專利名稱：：一種適用于無線傳感器網絡的組播路由的組播樹調整方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種組播路由方法，更特別地說，是指一種適用于無線傳感器網絡的組播路由的組播樹調整方法。
背景技術：
：隨著微傳感器技術、微電子技術、無線通信技術以及計算技術的進步，極大地推動了集信息采集、處理、無線傳輸?shù)裙δ苡谝惑w的無線傳感器網絡(wirelesssensornetworks，WSN)的發(fā)展。無線傳感器網絡可以使人們在任何時間、地點和任何環(huán)境條件下，獲取大量詳實而可靠的信息，因此傳感器網絡可以被廣泛地應用于國防軍事、國家安全、環(huán)境監(jiān)測、交通管理、醫(yī)療衛(wèi)生、制造業(yè)、反恐抗災等領域。無線傳感器網絡是計算機科學技術的一個新的研究領域，已經引起了學術界和工業(yè)界的高度重視。無線傳感器網絡對能耗的限制非常嚴格，而組播路由在資源節(jié)省、時延等方面有較好的優(yōu)勢，所以在無線傳感器網絡應用中還經常要求提供組播(multicast)技術的支持。從實際應用中傳感器節(jié)點能量的消耗中可以看出，節(jié)點用于通信的能量開銷要遠遠大于用于數(shù)據(jù)計算的能量開銷。因此，組播在無線傳感器網絡"一對多"場景中的應用可以大幅減少傳感器網絡中的數(shù)據(jù)包的發(fā)送量，可以顯著的節(jié)省節(jié)點能量的消耗，從而延長傳感器節(jié)點的生命周期。另外組播路由在時效等方面也有較好的優(yōu)勢。組播路由轉發(fā)數(shù)據(jù)的高效率可以有效降低網絡能耗，從而進一步擴大無線傳感器網絡的應用領域。組播路由協(xié)議的作用是要尋找一個源節(jié)點和一組接收節(jié)點之間的一棵組播樹，信息以并行方式沿這棵樹的樹枝發(fā)送到不同的接收節(jié)點，信息只需在樹的分枝處進行復制轉發(fā)，這樣網絡中需要傳送的報文分組數(shù)最小。組播技術不僅減少了報文分組的重復發(fā)送，減輕了網絡工作負載，而且也提高了網絡帶寬使用效率，對于提高數(shù)據(jù)報文到達率和延長網絡整體工作時間有重要影響?，F(xiàn)有的基于樹的組播路由協(xié)議，如EMRS(efficientmulticast麗ti卿rotocolforwirelesssensornetworks)、VLM2(averylightweightmobilemulticastsystemforwirelesssensornetworks)禾口DPTB(Dynamicproxytree-baseddatadisseminationschemesforwirelesssensornetworks)等，均存在如下的缺點1、在建立組播樹時，僅是考慮節(jié)點的移動性和網絡的覆蓋性，沒有能耗最小化的概念。如VLM2協(xié)議的節(jié)點選擇父節(jié)點時具有隨機性；而EMRS協(xié)議在選擇父節(jié)點時也沒有考慮能耗問題；2、沒有涉及能耗均衡的概念。在組播的過程中，能耗不均衡會使有的節(jié)點能耗過快，最終致使網絡癱瘓。
發(fā)明內容為了解決無線傳感器網絡中節(jié)點能耗，以及能耗均衡的問題，本發(fā)明提出一種能耗均衡的無線傳感器網絡組播路由方法。該組播樹調整方法一方面通過增葉策略對組播樹結構進行優(yōu)化，在不影響無線傳感器網絡連通性的情況下，增加組播樹中葉節(jié)點數(shù)目，從而減少報文轉發(fā)次數(shù)，降低了無線傳感器網絡的總能耗；另一方面采用旁路休眠策略進行節(jié)4點休眠定制，從而達到能量均衡。通過兩個策略有效的降低了組播路由的能耗，同時實現(xiàn)了節(jié)點間的能耗均衡。