一种物联网设备节点间的路由方法_3

文档序号:9250946阅读:来源:国知局
节点,具体步骤为:
[0059]A、为每一个所述边界设备节点集合以及所述边界设备节点分别分配边界ID、设备节点ID,所有边界设备节点利用洪泛法同时发布信息,该信息包括边界ID、设备节点ID和跳数ID ;
[0060]B、内部设备节点η第一次收此信息时,判断并保存其与发布此信息的边界设备节点m的跳数距离;
[0061]C、重复所述步骤A,如果边界设备节点m与内部设备节点η之间的跳数距离比内部设备节点η前一次记录的最近边界设备节点与所述内部设备节点η之间的跳数距离大,则保持内部设备节点η前一次记录的最近边界设备节点信息不变;
[0062]如果边界设备节点m与内部设备节点η之间的跳数距离比内部设备节点η前一次记录的最近边界设备节点与内部设备节点η之间的跳数距离小,则保存内部设备节点η最近一次记录的最近边界设备节点信息;
[0063]如果边界设备节点m与内部设备节点η之间的跳数距离与内部设备节点η前一次记录的最近边界设备节点与内部设备节点η之间的跳数距离相等,则同时保存内部设备节点η最近一次记录和前一次记录的最近边界设备节点的信息;
[0064]D、重复所述步骤A和步骤C,直至所有的内部设备节点η都更新最近边界设备节点信息。
[0065]这样可以保证每个内部设备节点保存的最近边界设备节点信息是准确的,从而为后续数据的高效传递提供了保障,而且在此过程中,每个设备节点都需要进行一定操作,能量消耗比较均衡,有利于提高物联网的生命周期。
[0066]所述的物联网设备节点间的路由方法中,确认所述分割点的方法包括以下步骤:
[0067]对于任意边界设备节点p,其离散曲率P 5按以下公式计算:
[0068]Pp= maxh= !,...,HMh (ρ)/2H
[0069]其中,Mh(ρ)为与边界设备节点P跳数距离为H的任意两个边界设备节点之间的最大跳数距离,h = 1,2...Η;
[0070]当ρ ρ小于阈值时,将边界设备节点P作为分割点,此时骨架提取效果较好,骨架上的支路较少。
[0071]所述的物联网设备节点间的路由方法中,所述阈值为0.45-0.55,试验结果表明当所述阈值为0.45-0.55时,利用此时的分割点对全部的边界设备节点进行分割,骨架提取效果较好,骨架上的支路较少。
[0072]所述的物联网设备节点间的路由方法中,H = 3或4,试验结果表明当H = 3或4,骨架提取效果较好,骨架上的支路较少。
[0073]本发明提供一种新颖的物联网的路由方法,所述方法采用基于网络骨架的路由方法,该方法不需要物理设备的位置信息,路由决策局部化,能达到非常好的负载均衡效果。目的在于提高提供更短的路由路径,更优秀的负载均衡性能,对不同的网络拓扑模型具有健壮性,大大延长物联网的生命周期并保证路由成功。
[0074]所述基于骨架的物联网的路由方法,包括以下步骤:
[0075]a.获取网络边界。首先通过洪泛法获得部分边界节点,然后通过连接部分边界的方法获取网络的全部边界节点;
[0076]b.获取网络骨架。首先,物联网的边界节点根据分割点划分成多个边界;然后,根据节点具有两个最近边界的节点分别属于不同边界的与否识别出骨架节点,通过连接骨架节点,构建物联网的骨架;最后,通过命名方案给网络节点进行命名。
[0077]c.基于骨架的路由。源节点沿着骨架平行的路径去路由,直到包含相同骨架节点信息的节点时,沿着最小路径树到达骨架节点,然后沿着骨架节点为根的最短路径树最终到目的节点。
[0078]对于步骤c的路由若不能成功路由,则采用沿着骨架线进行路由的方法。
[0079]采用所述基于骨架的路由方法,不需要知道节点的位置信息,只依靠局部信息,就能确保路由100%的成功率并且保证负载均衡。
[0080]因此本发明具有以下有益效果:
[0081]a大大提尚物联网的路由性能和生命周期;
[0082]b实现简单方便,运行时能量消耗低;
[0083]c在路由容错和负载均衡指标上性能非常好。
[0084]1.首先在网络N中随机选择一个节点P,然后进行洪泛,找到离P最远的节点Q,则Q为网络的边界节点。通过这样的方式可以求出部分边界节点B(N)。然后通过局部洪泛法,找出边界节点B(N)最相邻的节点间的最短路径,把这些路径的节点也标记为边界节点,通过这种方式,可以求出网络的所有边界节点。
[0085]2.对每一个边界节点,通过公式(I)计算每一个边界节点的离散曲率。
[0086]P p= max h= L...,HMh(ρ)/2h(I)
[0087]Mh(p)为两个节点在节点P的h跳邻居中的最大的跳数距离。我们的实验表明H=3或者4时,对于大多数的结果非常不错。当Pp小于每一个阈值时(我们的实验显示是
0.45-0.55之间比较合适),把节点ρ作为分割点,这些分割点把边界分层几段,我们给每一段的边界分配一个边界ID。
[0088]3.每一个边界节点初始化为含有一个信息ID,所属的边界ID和该信息传输通过的跳数。当边界节点同时进行洪泛信息,内部节点收到信息后,如果信息来自边界节点比当然保存的最短边界节点还远,直接扔掉即可。若信息来自的边界节点比当前保存的最近边界节点还近,则更新最近的边界节点信息。若信息来自的边界节点比当前保存的最近边界节点距离相等,则同时保存这两个边界节点的信息。当洪泛完毕后,每一个内部节点知道它的最近边界节点情况。若内部节点的最近边界节点在不同的边界上,则该内部节点为中轴节点。通过局部洪泛的方式连接中轴节点构成粗糙骨架,通过剪枝优化,最后获取准确的骨架;
[0089]其中,剪枝优化的步骤为;从与任意边界节点跳数距离最小的骨架节点b利用洪泛法发布信息,内部节点收到该信息;
[0090]如果该内部节点k接收过此信息,则不进行任何操作;
[0091]如果内部节点k没有接收过此信息,而且该内部节点k是骨架节点,则标记该内部节点k为父亲节点,并转发出去,否则,内部节点k,丢弃该信息;
[0092]对于物联网中的其它内部节点,重复以上步骤,直至所有的粗糙骨架节点都收到了来自骨架节点b利用洪泛法发布的信息,
[0093]不断的重复执行上面的规则,当所有的粗糙骨架节点都收到了来自边界节点k的洪泛信息,则停止洪泛,这样就生成了以边界节点b为根节点的骨架树T (b),骨架树T (b)的节点为粗糙骨架节点。称有两个或者两个以上的相邻粗糙骨架节点的树节点成为中间节点,而其他的树节点称之为叶子节点。叶子节点和最近的中间节点间的骨架构成骨架线段。若骨架线段的节点数目太少,小于约定的阈值,很明显该骨架线段反映的不是传感器网络的主要拓扑特征,可以认为这是噪声引起的骨架分支,可以考虑删除掉。
[0094]4.每一个节点记录它最近的边界节点,最近的骨架节点,以及它到骨架的相对距离。
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