[发明专利]占空比无线传感器网络最小期望延迟路由方法

摘要

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。

主权项

1.一种占空比无线传感器网络最小期望延迟路由方法，全网以同步周期占空比的方式工作，一个周期由T个连续时隙组成，T≥1，依照应用需求，任意节点在周期内的一个时隙或多个时隙处于工作状态，其余时隙处于休眠状态，其特征在于，网络中每个节点依据其距离基站的最小跳数确定所属层次，基站属于第0层，距离基站最小跳数为1跳的节点属于第一层，依次类推，最大层用maxLayer表示，节点内还包括一个路由表、一个时隙竞争表、一个父邻节点表fatherNeighbors和一个子邻节点表sonNeighbors，所述最小期望延迟路由方法包含初始化过程和路由更新过程两个部分：第1部分，初始化过程：初始化过程在节点间是相互独立的，具体是所有传感器节点对自身路由表和时隙竞争表的内容赋初值，路由表包含期望延迟信息表expDelay[1,2,...,T]和下一跳节点信息表nextHop[1,2,...,T]，任意节点i的时隙竞争表为competorsi[1,2,...,T]；节点路由表的初始化、时隙竞争表的初始化：1.a路由表的初始化，初始化基站的期望延迟信息表和下一跳节点信息表为expDelaysink[1,2,...,T]＝0，nextHopsink[1,2,...,T]＝sink，对于除基站外任意节点i，初始化expDelayi[1,2,...,T]＝∞,nextHopi[1,2,...,T]＝i；1.b时隙竞争表的初始化，初始化所有节点的时隙竞争表内的T项皆为空；第2部分，路由更新过程：路由更新过程由第0层开始逐层进行，逐层更新过程中，任意两层的层间节点通过路由更新信息的交互实现较高一层节点路由表的更新，节点依据网络最小期望延迟时间原则选择下一跳节点，层间路由更新过程结束后，较高一层节点获得任意时隙到基站的最小期望延迟路由，直到网络中的倒数第二层即maxLayer-1层与最大层即maxLayer层的层间路由更新过程结束，全网路由更新过程完毕；逐层更新过程中，任意两层的层间节点通过路由更新信息的交互实现较高一层节点路由表的更新，包括两种情况：任意节点i接收fatherNeighbors中任一节点j发来的路由更新信息，路由更新信息中包含节点j的时隙竞争表和期望延迟信息表，节点i根据路由更新信息，对一个周期内的每个时隙计算以节点j为下一跳到基站的期望延迟时间；2.1.a在任意时隙，若节点i的期望延迟信息表对应项为初始化状态，更新期望延迟信息表对应项为以节点j为下一跳计算得到的期望延迟时间，更新下一跳节点信息表对应项为节点j；2.1.b在任意时隙，节点i的期望延迟信息表对应项不为初始化状态，节点j若为节点i在该时隙的下一跳节点，则直接更新期望延迟信息表对应项为以节点j为下一跳计算得到的新的期望延迟时间，节点j若不为节点i的下一跳，同样在该时隙以节点j为下一跳计算得到新的期望延迟时间，如果新的期望延迟时间小于节点i期望延迟信息表对应项，更新期望延迟信息表对应项为新的期望延迟时间，并更新下一跳节点信息表对应项为节点j；任意节点i接收到sonNeighbors中任一节点j发来的路由更新信息，路由更新信息中包含节点j的下一跳节点信息表，根据路由更新信息，节点i遍历节点j的下一跳节点信息表；2.2.a在任意时隙，节点j的下一跳节点信息表对应项为节点i，若节点i的时隙竞争表对应项不包含节点j，在节点i的时隙竞争表对应项中添加节点j；2.2.b在任意时隙，节点j的下一跳节点信息表对应项不为节点i，若节点i的时隙竞争表对应项包含节点j，从节点i的时隙竞争表对应项中删除节点j，时隙竞争表中不包含重复项。