[发明专利]一种面向主从结构网络单向链路环境的路由方法

说明书

技术领域

本发明涉及网络路由中继技术领域，具体涉及一种面向主从结构网络单向链路环境的路由方法。

背景技术

基于主从结构的多跳网络是由主节点和多个从节点构成的自治网络系统，它兼具了自治网络便于组网的特性和电力线网络便于管理的特性，为应用于物联网的协同工作系统提供了一种有效的解决途径。

正是由于主从结构多跳网络的广泛适用性，近些年来对其路由技术的研究受到越来越多的关注。其中，非交叠分簇路由算法通过在从节点中选择合适的簇头来实现中继通信，具有较好的通信可靠性。此外，基于主从结构多跳网络和ADHoc网络的相似性，不少ADHoc的路由算法也被应用于主从结构的多条网络中，如AODV(Ad hoc On-Demand Distance Vector)，DSR(Dynamic Source Route)。

目前已有的路由算法中，在主从结构多跳网络的链路是双向链路的前提下，可以采用分段路由方法来实现多路径路由，包括如下步骤：

(1)源节点构造PREQ(路由请求报文)，并向其周围节点广播PREQ；中间节点收到PREQ后，向其周围节点选择性广播PREQ，直至多份PREQ经过不同路径到达目的节点；所述的源节点和目的节点分别为主节点和从节点或从节点和主节点；

(2)目的节点收到多份PREQ后，根据PREQ的全路由段对PREQ进行无环路筛选，并将筛选后保留的PREQ存储于本地缓存；

(3)对保留的PREQ的全路由段进行区域划分：某一全路由段中，将距离主节点小于区域跳数(预先设定)的中间节点划分为R1区；将距离主节点等于区域跳数的中间节点划分为B区；将距离主节点大于区域跳数的中间节点划分为R2区；

(4)目的节点根据保留的PREQ的全路由段构造对应的PREP(路由回复报文)，并将PREP按其全路由段单播回传至源节点；回传过程中，R1区节点记录其自身到主节点的路由段信息；R2区节点记录其自身分别到从节点和主节点的正向路由信息和反向路由信息；B区节点记录其自身到主节点的路由段信息以及其自身到从节点的正向路由信息；从节点记录其自身到主节点的反向路由信息；

(5)源节点收到多份PREP后，将所有PREP的全路由段存储于本地缓存，并以最优全路由段作为数据发送的默认路径；

若源节点为主节点，源节点根据默认路径构造PDATA(数据报文)，源节点和R1区节点将PDATA按其R1B区路由段逐跳通过R1区发送至B区节点，B区节点和R2区节点按各自的正向路由信息将PDATA逐跳通过R2区发送至目的节点；

若源节点为从节点，源节点构造PDATA，源节点和R2区节点按各自的反向路由信息将PDATA逐跳通过R2区发送至B区节点；B区节点根据其自身到主节点的路由段信息设定PDATA的R1B区路由段，B区节点和R1区节点将PDATA按其R1B区路由段逐跳通过R1区发送至目的节点；

(6)当最优全路由段发生断路时，断路发现节点根据其所在区域以及数据流向选择使用路由信息修复全路由段或构造PERR(路由维护报文)并向其上游节点发送PERR；

上游节点接收PERR，并根据其所在区域以及数据流向选择使用路由信息修复全路由段或向其上游节点转发PERR，直至源节点收到PERR；

源节点收到PERR后，删除本地缓存中的最优全路由段，并选择本地缓存中的其他全路由段作为数据发送的默认路径，执行步骤(5)；若本地缓存中无其他全路由段，重复步骤(1)至(5)。

上述路由算法都是基于对称链路假设前提下得出的，而在面向应用的多跳网络，随着节点之间距离的增加，对称链路所占的比例呈现加速减少的趋势；随着节点发射功率的减小，对称链路所占的比例也呈现加速减小的趋势。

Son等在Experimentalstudy of concurrent transmission in wireless sensornetworks[A].(Proceedingsof the 4th International Conference on EmbeddedNetworkedSensor Systems[C].Boulder，Colorado，USA，2006)对无线传感器网络中的并发数据传送进行了研究，对他们公布的实验数据进行分析，结果显示：在真实无线传感器网络环境中有超过30％的链路是单向的。