專利名稱：采用樹形拓撲關(guān)系避免路由環(huán)路的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種采用樹形拓撲關(guān)系避免路由環(huán)路的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由方法。
背景技術(shù)：
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks, WSNs)技術(shù)是現(xiàn)代通信技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的重要組成部分，它是由分布在觀測區(qū)域內(nèi)的大量的廉價微型傳感器節(jié)點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)。各傳感器節(jié)點之間協(xié)同合作地感知物理世界的對象信息(如溫度、濕度、加速度、光強等)，并最終將數(shù)據(jù)信息匯聚、融合至服務(wù)器和觀察者。近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起和發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)受到了更多的關(guān)注，其逐漸成為實現(xiàn)物理世界和信息世界相互融合的重要保障。與此同時，伴隨無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展而產(chǎn)生的應(yīng)用擴展也有著越來越廣闊的空間和美好的前景。目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于智能交通、智能電網(wǎng)、智能家居、工業(yè)控制、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療保健、軍事等領(lǐng)域。

圖1表示的是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)一般包括傳感節(jié)點 (sensor節(jié)點)如W、X、Y、Z和匯聚節(jié)點(sink節(jié)點)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通過sink節(jié)點接入服務(wù)器從而與各種網(wǎng)絡(luò)交互。各傳感節(jié)點(以下如無特指，統(tǒng)稱為節(jié)點)之間協(xié)作地感知信息，通過多跳將信息匯聚至sink節(jié)點，再連接至服務(wù)器，經(jīng)各種無線或有限網(wǎng)絡(luò)供用戶查詢、配置和管理。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)一般擁有數(shù)量眾多的節(jié)點設(shè)備，在許多情況下，每一個節(jié)點都需要配置全球唯一的IP地址，因此IPv6技術(shù)在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中有著重要的應(yīng)用價值。但另一方面，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由于資源受限等原因，對于IPv6協(xié)議棧占用的資源(如128比特IPv6地址)不能很好的適應(yīng)和滿足，這尤其體現(xiàn)在路由協(xié)議的設(shè)計和實現(xiàn)上。AODV(Ad hoc On-Demand Distance Vector Routing)路由協(xié)議是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)典的按需路由協(xié)議之一，但是考慮到資源受限等因素，因此需要重新對AODV路由協(xié)議進行改進和優(yōu)化。MSRP (Micro Sensor Router Protocol)協(xié)議按照上述思想對AODV協(xié)議進行了優(yōu)化，分別精簡了路由交互報文格式，使用64位(8字節(jié))IPv6地址接口標識符即IPv6 地址的后64位代替IPv6中的1 位(16字節(jié))地址，可以有效減少地址字段的長度，使得路由解析過程變得更加簡單、有效，符合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量、存儲資源受限的要求，其中， 1位就是1比特(bit)，8位就是1字節(jié)。此外，IEEE802. 15. 4協(xié)議規(guī)定兩種地址格式，64位地址和16位地址。其中，采用64位地址能夠保證地址的唯一性，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)點地址的自動配置，而采用16位地址則需要網(wǎng)關(guān)分配，并且需要考慮地址重復(fù)檢測、地址回收等問題，實現(xiàn)起來復(fù)雜，所以采用64位IPv6地址接口標識符符合IEEE 802. 15. 4標準對于地址字段的要求。以下分別為路由請求(RREQ)報文、路由回復(fù)(RREP)報文、路由錯誤(RERR)報文的格式
權(quán)利要求
1.一種樹形網(wǎng)絡(luò)，包括一級節(jié)點，二級節(jié)點和三級節(jié)點，其特征在于， 所述一級節(jié)點為所述樹形網(wǎng)絡(luò)的根節(jié)點；所述二級節(jié)點為所述一級節(jié)點的子節(jié)點，具有由所述一級節(jié)點分配的唯一拓撲序號； 所述三級節(jié)點為所述一級節(jié)點或所述二級節(jié)點的子樹節(jié)點，每個三級節(jié)點具有由所述一級節(jié)點或所述二級節(jié)點分配的唯一拓撲序號；一個或多個分支拓撲序列信息，每個分支拓撲序列信息以所述根節(jié)點的一個子樹中各節(jié)點的拓撲序號的組合記錄該子樹中各節(jié)點的拓撲關(guān)系。
