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一种基于节点速度可变的WSN机会路由方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2013-12-03
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2014-04-16
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2017-03-29
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2033-12-03
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201310638018.X 申请日 2013-12-03
公开/公告号 CN103648138B 公开/公告日 2017-03-29
授权日 2017-03-29 预估到期日 2033-12-03
申请年 2013年 公开/公告年 2017年
缴费截止日
分类号 H04W40/02H04W84/18 主分类号 H04W40/02
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 2
权利要求数量 3 非专利引证数量 0
引用专利数量 4 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 CN101159689A、US2010/0260071A1、CN101984712A、CN102098709A 被引证专利
专利权维持 4 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 江苏大学 当前专利权人 江苏大学
发明人 朱轶、倪亚楠、石振波 第一发明人 朱轶
地址 江苏省镇江市京口区学府路301号 邮编
申请人数量 1 发明人数量 3
申请人所在省 江苏省 申请人所在市 江苏省镇江市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
南京知识律师事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
汪旭东
摘要
本发明公开了一种基于节点速度可变的WSN机会路由方法,属于无线传感器网络技术领域。本发明中节点根据移动sink到来时接收到sink发射的信号强度,动态改变自身移动速度,消息转发时按速度梯度定向转发完成从源节点到sink节点的转发任务。本发明方法仅使用速度作为效用值,因此复杂性较低,而且由于距离sink距离不同的节点速度差距很大,不存在概率转发策略的转发可靠性差的问题。
  • 摘要附图
    一种基于节点速度可变的WSN机会路由方法
  • 说明书附图:图1
    一种基于节点速度可变的WSN机会路由方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2017-03-29 授权
2 2014-04-16 实质审查的生效 IPC(主分类): H04W 40/02 专利申请号: 201310638018.X 申请日: 2013.12.03
3 2014-03-19 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种基于节点速度可变的WSN机会路由方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)汇聚节点Sink到达:Sink节点到达区域中心并持续发射预备信号,区域中的节点接收到预备信号后,将当前自身的速度v记录下来,随后根据接收到的信号强度将自身的速度由v改变为v′,从而整个区域形成从区域边缘到Sink节点,区域中节点速度越来越小的梯度;
2)源节点发送消息:有消息需要发送的源节点j将自身采集的数据、节点ID号j、节点速度v′j合成消息包,向自身一跳范围内的所有节点转发;
3)消息的转发:当有节点k收到来自于节点j的消息包时,若消息包中的节点速度v′j大于该节点k的节点速度v′k,则节点k将消息包向自身一跳范围内的所有节点转发并回复转发确认包给节点j,否则直接删除收到的消息包;当节点k一跳范围内的节点收到来自于节点k的消息包时,若消息包中的节点速度v′k大于该节点的节点速度,则该节点将消息包向自身一跳范围内的所有节点转发并回复转发确认包给节点k,节点k向节点j回发转发确认包,否则直接删除收到的消息包;消息包按此规则持续转发下去,直到转发给Sink节点;
4)Sink节点离开:Sink节点在离开之前发射离开信号,随后离开区域,区域中接收到离开信号的节点将自身速度恢复至v;发送消息包的节点j统计回收到的转发确认包,若大于预先设定的确定数量L时,则认为消息已经成功转发给Sink节点并删除消息,否则仍保存消息等待Sink节点下次到来。

2.根据权利要求1所述的基于节点速度可变的WSN机会路由方法,其特征在于:接收到预备信号的节点改变自身速度的计算方法是v′=v×d/dm,其中d为节点距离Sink节点距离,dm为区域的半径。

3.根据权利要求1所述的基于节点速度可变的WSN机会路由方法,其特征在于:L大于2。
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于无线传感器网络技术领域,更准确地说,本发明涉及一种基于节点速度可变的WSN机会路由方法。

