本發明專利技術提出了一種適用于無線傳感器網絡的基于數據傳輸的負載平衡的CTP路由協議，兼顧無線傳感器網絡中節點的能耗、數據傳輸的高效性、可靠性并且兼顧了無線傳感器網絡中拓撲結構的路由樹的同一層次節點的節點能耗的平衡性。通過對無線傳感器網絡中節點選擇父節點時對候選父節點轉發數據量的考慮，來平衡無線傳感器網絡中拓撲結構樹的同一層次的節點的轉發數據進行平衡，在保證網絡整體性能優化的同時，有效地延長了網絡生存時間，提高了網絡的能效，解決了無線傳感器網絡的網絡震蕩問題，也保持了CTP路由協議數據投遞率較高以及數據傳輸效率高的性能。
【技術實現步驟摘要】
【技術保護點】
一種負載平衡的CTP路由協議，其路由建立過程如下：第一步：在一個無線傳感器網絡中，存在位于任意位置的匯聚節點，多個無線傳感器節點任意分布在其周圍，每個無線傳感器匯聚節點的期望傳輸值設為0，其它所有的無線傳感器節點的期望傳輸值設為一個指定的最大值；當每個節點啟動后，向周圍的節點廣播一個路由幀，并將路由幀的P位置位，允許節點從其他節點請求路由信息；如果具有有效路由的節點收到一個P位位置置位的消息包，則表示應該傳輸一個路由幀；當匯聚節點的鄰居節點在收到匯聚節點的廣播后，則將匯聚節點設為本節點的父節點，將本節點到匯聚節點的ETX值設置為本節點到父節點也就是匯聚節點的單跳ETX值；此時由于節點的父節點改變，則立即向周圍的鄰居節點廣播自己的路由幀；所述有效路由是指，節點廣播的路由幀的期望傳輸值不為設定的最大值則表示該節點具有有效的路由；本節點到其他節點的鏈路期望傳輸值的計算方法是用鏈路估計描述鏈路質量評估；所述鏈路估計是，節點統計一定時間內從某個鄰居節點接收到的分組占該鄰居節點發送往該節點的分組數量的比重；本路由協議鏈路估計包括兩個部分：發送代價估計和接收代價估計，并用這兩個值來表示鏈路的雙向通信代價；？節點在收到鄰居節點轉發來的數據分組或者來自鄰居節點的路由狀態廣播后，都會更新從該鄰居節點接收分組的計數；節點在周期性路由狀態廣播中包括自己到每個鄰居節點的發送分組計數；某節點A經過一段時間的統計后它可以得到來自鄰居節點B的接收分組數目，而節點B在自己的路由狀態廣播中告知向節點A發送分組的數目；這二者的商就是節點A接收節點B發送的分組的成功率，用RcvEstA/B表示，公式如下：RcvEstA/B=RcvCountA/SendCountB上面公式中的RcvCountA表示A節點接收到的節點B所發送的數據幀/路由幀的數目，SendCountB表示B節點在這個時間段內所發送的數據幀/路由幀的數目；節點A到節點B的鏈路ETX=RcvEstA/B*10；第二步：無線傳感器網絡中的無線傳感器節點接收到擁有有效路由的節點發送的路由幀，則將該節點設為自己的父節點，并將自己的期望傳輸值設為父節點的期望傳輸值加上本節點到父節點的鏈路期望傳輸值，并向周圍的鄰居節點廣播自己的路由幀；當節點具有有效的路由之后，可以將定時監測到的環境數據發送到自己的父節點，當根節點接收到自己的子節點發送給自己的環境數據幀時，用以計算和子節點間的鏈路期望傳輸值，并將該數據幀轉發給自己的父節點，直到該數據幀轉發到根節點，當根節點接收到該數據幀時將該數據幀通過串口或者USB接口轉發到嵌入式節點或者PC機；第三步：無線傳感器網絡的路由維護過程；無線傳感器節點周期性地廣播路由狀態信息，更新鄰居節點到匯聚節點的期望傳輸值的信息，并根據上述鏈路質量評估算法對每個鄰居節點進行鏈路質量評估；當跳數更新和鏈路評估完成后，節點將根據新的路由表信息重新選擇父節點；這時當前的父節點和所有鄰居節點的地位是不相同的；只有本節點通過其他節點的整個鏈路的期望傳輸值超過通過父節點的整個鏈路的期望傳輸值一個閾值才改變自己的父節點；并將該期望傳輸值重新記錄，然后立即向周圍的鄰居節點廣播路由幀；當鏈路代價上升到超過一個閾值以上或者一個路由更新周期內的丟包數達到最大允許數以上時，節點將認為父節點無效，立即進行路由更新，節點將選擇其他節點作為父節點；選擇的方法是在鄰居表中選擇跳數最小，鏈路質量最好的節點作為父節點；同時本路由協議維護了一個每周期發送的數據包的變量；當節點的鄰居節點中的候選父節點鏈路質量值不超過某個閾值，選擇兩個節點中轉發數據較少的節點作為他的父節點，并立即廣播自己的路由幀。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳力軍，高寧，
申請(專利權)人：南京大學，
類型：發明
國別省市：
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