本發(fā)明的一種適用于無線傳感器網絡的組播路由的組播樹調整方法優(yōu)點在于(1)對已創(chuàng)建的路由樹采用增葉策略進行優(yōu)化，減小節(jié)點轉發(fā)組播報文的總體數(shù)量，從而降低整個網絡的能耗。(2)通過旁路休眠策略，可以保證不影響其他節(jié)點接收組播報文的前提下休眠部分節(jié)點，實現(xiàn)了節(jié)點之間的能耗均衡，從而增加了整個網絡的存活時間。圖1是一種具有分層結構的組播樹結構示意圖。圖2是經本發(fā)明增葉策略優(yōu)化后的組播樹結構示意圖。具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明做進一步的說明。本發(fā)明是一種適用于無線傳感器網絡的組播路由的組播樹調整方法，該調整方法可以對通過任意策略構建的無線傳感器網絡組播路由的組播樹進行調整優(yōu)化，首先使用增葉策略來優(yōu)化該組播樹，以減少組播過程的能耗；最后使用旁路休眠策略實現(xiàn)該組播樹中各節(jié)點的能耗均衡，延長整個無線傳感器網絡的存活時間。為了方便陳述本發(fā)明的組播樹調整方法，對于組播樹中的任意一個節(jié)點簡稱為任意節(jié)點N》將存儲如下信息①父節(jié)點^，在本發(fā)明中，該父節(jié)點&,是任意節(jié)點&的父節(jié)點。在本發(fā)明中，如果任意節(jié)點&為根節(jié)點，則表明該&不會有父節(jié)點。②子節(jié)點集1CW^,，在本發(fā)明中，該子節(jié)點集ZCWw,中存儲的是任意節(jié)點Ni的所有子節(jié)點編號，用數(shù)學表達形式為zc/^,={cwMi，cwM2.，，cw,}，其中，cw^表示節(jié)點Ni的第一個子節(jié)點，CW^表示節(jié)點&的第二個子節(jié)點，CW^表示節(jié)點Ni的第1個子節(jié)點，也表示節(jié)點&的任意一個子節(jié)點。在本發(fā)明中，如果節(jié)點&是葉節(jié)點，則節(jié)點&的子節(jié)點集ZCW^為空集合。相應地，當節(jié)點K的子節(jié)點集ZCWwi不為空集合時，又稱節(jié)點Ni為非葉節(jié)點。③備用父節(jié)點集i^Pw,，在組播樹維護過程中，備用父節(jié)點集Z^Pwi中存儲的是任意節(jié)點&的備用父節(jié)點編號，用數(shù)學表達形式為Z^^,={^^,，S^,2，…，S7^,}，其中，^i^,表示節(jié)點Ni的第一個備用父節(jié)點，S^表示節(jié)點Ni的第二個備用父節(jié)點；Si^,表示節(jié)點Ni的第m個備用父節(jié)點，也表示節(jié)點&的任意一個備用父節(jié)點。在本發(fā)明中，當任意節(jié)點&沒有備用父節(jié)點時，則節(jié)點&的備用父節(jié)點集Z^^,為空集合。在本發(fā)明中，任意節(jié)點&在加入組播樹之前，4,=0，子節(jié)點集ZCW^,和備用父節(jié)點集Z^^,都為空集合。當任意節(jié)點&為根節(jié)點時，可用TNode標記，如圖1所示?！愕?，在一棵組播樹中，節(jié)點可能會存在多重身份，即一個節(jié)點可能是另外一個節(jié)點的子節(jié)點，同時，又可能是其他某些節(jié)點的父節(jié)點或備用父節(jié)點。參見圖1所示的一個具有分層結構的組播樹結構，在該組播樹中A節(jié)點是根節(jié)點(代表傳感器網絡中的基站節(jié)點)，B工節(jié)點^2節(jié)點、Nj節(jié)點、^節(jié)點、……、Bb節(jié)點分別為A節(jié)點的子節(jié)點，相應地，A節(jié)點就是B工節(jié)點、B2節(jié)點、Nj節(jié)點、A,節(jié)點、……、Bb節(jié)點的父節(jié)點；d節(jié)點丄2節(jié)點、……、C。