[发明专利]用于间歇性连通无线传感器网络的路由协议

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感器网络领域，具体涉及一种用于间歇性连通无线传感器网络的路由协议。该协议适用于要求网络生命期长，数据收集具有一定的可靠性和实时性的一类应用。

背景技术

数据收集是所有无线传感器网络应用中须具备的一项基本功能，如在野外土遗址形变监测的应用中，需要收集土遗址的温度、湿度、光度和盐碱度等信息，然后进行土遗址风险评估，并作出相应的保护措施。如何将这些数据经过多跳路由汇聚到sink节点（基站），使得数据的收集满足一定的可靠性和实时性，同时保证网络具有较长的生命期成为本领域面临的问题。以下是目前几种比较常见的路由协议。

FLOOD协议是一种传统的数据路由协议。其执行原理为：源节点采集到数据后，将数据以广播形式向所有处于活动状态的邻居节点转发，直到数据包到达目的节点或者到达预先设定的最大跳数。使用FLOOD协议采集数据存在资源的盲目使用、数据传输时能量消耗巨大、资源浪费等严重的问题。

RMS协议是一种多流水线调度协议，根据链路质量选择转发集，并给每个传感器节点分配最优的活动时隙，保证数据可以在多个流水线间切换转发，有效的保证了数据传输的可靠性和实时性。但节点工作调度的分配需要大量的通信和计算开销，产生大量的能量开销。另外，RMS在选择转发集时没有考虑传感器节点能量的因素，单纯以链路质量作为参考选择转发集，容易导致部分节点因频繁使用而能量枯竭，极大的降低了网络生命期。这些因素使得RMS不合适用于具有较长网络生命期的监测，如野外土遗址的形变监测。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种适用于间歇性连通无线传感器网络的路由协议（Energy Balancing Routing Protocol for Wireless Sensor Network with Intermittent Connectivity，简称EBRP协议）。这里所说的间歇性连通无线传感器网络是指为了节省能量，在保证网络连通性前提下，每个节点在工作和休眠状态下交替运行。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案予以解决：

一种用于间歇性连通无线传感器网络的路由协议，包括初始化阶段S1和运行阶段S2；

初始化阶段S1：

步骤S1-1：确定网络中所有传感器节点在网路中的层数；

步骤S1-2：确定所有传感器节点的下一跳邻居表；

步骤S1-3：确定转发集：分别将每个传感器节点的下一跳邻居表中的节点按照与当前节点形成链路的SLQE度量以降序排序，取前k个节点组成该当前节点的转发集；

运行阶段S2：

S2-1：对传感器网络中的每个节点的转发集排序，生成排序后的转发集；

S2-2：网络中每个节点按照排序后的转发集将数据包转发给下一跳节点，直至数据包发送到sink节点。

进一步的，所述初始化阶段中的步骤S1-1确定网络中所有传感器节点在网路中的层数的步骤如下：

网络中共有p个传感器节点；sink节点广播HM包；网络内每个传感器节点接收到第一个HM包后再经历一个时间段T₁，并选择该时间段T₁内自身接收到的所有HM包中跳数hop最小的HM包，将该HM包中跳数hop加1后广播该HM包，并将该跳数加1得到的值作为当前传感器节点所在的层数，直至网络中的p个传感器节点均获得HM包，形成q+1层的网络分层图，其层数表示为：L0，L1，…，Lq；其中，L0表示sink节点所在的层数；距离sink节点一跳的传感器节点的层数表示为L1；距离sink节点u跳的传感器节点的层数表示为Lu。

进一步的，所述初始化阶段中的S1-2：确定所有传感器节点的下一跳邻居表的具体步骤如下：

步骤S1-2-1：确定每个节点的邻居节点的ID和邻居节点的剩余能量；

步骤S1-2-2：分别计算网络中每个节点的工作调度；

步骤S1-2-3：确定节点i和其下一跳邻居表中的节点j形成的链路的链路度量。

进一步的，所述步骤S1-2-1：确定每个节点的邻居节点的ID和邻居节点的剩余能量的步骤如下：