專利名稱：一種無線網(wǎng)絡(luò)路由方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線通信技術(shù)，特別是公開一種無線網(wǎng)絡(luò)通信的路由方法，適用于無線集抄、無線物聯(lián)網(wǎng)、智能家居和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，世界眾多站在技術(shù)前沿的國家和企業(yè)紛紛嗅到了即將由“物聯(lián)網(wǎng)”引發(fā)的一場科技革命與經(jīng)濟(jì)浪潮，紛紛制定標(biāo)準(zhǔn)、研究新技術(shù)和應(yīng)用，以期掌握市場主動。中國更是迫切需要提升對物聯(lián)網(wǎng)的認(rèn)識程度，并快快推動物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。在智能設(shè)施建設(shè)、智能駕駛系統(tǒng)，智能醫(yī)療等領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)的解決方案，將有效節(jié)約資源、拉動內(nèi)需。目前，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)得到我國各級政府和行業(yè)主管部門的高度重視，相信在產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)實(shí)力企業(yè)的鼎力支持和推動下，物聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)無線技術(shù)的發(fā)展，必將成為我國信息網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的最新趨勢。目前，國內(nèi)外無線通信以ZigBee及其擴(kuò)展路由方法為主，典型的協(xié)議是國際IEEE802.15.4協(xié)議，這套協(xié)議使用的就是廣播尋址的方式，一次性可以尋找到多條路徑保存在中心節(jié)點(diǎn)中，然后逐漸淘汰，全部淘汰后再發(fā)起一次路徑尋找過程。這種路由方法只是找到了可用路徑，并沒有找到最優(yōu)路徑，導(dǎo)致通信成功率不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的解決現(xiàn)有技術(shù)中無線路由算法無法保證尋找到最優(yōu)的路徑，導(dǎo)致通訊成功率不理想的缺點(diǎn)，提供一種應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)的無線網(wǎng)絡(luò)路由方法，通過鄰居節(jié)點(diǎn)的收集和通信質(zhì)量動態(tài)計(jì)算出最優(yōu)路徑。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種無線網(wǎng)絡(luò)路由方法，包括以下步驟:
1、啟動相鄰節(jié)點(diǎn)互相識別過程，中心節(jié)點(diǎn)向外廣播一個(gè)自身信息數(shù)據(jù)包，收到此包的子節(jié)點(diǎn)再向外廣播自身信息包，如此循環(huán)，直至全網(wǎng)廣播完成，每個(gè)節(jié)點(diǎn)廣播自身信息數(shù)據(jù)包的次數(shù)由中心節(jié)點(diǎn)信息包中的信息域決定；
2、節(jié)點(diǎn)關(guān)系信息收集過程，廣播過程中，中心節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)收集其它子節(jié)點(diǎn)的地址和通信質(zhì)量信息作為自身的相鄰節(jié)點(diǎn)信息，廣播結(jié)束后，中心開始逐個(gè)收集一級子節(jié)點(diǎn)的相鄰節(jié)點(diǎn)地址與通信質(zhì)量指標(biāo)；
3、相鄰節(jié)點(diǎn)優(yōu)選過程，中心節(jié)點(diǎn)收集到大量的節(jié)點(diǎn)關(guān)系信息后，為每個(gè)子節(jié)點(diǎn)選擇幾個(gè)最優(yōu)的相鄰節(jié)點(diǎn)作為父節(jié)點(diǎn)保存，其余信息丟棄，父節(jié)點(diǎn)可以是中心節(jié)點(diǎn)，也可以是普通子節(jié)點(diǎn)，最優(yōu)相鄰節(jié)點(diǎn)排在第一個(gè)位置，其它相鄰節(jié)點(diǎn)按順序排列；