節(jié)點分別是B工節(jié)點的子節(jié)點，相應地，B工節(jié)點就是Q節(jié)點、G節(jié)點、……、(；節(jié)點的父節(jié)點；D工節(jié)點、02節(jié)點分別是B2節(jié)點的子節(jié)點，相應地，B2節(jié)點就是D工節(jié)點、02節(jié)點的父節(jié)點；Ee節(jié)點是Nj節(jié)點的子節(jié)點，相應地，Nj節(jié)點就是Ee節(jié)點的父節(jié)點；&節(jié)點是A,節(jié)點的子節(jié)點，相應地，A,節(jié)點就是&節(jié)點的父節(jié)點；Ff節(jié)點是Bb節(jié)點的子節(jié)點，相應地，Bb節(jié)點就是Ff節(jié)點的父節(jié)點；^節(jié)點、62節(jié)點分別是Ee節(jié)點的子節(jié)點，相應地，Ee節(jié)點就是^節(jié)點、62節(jié)點的父節(jié)點；,節(jié)點、C7^'，點、……、C/.,節(jié)點分別是&節(jié)點的子節(jié)點，相應地，&節(jié)點就是G^v,,節(jié)點、a&2節(jié)點、……、a.,節(jié)點的父節(jié)點；^節(jié)點和G2節(jié)點在D2節(jié)點的通信范圍內，但D2節(jié)點并不是^節(jié)點和G2節(jié)點的父節(jié)點，則D2節(jié)點為^和G2節(jié)點的備用父節(jié)點;Q節(jié)點、C2節(jié)點、、C。節(jié)點、Di節(jié)點、D2節(jié)點、Ff節(jié)點以及<^^,.,節(jié)點、2節(jié)點、……、G"節(jié)點都沒有子節(jié)點，則它們是葉節(jié)點；A節(jié)點、B工節(jié)點、B2節(jié)點、^節(jié)點、……、Bb節(jié)點以及^節(jié)點都有一個或多個子節(jié)點，則它們是非葉節(jié)點。在本發(fā)明中，對于網絡中的任意兩個節(jié)點&和Nj，組播樹的維護執(zhí)行如下維護執(zhí)行步驟維護執(zhí)行步驟l):網絡中的任意節(jié)點Ni，如果Ni是某些節(jié)點的父節(jié)點(簡稱父節(jié)點N》，即&的子節(jié)點集ZCWw,不為空集合，則Ni會周期性地通過廣播的方式發(fā)送子節(jié)點維護報文CM7^(7Ti^c/Z^，i:C/^)，以及接收其任意子節(jié)點C/^的應答報文JC《-(nT^^，/A^)，并根據(jù)在該周期內收到子節(jié)點應答報文的情況不同，執(zhí)行維護執(zhí)行步驟5);同時，網絡中的每個節(jié)點都會接收網絡中的子節(jié)點維護報文，當收到子節(jié)點維護報文時，執(zhí)行如下的維護執(zhí)行步驟2);當一個維護周期結束時，執(zhí)行維護執(zhí)行步驟6);維護執(zhí)行步驟2):當另一任意節(jié)點Nj收到子節(jié)點維護報文CMT=(rZP￡CM7.，/Z)Wi,￡CWWi)時，首先根據(jù)CMT報文中的/Z^,判斷節(jié)點^是否為自己的父節(jié)點A,.，如果是，則執(zhí)行維護執(zhí)行步驟3)，否則執(zhí)行維護執(zhí)行步驟4);維護執(zhí)行步驟3):節(jié)點Nj檢查所收到的子節(jié)點維護報文CMT=(717}￡0^，72^,^^,)中的子節(jié)點集丄(^^，判斷自己的編號ZA^.