專利名稱：一種基于地理位置信息的移動sink傳感器網絡路由方法
技術領域：
本發明一種基于地理位置信息的移動sink傳感器網絡路由協議路由方法，屬于 無線傳感器網絡路由方法改進。
背景技術：
無線多媒體傳感器網絡是在傳統無線傳感器網絡基礎上引入了音頻，視頻，圖像 等多媒體信息感知功能的一種新型傳感器網絡，其節點一般裝備有CMOS攝像頭，微型麥克 風以及其他具有簡單環境數據采集功能的傳感器，它們一般布設在無人值守的環境中自主 完成指定的任務，是一種敏感的無基礎設施網。與只具有簡單環境數據采集功能的傳統 WSNs相比，麗SNs能感知信息量豐富的音頻、視頻、圖像等多媒體信息，能實現細粒度，精 準信息的環境監測，可廣泛應用于戰場可視化監控、環境監控、安全監控、交通監控、智能家 居、醫療衛生等領域。由于多媒體傳感器應用的環境條件復雜且大多不允許對“失效”節點進行電池更 換，其能耗明顯大于傳統傳感器網絡。因此，如何節約各節點有限的電池能量并盡力延長整 體網絡的生存時間成為多媒體傳感器網絡的重要性能指標。利用移動sink的引入可以平 衡多媒體傳感器網絡中各節點的能量消耗，提高整個網絡的吞吐量，延長網絡的生存時間。 移動終端具有以下4個特性1)具有廣泛存在的特性；2)與傳感器網絡之間具有間斷的連 通性；3)有空閑的通信與計算資源可以利用；4)可充電，相對充足的電量。因此，關于如何 利用移動終端充當無線傳感器網絡中的移動sink并有效地收集傳感數據的研究引起了研 究人員越來越多的重視。近年來，對于移動sink的問題，已經有很多研究成果。其中TTDD (Two-TierData Dissemination)協議是支持移動sink著名的基于網格的路由協議。該協議利用網格結構 成功的支持了移動sink的加入，但是當傳輸數據量增大時，造成節點能耗顯著增加。因此， 該協議不能直接應用于無線多媒體傳感器網絡。ALS協議是基于地理信息的支持移動sink 的路由協議。該協議構建一個簡單的網格結構，sink選擇與其最近的傳感器節點進行通信。 但是，當出現路由回路的時候，會大量消耗傳感器節點的能量。
發明內容
本發明設計了一種基于地理位置信息的移動sink傳感器網絡路由方法，該方法 能夠有效地支持移動sink而且能夠有效平衡網絡能耗。本發明包括如下技術特征一種基于地理位置信息的移動sink傳感器網絡路由 方法，其特征在于所述路由方法包括如下步驟(1)確定合適的錨節點Sink節點通過廣播詢問然后選擇信噪比最強的錨節點V通信；當sink節點移動， 并離開前錨節點V距離H后，sink節點選擇另外一個錨節點V’作為暫時通信節點，然后將 V’節點的位置發送給V節點；隨著sink節點的不斷移動，sink節點不斷更換暫時通信節點r以便源節點能夠將數據傳送至暫時通信節點；當sink節點移動到遠處時，sink節點通過當前通信錨節V’點發送停止信號至源 節點，告知源節點停止傳送數據，源節點將數據存在自身的緩存里；(2)傳送數據的路徑建立從源節點開始建立傳送數據的路徑，推進的規則是每個節點總是在其一跳鄰居節 點中內選擇離目的錨節點V’距離最近的節點；在推進的過程中，如果一個轉發節點找不到 下一跳鄰居節點時，那么這個節點將回溯到上一跳節點并標記自身為阻斷節點，上一跳節 點將尋找另外一個合適鄰居節點作為下一跳轉發節點；上述過程將會循環執行直到節點找 到合適的路徑傳送數據。進一步的，在確定合適的錨節點時，隨著sink節點的不斷移動，當源節點到最后 一個暫時通信錨節點V’的距離h與sink節點到錨節點Vn的距離h’相比較，如果h’ < h， 那么sink節點就只與V通信，直到源節點獲得Vn的地理位置信息，才選擇Vn作為轉發節
點ο本發明的路由方法通過確定合適的錨節點和傳送數據的路徑建立步驟，設計了一 種基于地理位置信息的移動sink路由協議。該協議能夠有效地支持移動sink而且能夠有 效平衡網絡能耗。還在整個網絡中加入錨節點，移動sink能夠通過錨節點確定源節點的位 置。源節點利用基于地理信息的路由協議先將數據傳送至錨節點，再由錨節點傳送至sink 節點。
圖1是路由示意圖；圖2是路徑阻斷示意圖。