4、路徑計(jì)算過程，中心節(jié)點(diǎn)到子節(jié)點(diǎn)的通信是一個(gè)雙向通道，但路徑是相同的，路徑的計(jì)算是從子節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)父節(jié)點(diǎn)開始進(jìn)行逐個(gè)嘗試，每個(gè)父節(jié)點(diǎn)使用遞歸算法重復(fù)上一步計(jì)算路徑，直到獲取到既符合跳數(shù)限制，又保證每一跳均為最優(yōu)質(zhì)量的路徑或者循環(huán)結(jié)束無可用路徑返回； 5、分發(fā)路徑過程，循環(huán)執(zhí)行上述2、3、4步驟，直到全網(wǎng)收集完成后停止，最后為每個(gè)子節(jié)點(diǎn)計(jì)算出多條到中心的路徑，結(jié)合其它網(wǎng)絡(luò)參數(shù)下發(fā)到每個(gè)子節(jié)點(diǎn)，子節(jié)點(diǎn)主動報(bào)警、上傳數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)將使用這些路徑進(jìn)行通信。本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過鄰居節(jié)點(diǎn)的收集和通信質(zhì)量動態(tài)計(jì)算出最優(yōu)路徑，實(shí)現(xiàn)了在更低的成本上尋找到最優(yōu)路徑，并及時(shí)繞過故障節(jié)點(diǎn)，保證了通訊成功率。


圖1是本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)路由流程圖。圖2是本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點(diǎn)協(xié)作圖。圖3是本發(fā)明以一棟大樓為實(shí)例的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。圖4是本發(fā)明子節(jié)點(diǎn)路徑查找實(shí)例圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本專利進(jìn)行詳細(xì)說明。根據(jù)附圖1，Mesh網(wǎng)絡(luò)組建需要5個(gè)步驟:
1、中心廣播發(fā)送一個(gè)自身信息數(shù)據(jù)包，開始啟動相鄰節(jié)點(diǎn)互相識別過程，接收到的節(jié)點(diǎn)在記住這些信息后，再把自身的信息數(shù)據(jù)包廣播出去，以此類推，全網(wǎng)每個(gè)節(jié)點(diǎn)廣播一定次數(shù)后完成識別過程。2、廣播后，中心等待一段時(shí)間后，開始對一級節(jié)點(diǎn)進(jìn)行鄰近節(jié)點(diǎn)信息收集過程，收集過程過程中發(fā)現(xiàn)第二級節(jié)點(diǎn)。3、中心節(jié)點(diǎn)與第二級節(jié)點(diǎn)通信需要通過一級節(jié)點(diǎn)進(jìn)行中繼，因此一級節(jié)點(diǎn)返回的鄰近節(jié)點(diǎn)信息需要 排序，選擇最優(yōu)的幾個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)作為父節(jié)點(diǎn)保存。4、在已經(jīng)選擇出的父節(jié)點(diǎn)基礎(chǔ)上進(jìn)行路徑計(jì)算。第二步和第三步在收集二級節(jié)點(diǎn)及二級子節(jié)點(diǎn)時(shí)是同時(shí)進(jìn)行的，即收集到相鄰節(jié)點(diǎn)時(shí)同時(shí)更新了路徑。路徑的計(jì)算是從父節(jié)點(diǎn)開始，計(jì)算子節(jié)點(diǎn)通過父節(jié)點(diǎn)到中心的路徑，既要保證跳數(shù)在系統(tǒng)限制范圍內(nèi)，又要保證每一跳符合最優(yōu)路徑的原則。5、在計(jì)算出的路徑基礎(chǔ)上收集二級節(jié)點(diǎn)的相鄰節(jié)點(diǎn)信息，三級及以后各級節(jié)點(diǎn)以此類推，直至收集完成，然后啟動為每個(gè)子節(jié)點(diǎn)配置多條到中心的路徑，這些路徑將用作子節(jié)點(diǎn)上傳信息的傳輸路徑。根據(jù)附圖2，本發(fā)明整個(gè)過程按照交互圖來講，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)有N個(gè)子節(jié)點(diǎn)，第一個(gè)階段是相互識別，每個(gè)節(jié)點(diǎn)需要廣播M次，那么整個(gè)網(wǎng)絡(luò)將廣播Μ* (N+1)次。M可以取I 5次，N常見取值為I 2048。第二階段是中心逐級收集各個(gè)子節(jié)點(diǎn)的相鄰節(jié)點(diǎn)信息，考慮到相鄰節(jié)點(diǎn)較多，每個(gè)子節(jié)點(diǎn)的相鄰節(jié)點(diǎn)信息一般需要通信多次才能收集完整，每次通信獲取其中的一部分。