是否在子節(jié)點集丄CWw,中，如果是，表示節(jié)點Ni是節(jié)點Nj的父節(jié)點，則節(jié)點Nj向節(jié)點Ni發(fā)送一個應答報文^CK-(7TPE,p/Z^)，用于維持組播樹結構；否則，執(zhí)行維護執(zhí)行步驟7)，加入組播樹；維護執(zhí)行步驟4):發(fā)送子節(jié)點維護報文的節(jié)點Ni不是節(jié)點Nj的父節(jié)點，節(jié)點Nj將節(jié)點K加入到它的備用父節(jié)點集Z"A,中；在本發(fā)明中，由于父節(jié)點對子節(jié)點發(fā)送子節(jié)點維護報文是采用廣播的方式，所以每個節(jié)點都有可能接收到不是自己的父節(jié)點(非父節(jié)點)發(fā)送的子節(jié)點維護報文。所以，對于任意另一節(jié)點Nj，如果Nj接收到了&發(fā)送的子節(jié)點維護報文CMT，那么能夠得知Nj在K的通信范圍之內。如果Nj不在&的通信路徑(在本發(fā)明中，節(jié)點&的通信路徑是指組播報文從根節(jié)點傳至K所經過的節(jié)點序列)里，稱&為Nj的一個備用父節(jié)點。維護執(zhí)行步驟5):當節(jié)點&收到了其它任意子節(jié)點CWM,的應答報文，則維持&與^,,的父子關系不變；維護執(zhí)行步驟6):在一個維護周期結束后，節(jié)點Ni掃描其子節(jié)點集ZC^^，對于在該維護周期內未收到應答報文的子節(jié)點CWw,,，該&將把<^人,,從工<^^,中刪除，結束與這些子節(jié)點的父子關系；如果子節(jié)點^CWw,在一個維護周期內沒有收到來自其父節(jié)點Ni的子節(jié)點維護報文，則子節(jié)點^CWw,執(zhí)行"節(jié)點加入組播樹"的處理方式。在本發(fā)明中，對于網絡中的任意節(jié)點Ni，當其需要加入一個組播樹時，則執(zhí)行如下處理步驟步驟001:設置節(jié)點&的子節(jié)點集^CW《和備用父節(jié)點集i^Pw,均為空集合；步驟002:節(jié)點&廣播父節(jié)點請求報文戶/2={717^吸，//^}，其中，TYPEp股表示報文類型為父節(jié)點請求報文，/￡^,表示節(jié)點Ni的編號；步驟003:組播樹中的另一任意節(jié)點Nj收到/^^={717^卿,/￡^}報文后，向節(jié)點K發(fā)送子請求報文C^2=(7Ti^Cfle，/i、)，其中，TYPE^表示報文的類型為子請求報文，/"w,是節(jié)點Nj的編號。步驟004:節(jié)點&收到C及g-(7Ti^^，/Z^)后，向節(jié)點Nj回復應答ACK，并將&,設置為Nj，從而節(jié)點&成為節(jié)點Nj的子節(jié)點。在本發(fā)明的組播過程中，所有非葉節(jié)點既發(fā)送組播報文也接收組播報文，但基站、非葉節(jié)點除外，因為基站僅發(fā)送組播報文，葉節(jié)點只接受而不轉發(fā)組播報文。本發(fā)明采用增葉策略對組播樹的結構進行優(yōu)化，在不影響網絡連通性的情況下，將非葉節(jié)點轉換為葉節(jié)點，從而減少組播報文的轉發(fā)次數(shù)，減低系統(tǒng)的總能耗。組播樹維持一段時間后，部分節(jié)點能量過低。在本發(fā)明中，采用組播樹的能量均衡策略進行休眠狀態(tài)判斷。如果節(jié)點是可替代的，則進入休眠狀態(tài)，從而防止節(jié)點過早死亡，以增加整個無線傳感器網絡的存活時間。在本發(fā)明中，通過以下算法實現(xiàn)組播樹的優(yōu)化。對于網絡中的任意節(jié)點Ni，它有1(1=2，即節(jié)點G，節(jié)點H)個子節(jié)點C7^,,，CWM2,'"，CWM,。