[发明专利]一种支持随机移动的移动传感网路由方法

说明书

技术领域

本发明是一种支持随机移动节点的节能的无线传感网络解决方案。主要用于解决无线传感网中处理个别节点移动和节能的问题，属于计算机网络、无线传感器网络和嵌入式的交叉技术领域。

背景技术

传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等的发展，使得带有无线通信能力、计算能力、存储能力和电池电源的无线传感器节点变得越来越廉价。无线传感器网络被广泛配置在各种不同级别的应用中，如医疗监护、农作物土壤监测、边境保护、航海航空探索、战场和敌方环境侦察以及各种各样的培训和监视应用，如紧急预备和响应。无线传感器网络成为当前国际上备受关注的、由多学科高度交叉的新兴前沿研究热点领域。

在传统的无线传感器网络的研究和应用中，传感器节点是保持不动的，如森林火险监测和农作物土壤环境监测，只需要将传感器节点静态地分布在感知区域，但是在很多情况下，传感器节点是需要移动的。导致节点移动的原因有很多，如受环境影响(如在风或者水的环境中)、部署区域内有可移动的平台(如目标跟踪中的机器人、战场侦察中的士兵)或者在无线传感器网络结构设计中使用移动设备(如飞机和车辆)。由于移动，传感器节点在最初的部署之后可能要改变它们的位置，节点的移动导致原来的网络连接断裂、路由中断、数据信息不能正常收集和传送。传感器节点的移动使得需要设计新的路由协议来适应网络拓扑结构的改变。

本发明中移动传感器网由分散的移动节点和部分静态节点组成,移动节点除了具有传统节点的传感、计算和通信能力外,还具有一定的机动能力。

对于一些危险场合和动态环境对象,如灾难现场紧急救援、建筑物内危险品泄漏等,传统的无线传感器网络部署方法实现起来将十分困难甚至失效,而移动传感器网络的机动能力使问题迎刃而解。

     网络层路由协议是无线传感器网络的一种关键的支撑技术,路由协议的优劣直接影响到网络的性能。移动传感器网络的特点使得移动传感器网络的路由协议既不同于传统网络的路由协议,也与应用于传统静态无线传感器网络的网络协议以及应用于移动Ad hoc网的协议存在差别。传统网络路由协议设计主要是避免网络拥塞、保持网络的连通性和高质量的网络服务,静态无线传感器网络路由没有考虑节点的移动性,而移动Ad hoc网的协议所支持的节点不存在能量的限制。相对于已经广泛应用的传统静态传感器网络,移动传感器网络近年来才引起人们的广泛关注。节点移动使移动传感器网络路由算法的设计变得非常复杂,一方面要频繁更新路径以适应节点移动的需要,另一方面又要设法降低占空比,最大化电池寿命,这两个要求之间是相互矛盾的。

发明内容

技术问题：本发明的目的是解决移动传感网中移动节点和延长网络生存时间的问题，构建一个移动传感器网络模型，利用改进的分簇路由算法和GPS定位使移动节点稳定的传输信息和延长网络的生存时间。

技术方案：本发明的方法是一种改进性和综合性的方法，综合了分簇的路由协议和GPS定位功能，在移动传感器网中移动节点的移动速度限定在缓慢的移动状态。通过对路由协议的改进保证传输数据的稳定。

一、体系结构

    移动无线传感网体系结构由两部分组成，一个部分是位置不变的静止节点组成的网络拓扑结构，另一部分是单个或部分的移动节点。

1. 静止节点的拓扑结构

移动无线传感网是由位置不变的静止节点组成的拓扑结构为中心，网路中的各节点负责消息的采集以及消息的分组转发；移动节点根据簇头对移动节点计算出的分数值，决定加入哪个簇。

2.移动节点

    移动节点由一个移动的信息采集节点和部分可移动的备用簇头节点组成，

移动的信息采集节点负责信息的采集并通过合适的簇头将信息传到基站。当某个簇头节点电量不足时，可移动的备用簇头节点就移动到该簇头位置，代替该簇头工作。

二、方法流程

1.利用改进的分簇路由算法形成静态的网络拓扑结构

（1）选择簇头

簇头节点的选择依据网络中所需要的簇头节点总数，具体的选择办法是：每个移动传感网节点随机选择0-1之间的一个值。如果选定的值小于某一个阀值，那么这个节点成为簇头节点。簇头一旦选定就不再改变。                 

   （2）簇建立

选定簇头节点后，通过广播告知整个网络。网络中的其他节点根据接收信息的信号强度决定从属哪个簇，并通知相应的簇头节点，完成簇的建立。