具體實施例方式1、選擇合適的錨節點選擇合適的錨節點階段分為兩個步驟，第一個步驟是自動選擇階段，第二個步驟 是sink控制階段。在時間上具有先后順序。在第一個步驟中，sink自動選擇信噪比最強 的錨節點與之通信。當sink移動到一定的距離時，采取第二個步驟，即sink控制階段。在 這個階段中，sink告知當前通信錨節點停止轉發數據，然后sink再選擇合適的錨節點進行 通信自動選擇階段sink節點廣播詢問消息然后選擇信噪比最強的錨節點V與其通 信。當sink節點移動的距離比H大時，sink選擇另外一個錨節點VJt為通信節點。此時， 如果僅僅只是像ALS協議那樣只考慮V與Vn的傳輸鏈路，那么就會出現以下的問題即使當 sink節點向源節點移動時，數據的傳遞仍然會繞個大圈子。這樣當源節點不斷向錨節點傳 送數據時會造成大量的不必要的能量消耗。本發明做出如下改進將源節點到最后一個暫 時通信節點V，的距離h與sink節點到錨節點Vn的距離h’相比較，如果h，< h，那么sink 節點就只與V通信，直到源節點獲得Vn的地理位置信息，才選擇Vn作為轉發節點。sink控制階段當sink節點移動至遠處時，即sink已經無法與任一一個節點直 接通信，只能與錨節點進行通信的距離，sink節點告知當前通信錨節點，錨節點發送停止信息至源節點，告知源節點停止傳送數據，此時，源節點將數據存在自身的緩存里面。當sink節點開始接受數據時，發送消息至當前通信錨節點，當前通信錨節點告知源節點，然后源節 點將數據發送至當前通信錨節點，再由此錨節點將數據發送至sink節點。如圖1所示，假設Tl時刻sink位于A，T2時刻sink位于B,如果按照ALS協議， 那么源節點C就會按照CA-AB這條路徑傳送數據。如果按照本發明提出的協議，就按照CB 這條路徑傳送數據。這樣就減少了數據傳遞的次數，節省了多媒體傳感器節點的能量消耗。 路徑建立階段是通信節點的下一跳節點選擇，這個階段的路徑選擇是錨節點與sink之間 通信的路徑選擇。2、傳送數據的路徑建立改進的貪婪推進過程貪婪推進的規則是從源節點出發，每個節點總是在其一 跳鄰居節點中選擇離目的錨節點距離最近的節點，而不是與其自身距離最近的節點。這與 傳統的貪婪推進算法選擇與節點本身距離最近的節點作為下一跳傳送節點是不同的。這樣 就不存在局部最小化問題。局部最小化問題就是轉發節點選擇與sink更近的節點作為下 一跳轉發節點，從而可能造成轉發節點無法選擇合適的下一跳節點。錯誤路徑返回過程在這個改進的貪婪推進過程中，存在一個阻斷情況，這個阻斷 情況就是當轉發節點找不到下一跳鄰居節點時，那么這個節點就被標記為阻斷節點。在這 種情況下，就認為產生了錯誤路徑。為了解決錯誤路徑問題，本發明提出下面的解決方法 當一個節點找不到下一跳鄰居節點時，這個節點將回溯至上一跳節點并且標記自身為阻斷 節點。上一跳節點將尋找另外一個合適鄰居節點作為下一跳轉發節點。標記阻斷節點是為 了防止產生回路。本過程將會循環執行直到節點找到合適的路徑按照改進的貪婪推進過程 傳送數據。如圖2所示，虛線圓為節點通信半徑。節點B找不到除上一跳鄰居節點A之外 的下一跳鄰居節點，此時，節點B將自己設置為阻斷節點，同時將數據包傳回給節點A，節點 A再選擇其他節點，例如C，轉發數據包，選擇另外的路徑傳輸數據，直到送到至sink。
權利要求
一種基于地理位置信息的移動sink傳感器網絡路由方法，其特征在于所述路由方法包括如下步驟(1)確定合適的錨節點Sink節點通過廣播詢問然后選擇信噪比最強的錨節點V通信；當sink節點移動，并離開前錨節點V距離H后，sink節點選擇另外一個錨節點V’作為暫時通信節點，然后將V’節點的位置發送給V節點；隨著sink節點的不斷移動，sink節點不斷更換暫時通信節點V’以便源節點能夠將數據傳送至暫時通信節點；當sink節點移動到遠處時，sink節點通過當前暫時通信錨節V’點發送停止信號至源節點，告知源節點停止傳送數據，源節點將數據存在自身的緩存里；(2)傳送數據的路徑建立從源節點開始建立傳送數據的路徑，推進的規則是每個節點總是在其一跳鄰居節點中內選擇離目的錨節點V’距離最近的節點；在推進的過程中，如果一個轉發節點找不到下一跳鄰居節點時，那么這個節點將回溯到上一跳節點并標記自身為阻斷節點，上一跳節點將尋找另外一個合適鄰居節點作為下一跳轉發節點；上述過程將會循環執行直到節點找到合適的路徑傳送數據。
2.根據權利要求1所述的基于地理位置信息的移動sink傳感器網絡路由方法，其特征 在于在確定合適的錨節點時，隨著sink節點的不斷移動，當源節點到最后一個暫時通信 錨節點V’的距離h與sink節點到錨節點Vn的距離h’相比較，如果h’ <h，那么sink節 點就只與V通信，直到源節點獲得\的地理位置信息，才選擇\作為轉發節點。
全文摘要
本發明為一種基于地理位置信息的移動sink路由方法。包括確定合適的錨節點和傳送數據的路徑建立步驟。本發明的移動sink路由協議能夠有效地支持移動sink而且能夠有效平衡網絡能耗，能在整個網絡中加入錨節點，移動sink能夠通過錨節點確定源節點的位置，并且源節點能利用基于地理信息的路由協議先將數據傳送至錨節點，再由錨節點傳送至sink節點。
文檔編號H04W84/18GK101827420SQ201010154368
公開日2010年9月8日 申請日期2010年4月16日 優先權日2010年4月16日
發明者湯子隆, 程良倫 申請人:廣東工業大學