2.一種在樹形網(wǎng)絡(luò)中創(chuàng)建分支拓撲序列信息的方法，其特征在于，包括 步驟Si、在初始建立路由中分配拓撲序號并生成分支拓撲序列信息； 步驟S2、一級節(jié)點的子節(jié)點向其子樹節(jié)點多播所述分支拓撲序列信息； 步驟S3、所述子樹節(jié)點存儲所述分支拓撲序列信息；步驟S4、判斷是否還存在未獲得拓撲序號的節(jié)點，如果存在，進入步驟S5 ； 步驟S5、向所述未獲得拓撲序號的節(jié)點補分配拓撲序號并更新分支拓撲序列信息，并返回步驟S3。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種在樹形網(wǎng)絡(luò)中創(chuàng)建分支拓撲序列信息的方法，其特征在于，步驟Sl包括以下子步驟步驟S11、節(jié)點發(fā)送RREQ報文；步驟S12、一級節(jié)點向其子節(jié)點回復(fù)RREP報文并分配拓撲序號； 步驟S13、二級節(jié)點向該二級節(jié)點的子節(jié)點回復(fù)RREP報文并分配拓撲序號，生成分支拓撲序列信息；步驟S14、三級節(jié)點向其子節(jié)點回復(fù)RREP報文，完成初始建立路由。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種在樹形網(wǎng)絡(luò)中創(chuàng)建分支拓撲序列信息的方法，其特征在于，所述步驟S5包括以下子步驟步驟S51、所述未獲得拓撲序號的節(jié)點發(fā)送分支拓撲序號請求報文； 步驟S52、根據(jù)分支拓撲序號請求報文所經(jīng)過的節(jié)點記錄當前的分支拓撲序列信息； 步驟S53、接收所述分支拓撲序號請求報文的節(jié)點判斷自己是否具有分配拓撲序號的權(quán)限，如果是則進入步驟S54，如果否則進入步驟S56 ；步驟S54、所述接收所述分支拓撲序號請求報文的節(jié)點判斷自己是否具有分配拓撲序號的能力，如果是則進入步驟S55，如果否則進入步驟S56 ；步驟S55、所述接收所述分支拓撲序號請求報文的節(jié)點向其子樹節(jié)點發(fā)送攜帶有拓撲序號和分支拓撲序列信息的分支拓撲序號更新報文，進入步驟S57 ；步驟S56、所述接收所述分支拓撲序號請求報文的節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)所述分支拓撲序號請求報文，返回步驟S52 ；步驟S57、所述未獲得拓撲序號的節(jié)點獲得所述拓撲序號。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種在樹形網(wǎng)絡(luò)中創(chuàng)建分支拓撲序列信息的方法，其特征在于，所述RREQ報文包括EN字段和RREQ序號字段，所述EN字段標識RREQ源節(jié)點是否擁有拓撲序號，所述RREQ序號字段用于存儲RREQ報文源節(jié)點的拓撲序號；所述RREP報文包括CN字段和分配拓撲序號字段，所述CN字段標識是否有權(quán)限分配拓撲序號并且是否有分配能力；所述分配拓撲序號字段用于存儲分配的拓撲序號。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種在樹形網(wǎng)絡(luò)中創(chuàng)建分支拓撲序列信息的方法，其特征在于，所述分支拓撲序號請求報文和所述分支拓撲序號更新報文包括拓撲序列字段，所述拓撲序列字段用于存儲當前的分支拓撲序列信息；所述分支拓撲序號更新報文還包括節(jié)點序號字段，該節(jié)點序號字段用于存儲所述分配的拓撲序號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種在樹形網(wǎng)絡(luò)中創(chuàng)建分支拓撲序列信息的方法，其特征在于，步驟S2也利用所述分支拓撲序號更新報文多播所述分支拓撲序列信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種在樹形網(wǎng)絡(luò)中創(chuàng)建分支拓撲序列信息的方法，其特征在于，如果接收所述分支拓撲序號請求報文或所述分支拓撲序號更新報文的節(jié)點再次收到重復(fù)的分支拓撲序號請求報文，則直接丟棄。
9.一種在樹形網(wǎng)絡(luò)中避免路由環(huán)路的方法，其特征在于，包括源節(jié)點廣播RREQ報文，收到該RREQ報文的節(jié)點查詢所述分支拓撲序列信息； 判斷源節(jié)點是否為所述收到該RREQ報文的節(jié)點的祖先節(jié)點； 如果否，則所述收到該RREQ報文的節(jié)點響應(yīng)該RREQ報文； 如果是，則所述收到該RREQ報文的節(jié)點不響應(yīng)該RREQ報文。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種在樹形網(wǎng)絡(luò)中避免路由環(huán)路的方法，其特征在于，所述響應(yīng)該RREQ報文包括以下子步驟所述收到該RREQ報文的節(jié)點查詢路由表是否有到目的節(jié)點的有效路由，如果有，則回復(fù)RREP報文；如果無，則轉(zhuǎn)發(fā)該RREQ報文，并重復(fù)本步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種采用樹形拓撲關(guān)系避免路由環(huán)路的方法，建立了樹形網(wǎng)絡(luò)，向節(jié)點分配拓撲序號，在樹形網(wǎng)絡(luò)中創(chuàng)建分支拓撲序列信息以及在樹形網(wǎng)絡(luò)中避免路由環(huán)路的方法，該方法包括源節(jié)點廣播RREQ報文，收到該RREQ報文的節(jié)點查詢所述分支拓撲序列信息；判斷源節(jié)點是否為所述收到該RREQ報文的節(jié)點的祖先節(jié)點；如果否，則所述收到該RREQ報文的節(jié)點響應(yīng)該RREQ報文；如果是，則所述收到該RREQ報文的節(jié)點不響應(yīng)該RREQ報文。該方法通過分析節(jié)點之間的拓撲層次關(guān)系，阻止路由環(huán)路發(fā)生的可能性。
文檔編號H04W40/18GK102185749SQ20111015108
公開日2011年9月14日 申請日期2011年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月7日
發(fā)明者元男, 崔英, 張宏科, 段俊奇, 秦雅娟, 鄭濤, 閆曉曉, 雷振飛 申請人:北京交通大學(xué)