用于监控系统的无线自组网形成树形路由方法

摘要

本发明涉及一种适用于监控系统的无线自组网形成树形路由方法。它包括路由的生成过程、路由的动态维护和基于路由算法的监控数据融合传输。网络内节点选择跳数较小邻居节点的节点发送路由建立请求，通过握手机制建立上下级路由关系，从而整个网络形成多个树形路由结构；通过连通性检测、过期检测、切换上级节点方式，实现路由的动态维护，适应节点的移动、功率变化等因素引起的网络通信拓扑的变化；利用树形的网络结构，节点可以在路由维护的同时，融合传输需要适时监控数据。本发明的方法通信开销较少，传输时延小，构成的网络稳定可靠。

主权项

一种用于监控系统的无线自组网形成树形路由方法，包括树形路由的建立、动态维护过程和维护融合传输监控数据，其特征在于：a.树形路由的建立：节点通过握手和更新机制建立多个树形路由结构，其树形路由的建立的步骤：S1-1初始化：对所有节点进行编码，要求每个节点拥有一个独立标示ID，根节点手动指定或自动选择，但根节点必须能够接入有线网络或具有另一个频点，所有的根节点组成更高一级通信网络，根节点是第一批联网节点，其跳数设为0；S1-2联网节点周期性地广播HELLO报文，报文包含自己的节点标示ID和跳数，孤立节点A要加入网络，首先侦听一段时间，选择跳数较少的邻居节点B，跳数为N，向其发送路由请求RREQ；S1-3A等待回复RREP，若在给定的时间内没有收到回复RREP，邻居表中将节点B做单向标记，并向其它跳数较少邻居节点发送请求RREQ，若所有邻居都已经发过请求RREQ，继续侦听网络；S1-4若收到回复RREP，将该邻居节点B设为自己的上级节点，节点A成为联网节点，跳数为N+1，开始周期性地广播HELLO报文，并回复节点B路由应答RACK；S1-5上级节点B收到应答RACK，将节点A设为自己的直接下级节点，加入路由表；S1-6如果节点B不是根节点，则要向自己的上级节点C发路由更新RUPD，节点C收到下级发送的路由更新RUPD，将节点A设为自己的间接下级节点，将其下一跳节点设为节点B；S1-7如果节点C不是根节点，重复S1-6，直到更新RUPD到达根节点；S1-8重复S1-2～S1-7直到所有能收到HELLO报文并能与发送该HELLO报文的节点双向通信的孤立节点都加入到网络中；通过以上的加入过程，最终形成多个树形通信拓扑结构，除了根节点，每个节点都有一个直接上级节点，并有或者没有若干个直接或间接下级节点；b.树形路由的动态维护过程：与直接上级节点连通性检测、下级节点过期检测和切换上级节点，分别采用下面的步骤实现：①与上级节点的连通性检测采用以下步骤：S2-1所有联网节点周期性地广播HELLO报文，节点B收到节点A的HELLO报文，检查路由表，如果是自己的直接下级，回复HELLO-ACK报文；S2-2节点A检测收到直接上级节点B的HELLO-ACK报文，如果在规定的时间内没有收到，则认为与直接上级节点失去联系，转S4-2；②下级节点过期检测采用以下步骤：S3-1节点B检测收到直接下级节点A的HELLO报文，如果在规定的时间内没有收到，认为与直接下级节点失去联系，删除本节点路由表中节点A项以及A作为下一跳节点的所有非直接下级节点项，如果节点B不是根节点，向自己的直接上级节点C发送RDEL报文，报告要删除的路由；S3-2节点C检测到直接下级节点B的RDEL报文，删除路由表中相应节点；S3-3如果节点C不是根节点，重复S3-2，直到RDEL被传送到根节点；③切换上级节点采用以下步骤：S4-1节点A检测到与直接上级节点B失去联系，或者邻居节点中有节点比直接上级节点B跳数更少，则节点A切换直接上级节点；S4-2节点A发报文通知自己的所有下级节点进入安静状态，在该状态下节点不再发送广播HELLO报文，不再响应路由请求；S4-3延时给定时间后，向选定的上级节点B发送路由请求RREQ，以下步骤同S1-3～S1-7，所不同的是路由更新报文中不仅包含节点A还包括节点A的所有下级节点；S4-4如果在一定时间内节点A没有成功找到直接上级节点，则节点A的所有下级节点成为孤立节点，重新加入网络；c.路由维护融合传输监控数据：包括节点监控数据融合上传和自动调整HELLO报文发送时间：①节点监控数据融合上传：末端节点A在广播HELLO报文时，报文中还包括本节点需要实时监控的数据，其直接上级节点B收到A的HELLO报文后，记录下该监控数据，并将其与本节点监控数据和收到的其它下级节点数据进行融合处理，而节点B发送的HELLO报文包含了这些融合后的数据，这样逐级处理上传，直到数据到达根节点，根节点再通过上层网络送到监控中心；②自动调整HELLO报文发送时间：所有节点发送HELLO报文的时间间隔均为N，N为较大数，节点收到直接上级节点的HELLO报文后，将自己下次发送HELLO报文的时间设为N-1。