其優(yōu)化步驟如下步驟101:節(jié)點Ni檢查其備用父節(jié)點集^^A,.是否為空集合，如果不是，表示節(jié)點Ni存在備用父節(jié)點，則節(jié)點K向它的父節(jié)點&發(fā)送發(fā)現(xiàn)備用父節(jié)點報文APD=(7TPE，，/Z、,)，其中，TYPEBPD表示報文類型為發(fā)現(xiàn)備用父節(jié)點報文，/Av,是節(jié)點&的節(jié)點編號。同時，如果節(jié)點Ni的任意子節(jié)點^《,,也會檢查(^4,的備用父節(jié)點集^^^,，如果不為空，會向它的父節(jié)點(即節(jié)點Ni)發(fā)送發(fā)現(xiàn)備用父節(jié)點報文，節(jié)點Ni會接收來自它的所有子節(jié)點的發(fā)現(xiàn)備用父節(jié)點報文；在本發(fā)明中，由于父節(jié)點對子節(jié)點發(fā)送子節(jié)點維護報文是采用廣播的方式，所以每個節(jié)點都有可能接收到非父節(jié)點發(fā)送的子節(jié)點維護報文。所以，對于任意節(jié)點N，如果N接收到了其他任意節(jié)點Q發(fā)送的子節(jié)點維護報文CMT，那么能夠得知N在Q的通信范圍之內，Q為非葉節(jié)點(只有父節(jié)點發(fā)送子節(jié)點維護報文CMT)。如果N不在Q的通信路徑(在本發(fā)明中，節(jié)點Q的通信路徑是指組播報文從根節(jié)點傳至Q所經過的節(jié)點序列)里，稱Q為N的備用父節(jié)點BP。步驟102:當節(jié)點&收到它的任意子節(jié)點CW化的發(fā)現(xiàn)備用父節(jié)點報文BPD后，在K的子節(jié)點集中標記<^^^,,為可釋放狀態(tài)。步驟103:如果節(jié)點&的所有子節(jié)點C/、,，，CW化，…，CW碼均處于可釋放狀態(tài)的，那么節(jié)點Ni向其所有子節(jié)點CW^，CW^，一，<^/^^,發(fā)送釋放請求報文M0-(7TPE，，/I^)，其中，TYPE，表示報文類型為釋放請求報文，/Z、是Ni的節(jié)點編號，進入等待釋放狀態(tài)。步驟104:子節(jié)點CW收到節(jié)點Ni的廣播釋放請求報文RRQ后，向其備用父節(jié)點集"《w、,中的所有備用父節(jié)點^W,,，5P^,,2，，^:/k發(fā)送父請求報文P啦=(7Ti^卿，/A^")，其中，TYPEpRQ表示報文類型為父請求報文，/A;^,是節(jié)點CWM,的節(jié)點編號。步驟105:對于節(jié)點<^^的任意備用父節(jié)點^^吣，如果它并非自由節(jié)點且未處于等待釋放狀態(tài)，則向節(jié)點C^w,回復應答報文ACK;否則，向節(jié)點C/c^,回復否定回答報文薩。步驟106:如果子節(jié)點^^^,收到備用父節(jié)點^^^,,發(fā)送的應答報文ACK，則向父節(jié)點&發(fā)送應答報文ACK，并將收到的第一個應答報文ACK的發(fā)送備用父節(jié)點標記為」CX_5PCWM,m;如果節(jié)點€7^,,收到的所有備用父節(jié)點的報文均為否定回答報文脆1(，向&發(fā)送否定回答報文NAK。步驟107:節(jié)點&收到所有子節(jié)點C/^,，CWM'2，…，C/^,的應答報文ACK后，向其所有子節(jié)點G"w,'，G"化，'"，<^^,發(fā)送釋放子節(jié)點報文7^\^=(717^^^,//^)，其中，TYPE,表示報文類型為釋放子節(jié)點報文，/Av,是節(jié)點Ni的節(jié)點編號。