和其余的传感节点； ⑵上电开机后，汇聚节点将自己的跳数值设为0,传感节点将自己的跳数值设为最大 值65535,最大值65535为无效跳数； (3) 汇聚节点申请反向路由表内存，传感节点申请正向路由表内存和反向路由表内存， 路由表由一系列路由表项构成，正向路由表由目的地址是汇聚节点的路由表项构成，反向 路由表由目的地址是传感节点的路由表项构成，路由表的数据结构如下：每一行表示一个路由表项，其中，下一跳地址表示该节点发送数据到目的地址节点，选 择将该数据发送至该下一跳地址节点，由下一跳地址节点进行路由转发，跳数值表示经过 该下一跳地址节点路由转发总共需要的跳数，信号强度表示该节点到下一跳地址节点的无 线信号强度； (4) 传感节点延时一个1秒以内的随机数，启动路由发现进程，路由发现进程如下： ① 传感节点以1秒为周期发送RREQ路由请求报文，RREQ路由请求报文数据格式如下：报文类型为0x00,目的地址为汇聚节点的地址0x0000,跳数值为本传感节点到汇聚节 点的跳数值，报文序列号为依次递增的整数； ② 汇聚节点收到RREQ路由请求报文后，回应RREP路由回复报文； ③ 传感节点收到RREQ路由请求报文后，若本传感节点已经建立了到汇聚节点的路由， 到汇聚节点的正向路由表非空，则回应RREP路由回复报文；若本传感节点没有建立到汇聚 节点的正向路由，到汇聚节点的正向路由表为空，则不作任何处理；RREP路由回复报文的 数据格式如下：报文类型为0x01，目的地址为RREQ报文的源传感节点的地址，跳数值为本传感节点到 汇聚节点的跳数值，报文序列号为依次递增的整数； ④传感节点收到RREP路由回复报文后，若RREP路由回复报文的目的地址是本传感节 点，则作如下处理： (a) 若RREP路由回复报文中的跳数值大于等于本传感节点的跳数值，则不做任何处 理； (b) 若RREP路由回复报文中的跳数值加1等于本传感节点的跳数值，则将RREP路由回 复报文的源节点地址作为本传感节点到汇聚节点的路由节点，若到汇聚节点的正向路由表 中没有这个路由表项，则加入该路由表项到正向路由表中； (c) 若RREP路由回复报文中的跳数值加1小于本传感节点的跳数值，则清空到汇聚节 点的正向路由表，将RREP路由回复报文的源节点地址作为本传感节点到汇聚节点的路由 节点，加入该路由表项到正向路由表中，且将本传感节点的跳数值设置为等于RREP路由回 复报文中的跳数值加1 ; (5)传感节点结束路由发现进程，进入数据传输进程，数据传输进程过程如下： ① 传感节点传输NDATA数据报文至汇聚节点时，先查询正向路由表中是否有路由表 项，若不存在到汇聚节点的路由表项，则重新启动路由发现进程；若存在到汇聚节点的路由 表项，则在到汇聚节点的正向路由表中选择一个信号强度最好的路由表项，将NDATA数据 报文发往该路由表项的路由传感节点，NDATA数据报文的数据格式为： 报文类型为0x10,目的地址为汇聚节点地址0x0000,源地址为该传感节点的地址，下 一跳地址为正向路由表中信号强度最好的路由表项中的下一跳路由传感节点的地址， ② 传感节点在发送NDATA数据报文时，启动超时定时器，若在定时器溢出时，还未收到 路由传感节点的NDATA_ACK数据ACK报文确认，则重传该NDATA数据报文，若重传3次，仍 没有收到路由传感节点的NDATA_ACK数据ACK报文确认，则认为该路由已经损坏，删除该路 由表项； ③ 若传感节点依次尝试完正向路由表中所有路由项均失败，则启动路由修复进程； ④ 传感节点收到NDATA数据报文后，若该NDATA数据报文的下一跳地址为本传感节点 地址，则回应NDATA_ACK数据ACK报文，转发该NDATA数据报文至正向路由表中信号最强 的路由表项中的路由传感节点，若收到重复的NDATA数据报文，不做转发，但仍然需要回应 