背景技术

[0002] 无线传感器网络(WSN:Wireless Senor Networking)通过布设无线传感器节点,在无线通信组网技术、数据管理技术、传输与路由技术、节点定位与同步等技术的支持下,完成覆盖区域内的数据采集、缓存、传输及融合等任务。具有低功耗、微型化、低价格、自组织等一系列特点。近年来,伴随着微机电系统(Micro.electro-mechanism system,MEMS)、片上系统(System on chip,SOC)、嵌入式系统、无线通信技术、数字技术等的发展,无线传感器网络基础设备——传感器节点的功能正越来越强、成本越来越低、体积越来越小,促进了无线传感器网络的大规模研究,其中尤以路由技术的研究最为广泛。
[0003] 作为无线传感器网络关键技术之一,路由协议主要实现把数据从源节点引导到汇聚点(sink节点)的功能。典型的无线传感器路由协议如低功耗自适应算法(LEACH)、TEEN等路由协议大多针对静止网络拓扑提出,此类算法的模型中源点与汇聚点间存在固定传输路径。然而在很多应用情况如野生动物检测、军事战场网络、特殊环境监测(辐射区域、有毒物区域)等场景下,传感器节点与sink节点均为移动状态,网络拓扑实时变化,源点与sink节点间不存在固定的路由,此时传统的路由协议已不再适用,而是利用中间节点机会性的存储与转发报文,达到将消息从源点传至sink节点的目的,这种间断性的路由就是目前备受关注的机会路由。所谓机会路由,是一种不需要源节点和目标节点之间存在完整链路,利用节点移动带来的相遇机会实现通信的自组织路由。
[0004] 现存的机会路由策略主要有如文献1(Spyropoulos T.Psounis IL Raghavendra C.Single·Copy muting in intermittently connected mobile networks.In:Proc.of the 2004 1st Annual IEEE Communications Society Conf.on Sensor and Ad Hoc Communications and Networks.2004.235—244)提出的,基于节点相遇概率的Seek and Focus协议,此协议对所有网络节点记录从上次相遇后经过的时长,并以此估计节点之间的相遇概率。此外,文献2(Musolesi M,Hailes S,Mascolo C.Adaptive routing for intermittently connected mobile ad hoc networks.In:Proc.of the6th IEEE Int’l Symp  on  Wo rld  of  Wireless  Mobile  and  Multimed ia Networks.WoWMoM2005.2005.183—189.)提出基于上下文信息的Context Aware Routing(CAR)协议,使用的上下文属性包括:剩余能量、拓扑变化速率、到达目标连通域的概率和移动速度等,利用时间序列分析理论根据节点属性历史数据预测属性值以此综合计算节点效用值。Seek and Focus协议利用节点相遇概率来选择转发路径,不确定性较大,影响转发的可靠性;CAR协议增加了产生效用值的上下文属性,弥补了单纯使用概率计算效用值的不确定性但是增加了算法的复杂性。
[0005] 总而言之,现有策略因为采用概率转发或多属性的效用值,从而带来转发的可靠性差、策略的复杂性高等问题,影响了WSN网络的性能。

