[发明专利]一种无线传感器网络中层次化地理位置信息路由方法

说明书

技术领域

本发明属于大规模无线传感器网络领域，具体地说是一种无线传感器网络中层次化地理位置信息路由方法。

背景技术

近年来大量研究都提出了在无线自组织网络中应用一个或多个移动网关的方案。对于无线自组织网络来说，网关可以是移动或者固定的。在网络中采用移动的网关相对于固定位置的网关来说有很多的优点。移动的网关能够消除网关附近的热点效应，延长网络的生命，平衡网络的负载。因此为了有效提高网络性能，有必要在大型无线自组织网络中采用一个或多个移动网关。

大量文献已经证明基于地理位置信息的路由对于大型无线自组织网络来说是一种高效的路由策略，在大型网络中采用基于地理位置信息路由能够比传统路由机制有效的降低控制负载。但是地理位置信息的路由需要预先知道目的节点的位置。因此如果在无线自组织网络中采用移动网关，就需要有效的机制来向全网更新其位置信息。频繁的位置更新能够提高位置信息的准确性，但同时消耗了大量的网络资源。

当前提出的地理位置路由方法大部分基于洪泛性和平面型的网络结构，这样在大规模网络中控制负载较高。少量层次化的地理位置路由方法也仅面向于单网关的情况，没有对于多个移动网关同时存在于网络中的情况进行优化，而对于大规模网络来说，一般都具有多个网关同时工作于网络中。因此需要设计出有效的地理位置路由方法。

发明内容

本发明的目的是提出一种适用于具有一个或多个移动网关的大型自组织网络中的层次化地理位置路由方法，以保证在大规模移动自组织网络中有多个移动网关的情况下降低位置更新和路由负载。

本发明要解决的是传统无线传感器网络路由开销随网络规模增大而增大，不支持多移动汇聚节点的问题。

本发明所述的层次化路由方法，包括：

1)无线传感器网络的层次化划分方法；

2)多移动汇聚节点创建各自的位置更新树方法；

3)传感器节点将数据汇报至最近移动汇聚节点的数据传输方法。

本发明所述的方法在保证网关位置信息最新的同时减少了位置更新和查询的负载，同时能够保证节点找到最近的网关，从而能够有效的减少控制负载以及传输路径的长度。本发明非常适用于具有多个移动网关的大型无线自组织网络。

附图说明

图1为本发明中一个移动网关所选择的位置服务集示意图。

图2为本发明中一个具有两个移动网关的无线自组织网络所构造的Voronoi(泰森多边形)结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。

本发明的设计思想为：首先将网络划分为层次化的结构，以有效解决网络规模过大引起的位置更新和查询的控制负载过高的问题；其次，在划分好的层次结构上，应用Voronoi机制限制各个移动网关的更新范围，在保证网络覆盖的同时能够有效地降低有多个移动网关带来的位置更新负载；同时采用临时接入点的方式有效降低移动网关位置更新的频率。

本发明服务于下述网络：

1.网络区域为二维矩形。网络由大量数目的静止节点组成，有一个或多个在网络中随机移动的网关。

2.节点可将监测到的信息上报至任意网关，因此所有移动网关具有一个统一的虚拟ID。

3.所有的节点和网关能够知道自己的位置信息。

4.在监测到感兴趣的信息后，节点立即试图向网关上报信息。

本发明所述的无线传感器网络中层次化地理位置信息路由方法，包括：

1)大规模无线传感器网络的层次化划分方法；包括：整个网络被划分为多个同样大小的基础网格和为网络中的所有位置服务器创建层次结构。

2)多移动汇聚节点创建各自的位置更新树方法；包括：移动节点创建更新位置服务器集；位置服务器如果同时属于多个移动网关的移动服务器集，则只转发离其最近的移动网关的位置信息。

3)传感器节点将数据汇报至最近移动汇聚节点的数据传输方法。

现具体说明如下：

整个大规模无线传感器网络被划分为多个同样大小的基础网格，每个基础网格具有坐标(x，y)，用于表示处于第x行和第y列的基础网格。每个基础网格内有一个节点被选举成为位置服务器，用于接收来自其他节点的位置查询。每个位置服务器在各自基础网格中的相对位置都相同。该相对位置可由哈希函数得出。这样所有位置服务器的位置对于所有移动网关来说都可通过计算得出。

为了有效的降低位置更新和查询的负载，本发明为网络中的所有位置服务器创建如下层次结构

a)每个基础网格中的位置服务器为一级位置服务器。