子節(jié)點CWM,收到釋放子節(jié)點報文RNF后成為備用父節(jié)點JC《—5P③吣的子節(jié)點。優(yōu)化前是非葉節(jié)點的節(jié)點Ni則成為葉節(jié)點。由于^c《-^Aw^,為非葉節(jié)點且消息廣播發(fā)送，讓節(jié)點cw^做節(jié)點的子節(jié)點，并不增加BPi能量消耗。Ni節(jié)點變?yōu)槿~節(jié)點，降低了能耗。所以系統(tǒng)總能耗降低了。對于無線傳感器網絡組播路由而言，有以下幾個特點(l)發(fā)送報文遠比接收報文消耗能量，能耗正比于報文發(fā)送次數(shù)；(2)可以采用廣播的方式，將消息一次發(fā)給自己所有的子節(jié)點；(3)廣播報文和單播報文具有相同的能耗。對于每一個組播報文的轉，每個中間節(jié)點需要廣播一次報文，而葉節(jié)點只需要接收報文。因此，為了降低系統(tǒng)的總能耗，需要讓盡可能多的節(jié)點成為葉節(jié)點。如圖2所示，圖中非葉節(jié)點的數(shù)目比圖l減小了l個，當有組播報文需要通過該網絡的時候，圖2所示的組播樹將比圖1中組播樹少轉發(fā)1次報文，從而減小了能耗。當網絡中某些節(jié)點由于長期工作能量過低時，為了防止節(jié)點過早的死亡，需要調整組播樹，使該節(jié)點進入休眠狀態(tài)，或者僅接收組播報文。在本發(fā)明中，采用旁路休眠策略進行能量均衡處理，對于網絡中的任意節(jié)點Nj，步驟如下步驟201:節(jié)點Nj發(fā)現(xiàn)自己能量低于預設的閾值時，向根節(jié)點TNode發(fā)送休眠請求報文^^=(^^卿，^\，^)，其中，TYPE，表示報文類型為休眠請求報文，/"w,為Nj的節(jié)點編號，ZA^"^w,為節(jié)點Nj的剩余能量值。步驟202:根節(jié)點TNode收到休眠請求報文SRQ后，廣播該條SRQ報文。對于組播樹中的任意一個節(jié)點K，節(jié)點&收到SRQ報文后(該報文來自根節(jié)點TNode的廣播，或者來自步驟202-2、步驟202-3和步驟202-4的廣播)，有如下處理子步驟步驟202-1:如果&就是節(jié)點Nj，則丟棄報文；否則，轉步驟202-2。步驟202-2:如果&為非葉節(jié)點，廣播該報文；否則，轉步驟202-3。步驟202-3:Ni為葉節(jié)點，如果節(jié)點Ni的剩余能量值i&,不大于SRQ報文中的丄&,，即i^w,，丟棄該報文；否則廣播該報文。轉步驟202-4。步驟202-4:如果&為Nj的子孫節(jié)點，且不是Nj的子節(jié)點，則廣播該報文；否則，轉步驟202-5。節(jié)點&為節(jié)點Nj的子孫節(jié)點是指，從根節(jié)點TNode到節(jié)點^的組播路徑中包含節(jié)點Nj。由于節(jié)點Nj不對SRQ轉發(fā)，所以該報文不可能通過組播得到。步驟202-5:如果&為Nj的子節(jié)點，則廣播該報文，并向Nj節(jié)點回復應答報文ACK。步驟203:如果Nj收到所有子節(jié)點的應答報文ACK，進入休眠狀態(tài)，執(zhí)行步驟204;否則節(jié)點&不能進入休眠狀態(tài)而繼續(xù)工作。步驟204:Nj的子孫節(jié)點脫離了組播樹，重新申請加入組播樹。在本發(fā)明中，節(jié)點可能收到多個節(jié)點發(fā)送的CRQ報文，此時只能向一個節(jié)點發(fā)送應答報文?？梢赃x擇通訊路徑最短且接收到CRQ報文時間最早的節(jié)點。通過使用以上方法，當節(jié)點Nj進入休眠狀態(tài)前，可以使Nj的每個子孫節(jié)點都能找到新的父節(jié)點，保證了網絡的復蓋度。