智能化无线传感网络路由方法.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102781059 A (43)申请公布日 2012.11.14 C N 1 0 2 7 8 1 0 5 9 A *CN102781059A* (21)申请号 201110119727.8 (22)申请日 2011.05.10 H04W 40/02(2009.01) H04W 40/10(2009.01) (71)申请人惠州紫旭科技有限公司 地址 516221 广东省惠州市惠阳区秋长将军 路工业园 (72)发明人赵勇 刘钢 袁晖 (74)专利代理机构广州市华学知识产权代理有 限公司 44245 代理人杨晓松 (54) 发明名称 智能化无线传感网络路由方法 (57) 摘

2、要 本发明公开了智能化无线传感网络路由方 法，采用轮询机制使网络中各个节点能够知道自 己到其他节点的最小跳数；源节点将自身的数据 流量、传输时延和能量状态信息加载在前进蚂蚁 上，向目的节点发出蚂蚁包；路径上每一节点将 自身的数据流量、传输时延和能量状态信息加载 在前进蚂蚁上；目的节点将前进蚂蚁搜集的前进 路径上各节点及自身的能量、时延、数据流量信息 加载在返回蚂蚁上，返回蚂蚁按前进路向源节点 返回；返回途中的节点按照能量和时延蚁群算法 更新包含自身与相邻各节点的能量消耗和传输时 延的信息素值表，供后续达到自身的数据包或蚂 蚁确定行进路由路径。本发明能有效地均衡无线 传感网中节点的能量消耗，延长

3、网络的生存时间。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 1/1页 2 1.智能化无线传感网络路由方法，其特征在于，具体如下： 1)采用轮询机制，使网络中各个节点能够知道自己到其他节点的最小跳数，并维持各 节点间的邻居表； 2)无线传感网络的源节点将自身的数据流量、传输时延和能量状态信息加载在前进蚂 蚁上，发出蚂蚁包，并根据邻居表中邻居节点到目的节点的跳数选取下跳地址向目的节点 前进； 3)所述前进蚂蚁由源节点向目的节点前进路径上所到的每一节点，都将自身的数据流

4、量、传输时延和能量状态信息加载在所述前进蚂蚁上，直到所述前进蚂蚁到达目的节点； 4)当所述前进蚂蚁到达目的节点后，目的节点将所述前进蚂蚁搜集的其前进路径上各 节点及自身的能量、时延、数据流量信息加载在返回蚂蚁上，并使返回蚂蚁按照前进蚂蚁的 前进路经由目的节点向源节点返回； 5)在返回途中，返回蚂蚁每达到一节点时，该节点按照能量和时延蚁群算法更新包含 自身与相邻各节点的能量消耗和传输时延的信息素值表，以便供后续达到自身的数据包或 蚂蚁确定行进路由路径。 权 利 要 求 书CN 102781059 A 1/3页 3 智能化无线传感网络路由方法 技术领域 0001 本发明涉及无线通信组网技术，具体是

5、指一种智能化无线传感网络路由方法。 背景技术 0002 无线传感网作为一种新兴的技术，凭借着其自组织、多点协作监测以及其他传统 网络所不具备的特点，极大的增强了人们信息获取的能力，越来越受到人们的重视，有着非 常重要的应用前景。在无线传感网中，能量消耗是一个非常重要的问题。无线传感网的一 个非常重要的研究热点就是如何节省能量，延长网络生存时间。有关研究表明，无线发送是 无线传感网中最消耗能量的部分。路由技术作为无线传感网的关键技术之一，直接影响数 据在转发中需要转发的次数，也即需要无线发送的次数，对网络的能量消耗起着非常重要 的作用。 0003 无线传感网采用多跳无线通信技术，各节点将采集的数

6、据利用多跳接力的方式发 至汇聚节点，这必将导致内层节点承担的数据发送量较重，能量消耗过快。如果节点在选择 路由时，不考虑下跳节点的能量消耗情况，某些关键节点将因过重的负载流量而能量耗尽， 最终导致网络被切割成几个孤立的小岛，有效覆盖面积降低。因此，在无线传感网的路由协 议研究中，人们提出了能量路由，其基本思想是在路由的选择时要结合节点的能量信息，使 得节点的能量消耗能够均衡，延长网络连通正常工作的时间。 0004 在网络路由中引进蚁群算法是1997年DORIGO针对数据网提出的Antnet。它用 模拟蚂蚁沿最短路径寻找食物的方式进行路由选择，并取得了良好的效果。但在无线传感 器网络中，引入蚁群

7、算法讲面临诸多难题。首先，Antnet涉及的参数多，计算量大，这对无 线传感器借点的有限资源无疑是不切实际的；其二，容易造成部分节点过早死亡，使网络生 命周期大为缩短。如何将蚁群算法有效引入无线传感网络以提高网络的传输能力和生命周 期，实已成为本领域技术人员有待解决的技术课题。 发明内容 0005 本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种智能化无线传感网络路由 方法，能有效地均衡无线传感网中节点的能量消耗，延长网络的生存时间。 0006 本发明智能化无线传感网络路由方法，具体如下： 0007 1)采用轮询机制，使得网络中各个节点能够知道自己到其他节点的最小跳数，并 维持各节点间的邻居表

