大到小的顺序进行排序生成 RSSI列表， 并将所述 RSSI 列表中的值按照顺序依次赋予由高到低的等级； 分别根据所述父节点集合中 每一个所述固定节点或者每一个所述移动节点的 Rank值以及 RSSI值， 将所 述固定节点或者移动节点的节点标识信息添加至二维表中的相应位置， 生成 所述性能参数等级表。
PCT/CN2013/082443 2013-08-28 2013-08-28 一种无线传感网络中首选父节点的选择方法及装置 WO2015027406A1 (zh)

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