經過旁路休眠策略調整后，組播樹的變化如圖2中虛線所示B2節(jié)點成為葉節(jié)點，D2節(jié)點(^Ai,)成為Nj節(jié)點的子節(jié)點，^節(jié)點成為D2節(jié)點的子節(jié)點。圖中可以看出葉節(jié)點的個數(shù)增加了，減少了報文轉發(fā)次數(shù)，從而降低了無線傳感器網絡的總能耗。本發(fā)明中各個字母的物理意義為9<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權利要求一種適用于無線傳感器網絡的組播路由的組播樹調整方法，所述組播樹是指構建好的無線傳感器網絡組播路由的組播樹，其特征在于組播樹調整方法一方面使用增葉策略優(yōu)化組播樹，以減少組播過程的能耗；另一方面使用旁路休眠策略實現(xiàn)該組播樹中各節(jié)點的能耗均衡，延長整個無線傳感器網絡的存活時間。2.根據(jù)權利要求1所述的適用于無線傳感器網絡的組播路由的組播樹調整方法，其特征在于增葉策略優(yōu)化組播樹包括有下列步驟步驟101:節(jié)點&檢查其備用父節(jié)點集ZS^,是否為空集合，如果不是，表示節(jié)點&存在備用父節(jié)點，則節(jié)點K向它的父節(jié)點^,發(fā)送發(fā)現(xiàn)備用父節(jié)點報文^^=(717￡，，/&)，同時，如果節(jié)點&的任意子節(jié)點CWM,也會檢查CWM,的備用父節(jié)點集^^d,，如果不為空，節(jié)點K會向父節(jié)點」發(fā)送發(fā)現(xiàn)備用父節(jié)點報文，節(jié)點&會接收來自它的所有子節(jié)點的發(fā)現(xiàn)備用父節(jié)點報文；步驟102:當節(jié)點&收到它的任意子節(jié)點CWw"的發(fā)現(xiàn)備用父節(jié)點報文BPD后，在&的子節(jié)點集中標記CWw"為可釋放狀態(tài)；步驟103:如果節(jié)點&的所有子節(jié)點CWMi，CWW;2,…，CWm,均處于可釋放狀態(tài)的，那么節(jié)點Ni向其所有子節(jié)點CW;v,,，CWW,2，…，C/々,發(fā)送釋放請求報文鯽《M朋。,/Av,);TYPE，表示報文類型為釋放請求報文；^\是&的節(jié)點編號，進入等待釋放狀態(tài)；步驟104:子節(jié)點<^^^,,收到節(jié)點^的廣播釋放請求報文RRQ后，向其備用父B尸B尸5尸節(jié)點集ZSP中的所有備用父節(jié)點eW'v"'，eW2'^""'發(fā)送父請求報文，=(訓復"叫)；TYPE，表示報文類型為父請求報文；^^7是節(jié)點。^,的節(jié)點編號；步驟105:對于節(jié)點CW^的任意備用父節(jié)點^a、，如果它并非自由節(jié)點且未處于等待釋放狀態(tài)，則向節(jié)點C/^s,回復應答報文ACK;否則，向節(jié)點<^/^/,,回復否定回答報文脆1(;步驟106:如果子節(jié)點CWM,收到備用父節(jié)點^Aw^,發(fā)送的應答報文ACK，則向父節(jié)點&發(fā)送應答報文ACK，并將收到的第一個應答報文ACK的發(fā)送備用父節(jié)點標記為^C《-^Pc'w^;如果節(jié)點CWw,收到的所有備用父節(jié)點的報文均為否定回答報文NAK，向&發(fā)送否定回答報文NAK;步驟107:節(jié)點&收到所有子節(jié)點CW^，C7《2，…，C/^,的應答報文ACK后，向其所有子節(jié)點cw他,，c/《,2廣'，00送釋放子節(jié)點報文及;\^=(717^，,/&)，子節(jié)點C/、,收到釋放子節(jié)點報文RNF后成為備用父節(jié)點^^^-^Pcw,的子節(jié)點，從而完成了優(yōu)化前的非葉節(jié)點的節(jié)點Ni成為葉節(jié)點；TYPE,表示報文類型為釋放子節(jié)點報文；1Dw,是節(jié)點Ni的節(jié)點編號。