[发明专利]一种实现无线传感器网络通用路由协议的系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感器网络领域，尤其涉及一种实现无线传感器网络通 用路由协议的系统及方法。

背景技术

无线传感器网络由大量集成了无线通信、信息采集和信息处理功能的微 小型传感器节点组成。每个传感器节点利用本身的传感器采集周围环境中的 信息，然后把信息传输到网络中的数据汇聚节点（sink节点）。

由于网络覆盖范围大，sink节点和传感器节点之间往往无法直接通信。当 超过直接通信范围的时候，传感器节点需要其他节点帮助其以多跳中继的方 式将信息传送到sink节点。类似的，用户如果有指控命令需要发送到某些传 感器节点，这个消息也必须以多跳中继的方式进行传输。在无线传感器网络 中，路由协议就是要建立从数据采集节点（源节点）到sink节点（目的节点）、 从sink节点到传感器节点的路由，引导信息以多跳中继转发的方式传送到sink 节点。

传统的路由协议设计是从用户需求出发、以用户需求为中心的。用户需 求指的是用户对于网络中信息收集的不同要求。在传感器网络中，用户需求 是多种多样的，如追求信息传输消耗的能量最低、追求信息传输的时延最低、 追求信息传输的可靠性不低于某个门限等。

但是，传统的路由协议只能针对一种特定的用户需求，如用户需求建立 可靠性最高的路由，则在本地节点收集自己到其他节点的链路可靠性度量， 在路由建立过程中，路由请求消息（RREQ：Route Request）消息的扩散过程 实际上完成的是收集全网节点到sink节点的路径可靠性度量。路由建立之后， 所有的节点在本地一直收集可靠性度量，当检测到该度量不满足要求后，发 起路由维护。路由的整个过程都是和可靠性路由度量和可靠性最高的路由准 则紧密耦合的。

如果在网络运行过程中，用户对信息传输的需求发生变化。比如，用户 通过网络的监控系统发现当前网络中的节点剩余能量已经降到比较低的水 平，为了延长网络正常工作的时间，要求此后路由准则由可靠性最高变成了 能耗最低。路由协议无法自动识别这种变化，其处理机制也就无法及时更新。 此时，只能把所有节点收回，重新开发程序并下载到节点上，然后重新部署 网络。这将严重影响信息采集任务的完成，甚至在一些场合中根本无法做到。

同时与特定需求紧密耦合的路由度量和路由准则还使得为一个应用场合 开发的路由协议无法应用于另外一个场合中，不同的传感器网络之间的兼容 性很差。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种实现无线传感器网络通用路 由协议的系统及方法，本发明能够解决无线传感器网络中路由协议的灵活性、 兼容性问题，建立面向服务、用户需求自适应的通用路由协议。

本发明提供了一种实现无线传感器网络通用路由协议的系统，该系统包 括用户接口模块和路由协议模块，其中，

所述用户接口模块用于将用户需求映射为用户指令，发送到所述路由协 议模块；

所述路由协议模块用于根据接收到的所述用户指令对网络内拓扑信息进 行处理。

其中，所述用户接口模块包括路由准则映射单元和用户接口单元，其中，

所述路由准则映射单元用于将所述用户需求映射为所述用户指令；

所述用户接口单元用于将所述用户指令发送到所述路由协议模块。

其中，所述路由准则映射单元包括度量处理子单元和关系映射子单元， 其中，

所述度量处理子单元用于对所述用户需求中的路径度量信息进行处理， 发送到所述关系映射子单元；

所述关系映射子单元用于将处理后的所述用户需求转化为所述用户指 令。

其中，所述度量处理子单元包括路径度量信息库、选路准则信息库和路 径度量处理模块，其中，

所述路径度量信息库用于存放标准化的路径度量信息，对各种路径度量 进行二进制编码；

所述选路准则信息库用于存放选路准则的二进制编码；

所述路径度量处理模块用于根据所述路径度量信息库和所述选路准则信 息库对所述用户需求中的路径度量信息进行统一处理。

其中，所述路径度量处理具体包括：将多个路径度量进行归一化处理， 并按照各自的权重进行加权求和，得到统一路径度量。