通信次數(shù)取決于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)容量與失敗后的重試次數(shù)。第三階段是為每個(gè)子節(jié)點(diǎn)下發(fā)多條上傳路徑。根據(jù)附圖3，本發(fā)明以一棟大樓為實(shí)例，圖中共25層樓，實(shí)際業(yè)務(wù)區(qū)域在5 25層，共21層樓，每層樓8個(gè)房間，每個(gè)房間一塊無線節(jié)點(diǎn)，無線節(jié)點(diǎn)可以是水表、氣表、電表、熱量表或智能家居、安防節(jié)點(diǎn)、無線傳感器等。中心節(jié)點(diǎn)安放在15層,所有節(jié)點(diǎn)組成一個(gè)Mesh網(wǎng)絡(luò)。中心附近的節(jié)點(diǎn)為一級節(jié)點(diǎn)，從中心向外擴(kuò)散，15層以下有四級，5至15層有四級，相鄰級之間有交叉節(jié)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種無線網(wǎng)絡(luò)路由方法，包括以下步驟: (1)啟動相鄰節(jié)點(diǎn)互相識別過程，中心節(jié)點(diǎn)向外廣播一個(gè)自身信息數(shù)據(jù)包，收到此包的子節(jié)點(diǎn)再向外廣播自身信息包，如此循環(huán)，直至全網(wǎng)廣播完成，每個(gè)節(jié)點(diǎn)廣播自身信息數(shù)據(jù)包的次數(shù)由中心節(jié)點(diǎn)信息包中的信息域決定； (2)節(jié)點(diǎn)關(guān)系信息收集過程，廣播過程中，中心節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)收集其它子節(jié)點(diǎn)的地址和通信質(zhì)量信息作為自身的相鄰節(jié)點(diǎn)信息，廣播結(jié)束后，中心開始逐個(gè)收集一級子節(jié)點(diǎn)的相鄰節(jié)點(diǎn)地址與通信質(zhì)量指標(biāo)； (3)相鄰節(jié)點(diǎn)優(yōu)選過程，中心節(jié)點(diǎn)收集到大量的節(jié)點(diǎn)關(guān)系信息后，為每個(gè)子節(jié)點(diǎn)選擇幾個(gè)最優(yōu)的相鄰節(jié)點(diǎn)作為父節(jié)點(diǎn)保存，其余信息丟棄，父節(jié)點(diǎn)可以是中心節(jié)點(diǎn)，也可以是普通子節(jié)點(diǎn)，最優(yōu)相鄰節(jié)點(diǎn)排在第一個(gè)位置，其它相鄰節(jié)點(diǎn)按順序排列； (4)路徑計(jì)算過程，中 心節(jié)點(diǎn)到子節(jié)點(diǎn)的通信是一個(gè)雙向通道，但路徑是相同的，路徑的計(jì)算是從子節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)父節(jié)點(diǎn)開始進(jìn)行逐個(gè)嘗試，每個(gè)父節(jié)點(diǎn)使用遞歸算法重復(fù)上一步計(jì)算路徑，直到獲取到既符合跳數(shù)限制，又保證每一跳均為最優(yōu)質(zhì)量的路徑或者循環(huán)結(jié)束無可用路徑返回； (5)分發(fā)路徑過程，循環(huán)執(zhí)行上述(2)、(3)、(4)步驟，直到全網(wǎng)收集完成后停止，最后為每個(gè)子節(jié)點(diǎn)計(jì)算出多條到中心的路徑，結(jié)合其它網(wǎng)絡(luò)參數(shù)下發(fā)到每個(gè)子節(jié)點(diǎn)，子節(jié)點(diǎn)主動報(bào)警、上傳數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)將使用這些路徑進(jìn)行通信。
全文摘要
本發(fā)明為一種無線網(wǎng)絡(luò)路由方法，包括以下步驟1、啟動相鄰節(jié)點(diǎn)互相識別過程；2、節(jié)點(diǎn)關(guān)系信息收集過程；3、相鄰節(jié)點(diǎn)優(yōu)選過程；4、路徑計(jì)算過程；5、分發(fā)路徑過程，循環(huán)執(zhí)行上述2、3、4步驟，直到全網(wǎng)收集完成后停止。本發(fā)明通過鄰居節(jié)點(diǎn)的收集和通信質(zhì)量動態(tài)計(jì)算出最優(yōu)路徑提高通訊成功率。
文檔編號H04W40/12GK103220745SQ201310135388
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月18日
發(fā)明者孟繁鼎, 聶光義 申請人:上海桑銳電子科技有限公司