一种下一代无线传感器网络路由通信的实现方法

摘要

本发明提供了一种下一代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包括全功能节点和部分功能节点两类传感器节点；所述无线传感器网络划分为两个以上二维的正方形逻辑区域，每个逻辑区域的面积为l×l平方米，每个逻辑区域由坐标（x,y）标识，其中l为正整数，x，y为非负整数；传感器节点通过它的定位坐标(Lx,Ly)计算它所在逻辑区域的坐标（x,y）。本发明中传感器节点具有体积小、价格低廉、易于布置、易于维护等特点，而互联网具有地理位置覆盖广泛，使用方便，界面友好、费用低廉等特点，因此，本发明具有很高的推广价值。

主权项

一种下一代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全功能节点和部分功能节点两类传感器节点；所述无线传感器网络划分为两个以上二维的正方形逻辑区域，每个逻辑区域的面积为l×l平方米，每个逻辑区域由坐标(x,y)标识，其中l为正整数，x，y为非负整数；传感器节点通过它的定位坐标(Lx,Ly)计算它所在逻辑区域的坐标(x,y)，如公式(1)和公式(2)所示；位于一个逻辑区域内的传感器节点组成一个簇，其中，簇首节点为固定的全功能节点，簇内节点为可移动的部分功能节点，同一时刻，一个逻辑区域内只有一个簇首节点；簇首节点具有两个通信半径，一个是用于与本簇簇内节点进行通信的半径r，另一个是用于与其他簇首节点进行通信的半径R，其中，l，r和R的关系如公式(3)和(4)所示，n为正整数；无线传感器网络通过接入路由器与下一代互联网相连，接入路由器与逻辑区域(0,0)的簇首节点直接通信；$r=\frac{\sqrt{2}}{2}·l---\left(3\right)$R＝n·r    (4)n²个逻辑区域组成的正方形构建成一个簇域，其面积为n²×l×l，每个簇域有一个簇域首节点，簇域首节点同时也是簇首节点；所述无线传感器网络传感器节点的IPv6地址由两部分组成，第一部分是全局路由前缀，一个无线传感器网络中所有传感器节点的全局路由前缀都相同，其值等于与无线传感器网络相连的接入路由器的全局路由前缀；第二部分为传感器节点ID，它由横坐标、纵坐标及簇内ID三个部分组成，其中，横坐标为传感器节点所在逻辑区域的横坐标，纵坐标为传感器节点所在逻辑区域的纵坐标，一个簇中所有传感器节点的横坐标和纵坐标都相同；簇内ID唯一地标识一个簇的簇内节点，簇内ID在一个簇内具有唯一性；传感器节点ID在一个无线传感器网络中具有唯一性；接入路由器的传感器节点ID为0，簇首节点的簇内ID为1；传感器节点ID是传感器节点的链路地址；簇首节点定期在一跳范围内广播信标帧，信标帧的源链路地址为簇首节点的传感器节点ID，信标帧负载为所在簇域的簇域首节点的链路地址；如果簇首节点没有加入任何簇域，其信标帧负载为空；簇首节点通过侦听邻居簇首节点的信标帧获取邻居簇首节点所在逻辑区域的坐标；如果簇首节点H1所在逻辑区域的坐标为(x1,y1)，簇首节点H2所在逻辑区域的坐标为(x2,y2)，那么簇首节点H1和簇首节点H2的权值比较方法如下：1)如果x1小于x2，那么簇首节点H1的权值小于簇首节点H2；2)如果x1大于x2，那么簇首节点H1的权值大于簇首节点H2；3)如果x1等于x2且y1小于y2，那么簇首节点H1的权值小于簇首节点H2；4)如果x1等于x2且y1大于y2，那么簇首节点H1的权值大于簇首节点H2；每个簇首节点所在逻辑区域的坐标具有唯一性，任何两个簇首节点的权值都不相同；如果簇首节点H收到了簇域首节点的信标帧，则加入到该簇域首节点的簇域；否则，簇首节点H比较自己与其他所有没有加入到簇域的邻居簇首节点的权值，如果簇首节点H的权值最小，那么簇首节点H发起簇域建立过程：步骤101：开始；步骤102：簇首节点H向邻居簇首节点发送加入簇域命令帧；步骤103：没有加入到簇域的邻居簇首节点收到加入簇域命令帧后，判断自己的权值是否比发送加入簇域命令帧的簇首节点的权值小，如果是，进行步骤104，否则进行步骤105；步骤104：没有加入到簇域的邻居簇首节点丢弃加入簇域命令帧，进行步骤109；步骤105：没有加入到簇域的邻居簇首节点向簇首节点H返回一个加入簇域响应命令帧；步骤106：簇首节点H判断收到的加入簇域响应命令帧的数量是否等于其他所有没有加入到簇域的邻居簇首节点的总数，如果是，进行步骤107，否则进行步骤109；步骤107：簇首节点H向所有返回加入簇域响应命令帧的邻居簇首节点发送一个加入簇域确认命令帧，同时将自己标识为簇域首节点H；步骤108：邻居簇首节点收到加入簇域确认命令帧后，记录所在簇域的簇域首节点H的链路地址；步骤109：结束；如果簇首节点H建立簇域失败，那么簇首节点H等待邻居簇首节点发送新一轮的信标帧；如果簇首节点H仍然没有收到任何簇域首节点的信标帧且它的权值比所有没有加入到簇域的邻居簇首节点的权值都小，那么簇首节点H则重新发起簇域建立过程。