8、； 0008 2)无线传感网络的源节点将自身的数据流量、传输时延和能量状态信息加载在前 进蚂蚁上，发出蚂蚁包，并根据邻居表中邻居节点到目的节点的跳数选取下跳地址向目的 节点前进； 0009 3)所述前进蚂蚁由源节点向目的节点前进路径上所到的每一节点，都将自身的数 据流量、传输时延和能量状态信息加载在所述前进蚂蚁上，直到所述前进蚂蚁到达目的节 点； 说 明 书CN 102781059 A 2/3页 4 0010 4)当所述前进蚂蚁到达目的节点后，目的节点将所述前进蚂蚁搜集的其前进路径 上各节点及自身的能量、时延、数据流量信息加载在返回蚂蚁上，并使返回蚂蚁按照前进蚂 蚁的前进路经由目的节点向源节点

9、返回； 0011 5)在返回途中，返回蚂蚁每达到一节点时，该节点按照能量和时延蚁群算法更新 包含自身与相邻各节点的能量消耗和传输时延的信息素值表，以便供后续达到自身的数据 包或蚂蚁确定行进路由路径。 0012 上述的步骤(1)中，汇聚节点发送HELLO包使得各个节点能够得知其自身到其他 节点的跳数的步骤是：(a)由Sink点发起节点跳数建立；(b)在Sink点周围一跳范围内的 节点假定为K，最先得知自己的邻接节点表中有Sink点，则将自己的跳数计为1，并且向邻 接节点表中的其他节点发送自己的跳数信息；(c)邻接节点K+1收到信息，将邻接节点表中 K节点的跳数写为1，并且进行判断，选取邻接节点表

10、中跳数最小的节点加1作为自己的跳 数，并且向邻接节点表中除了最小跳数节点之外的邻接节点发送自己的跳数信息；这样从 汇聚节点开始的网络中连通的节点都会得到自身到目的节点的跳数。 0013 本发明相比现有技术具有以下优点及有益效果如下： 0014 本发明的智能化无线传感网络路由方法采用据能量损耗和时延来更新各节点的 信息素表。本发明在选择路由时利用蚁群算法的优点，符合无线传感网的特点，算法较为简 单，易于实现，可用于各种以数据为中心的无线传感网应用场合，具有较大的社会效应和经 济效应。 附图说明 0015 图1是本发明智能化无线传感网络路由方法的流程图。 具体实施方式 0016 下面结合实施例及附

11、图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限 于此。 0017 实施例 0018 如图1所示，智能化无线传感网络路由方法，具体如下： 0019 1)采用轮询机制，使网络中各个节点能够知道自己到其他节点的最小跳数，并维 持各节点间的邻居表； 0020 2)无线传感网络的源节点将自身的数据流量、传输时延和能量状态信息加载在前 进蚂蚁上，发出蚂蚁包，并根据邻居表中邻居节点到目的节点的跳数选取下跳地址向目的 节点前进； 0021 3)所述前进蚂蚁由源节点向目的节点前进路径上所到的每一节点，都将自身的数 据流量、传输时延和能量状态信息加载在所述前进蚂蚁上，直到所述前进蚂蚁到达目的节 点； 002

12、2 4)当所述前进蚂蚁到达目的节点后，目的节点将所述前进蚂蚁搜集的其前进路径 上各节点及自身的能量、时延、数据流量信息加载在返回蚂蚁上，并使返回蚂蚁按照前进蚂 蚁的前进路经由目的节点向源节点返回； 0023 5)在返回途中，返回蚂蚁每达到一节点时，该节点按照能量和时延蚁群算法更新 说 明 书CN 102781059 A 3/3页 5 包含自身与相邻各节点的能量消耗和传输时延的信息素值表，以便供后续达到自身的数据 包或蚂蚁确定行进路由路径。 0024 上述的步骤(1)中，汇聚节点发送HELLO包使得各个节点能够得知其自身到其他 节点的跳数的步骤是：(a)由Sink点发起节点跳数建立；(b)在Si

13、nk点周围一跳范围内的 节点假定为K，最先得知自己的邻接节点表中有S ink点，则将自己的跳数计为1，并且向邻 接节点表中的其他节点发送自己的跳数信息；(c)邻接节点K+1收到信息，将邻接节点表中 K节点的跳数写为1，并且进行判断，选取邻接节点表中跳数最小的节点加1作为自己的跳 数，并且向邻接节点表中除了最小跳数节点之外的邻接节点发送自己的跳数信息；这样从 汇聚节点开始的网络中连通的节点都会得到自身到目的节点的跳数。 0025 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。 说 明 书CN 102781059 A 1/1页 6 图1 说 明 书 附 图CN 102781059 A