[发明专利]一种无线传感器网络的快速路由协议

权利要求书

1.一种无线传感器网络的快速路由方法，其特征在于：

(1)节点之间进行通信时，源节点在路由建立之前，先通过目 的节点的物理地址PhyID来查找对应的逻辑地址LogID，在没有找到 对应目的节点逻辑地址LogID或收到目的节点逻辑地址LogID响应消 息之前，源节点根据目的节点的物理地址PhyID依次查找自己的关联 节点表，即源节点向自身节点的父节点、子节点和邻居节点广播目的 节点逻辑地址LogID的查找信息，直到源节点收到目的节点逻辑地址 LogID的响应消息后才停止查找过程；

若源节点还未收到目的节点逻辑地址LogID的响应消息，则由源 节点的父节点代替源节点重复上述查找过程；

重复上述查找过程，直至查到目的节点的逻辑地址LogID为止；

若查到目的节点逻辑地址LogID的节点是源节点本身，则目的节 点逻辑地址LogID的查找过程结束，进入路由建立过程；若是源节点 的父级节点查到其逻辑地址LogID，则由该父级节点向下一级一级传 给自己的子节点，直到源节点；

(2)根节点在地址分配时已根据预留地址倍数Pre_Multiple为 每个节点预留了地址段，用于其子节点接入时的地址分配，即每个节 点除了拥有全网唯一的自身地址外，还拥有供下级节点接入的预留地 址；当节点收到一个数据包时，检查该数据包的目的地址是否属于自 身所拥有的地址段，如果超出自身的地址段，则将此数据包转发给自 身的父节点，如果目的地址属于自身所拥有的地址段，检查属于哪个 分支的地址段，继续中继，直到找到目的地址；

(3)在树状路由选择的基础上，节点可结合ART表以及周期性 更新的关联节点表进行快速路由的选择与建立，从每个独立的节点的 观点来看，网络仍然可以视为树状的，任意两个通过网格连接起来的 节点相互地把对方节点看作自身的子节点。

2.根据权利要求1所述的一种无线传感器网络的快速路由方法， 其特征在于：还包括路由维护与修复机制：节点失效后进入的修复状 态分为两部分，一部分是父节点发现自己某个子节点失效导致该子节 点所带的整个支路失效时，父节点进行的网络修复；另一部分是子节 点无法再与自己的父节点通信时，该子节点需要进行的网络自愈和修 复；

(1)父节点的路由修复机制：

当父节点发现自己的某个子节点失效，导致该子节点所带的整个 支路都无法再与父节点通信时，由父节点发起路由修复，删除失效支 路的在其所有上级节点的ART、关联节点表项中的记录；

当有失效支路向某一节点申请入网时，该节点即作为失效支路的 目标父节点，需要对该支路进行修复，使之能够重新接入网络；

根据该失效支路上的节点个数、目标父节点自身预留地址数以及 目标父节点的整个预留地址段中的实际预留地址数，分不同的情况进 行处理：

1)当目标父节点自身预留地址数大于失效支路的节点数，目标 父节点直接将自身预留地址依次分配给失效支路的全部节点，并将修 复后的支路信息逐级向上级节点发送，直到根节点收到该信息，更新 网络拓扑；

2)当目标父节点自身的预留地址段不够分配而其整支的预留地 址数足够分配给失效支路的全部节点时，目标父节点上报相关地址信 息，由根节点调整网络拓扑表，将表项中的失效支路加入目标父节点 所带原支路中，并给合并后的新支路重新计算预留地址倍数：

New_Pre_Multiple＝Pre_Multiple×Branch_Node÷(Branch_Node+Invalide_Node)

其中，New_Pre_Multiple为新的预留地址倍数，Pre_Multiple为原 预留地址倍数，Branch_Node为支路节点总数，Invalid_Node为失 效支路上的节点个数；

根节点根据新的预留地址倍数，按照组网过程中的地址分配机制 给该新支路重新分配地址，同时更新原预留地址倍数，目标父节点所 带领的新支路接收新的网络拓扑表，获取新的地址段信息；

3)当目标父节点所带支路的全部预留地址数仍然小于失效支路 的节点个数，则目标父节点将逐级向上级节点发送此信息，直到根节 点；根节点将该失效支路从原支路所在网络拓扑表表段中更改到新的 目标父节点所带支路的网络拓扑表中，并且比较目标父节点所属的一 级节点分支号与失效节点原所属的一级节点分支号，分成两种情况处 理：

A、若二者分支号相连，则根节点在不改变原预留地址倍数的情 况下，按照组网过程中的地址分配机制给这两条相关支路重新分配地 址，最后将修复后的网络拓扑表内容分别发送给更新的支路，各个相 关节点按照组网过程中的节点获取地址信息机制，更新自身信息；

B、若二者分支号不相连，根节点将比较目标节点所属一级节点 的预留地址数是否大于该一级节点下的节点总数与失效支路的节点 总数之和，若预留地址段不够分配，则根节点发布消息通知失效支路 节点接入失败；否则，根节点重新计算该一级节点所带支路的新的预 留地址倍数，计算方法同情况2)，然后按照组网过程中的地址分配 机制，给合并后的支路重新分配地址，最后将修复后的网络拓扑表内 容分别发送给更新的支路；各个相关节点按照组网过程中的节点获取 地址信息机制，更新自身信息；

(2)子节点的路由修复机制：

当节点无法再与自己的父节点通信时，通知子孙节点进入网络修 复状态；父节点的选择、备份与接入；接收根节点发送过来的网络拓 扑表的更新，提取地址信息；

此时网络拓扑表的更新、节点获取地址信息的过程只限于需要修 复的支路；当修复支路上的所有子孙节点都重新分配到逻辑地址 LogID，且该支路的所有父级节点也更新了自己的ART表和关联节点 表时，网络修复完成；

若节点的子节点接入网络不成功，则该子节点暂时无法再接入网 络，该节点将通知自己的下一级子节点，由下一级子节点分别带领自 己的支路进入子节点的修复过程；所述的无法再接入网络的子节点则 需等待一段时间后再进入随机入网状态。