一种面向无线多媒体传感器网络的多路分级路由方法

摘要

一种面向无线多媒体传感器网络的多路分级路由方法，是一种针对无线多媒体传感器网络(Wireless Multimedia Sensor Networks，WMSN)中多媒体数据流传输的技术方案，主要用于解决多媒体流实时性传输的问题，并尽可能延长网络生存周期，其特征是采用多径并发传输无线多媒体传感器网络中从源节点到目的节点的数据，并且采用分级的能量感知路由协议，对多媒体流的特殊性作了区分服务，向其提供更高的服务质量。

主权项

一种面向无线多媒体传感器网络的多路分级路由方法，其特征是采用多径并发传输无线多媒体传感器网络中从源节点到目的节点的数据，并且采用分级的能量感知路由协议，对多媒体流的特殊性作了区分服务，向其提供更高的服务质量，具体如下：1)建立邻居节点表；无线传感器网络中的每个节点通过洪泛的方式，定期向邻居节点报告自己的相关信息，包括与目标节点的实际距离和自己的剩余能量信息；每个节点收到邻居节点的洪泛信息后将邻居节点ID加入邻居节点表中，并存储该邻居节点的相关信息，邻居节点表结构为：邻居节点ID；节点经度坐标；节点纬度坐标；节点剩余能量；节点状态；节点所在路径号；对于节点通过洪泛的方式，建立和更新路由表，其过程为：当节点收到邻居节点的洪泛数据包时，首先将数据包源的ID提取出来，并对自身建立的邻居节点表进行查表，分三种情况：a)若已经存在该节点，则更新该邻居节点节点表信息，然后丢弃该数据包，b)若邻居节点表中没有该节点ID，则将其加入邻居节点表，并记录其位置信息、节点状态信息和节点所在路径号，c)若大于某个时间阈值未收到某个节点的洪泛信息，就会将该节点所有信息从邻居节点表中删掉；2)建立多条从源节点至目标节点的多条路由；源节点通过向目标节点发送Hello包，寻找从源节点到目的节点的节点不相交路径；这个步骤包括：a)贪心转发阶段；b)对所建立路由进行优化，使之成为最短路由；贪心转发阶段：本阶段负责寻找一条从源节点到目的节点的路径，该阶段又有两种方法：a1)贪心转发：就是在选择每个下一跳时都采用贪心的策略，也即总是选择最优的节点作为下一跳节点，这里，最优的标准就是代价最小；在所有邻居节点中选择估计代价最小的节点作为探索包转发的下一跳节点；这里节点估计代价的计算公式是：C(N，D)＝ad(N，D)+(1‑a)e(N)，0＜a≤1；其中：C(N，D)为到目标节点的估计代价；d(N，D)为本节点距离目标节点的距离；e(N)为节点的剩余能量；选择C(N，D)最小的作为下一条节点；该式中d(N，D)和e(N)都是归一化的参数值；距离目标节点越近、剩余能量越多，该节点的代价值越小； a2)回溯法：在探索包的贪心转发过程中，如果遇到阻塞节点，则采用“回溯法”，当某个节点发现它自己是阻塞节点的时候，将会通知上一跳节点并标注自己为阻塞节点，上一跳节点收到阻塞节点信息后，将会根据最小代价原则重新选择下一跳节点，“回溯法”可被重复执行直到节点能成功选择合适的下一跳节点，回到“贪心转发”上来；路径优化阶段：本阶段负责优化已经找到的某条路径，使该路径上包含最少数目的节点，这样减少网络延时，本阶段运用一种标签优化方法，主要通过标签优化的方法消除路径环，使该路径拥有最少数目的节点；首先，在第一阶段发送探索包寻找新路径的过程中，给每个被选中的节点打上标签，标注该节点的路径号和节点序号，这里的节点序号按从源节点到目的节点的方向上是递增的顺序；其次，在本方法中，无论该路径是否到达目的节点，都会有一个确认信息回送给源节点；在确认信息在回送过程中，之前打上的标签被用来消除路径环；其原则是：路径中的任意节点只给这样一个一跳范围内的节点发送确认信息，该节点具有与之有相同的路径号并且节点序号最大，最终确定一条最短路径，最后，一个释放命令将会被发送给那些该路径中没有用来传输数据的节点，这些被释放的节点可重新用来作为下一条路径用；通过以上两个阶段的过程，可建立一条从源节点到目标节点的最小代价路径，重复这两阶段的过程便会找到所有从源节点到目标节点的路径；3)数据流的传输步骤1：在应用层，对传感器节点所有要传输的数据包括多媒体数据和其他标量数据进行区分，并且对不同数据流标以优先级，这里，规定多媒体流的优先级最高，标量数据最低；步骤2：在路由层根据所要传输的数据流的不同优先级，选择不同路由来进行传输；若该数据流的级别高，则选择级别高的路径来传输，若该数据流的级别低，则选择级别低的路径来传输。