发明内容

[0006] 本发明的目的是:针对现有技术中实现机会路由的方法冗余量大、过程复杂等缺点,提供一种基于节点速度可变的WSN机会路由方法,从而提高WSN机会路由中的转发可靠性、降低机会路由中转发机制的复杂度,改善WSN的网络性能。
[0007] 具体地说,本发明是采用以下的技术方案来实现的,包括以下步骤:
[0008] 1)汇聚节点Sink到达:Sink节点到达区域中心并持续发射预备信号,区域中的节点接收到预备信号后,将当前自身的速度v记录下来,随后根据接收到的信号强度将自身的速度由v改变为v′,从而整个区域形成从区域边缘到Sink节点,区域中节点速度越来越小的梯度;
[0009] 2)源节点发送消息:有消息需要发送的源节点j将自身采集的数据、节点ID号j、节点速度v′j合成消息包,向自身一跳范围内的所有节点转发;
[0010] 3)消息的转发:当有节点k收到来自于节点j的消息包时,若消息包中的节点速度v′j大于该节点k的节点速度v′k,则节点k将消息包向自身一跳范围内的所有节点转发并回复转发确认包给节点j,否则直接删除收到的消息包;消息包按此规则持续转发下去,直到转发给Sink节点;
[0011] 4)Sink节点离开:Sink节点在离开之前发射离开信号,随后离开区域,区域中接收到离开信号的节点将自身速度恢复至v;发送消息包的节点j统计回收到的转发确认包,若大于预先设定的确定数量L时,则认为消息已经成功转发给Sink节点并删除消息,否则仍保存消息等待Sink节点下次到来。
[0012] 本发明的进一步特征在于:接收到预备信号的节点改变自身速度的计算方法是v′=v×d/dm,其中d为节点距离Sink节点距离,dm为区域的半径。
[0013] 本发明的进一步特征在于:L大于2。
[0014] 本发明的有益效果如下:本发明利用节点根据移动sink到来时接收到sink发射的信号强度,动态改变自身移动速度,消息转发时按速度梯度定向转发完成从源节点到sink节点的转发任务,从而避免了无线传感器网络中传统机会路由转发可靠性差、复杂度高的问题,同时提高转发的可靠性,降低转发策略的复杂性。

实施方案

[0016] 下面参照附图并结合实例对本发明作进一步详细描述。
[0017] 本发明的一个实例,其设定实施的环境如图1所示,其中WSN节点活动区域为圆形,区域半径dm=100m,区域内所有节点以初始速度4m/s做随机运动。
[0018] 方法具体步骤如下:
[0019] 步骤1.Sink节点到达区域中心,具体步骤如下:
[0020] Step1.Sink节点持续发射预备信号;
[0021] Step2.区域中的节点j、k1、k2、k3、k4等节点接收到预备信号后,将当前自身的速度vj=4m/s、vk1=4m/s、vk2=4m/s、vk3=4m/s、vk4=4m/s记录下来;
[0022] Step3.节点j、k1、k2、k3、k4根据接收到的信号强度将自身的速度由v改变为v′,即v′j=4m/s、v′k1=2.8m/s、v′k2=2m/s、v′k3=1.8m/s、v′k4=0.8m/s,从而整个区域形成从区域边缘到Sink节点,区域中节点速度越来越小的梯度;
[0023] 步骤2.源节点发送消息,具体步骤如下:
[0024] Step1.有消息需要发送的源节点j将自身采集的数据A、节点ID号j、节点速度v′j合成消息包;
[0025] Step2.节点j向自身一跳范围内的所有节点,即节点k1转发消息包;
[0026] 步骤3.消息的转发,具体步骤如下:
[0027] Step1.节点k1收到来自于节点j消息包且v′j>v′k1,因此节点k1向自身一跳范围的所有节点转发消息包,随后向节点j回发转发确认包;
[0028] Step2.节点k2收到来自于节点k1消息包且v′k1>v′k2,因此节点k2向自身一跳范围的所有节点转发消息包,随后节点k2向节点k1回发转发确认包,节点k1向节点j回发转发确认包;节点k3、k4进行类似的过程,直到将消息包转发到Sink节点。需要指出的是,在以上过程中如果某一节点判断其接收的消息包中的节点速度不满足大于该节点的节点速度的条件时,则直接删除收到的消息包;
[0029] 步骤4.Sink节点离开,具体步骤如下:
[0030] Step1.Sink节点在离开之前发射离开信号,随后离开区域;
[0031] Step2.区域中接收到离开信号的节点将自身速度恢复至4m/s;
[0032] Step3.发送消息包的节点j统计回收到的转发确认包数L=4>2,节点j认为消息包已经成功转发至Sink,所以删除数据A。
[0033] 虽然本发明已以较佳实施例公开如上,但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内,所做的任何等效变化或润饰,同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

附图说明

[0015] 图1为本发明方法的节点群及转发示意图。
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