[发明专利]占空比无线传感器网络最小期望延迟路由方法

说明书

本发明是一种占空比无线传感器网络最小期望延迟路由方法，解决在占空比无线传感器网络中所有节点到汇节点的最小期望延迟路由问题。其中最小期望延迟时间为占空比无线传感器网络中任一节点在任意时隙以任一邻居节点作为下一跳节点到基站的最小期望延迟时间。最小期望延迟路由方法包括初始化和路由更新，初始化是对所有传感器节点路由表和时隙竞争表的内容赋初值；根据网络的层次结构，路由更新由第0层逐层进行，通过层间路由更新信息的交互实现路由更新，节点依据网络最小期望延迟时间原则选择下一跳节点。本发明综合考虑了无线传感器网络节点休眠调度、无线链路质量、节点竞争程度，具有更大的报文投递率和更小的报文汇聚完成时间。

技术领域

本发明属于无线传感器网络技术领域，主要涉及到无线传感器网络中路由的实现，具体是一种占空比无线传感器网络最小期望延迟路由方法，用于占空比无线传感器网络的路由。

背景技术

无线传感器网络是由部署在监测区域内的大量廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络，具有大规模、自组织、应用相关、资源受限、协同工作等特性，无线传感器网络应用于对指定区域或目标信息的实时监测、精确感知、快速采集，已经在军事、工业、农业等诸多领域发挥作用。

路由是无线传感器网络中一项基础且重要的功能，它为网络提供互联机制，在源和目的节点间建立传输路径。由于无线传感器节点通常以电池供电，而且电量耗尽后很难更换，故为了节省节点能量，无线传感器网络通常采用占空比的工作模式。占空比模式让节点在休眠状态和工作状态之间进行切换，节点只在少量时间处于工作状态发送或接收数据，而在大部分时间处于休眠状态。占空比模式节省了节点的能量，但是也带来了其它问题，如等待延迟和时变路由等，这些给路由设计带来更大的挑战。因此，路由协议设计时应当考虑到传感器节点的这种工作模式。

Shen Z,Zhang P.Routing in Duty-Cycled Surveillance Sensor Networks[J].International Journal of Distributed Sensor Networks,2013.提出了一种最小延迟路由方法，该方法一次执行即可为全网中所有节点确定在任意时隙到基站的最小延迟路由。在寻找路由的过程中，每个节点依据邻居节点的路由更新信息更新自身的路由表，最终每个节点的路由表都将收敛得到任意时隙到基站的最小延迟以及相应的下一跳节点。

此方法具有高效完备的特点，高效性表现在，该算法一次执行，即可完成为任意节点寻找最小延迟路由的过程；完备性表现在，该算法的一次执行，即可为所有节点在任意时隙寻找最小延迟路由，在时间维度上保证完备性。

最小延迟路由从理论的角度很好解决了占空比无线传感器网络最小延迟路由，但是还存在以下两方面问题。

一方面，没有考虑无线链路质量对链路延迟的影响。在实际当中，无线链路质量随时间和空间的变化而变化，导致无线链路具有不稳定性，而基于理想链路假设的最小延迟路由方法，只考虑到由于占空比工作方式造成的链路时延，而忽略无线链路质量对报文传输延迟的影响。

另一方面，没有考虑节点竞争对链路延迟的影响。最小延迟路由采用链路延迟计算节点的下一跳节点。但是大量事件并发需要大量报文汇聚，如此将伴随节点竞争的提升，节点竞争程度增高，同样影响到报文传输延迟。

在网上通过检索，未发现与本发明密切相关的文献。

发明内容

针对现有技术中最小延迟路由方法没有考虑到无线链路质量和节点竞争程度两方面因素，而在占空比无线传感器网络寻找路由的过程中，由于不考虑无线链路质量和节点竞争的影响，会直接影响路由有效性，为此本发明提出一种占空比无线传感器网络最小期望延迟路由方法。