一种基于跨层的无线传感器网络路由通信的实现方法

摘要

本发明公开了一种基于跨层的无线传感器网络路由通信的实现方法，所述无线传感器网络中的移动传感器节点通过本发明所提供的路由通信实现方法，可保持移动过程中通信的连续性，由于本发明中网络层移动切换和链路层移动切换同时进行，因此通信延迟时间短，此外，移动切换的控制信息通过网络拓扑结构自动实现路由，节省了建立路由带来的功耗和延迟时间。本发明中的部分功能节点无须转交地址，并且无须参加移动切换的控制过程，从而节省了能量，延长了寿命。本发明可应用于农业设施现代化及医疗健康等诸多领域，具有广泛的应用前景。

主权项

一种基于跨层的无线传感器网络路由通信的实现方法，其特征在于，所述无线传感器网络包括三种节点：一个网关、一个以上的全功能节点以及一个以上的部分功能节点；网关是固定节点，是用于连接无线传感器网络和互联网的接入路由器；全功能节点包括固定全功能节点和移动全功能节点，具有路由转发功能；部分功能传感器节点为用于收集数据的移动节点，不具有路由转发功能；在一个无线传感器网络内，一个网关和所有全功能节点构建成路由骨干网，其拓扑结构为树状，称为网关树，树根节点为网关，中间节点为固定全功能节点，移动全功能节点作为叶子节点；一个无线传感器网络中所有节点的网络前缀都相同，由网关确定；位于两个或者两个以上的无线传感器网络覆盖区域内的全功能节点设置为公共节点，公共节点具有两个以上IPv6地址，每个IPv6地址分别隶属于不同的无线传感器网络；一个移动全功能节点与一跳范围内的部分功能节点组成移动簇，簇首节点为移动全功能节点；一个移动簇作为一个整体移动，部分功能节点通过本簇簇首节点所在的网关树与IPv6互联网进行通信；部分功能节点在移动过程中无需配置转交地址，一直由家乡地址标识，移动全功能节点在移动过程中配置转交地址从而确保路由正确性；全功能节点定期广播信标帧，帧负载的第一个比特表示全功能节点类型：1表示该节点为固定全功能节点，0表示该节点为移动全功能节点；节点的IPv6地址包括三个部分：第一部分是全局路由前缀，它唯一确定一个无线传感器网络，在一个无线传感器网络中获取的IPv6地址的全局路由前缀都相同，其值等于该无线传感器网络中网关的全局路由前缀；第二部分是节点类型，如果值为1，则表明为全功能节点，如果值为0，则表明为部分功能节点；第三部分是节点ID，节点ID唯一标识无线传感器网络中的一个全功能节点或者部分功能节点；节点类型和节点ID构成链路地址；网关的链路地址为0，全功能节点或者部分功能节点的节点ID不为0；网关的IPv6地址预先设置；全功能节点的节点ID的有效长度l与全功能节点所在网关树的深度d成正比，如公式(1)所示：$l=\left\{\begin{array}{c}\alpha -1+\alpha ·(d-1);d>1\\ \alpha -1;d=1\end{array}\right.---\left(1\right),$其中，α为比例系数；对于d为1的全功能节点来说，其地址分配空间为[1,2^α‑1‑1]，其中0预留给部分功能节点，对于d大于1的全功能节点来说，其地址分配空间[1,2^α‑1]，其中0预留给部分功能节点。