3.根據(jù)權利要求1所述的適用于無線傳感器網絡的組播路由的組播樹調整方法，其特征在于采用旁路休眠策略進行能量均衡處理包括有下列步驟步驟201:節(jié)點Nj發(fā)現(xiàn)自己能量低于預設的閾值時，向根節(jié)點TNode發(fā)送休眠請求報文卿=(汀,丄、)；TYPE，表示報文類型為休眠請求報文；^w,為Nj的節(jié)點編號；Z^w,A"wg)^為節(jié)點Ni的剩余能量值；步驟202:根節(jié)點TNode收到休眠請求報文SRQ后，廣播該條SRQ報文；對于組播樹中的任意一個節(jié)點K，節(jié)點&收到SRQ報文后有如下處理子步驟步驟202-1:如果&就是節(jié)點Nj，則丟棄報文；否則，轉步驟202-2;步驟202-2:如果&為非葉節(jié)點，廣播該報文；否則，轉步驟202-3;步驟202-3A為葉節(jié)點，如果節(jié)點&的剩余能量值ZJ^,不大于SRQ報文中的^^w,，即￡~，丟棄該報文；否則廣播該報文；轉步驟202-4;步驟202-4:如果Ni為Nj的子孫節(jié)點，且不是Nj的子節(jié)點，則廣播該報文；否則，轉步驟202-5;步驟202-5:如果&為Nj的子節(jié)點，則廣播該報文，并向Nj節(jié)點回復應答報文ACK;步驟203:如果Nj收到所有子節(jié)點的應答報文ACK，進入休眠狀態(tài)，執(zhí)行步驟204;否則節(jié)點Nj不能進入休眠狀態(tài)而繼續(xù)工作；步驟204:Nj的子孫節(jié)點脫離了組播樹，重新申請加入組播樹。4.根據(jù)權利要求1所述的適用于無線傳感器網絡的組播路由的組播樹調整方法，其特征在于對于網絡中的任意節(jié)點Ni，當其需要加入一個組播樹時，則執(zhí)行如下處理步驟步驟001:設置節(jié)點&的子節(jié)點集ZCW^,和備用父節(jié)點集i^Pw,均為空集合；步驟002:節(jié)點Ni廣播父節(jié)點請求報文^2={7^五，，/^,};TYPE，表示報文類型為父節(jié)點請求報文；a)W,表示節(jié)點Ni的編號；步驟003:組播樹中的另一任意節(jié)點Nj收到i^g二(7T尸^^,/Z^,艮文后，向節(jié)點Ni發(fā)送子請求報文^^2^(nr^^，/z^);TYPE^表示報文的類型為子請求報文；^^,是節(jié)點Nj的編號。步驟004:節(jié)點&收到C/g二(7TP^^，/Z^)后，向節(jié)點Nj回復應答ACK，并將&,設置為Nj，從而節(jié)點&成為節(jié)點Nj的子節(jié)點。全文摘要本發(fā)明公開了一種適用于無線傳感器網絡的組播路由的組播樹調整方法，該方法一方面通過增葉策略對組播樹結構進行優(yōu)化，在不影響無線傳感器網絡連通性的情況下，增加組播樹中葉節(jié)點數(shù)目，從而減少報文轉發(fā)次數(shù)，降低了無線傳感器網絡的總能耗；另一方面采用旁路休眠策略進行節(jié)點休眠定制，從而達到能量均衡。通過兩個策略有效的降低了組播路由的能耗，同時實現(xiàn)了節(jié)點間的能耗均衡。本發(fā)明的調整方法可以對通過任意策略構建的無線傳感器網絡組播路由的組播樹進行優(yōu)化。文檔編號H04W52/00GK101699903SQ20091023651公開日2010年4月28日申請日期2009年10月23日優(yōu)先權日2009年10月23日發(fā)明者劉偉,熊璋,王奉坤,蒲菊華,路巖,陳佳申請人:北京航空航天大學