NDATA_ACK数据ACK报文，转发NDATA数据报文仍然需要步骤（5)中②的超时重发机制和步 骤（5)中③的判断，NDATA_ACK数据ACK报文的数据格式为：报文类型为0x11，目的地址为发送NDATA报文的传感节点的地址； ⑤在步骤（5)的④步中，传感节点收到NDATA数据报文后，若该NDATA数据报文的下一 跳地址为本传感节点地址，则根据NDATA数据报文的内容，记录反向路由表项，将NDATA数 据报文中的源地址作为反向路由表项的目的地址，将转发NDATA数据报文的传感节点的地 址作为下一跳路由传感节点地址； (6) 若传感节点没有任何到汇聚节点的路由表项，则启动路由修复进程，具体方法如 下： ① 该传感节点间隔300毫秒，发送3次RQUIT退出路由报文； ② 其他传感节点收到步骤（6)步①中传感节点的RQUIT退出路由报文后，则删除正向 路由表和反向路由表中和该传感节点有关的路由表项，防止路由环路，RQUIT退出路由报文 的数据格式为：报文类型为0x02,目的地址为广播地址OxFFFF ; ③ 该传感节点发送3次RQUIT退出路由请求报文后，重新启动路由发现过程； (7) 汇聚节点向某个传感节点单播GCMD控制报文，其步骤如下： ① 汇聚节点查找反向路由表，若存在以该传感节点为目的地址的路由表项，则将该 GCMD控制报文的下一跳地址设置为该路由表项的路由传感节点地址，发送该GCMD控制报 文； ② 传感节点收到该单播GCMD控制报文后，若该报文的下一跳地址为本传感节点的地 址，则查找反向路由表，若找到该目的地址的路由表项，则向该路由表项的路由传感节点直 接转发，即将单播GCMD控制报文的下一跳地址改为该路由表项的路由传感节点地址，单播 GCMD控制报文的数据格式如下：报文类型为0x20,目的地址为该单播GCMD控制报文的目的传感节点的地址，下一跳地 址为反向路由表中该目的地址的路由表项的路由传感节点地址； (8) 汇聚节点向整个网络广播GCMD控制报文，广播GCMD控制报文的数据格式如下：报文类型为0x21，目的地址为广播地址OxFFFF，传感节点收到该报文后转发，若传感 节点已经转发过该报文，则不再转发该报文。5. 根据权力要求4所述的基于上述网络数据采集控制系统的无线路由方法，其特征在 于：所述步骤（4)中④步传感节点在收到第一条RREP路由回复报文后，延时20秒结束路由 发现进程，以确保整个网络建立完整的正向路由表。6. 根据权力要求4所述的基于上述网络数据采集控制系统的无线路由方法，其特征在 于：所述步骤（8)中为了确保广播GCMD控制报文能发送至整个网络，汇聚需要连续发送3 次该广播GCMD控制报文，但每一次的报文序列号递增，以便传感节点能根据序列号依次转 发这3次接收到的广播GCMD控制报文。
【专利摘要】本发明涉及一种网络数据采集控制系统，包括主板CPU及分别与主板CPU连接的WIFI模块、联通3G模块、以太网卡、WSN汇聚节点模块、CAN控制器模块、RS485收发器模块、64路AD转换模块及LCD触摸屏。本发明还涉及上述系统的无线路由方法，包括：(1)网络节点分类；(2)初始跳数值设定；(3)申请正，反向路由表内存；(4)启动路由发现进程；(5)启动数据传输进程；(6)启动路由修复进程；(7)汇聚节点向某个传感节点单播GCMD控制报文；(8)汇聚节点向整个网络广播GCMD控制报文。本发明系统可进行大量数据实时处理，本发明方法可实现稳定的控制数据报文传输。
【IPC分类】H04W40/02, H04W40/32, H04W84/18
【公开号】CN105072658
【申请号】CN201510494085
【发明人】康权, 俞永江, 韩家新, 冯厚军, 赵河立, 王金燕, 王可宁
【申请人】国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年8月11日